½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 56, Number 5, 2008¸ 5 Z 4, pp. 418∼421

(1)

½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 56, Number 5, 2008¸ 5 Z 4, pp. 418∼421

° Ë

ÑV È ¥ ß f Ä ï " e8 ý z ð ² â ì È Â© õ u § Í Ó Þ X ¢ ú n Þ× D; c 6 X ¢ ¤V A 0V Ä ì Å

)

í <® £a : @ · L |M ` 9 · »£ Ó . > · T # Ü , > · ò 6 B* å · * × << ) Ö < · Ù v: c ø ¶ B · »M Z Ì ^∗

z @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , F g Å Ò 500-757 (2008¸ 3 Z 4 5{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

F

g$ 3 Ä » G ' p" f × æ o H @ /+ þ A½ ¨ ¸Ó ü t õ ° ú s > 8 £ ¤ # 3 0 A V , ¦ B Ä º ´ ú § É r G ' p" f 9 כ ¹ô Ç / B M \ ´ ò Ö

¦& h l Õ ü t s . × æ F g$ 3 Ä » G ' p" f r Û ¼% 7 ` ¦ 0 A # ] jî ß ) a D h Ðî r Û ¼& 7 à Ô! 3 I Õ ª ~ ½ ÓZ O É r 2 > h s

© _ " f Ð É r Ú ÔA Õ ª \ ¦ ï× ¼ o r & y y _ G ' p" f\ C & ñ H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð Â Ò& h © u \ O s

× æ o 0 p x§ 4 ` ¦ ¾ Ó © r ~ ´ Ã º e . + þ A§ 4 \ É r × æ Û ¼& 7 à Ô! 3 _ o\ ¦ : x K G ' p" f_ 0 Au ü < + þ A

&

ñ ¸\ ¦ 8 £ ¤& ñ l 0 A # × æ G ' p" f_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼ s ç ß É r 0.4 nm, _ ì ø Í Ö ¦ É r 5 % _

° ú

כ\ @ /K r Ó ý t Y Us % i .

PACS numbers: 42.81.P, 42.79.D, 07.10.P

Keywords: F g$ 3 Ä » Ú ÔA Õ ª , Û ¼& 7 à Ô! 3 I Õ ª ~ ½ ÓZ O , © ì r ½ + É × æ o, + þ A G ' p" f, Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼

I. " e Â ] Ø

F

g$ 3 Ä » (Fiber Bragg Gratings) H ª ô Ç Ó ü t o

&

h , o < Æ& h ¢ ¸ H Ò q tÓ ü t& h Ã º\ ' a ô Ç ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ l 0

Aô Ç G ' p" f Ð+ s 6 x ÷ & ¦ e [1,2]. þ j H Y > ¸ 1 l x î ß { 9

§ 4 F g _ [ jl _ o\ % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Ît · ú § ¦ × æ o 0 p x ô

Ç F g$ 3 Ä » \ ¦ s 6 x # V , É r 8 £ ¤& ñ # 3 0 A\ ¦ ° ú H 4 ¤

½

+ Ë+ þ A @ /+ þ A ½ ¨ ¸Ó ü t _ + þ A ¢ ¸ H : r ¸ o\ @ /ô Ç z ´r ç ß 8

£ ¤& ñ s B Ä º H ' a d _ @ / © s ÷ & ¦ e . @ /+ þ A §| ¾ Ós

@ /+ þ A Ð3 l q ½ ¨ ¸Ó ü t õ ° ú s ô Ç { _ F g$ 3 Ä »\ ¦ : x #

#

Q G ' p" f_ 8 £ ¤& ñ ñ\ ¦ × æ^ o ?r v H f § > = C \ P s Ô ¦ x

½ + É â Ä º 0 Au d 0 p x ô Ç G ' p" f_ Õ ü w \ ¦ 7 £ x r v H

´

òÖ ¦& h ~ ½ ÓZ O s 9 כ ¹ . F g$ 3 Ä » G ' p" f_ × æ o

~

½ ÓZ O \ H ß ¼> TDM (Time Division Multiplexing) [3]õ WDM (Wavelength Division Multiplexing) [4,5] Ü ¼ Ð Ð

ü

t Ã º e . s × æ WDM ~ ½ ÓZ O É r F g @ /% i F g " é ¶ (broadband light source) _ © # 3 0 Aü < x 9 ] X > ' aº ÷ &# Q e l M : ë

H \ F g$ 3 Ä » G ' p" f_ Õ ü w \ ¦ 7 £ x r v H X < ô Ç> e .

ì ø

Í ¸ ± ú É r \ ¦ 6 x H TDM ~ ½ ÓZ O ¢ ¸ô Ç SNR 1

p

x _ ë H ] j& h ` ¦ t ¦ e . s Qô Ç & h ` ¦ Ð ¢ - a l 0 AK 0

A_ TDMõ WDM l Õ ü t` ¦ ½ + Ë # 6 x H כ s

© { 9 ì ø Í& h ~ ½ ÓZ O s . s ½ ¨\ " f Ä ºo H WDM l Õ ü t

`

¦ s 6 x # G ' p" f_ > hÃ º\ ¦ ´ òõ & h Ü ¼ Ð 7 £ x l 0 A

#

y y _ F g$ 3 Ä » G ' p" f\ ¿ º > h s © _ ï× ¼ o ) a Ú

ÔA Õ ª © ` ¦ C \ P < ÊÜ ¼ Ð+ # Q > h_ ¦Ä »ô Ç I Õ ª[ þ t

∗

E-mail: [email protected]

`

¦ % 3 H ~ ½ ÓZ O (spectral tag method) ` ¦ ] jî ß % i Ü ¼ 9, × æ

^ o

? ) a ñ[ þ t _ ç ß [ O ` ¦ ] j ¦ ) a + þ A\ É r K {

© G ' p" f_ Û ¼& 7 à Ô! 3 s 1 l x` ¦ r Ó ý t Y Us ` ¦ : x # \ V8 £ ¤

< ÊÜ ¼ Ð+ D h Ðî r × æ o l Õ ü t` ¦ ½ ¨Ù þ ¡ . y G ' p" f H " f

Ð É r Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ ° ú ¦ e l M :ë H \ íl _ © 0 Au

\

" f × ¦ # Q H ì ø Í x ß ¼ü < ` ç ß 0 Au \ " f 7 £ x ô Ç ì ø Í x

ß ¼_ ñ[ þ t` ¦ ì r$ 3 < ÊÜ ¼ Ð+ # QÖ ¼ G ' p" f 1 l x ÷ & H t

· ú

Ã º e . 7 £ ¤ y F g$ 3 Ä » G ' p" f\ " f Ð É r d ³ ð (identification tag) \ ¦ Â Ò# < ÊÜ ¼ Ð+ ¦Ä »ô Ç Û ¼& 7 à Ô! 3 6 £ x

² ú

: £ ¤$ í ` ¦ % 3 ` ¦ Ã º e .

II. T Â ] Ø

× æ FBG G ' p" f r Û ¼% 7 \ & h 6 x| ¨ c Ã º e H ] jî ß ) a Û ¼& 7 à

Ô! 3 I Õ ª (spectral tag) ~ ½ ÓZ O _ > h| Ä Ì ¸ Fig. 1\

e Ü ¼ 9, y G ' p" f " f Ð É r Ú ÔA Õ ª © ` ¦ ° ú H ¿ º F

g$ 3 Ä » (s × æ ) Ð ½ ¨$ í ) a \ V\ ¦ Ð# ï r . y G ' p

"

f H ¿ º > h_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼ (spectral code) \ ¦ ° ú H I Õ

ª (tag) Â Ò# ) a ¦ ³ ð & ³½ + É Ã º e . s M :\ G ' p" f

Ð s 6 x| ¨ c Ã º e H þ j@ / Õ ü w (n) É r d (1) õ ° ú s ³ ð & ³

÷

&# Q| 9 Ã º e .

n =

_N

C

_M

= N !

M !(N − M )! , M ≤ N

2 (1) s

d \ " f N É r G ' p" f & ñ § > = ? /\ í < Ê ) a " f Ð É r Ú ÔA Õ ª

© (spectral code) _ > hÃ ºs ¦, M É r y y _ G ' p" f\

-418-

(2)

½ ¨ 7 Hë H F g$ 3 Ä » G ' p" f_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼\ ¦ Ö ¸6 x ô Ç × æ o\ @ /ô Ç Ã ºu K $ 3 ½ ¨ – < H Å Ò 1 p x -419-

Fig. 1. Multiple FBG sensor structure with two spectral codes.

Fig. 2. The result of simulation with Opti-Grating (a) and its average (b).

½

+ É{ © ) a _ > hÃ ºs . s ü < ° ú s × æ o ) a FBG G ' p" f _

Õ ü w , n É r Y > > h_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼ 6 x ÷ &% 3 ¦ Å Ò# Q

{ 9 § 4 F g " é ¶ _ @ /% i ; ¤ \ \ O ´ ú § É r 1 l x{ 9 ô Ç ï× ¼ × æ

^ o

?÷ &# Q e H t \ & ñ ) a . s Qô Ç × æ o ) a F g$ 3 Ä

» G ' p" f r Û ¼% 7 _ ì r$ 3 ` ¦ 0 A # F g$ 3 Ä » _ Û ¼

&

7 à Ô! 3 _ > r \ ' aº ) a ª & h & ñ Ð\ ¦ % 3 H X < Ä »6 x ô Ç ½ + Ë

¸× ¼s : r (coupled-mode theory) ` ¦ 6 x % i [6]. Å Ò l

& h ½ ¨ ¸\ " f é ß { 9 ¸× ¼ F g$ 3 Ä »\ ¦ ¦ 9ô Ç , l ©

É

r ~ E(z) = A(z) exp(−iβ

_i

z) + B(z) exp(iβ

_i

z) ü < ° ú s ¦ Ä

»ô Ç ¸× ¼[ þ t _ + þ A& h ½ + ËÜ ¼ Ð è q Ã º e . > Ã º A(z) ü < B(z) H y y ' ü < ì ø Í _ ; ¤` ¦ · p

. ½ + Ë ¸× ¼ ~ ½ Ó& ñ d É r d (2) ü < ° ú s æ ¼# | 9 Ã º e .

d

dz A + iδ · A = −iκ · B · e

^−iθ

(2) d

dz B − iδ · B = iκ · A · e

^−iθ

, δ = β − π Λ

δ H 0 A © & ñ ½ + Ë Ã º s ¦ κ H & e ¦a A © Ã ºs . 0 A d _ K

H z 0 Au \ " f_ l © õ Z + ∆ 0 Au \ " f_ l ©

`

¦ ½ + Ër ( Ü ¼ Ð+ Å Òl & h _ ì r$ 3 \ © & h ½ + Ëô Ç transfer matrix method [7]\ ¦ 6 x # ½ ¨½ + É Ã º e .

Fig. 3. Calculated reflectance spectrums for 6 sensors of double gratings as they are installed successively.

Fig. 4. Simulated reflectance spectrums when the sensor with 1st and 3rd spectral code is strained.

III. ¹ Å m { ¢8 ý

]

jî ß ) a f § > = _ × æ H Opti-Grating (Ver.

4.0) ` ¦ 6 x # r Ó ý t Y Us % i ¦ s M :_ _ Ï ã J ] X

Ò ¦ ì r í H d (3) ü < ° ú .

n(z) = ¯ n(z) + δn(z) · sin 2π Λ z

(3) s

d \ " f ¯n(z) H ¨ î ç HÏ ã J] X Ò ¦, δn(z) H Ï ã J] X Ò ¦ ¸ Õ ª o

¦ Λ H _ Å Òl \ ¦ · p . y y _ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï

×

¼ H ] X ô Ç ï× ¼\ % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Ît · ú § H þ j è ç ß 0.4 nm _ ç ß Ü ¼ Ð C u % i Ü ¼ 9, 8 ´ ú § É r G ' p" f_ > hÃ º\ ¦ % 3 l

0 AK " f H 8 ´ ú § É r 1 l x{ 9 © _ × æ^ o ?` ¦ 9 כ ¹ Ð l M : ë

H \ 5 % _ ± ú É r ì ø Í Ö ¦ Ð ´ ú Æ Ò# Q + þ A§ 4 \ É r ì ø Í Û

¼& 7 à Ô! 3 _ o\ ¦ r Ó ý t Y Us % i . s M : ] X ô Ç ï

×

¼ s _ o ü < ì ø Í ¸ H y y _ Å Òl ü < Ï ã J] X Ò ¦

¸ ¸ (δn)\ ¦ or & º ¡ § Ü ¼ Ð+ ¸] X ÷ &% 3 . ] X ô Ç x

ß ¼_ ß ¼l \ % ò ¾ Ó` ¦ p u H side lobe[ þ t` ¦ \ O E l 0 AK

"

f _ Ï ã J] X Ò ¦ ì r í\ d (4) _ Ä ºr î ß (Gaussian)

< ÊÃ º\ ¦ 6 x % i .

A(z) = exp

− ln 2 · 2(z − L/2) s · L

2

(4) 0

A d \ " f © Ã º s (taper parameter) H 0.4 s ¦ U ´ s

L É r 1 cm s . y y _ G ' p" f s _ o \ ¦ 10 m ç ß

(3)

-420- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 56, Number 5, 2008¸ 5 Z 4

Ü

¼ Ð Ø æì r y b # Qä ¼§ 4 6 £ § \ ¸ Ô ¦ ½ ¨ ¦ r Ó ý t Y Us õ

ÐÂ Ò' © \ _ ô Ç ç ß [ O ´ òõ H כ ` ¦ Fig.

2 (a) \ ¦ : x K ^ ¦ Ã º e . s \ ¦ \ O E l 0 A # optical spectrum analyzer _ þ j è ì r K 0 p x õ ° ú É r 0.01 nm ç ß

?

/\ " f % 3 # Q ¸ H Ã ºu [ þ t` ¦ ¨ î ç H % i ¦ s H Fig. 2 (b) \ " f Ð# ï r . ^ 6 x ) a Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼_ Õ ü w (N ) ü < _ G ' p" f\ í < Ê ) a _ > hÃ º (M) H y y 4 ü < 2 _ ° ú כ` ¦ 2 [ # r Ó ý t Y Us % i ¦ Fig. 3 \ " f

Ð# t H כ õ ° ú s 6 > h_ " f Ð É r Û ¼& 7 à Ô! 3 I Õ ª[ þ t s

¦Ä » > d Z > ÷ &# Q| 9 Ã º e . s M : y y _ x ß ¼ H 3

>

&

ñ ¸ ) a . Fig. 4 H G ' p" f 1 \ 0 µεÂ Ò' 3000 µε t

+ þ A` ¦ & h 6 xÙ þ ¡` ¦ M :_ ì ø Í Û ¼& 7 à Ô! 3 s ¦, @ /6 £ x H

¿

. + þ A§ 4 \ É r ï× ¼[ þ t _ ¹ ¡ §f 0 Au \ ¦ S X l 0

A # + þ As ÷ &% 3 ` ¦ M :_ ì ø Í Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ íl _

ì ø Í Û ¼& 7 à Ô! 3 õ q § % i ¦ Õ ª õ H Fig. 4 _ & h

H ì ø Í x ß ¼ü < ` ç ß 0 Au \ " f 7 £ x ô Ç ì ø Í x ß ¼_

ñ[ þ t` ¦ ì r$ 3 < ÊÜ ¼ Ð+ ' Í P :ü < [ j P : Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼

\

¦ t ¦ e H G ' p" f 1 \ + þ As & h 6 x ÷ &% 3 6 £ §` ¦ · ú Ã º e

.

IV. + s Ç Â ] Ø

G '

p" f_ > hÃ º\ ¦ ´ òõ & h Ü ¼ Ð 7 £ x l 0 A # y y _ F

g$ 3 Ä » G ' p" f\ ½ ¨Z > 0 p x ô Ç Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼[ þ t` ¦ C

\ P

H Û ¼& 7 à Ô! 3 I Õ ª ~ ½ ÓZ O ` ¦ ] jî ß % i . G ' p" f_ Õ ü w n É r Û ¼& 7 à Ô! 3 I Õ ª_ Õ ü w Nõ G ' p" f\ í < Ê ) a Õ ü w

$ í

õ Û ¼à ÔY U \ É r ï× ¼[ þ t _ o\ ¦ r Ó ý t Y Us < ÊÜ ¼

Ð+ D h Ðî r × æ o l Õ ü t` ¦ ½ ¨Ù þ ¡ . s Qô Ç D h Ðî r Û ¼

&

7 à Ô! 3 I Õ ª ~ ½ ÓZ O É r ] jô Ç ) a G ' p" f r Û ¼% 7 _ @ /% i ; ¤ ? /\

"

f G ' p" f_ Õ ü w \ ¦ 7 £ x l 0 Aô Ç _ Ä »6 x ô Ç @ /^ ~ ½ Ó Z O

÷ &% 3 ` ¦ â Ä º\ ¸ > h> h_ G ' p" f\ ¦ d Z > H ~ ½ ÓZ O \ @ / ô

Ç ½ ¨ü < « Ñ% o · ú ¦o 7 £ §` ¦ $ í H ½ ¨ '

×

æ s .

P

c p 8 ý ò k >

s

7 Hë H É r F g èF Â Ò¾ ¡ § ½ ¨G ' p' _ ½ ¨q t " é ¶ \ _ K Ã

º' ÷ &% 3 _ þ v m .

Y

c p w Ã U Ø ô

[1] M. A. Davis and A. D. Kersey, Electronics Letters 31, 822 (1995).

[2] A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc and K. P. Koo et al, J. Lightwave Technology 15, 1442 (1997).

[3] S. Liu, Y. Yu, J. Zhang and X. Chen, IEEE Photonics Technology Letters 19, 1493 (2007).

[4] P. K. C. Chan, W. Jin and M. S. Demokan, IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics 6, 756 (2000).

[5] Y. Yu, L. Lui, H. Tam and W. Chung, IEEE Photon- ics Technology Letters 13, 702 (2001).

[6] A. Yariv, IEEE Journal of Quantum Electronics QE- 9, 919 (1973).

[7] M. Yamada, K. Sakura, Applied Optics 26, 3474

(1987).

(4)

½ ¨ 7 Hë H F g$ 3 Ä » G ' p" f_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼\ ¦ Ö ¸6 x ô Ç × æ o\ @ /ô Ç Ã ºu K $ 3 ½ ¨ – < H Å Ò 1 p x -421-

Numerical Analysis on the Multiplexing of a Fiber Bragg Grating Employing a Spectral Code

Ju-Youn Son, Ki-Sun Choi, Geun-Jin Kim, Kyoung-Shin Lee, Dong-Young Park, Jae-Soon Youn, Se-Jong Baik and Kiegon Im

^∗

Department of Physics, Chonnam National University, Gwangju 500-757

(Received 5 March 2008)

A multiplexing technique for fiber Bragg grating sensors is required for multipoint measurements such as smart structure applications. The spectral tag method can enhance the multiplexing ca- pability in the Wavelength Division Multiplexing (WDM) approach without additional switching units. Each sensor is assigned with a unique spectral tag that represents a series of Bragg wave- lengths. The maximum number of sensors in a single optical fiber is determined by the number of employed spectral codes and the number of constituent gratings. With a 0.4-nm peak-to-peak separation and a 5 % reflectance of the grating, we simulated the change caused in the multiplexed spectrum by the strain to determine the position of the sensor and to measure the degree of its change.

PACS numbers: 42.81.P, 42.79.D, 07.10.P

Keywords: Fiber Bragg grating sensor array, Spectral tag method, Wavelength division multiplexing, Strain monitoring, Spectral code

∗

E-mail: [email protected]

 ½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 56, Number 5, 2008¸ 5 Z 4, pp. 418∼421

   ½ ¨ 7 Hë  H  Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 56, Number 5, 2008¸  5 Z 4, pp. 418∼421

° Ë

ÑV È ¥ ß f Ä   ï " e8 ý ­ z ð ² â ì È  Â© õ u §   Í Ó Þ X ¢ ú n Þ× D; c 6  X ¢  ¤V A 0V Ä  ì Å 

)

í <® £a : @ · L |M ` 9 ·  »£ Ó . > · T # Ü  , > ·    ò 6 B* å  · * × << ) Ö < · Ù  v: c ø ¶ B ·   »M Z Ì ∗



 z  @ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ , F g Å Ò 500-757 (2008¸  3 Z 4 5{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

F

g$ 3 Ä »     G ' p" f ×  æ o  H @ /+ þ A½ ¨ ¸Ó ü t õ  ° ú s  > 8 £ ¤ # 3 0 A V ,  ¦ B Ä º ´ ú § É r G ' p" f  9 כ ¹ô  Ç / B M \  ´ ò Ö 

¦& h   l Õ ü t s  . ×  æ F g$ 3 Ä »     G ' p" f r Û ¼% 7 `  ¦ 0 A #  ] jî ß   ) a D h Ðî  r Û ¼& 7 à Ô! 3  I Õ ª ~ ½ ÓZ O  É r 2 > h s

 © _  " f Ð  É r Ú ÔA Õ ª    \  ¦  ï× ¼ o r &  y  y  _  G ' p" f\  C & ñ   H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð Â Ò& h    © u  \ O s 

×  æ o 0 p x§ 4 `  ¦  ¾ Ó © r ~ ´ Ã º e   .   + þ A§ 4 \    É r ×  æ Û ¼& 7 à Ô! 3 _    o\  ¦ :  x K  G ' p" f_  0 Au ü <   + þ A

&

ñ  ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 A #  ×  æ G ' p" f_  Û ¼& 7 à Ô! 3   ï× ¼  s  ç ß    É r 0.4 nm,    _  ì ø Í Ö  ¦ É r 5 % _ 

° ú

כ\  @ /K  r Ó ý t Y Us   % i  .

PACS numbers: 42.81.P, 42.79.D, 07.10.P

Keywords: F g$ 3 Ä » Ú ÔA Õ ª    , Û ¼& 7 à Ô! 3  I Õ ª ~ ½ ÓZ O ,  © ì  r ½ + É ×  æ o,   + þ A G ' p" f, Û ¼& 7 à Ô! 3   ï× ¼

I. " e Â ] Ø

F

g$ 3 Ä »     (Fiber Bragg Gratings)   H  ª ô  Ç Ó ü t o 

&

h , o < Æ& h ¢ ¸  H Ò q tÓ ü t& h   Ã º\   ' a ô  Ç   ñ\  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0

Aô  Ç G ' p" f Ð+  s 6 x ÷ & ¦ e    [1,2]. þ j   H Y > ¸  1 l x î ß  { 9 

§ 4

F g _  [ jl _    o\  % ò  ¾ Ó`  ¦ ~ Ã Ît  · ú § ¦ ×  æ o 0 p x ô

 Ç F g$ 3 Ä »    \  ¦ s 6 x #  V ,  É r 8 £ ¤& ñ # 3 0 A\  ¦ ° ú   H 4  ¤

½

+ Ë+ þ A @ /+ þ A ½ ¨ ¸Ó ü t _    + þ A ¢ ¸  H  : r  ¸   o\  @ /ô  Ç z ´r ç ß  8

£ ¤& ñ s  B Ä º  H  ' a d  _  @ / © s  ÷ & ¦ e   . @ /+ þ A  §| ¾ Ós 

 @ /+ þ A  Ð3 l q ½ ¨ ¸Ó ü t õ  ° ú s  ô  Ç {  _  F g$ 3 Ä »\  ¦ :  x # 

#

 Q G ' p" f_  8 £ ¤& ñ   ñ\  ¦ ×  æ^ o ?r v   H f  § > = C \ P s  Ô  ¦  x

½ + É  â Ä º 0 Au    d  0 p x ô  Ç G ' p" f_  Õ ü w  \  ¦ 7 £ x r v   H

´

òÖ  ¦& h   ~ ½ ÓZ O s   9 כ ¹  . F g$ 3 Ä »     G ' p" f_  ×  æ o

~

½ ÓZ O \   H ß ¼>  TDM (Time Division Multiplexing) [3]õ  WDM (Wavelength Division Multiplexing) [4,5] Ü ¼ Ð  Ð

ü

t Ã º e   . s  ×  æ WDM ~ ½ ÓZ O  É r F g @ /% i F g " é ¶ (broadband light source) _   ©  # 3 0 Aü < x 9 ] X  >   ' aº  ÷ &# Q e  l  M : ë

 H \  F g$ 3 Ä » G ' p" f_  Õ ü w  \  ¦ 7 £ x r v   H X < ô  Ç>  e   .

ì ø

Í  ¸ ± ú  É r    \  ¦  6 x   H TDM ~ ½ ÓZ O  ¢ ¸ô  Ç SNR 1

p

x _  ë  H ] j& h `  ¦ t  ¦ e   . s  Qô  Ç & h `  ¦  Ð ¢ - a l  0 AK  0

A_  TDMõ  WDM l Õ ü t`  ¦   ½ + Ë #   6 x   H  כ s  



©  { 9 ì ø Í& h   ~ ½ ÓZ O s  . s    ½ ¨\ " f Ä ºo   H WDM l Õ ü t

`

 ¦ s 6 x #  G ' p" f_  > hÃ º\  ¦ ´ òõ & h Ü ¼ Ð 7 £ x  l  0 A 

#

 y  y  _  F g$ 3 Ä »     G ' p" f\  ¿ º > h s  © _   ï× ¼ o  ) a Ú

ÔA Õ ª  © `  ¦ C \ P  < ÊÜ ¼ Ð+  #  Q > h_   ¦Ä »ô  Ç I Õ ª[ þ t

E-mail: [email protected]

`

 ¦ % 3   H ~ ½ ÓZ O  (spectral tag method) `  ¦ ] jî ß  % i Ü ¼ 9, ×  æ

^ o

? ) a   ñ[ þ t _  ç ß [ O `  ¦ ] j   ¦     ) a   + þ A\    É r K  {

©  G ' p" f_  Û ¼& 7 à Ô! 3  s 1 l x`  ¦ r Ó ý t Y Us   `  ¦ :  x #  \ V8 £ ¤



< ÊÜ ¼ Ð+  D h Ðî  r ×  æ o l Õ ü t`  ¦   ½ ¨Ù þ ¡ . y   G ' p" f  H " f



Ð  É r Û ¼& 7 à Ô! 3 `  ¦ ° ú  ¦ e  l  M :ë  H \   íl _   ©  0 Au 

\

" f ×  ¦ # Q  H ì ø Í  x ß ¼ü < `   ç ß  0 Au \ " f 7 £ x ô  Ç ì ø Í  x

ß ¼_    ñ[ þ t`  ¦ ì  r$ 3  < ÊÜ ¼ Ð+  # QÖ ¼ G ' p" f   1 l x ÷ &  H t 

· ú

 Ã º e   . 7 £ ¤ y   F g$ 3 Ä »     G ' p" f\  " f Ð  É r   d  ³ ð (identification tag) \  ¦ Â Ò#  < ÊÜ ¼ Ð+   ¦Ä »ô  Ç Û ¼& 7 à Ô! 3  6 £ x

² ú

: £ ¤$ í `  ¦ % 3 `  ¦ Ã º e   .

II. T  Â ] Ø

×  æ FBG G ' p" f r Û ¼% 7 \  & h 6 x| ¨ c Ã º e    H ] jî ß   ) a Û ¼& 7  à

Ô! 3  I Õ ª (spectral tag) ~ ½ ÓZ O _  > h| Ä Ì ¸ Fig. 1\   

e  Ü ¼ 9, y   G ' p" f " f Ð  É r Ú ÔA Õ ª  © `  ¦ ° ú   H ¿ º F

g$ 3 Ä »     (s ×  æ    )  Ð ½ ¨$ í  ) a \ V\  ¦  Ð# ï  r . y   G ' p

"

f  H ¿ º > h_  Û ¼& 7 à Ô! 3   ï× ¼ (spectral code) \  ¦ ° ú   H I  Õ

ª (tag)  Â Ò#   ) a   ¦ ³ ð & ³½ + É Ã º e   . s M :\  G ' p" f



½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 56, Number 5, 2008¸ 5 Z 4, pp. 418∼421

½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 56, Number 5, 2008¸ 5 Z 4, pp. 418∼421

ÑV È ¥ ß f Ä ï " e8 ý z ð ² â ì È Â© õ u § Í Ó Þ X ¢ ú n Þ× D; c 6 X ¢ ¤V A 0V Ä ì Å

í <® £a : @ · L |M ` 9 · »£ Ó . > · T # Ü , > · ò 6 B* å · * × << ) Ö < · Ù v: c ø ¶ B · »M Z Ì ^∗

z @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , F g Å Ò 500-757 (2008¸ 3 Z 4 5{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

g$ 3 Ä » G ' p" f × æ o H @ /+ þ A½ ¨ ¸Ó ü t õ ° ú s > 8 £ ¤ # 3 0 A V , ¦ B Ä º ´ ú § É r G ' p" f 9 כ ¹ô Ç / B M \ ´ ò Ö

¦& h l Õ ü t s . × æ F g$ 3 Ä » G ' p" f r Û ¼% 7 ` ¦ 0 A # ] jî ß ) a D h Ðî r Û ¼& 7 à Ô! 3 I Õ ª ~ ½ ÓZ O É r 2 > h s

© _ " f Ð É r Ú ÔA Õ ª \ ¦ ï× ¼ o r & y y _ G ' p" f\ C & ñ H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð Â Ò& h © u \ O s

× æ o 0 p x§ 4 ` ¦ ¾ Ó © r ~ ´ Ã º e . + þ A§ 4 \ É r × æ Û ¼& 7 à Ô! 3 _ o\ ¦ : x K G ' p" f_ 0 Au ü < + þ A

ñ ¸\ ¦ 8 £ ¤& ñ l 0 A # × æ G ' p" f_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼ s ç ß É r 0.4 nm, _ ì ø Í Ö ¦ É r 5 % _

כ\ @ /K r Ó ý t Y Us % i .

Keywords: F g$ 3 Ä » Ú ÔA Õ ª , Û ¼& 7 à Ô! 3 I Õ ª ~ ½ ÓZ O , © ì r ½ + É × æ o, + þ A G ' p" f, Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼

g$ 3 Ä » (Fiber Bragg Gratings) H ª ô Ç Ó ü t o

h , o < Æ& h ¢ ¸ H Ò q tÓ ü t& h Ã º\ ' a ô Ç ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ l 0

Aô Ç G ' p" f Ð+ s 6 x ÷ & ¦ e [1,2]. þ j H Y > ¸ 1 l x î ß { 9

F g _ [ jl _ o\ % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Ît · ú § ¦ × æ o 0 p x ô

Ç F g$ 3 Ä » \ ¦ s 6 x # V , É r 8 £ ¤& ñ # 3 0 A\ ¦ ° ú H 4 ¤

+ Ë+ þ A @ /+ þ A ½ ¨ ¸Ó ü t _ + þ A ¢ ¸ H : r ¸ o\ @ /ô Ç z ´r ç ß 8

£ ¤& ñ s B Ä º H ' a d _ @ / © s ÷ & ¦ e . @ /+ þ A §| ¾ Ós

@ /+ þ A Ð3 l q ½ ¨ ¸Ó ü t õ ° ú s ô Ç { _ F g$ 3 Ä »\ ¦ : x #

Q G ' p" f_ 8 £ ¤& ñ ñ\ ¦ × æ^ o ?r v H f § > = C \ P s Ô ¦ x

½ + É â Ä º 0 Au d 0 p x ô Ç G ' p" f_ Õ ü w \ ¦ 7 £ x r v H

òÖ ¦& h ~ ½ ÓZ O s 9 כ ¹ . F g$ 3 Ä » G ' p" f_ × æ o

½ ÓZ O \ H ß ¼> TDM (Time Division Multiplexing) [3]õ WDM (Wavelength Division Multiplexing) [4,5] Ü ¼ Ð Ð

t Ã º e . s × æ WDM ~ ½ ÓZ O É r F g @ /% i F g " é ¶ (broadband light source) _ © # 3 0 Aü < x 9 ] X > ' aº ÷ &# Q e l M : ë

H \ F g$ 3 Ä » G ' p" f_ Õ ü w \ ¦ 7 £ x r v H X < ô Ç> e .

Í ¸ ± ú É r \ ¦ 6 x H TDM ~ ½ ÓZ O ¢ ¸ô Ç SNR 1

x _ ë H ] j& h ` ¦ t ¦ e . s Qô Ç & h ` ¦ Ð ¢ - a l 0 AK 0

A_ TDMõ WDM l Õ ü t` ¦ ½ + Ë # 6 x H כ s

© { 9 ì ø Í& h ~ ½ ÓZ O s . s ½ ¨\ " f Ä ºo H WDM l Õ ü t

¦ s 6 x # G ' p" f_ > hÃ º\ ¦ ´ òõ & h Ü ¼ Ð 7 £ x l 0 A

y y _ F g$ 3 Ä » G ' p" f\ ¿ º > h s © _ ï× ¼ o ) a Ú

ÔA Õ ª © ` ¦ C \ P < ÊÜ ¼ Ð+ # Q > h_ ¦Ä »ô Ç I Õ ª[ þ t

¦ % 3 H ~ ½ ÓZ O (spectral tag method) ` ¦ ] jî ß % i Ü ¼ 9, × æ

? ) a ñ[ þ t _ ç ß [ O ` ¦ ] j ¦ ) a + þ A\ É r K {

© G ' p" f_ Û ¼& 7 à Ô! 3 s 1 l x` ¦ r Ó ý t Y Us ` ¦ : x # \ V8 £ ¤

< ÊÜ ¼ Ð+ D h Ðî r × æ o l Õ ü t` ¦ ½ ¨Ù þ ¡ . y G ' p" f H " f

Ð É r Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ ° ú ¦ e l M :ë H \ íl _ © 0 Au

" f × ¦ # Q H ì ø Í x ß ¼ü < ` ç ß 0 Au \ " f 7 £ x ô Ç ì ø Í x

ß ¼_ ñ[ þ t` ¦ ì r$ 3 < ÊÜ ¼ Ð+ # QÖ ¼ G ' p" f 1 l x ÷ & H t

Ã º e . 7 £ ¤ y F g$ 3 Ä » G ' p" f\ " f Ð É r d ³ ð (identification tag) \ ¦ Â Ò# < ÊÜ ¼ Ð+ ¦Ä »ô Ç Û ¼& 7 à Ô! 3 6 £ x

: £ ¤$ í ` ¦ % 3 ` ¦ Ã º e .

II. T Â ] Ø

× æ FBG G ' p" f r Û ¼% 7 \ & h 6 x| ¨ c Ã º e H ] jî ß ) a Û ¼& 7 à

Ô! 3 I Õ ª (spectral tag) ~ ½ ÓZ O _ > h| Ä Ì ¸ Fig. 1\

e Ü ¼ 9, y G ' p" f " f Ð É r Ú ÔA Õ ª © ` ¦ ° ú H ¿ º F

g$ 3 Ä » (s × æ ) Ð ½ ¨$ í ) a \ V\ ¦ Ð# ï r . y G ' p

f H ¿ º > h_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼ (spectral code) \ ¦ ° ú H I Õ

ª (tag) Â Ò# ) a ¦ ³ ð & ³½ + É Ã º e . s M :\ G ' p" f

Ð s 6 x| ¨ c Ã º e H þ j@ / Õ ü w (n) É r d (1) õ ° ú s ³ ð & ³

&# Q| 9 Ã º e .

d \ " f N É r G ' p" f & ñ § > = ? /\ í < Ê ) a " f Ð É r Ú ÔA Õ ª

© (spectral code) _ > hÃ ºs ¦, M É r y y _ G ' p" f\

½ ¨ 7 Hë H F g$ 3 Ä » G ' p" f_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼\ ¦ Ö ¸6 x ô Ç × æ o\ @ /ô Ç Ã ºu K $ 3 ½ ¨ – < H Å Ò 1 p x -419-

+ É{ © ) a _ > hÃ ºs . s ü < ° ú s × æ o ) a FBG G ' p" f _

Õ ü w , n É r Y > > h_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï× ¼ 6 x ÷ &% 3 ¦ Å Ò# Q

{ 9 § 4 F g " é ¶ _ @ /% i ; ¤ \ \ O ´ ú § É r 1 l x{ 9 ô Ç ï× ¼ × æ

?÷ &# Q e H t \ & ñ ) a . s Qô Ç × æ o ) a F g$ 3 Ä

» G ' p" f r Û ¼% 7 _ ì r$ 3 ` ¦ 0 A # F g$ 3 Ä » _ Û ¼

7 à Ô! 3 _ > r \ ' aº ) a ª & h & ñ Ð\ ¦ % 3 H X < Ä »6 x ô Ç ½ + Ë

¸× ¼s : r (coupled-mode theory) ` ¦ 6 x % i [6]. Å Ò l

& h ½ ¨ ¸\ " f é ß { 9 ¸× ¼ F g$ 3 Ä »\ ¦ ¦ 9ô Ç , l ©

É

z) ü < ° ú s ¦ Ä

»ô Ç ¸× ¼[ þ t _ + þ A& h ½ + ËÜ ¼ Ð è q Ã º e . > Ã º A(z) ü < B(z) H y y ' ü < ì ø Í _ ; ¤` ¦ · p

. ½ + Ë ¸× ¼ ~ ½ Ó& ñ d É r d (2) ü < ° ú s æ ¼# | 9 Ã º e .

δ H 0 A © & ñ ½ + Ë Ã º s ¦ κ H & e ¦a A © Ã ºs . 0 A d _ K

H z 0 Au \ " f_ l © õ Z + ∆ 0 Au \ " f_ l ©

¦ ½ + Ër ( Ü ¼ Ð+ Å Òl & h _ ì r$ 3 \ © & h ½ + Ëô Ç transfer matrix method [7]\ ¦ 6 x # ½ ¨½ + É Ã º e .

III. ¹ Å m { ¢8 ý

jî ß ) a f § > = _ × æ H Opti-Grating (Ver.

4.0) ` ¦ 6 x # r Ó ý t Y Us % i ¦ s M :_ _ Ï ã J ] X

Ò ¦ ì r í H d (3) ü < ° ú .

n(z) = ¯ n(z) + δn(z) · sin 2π Λ z

d \ " f ¯n(z) H ¨ î ç HÏ ã J] X Ò ¦, δn(z) H Ï ã J] X Ò ¦ ¸ Õ ª o

¦ Λ H _ Å Òl \ ¦ · p . y y _ Û ¼& 7 à Ô! 3 ï

¼ H ] X ô Ç ï× ¼\ % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Ît · ú § H þ j è ç ß 0.4 nm _ ç ß Ü ¼ Ð C u % i Ü ¼ 9, 8 ´ ú § É r G ' p" f_ > hÃ º\ ¦ % 3 l

0 AK " f H 8 ´ ú § É r 1 l x{ 9 © _ × æ^ o ?` ¦ 9 כ ¹ Ð l M : ë

H \ 5 % _ ± ú É r ì ø Í Ö ¦ Ð ´ ú Æ Ò# Q + þ A§ 4 \ É r ì ø Í Û

¼& 7 à Ô! 3 _ o\ ¦ r Ó ý t Y Us % i . s M : ] X ô Ç ï