doktorska disertacija
Matej Njegovec (Author), Denis Đonlagić (Mentor)

Abstract

Spektralno razločanje spektralno razločljivih optičnih senzorjev je dandanes še vedno kompleksno in posledično drago, zato je uporaba optičnih senzorjev omejena na aplikacije, kjer preostali senzorji ne omogočajo zanesljive meritve. Zaradi tega se pojavi potreba po razvoju preprostejših in cenejših naprav za spektralno razločanje optičnih vlakenskih senzorjev, ki bi optičnim senzorjem omogočile prodor v širšo uporabo. Možno rešitev ponujajo standardni telekomunikacijski elementi, ki so v široki uporabi, z njihovo pravilno uporabo pa je mogoče zgraditi preproste naprave za spektralno razločanje optičnih vlakenskih senzorjev, ki omogočajo razločanje optičnih senzorjev z visoko ločljivostjo. V okviru doktorske disertacije sta bili raziskani in izdelani dve zasnovi novih naprav za spektralno razločanje optičnih vlakenskihsenzorjev na osnovi standardnih telekomunikacijskih optoelektronskihelementov. DWDM laserski modul lahko uporabimo kot spektrometer, pri čemer lasersko diodo uporabimo za nastavljanje izhodne valovne dolžine, vgrajen valovnodolžinski zaklepalnik pa za merjenje izhodne valovne dolžine. Na ta način je mogoče določiti spektralno karakteristiko optičnega senzorja in iz nje razbrati informacijo o merjeni veličini. Izkaže se, da lahko z uporabo takšnega laserskega modula dosežemo spektralno ločljivost boljšo od 1 pm, kar je pri meritvah temperature ekvivalentno 0,1 °C, pri meritvah raztezka pa 1 ?. Dosežena hitrost vzorčenja je 45 Hz, zaradičesar je tovrstna naprava za spektralno razločanje optičnih vlakenskih senzorjev primernejša za statične meritve. Nadalje pa cenovno učinkovito rešitev ponuja uporaba običajnih telekomunikacijskih DFB laserskih diod, ki jih vzbujamo s tokovnimi sunki velikih amplitud. Aktivno področje laserske diode se zaradi velikega toka lokalno segreje, kar povzroči premik izhodne valovne dolžine, ki znaša več kot 10 nm. S časovno korelacijo spremembe valovne dolžine laserske diode med tokovnim sunkom in odbojem optičnega sunka od optičnega senzorja je mogoče določiti informacijo o merjeni veličini. Pasovna širina naprave za spektralno razločanje optičnih vlakenskih senzorjev znaša 30 kHz, spektralna ločljivost pa 2 pm. Ker laserska dioda deluje v režimu kratkih tokovnih sunkov, je tovrstna naprava za spektralno razločanje optičnih vlakenskih senzorjev primerna za časovno razvrščanje optičnih senzorjev, s čimer lahko odčitavamo večje število optičnih senzorjev v isti optični veji. Obe predstavljeni napravi za spektralno razločanje optičnih vlakenskih senzorjev omogočata cenovno učinkovito izvedbo merilnega sistema z uporabo vlakenskih optičnih senzorjev.

Keywords

optični senzorji;Braggove rešetke;Fabry-Perotov interferometer;DFB laserska dioda;valovnodolžinski zaklepalnik;

Data

Language: Slovenian
Year of publishing:
Source: Maribor
Typology: 2.08 - Doctoral Dissertation
Organization: UM FERI - Faculty of Electrical Engineering and Computer Science
Publisher: [M. Njegovec]
UDC: 621.39:537.533.3(043.3)
COBISS: 16846614 Link will open in a new window
Views: 2040
Downloads: 145
Average score: 0 (0 votes)
Metadata: JSON JSON-RDF JSON-LD TURTLE N-TRIPLES XML RDFA MICRODATA DC-XML DC-RDF RDF

Other data

Secondary language: English
Secondary title: Usage of the standard telecommunication laser diodes for interrogation of the spectrally resolved fiber optic sensors
Secondary abstract: Interrogation of the spectrally resolved fiber optic sensors is still highly complex and consequently expensive, therefore, usage of the fiber optic sensors is limited to applications where other sensors can not be used. Because of this reason there is demand for simpler and more cost effective interrogation systems that would allow for fiber optic sensors to get in wideruse. Possible solution presented in this thesis use standard telecommunication opto-electronic elements that are widely availible and enable construction of simple interrogation systems for the spectrally resolved fiber optic sensors. In this dissertation, two novel interrogation systems for fiber optic sensors that are based on standard telecommunication opto-electronic components are introduced. A DWDM laser module can be used as a spectrometer wherein an DFB laser diode serves as tunable laser source, and wavelength locker enables measurement of output wavelength. Such usage enablesdetermination of fiber optic sensor spectral characteristic which carries information about measured parameter. It is shown that such laser module can achieve spectral resolution better than 1 pm which is equivalent to0.1 °C for temperature measurements and 1 ? for strain measurements. The interrogation system allows for sampling rate of 45 Hz which is suitable for static measurements. Cost effective solution furthermore offers usage of a standard telecommunication DFB laser diodes which are excited by high current short duration pulses. High density of free carriers causes heat of laser diodes active region which further causes shift of output wavelength that is higher than 10 nm. By time correlation of wavelength change during pulse excitation and reflected optical pulse it is possible to extract information about measured parameter. Such interrogation system allaws for sampling rates higher than 30 kHz and spectral resolution of 2 pm. Because of short duration of excitation pulses such interrogation offers also time domain multiplexing which is suitable for large number of optical sensors among the same optical fiber. Both interrogation systems offer cost effective solution for fiber optic measurement systems.
Secondary keywords: optic sensors;Fabry-Perot interferometer;DFB laser diode;
URN: URN:SI:UM:
Type (COBISS): Dissertation
Thesis comment: Univ. v Mariboru, Fak. za elektrotehniko, računalništvo in informatiko
Pages: XX, 123 f., 30 f. pril.
Keywords (UDC): applied sciences;medicine;technology;uporabne znanosti;medicina;tehnika;engineering;technology in general;inženirstvo;tehnologija na splošno;mechanical engineering in general;nuclear technology;electrical engineering;machinery;strojništvo;electrical engineering;elektrotehnika;mathematics;natural sciences;naravoslovne vede;matematika;physics;fizika;electricity;magnetism;electromagnetism;elektrika;magnetizem;elektromagnetizem;electron and ion phenomena;
ID: 81940