Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   10 ,  No.   3 ,  June   2020 ,  pp. 3 158~ 3165   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v10 i 3 . pp3158 - 31 65          3158       Journ al h om e page :  http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   Des i gn  of fibe r  b ragg gr atin g  (FB G)  t emp eratu re  s ensor b ased  on optic al freque ncy dom ain refl ect omete r  (OFDR)       Nani F ad z li na  Naim 1 ,  Si ti Noo r  Masli z an   Sudin 2 ,  Suz i Seroja  Sa r nin 3 ,    No rs uz il a  Y a’acob 4 , L at if ah Sa r ah Su pian 5   1 ,2,3, 4 Facul t y   of E le c tri c al E ngin eering,   Univ ersit i   Te knologi MA RA (UiT M),  Ma lay sia   5 Fakult i  K ej urut era an ,   Univ ersit i   Perta h ana n   Nasi onal   Ma lay sia ,   Malay s ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ma r   18, 201 9   Re vised  Dec   3 ,   2019   Accepte d  Dec   11 , 20 19     In  thi s  pape r,   th e  sim ula ti on  of  Fiber  Bragg  Grati ng  (FBG )  as  a  te m per at ur e   sensor  is  condu ct ed .   Th e  FB G  te m per a ture   se nsor  is  designed  base d  o n   Optic a l  Freque n c y   Dom ai n  Reflec tomet er  (OF D R)  conc ept.  A  cont inuous   wave   (CW )  la se r  is  used  as  th e   opti c al   sour c e  and  it  is  tr ansmi tt ed   to  two   FB Gs .   The   two  FB Gs  ref le ction   spec tra   will   pr oduce   a  bea t  fr e quency   tha t  ca n  be  d etec t e d  using  a  Ra dio  Freque nc y  (RF)  spec tru m   ana l y z e r.   An y   t empera tur e   cha nge   will   shif t  Bragg  wav el en gth,   thus  produ c e  a  shif t  for     the   be at  fre que n c y .   In   thi s  wor k,   an   FB G  with  te m per a ture   se nsiti vity   10   pm /˚C  is  emplo y ed.   I t  is  found  th at   b y   using   thi s  t ec hniqu e,   a  high - resolut io n   te m per at ur e  sens or  ca n   be   design ed  with   t empera t ure   resolu ti on   of   0. 1˚C .   Ke yw or d s :   Fiber  b ragg  g r at ing     Op ti cal   f reque ncy dom ai n   Re flect om et er  (O F DR)   RF sp ect ru m  an al yz er   Tem per at or  se ns or     Copyright   ©   202 0   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Nan i  Fadzlin a  Naim ,    Fakult i Keju ru t eraan  Elektri k,   Un i ver sit i  Te knol og i M ARA   (U iTM ) ,   40450 S hah A l a m , S el ango r,   Ma la ysi a.   Em a il :  nan ifad zl ina@u it m .ed u. m y       1.   INTROD U CTION     Nowa days,  the re  is  a  ra pid   grow t h  of   op ti cal   fiber   te c hnology,  es pecial ly   on   fibe r  opti c  sens or.     In  va rio us   sm art  str uctures  su c h  as  pip el i ne,   bri dge,  ai r craft,  sh i p,   a nd  oth e rs,   one  of  the  m os t  im po rtant  par am et ers  is  t e m per at ure  [1 ] .  This  is  because   m os t  of   the  structures  al w ay s  been   ex posed  to  any  physi cal   changes  li ke  tem per at ure,  strai n,   an d  pres s ur e  an d  can  re su lt   in  dam age ,  destr uction,  and   ris ks   to  hum an .   Re centl y,  nu m erous  opti cal   tem per at ure  se ns ors  hav e  bee n  pro pose d  us i ng   var i ous  te chn i qu e s.  F or   i ns ta nce ,   tem per at ur e  se ns ors  base d  on   Lo ng  Pe rio d  Gr at in gs   (LPG )  [ 2],  fiber  ta pe rs  [ 3 - 4],  m ulti m od e  interfe re nce  [ 5]   and   F i ber   Bra gg   Gr at in gs   (FB G)   [ 6 - 13] .  To  the  best  of  the  auth ors’  kn ow le dg e ,  FBG   is  on e  of   the   m os t   reno wn e d o ptica l t e m per at ure sens ors.      The or et ic al ly ,  any  tem per at ure  change  will   sh ift  the  FB G  Brag g  wa velen gth .  C omm on ly ,  the  Brag g  wav el e ng t h  sh i ft  of   FB G  is  m on it ore d  by  usi ng   a n  opti cal   sp ect r um   analyzer  ( OSA).   H oweve r,   OSA  ha s  it s  own  li m it at io ns   in  res ponse   tim e,  reso lu ti on ,  weig ht,  siz e,  an d  co st  [14].  T o  ov erco m e  these  issues ,   RF  s pectr um   anal yz er  is  introd uced.   He nc e,  Fiber  B ragg   Gr at in g  (F B G)   as  te m per at ur e  se ns or  usi ng   R F   s pectr um   analy zer  is  pro pos ed.   In  this  wor k,   we  a re  f oc use d  on  te ch nique  to   be  us e d  to  desi gn i ng  a   high - reso l ution   te m per at ur e  se ns or .  Asid e  f r om   t his  te chn i qu e ,  there  are  s om e   te chn iq ues  f ro m   ano ther  rese arche r   that  can  relat e  to  FBG  tem per at ur e  se nsor .   As  stud ie d  by   [1 5],  they   de velo p  fibe r - opti c  sensor  tha t  hav e    a  high - res olu ti on   a nd  hi gh - s pe ed  te m per at ure  m eas ur em ent  base d  on  sil ic on   Fabry - Pé r ot  cavit y.  The  si li con  pill ar  is  at ta ched   on  t he  ti p  of   a  si ng le - m ode  fi ber   to  fa br ic at e  it   and   hav e  6× 10 - 4 °C   as  the  tem perat ur e   reso l ution.  [16 ]   H as  re searc he d  the   sen sor  he ad  of   FBG  t o  be  fo c us e d  wi th  co nvex   an d  hand  le ns ,  e val uated  by  var yi ng  of   fo c us in g  el em ents  in  ha rs h  env i ronm ents.  They  disc ov e r ed  that  f or   bo t h  syst em s,  the   Brag g  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       D esi gn  of fi ber  b r agg gr atin g ( FBG)  temp era ture se nsor ... ( Nan i F adzli na  Naim )   3159   wav el e ng t h  s hi ft  is  incre ase   pro portio nally   with  te m per at ur e .  Asid e   from   i m pr ov i ng  the   inter rogato r’ s   reso l ution   [17 ] ,  in  or de r  to   ob ta in  a  hi gh - res olu ti on  te m per at ur e  or   strai n  sensi ng,   we  m us t  increase    the FB G’ s  sen s it ivit y.     Fiber  opti c  te chnolo gy  play s  i m po rta nt  r oles  in  te le co m m un ic at ion   fiel d  [ 18] .  Te m per at ur e,  ro ta ti ons,  vi brat ion s,  disp la c e m ent,  and   pre ssu re  ca n  be  de te ct ed  by  fibe r  op ti c  sens ors   [1 9].  I n  the  fi el d  of  rem ote  sensing,  fiber s h ave  s o  m any  ro le s  be cause  they   require  no  el ect rical   po we r  at   the  re m ote  locat ion   an d  ano t her  reas on   is  they   ha ve  ti ny  siz e  [20].  A s  sta te d  by  [21 ] ,  there   are   tw o  gro up s   of  fib er  op ti c  se nsor s  that   are  extri ns ic   a nd   i ntrin sic   fib er  opti c  sens or.  The  dif fer e nc e  is  that,  w hen  t he  sensi ng   ta kes  place  i n  a  reg i on  ou tsi de  the  fib er,  it   is  extrinsic  fiber   opti c.   Wh il e  for  intrinsic  fibe r  op ti c,  an  op ti cal   fiber   it sel f  act s  as    the  sen sin g  el em ent  and   oft en   us e d  to  m easu re  strai n,  te m per at ur e   an d  pr e ssu re .  E xtrinsi c  fibe r  opti c  se ns o rs   us e  an  e xter na l  transducer  a nd   hav e  a  f un ct ion   to  cal cul at e  ro ta ti on ,  a ccel erati on ,  vib rati on,  disp la ce m ent,  twist ing  a nd to rque.       Accor ding  to  Brag g’ s  la w  [ 22 ] ,  Bra gg  wa velen gth   occur red   wh e n  li ght  at   sp eci fic  w avelen gth   is   ref le ct ed  f ro m   FBG  an d  pass es  throu gh   int o  the  fiber .  T he   Bragg   wa vele ng t h  de pends  on   the  gr at in g  per i od  and the  refract ive in de x of fib er.  T he  B ragg  wav el e n gt h  e quat ion i s  giv e n i n  the  ( 1 ) :     λ B = 2*n e ff   *   Λ   (1)     wh e re  λ B   is  Br agg  wa velen gt h  of  th e  fi ber ,   n e f f   is  e ff ect ive   refract ive   in de x  of  th e  co re  a nd   Λ  is  grat in g  pitch.   The rel at ion s hi p betwee n wave le ng th  s hift a nd freq ue ncy s hift ca n be calc ulate d  as  foll ows:     Δ = c ( Δλ ) λ 2   (2)     wh e re  Δ f   is  the  change  in  f re qu e ncy,  w he re   Δλ  is  the  chan ge  in  wa veleng t h,   c  is  the  sp eed  of   li ght  and   λ  is     the  Bra gg  w avelen gth   [ 23] .  En ough  w avelen gth   sp a ci ng   m us t  be   sp eci fie d  be tween  FBG' s  cente r   wav el e ng t hs   in   order   to  pr e ve nt  interfe ren c e  betwee n  FBGs  w he n  the  s yst e m   us es  m o re  than  on e  F BG  on   sing le   m od e  fi ber.  It  is  gi ven  that  5  nm   wa velen gth   s paci ng   f or   strai n  m easur em ents  and   1  nm   wav el eng th   sp aci ng  f or  te m per at ur e  sen sing   [24].  By   diff e re ntiat in g  the  wav el e ngth  e xpressi on  ( 3 ) ,   the  te m per at ure   dep e ndence   ca n be  determ ined  as  foll ows:     | ∆ λ B λ B = ∆ ( n ef f     Λ ) n ef f   Λ | ε = C ε n st a n t    = ( 1 Λ     Λ δ T +   1 n ef f     δ n ef f δ T )   ΔT       = (α + ζ )  ΔT =   k T ΔT    (3)     wh e re  k T   is  Br agg  grat ing’s  t her m al   sensiti vity ,  ζ  is  tem per at ur e  dep e nde nc e  of  the  i nd e x  of  re fr act io n  a nd  α   is  therm al   expansio n  c oeffici ent  of  the   fibe r.   T he  th erm al  sensiti vity   can  be  cal culat e d  by  assum e  the  value   for  te m per at ure ra ng e , α =  0.55x 10 - 6 /ºC  a nd  ζ   =  5.77 x1 0 - 6 /ºC   an d give n b y  ( 4 ) .     ∆ λ B λ B   = k T Δε  =  6.32 λ B   (4)     Th us ,  the  te m per at ur e  sen sit ivit y  fo r  an  F BG  at   a  Bragg  wav el en gth   of  1540  nm   is  10   pm /˚C   [2 5] .  In   this   pap e r,   a  sim ulati on   of  FBG  tem per at ur e  se ns or  has  bee n  cond ucted.   I n  this  desig n,   t he   Op t ic al   Fr e quency   Do m ai n  Re flect om e te r  (O F DR)  co nce pt  ha s  been   de pl oy ed  wh e reas  two  FB Gs  are  us e d  in  this  set up .  It  is  fou nd   t hat  by   us in g  t his  te chn i qu e ,  a  hig he r  reso l utio n  of  FB G  te m per at ur e  sen so r  is  pro duc ed  wit h  tem per at ur e  r e so luti on  of 0.1 ˚ C.       2.   DESIG N   P RI NC I PLE   The  set up  f or   the  FBG  se nsor  is  dem on str at ed  in  Fig ur e   1  wh ic h  inclu des  C W   la ser  so urce,  t w o  powe r  s plit te rs,   f our  FBGs ,  a n  E rb i um - dope d  fi ber  am plifi er  ( ED FA),  a   phot od et ect or   P IN   a nd  RF   S pe ct ru m   analy zer.  T he  si m ulati on   is  pe rfor m ed  us in g  Op ti Syst em   si m ula ti on   softw are.  We  em plo y  four   FB Gs  i n  this   sensing  syst e m .  FBG 1   and   FBG 2   as  the   ref ere nce  or   we  cal le d  it   as  ref e ren ce  a r m   with  band width   of    0.002 5  nm   each  an d  w avele ngth  of   1540  nm   and   15 40.00 1  nm ,  resp ect i vely .  Brag g  w avelen gth   of   F BG 3   is   fixe d  to  1540  nm   wh il e  fo r  F BG 4 ,  the  value   of   Bra gg  wa ve le ng th  is  i ncrea se  from   15 40. 001  nm   with  Brag g  wav el e ng t h  in crem ent  of   0.001  nm ,  0. 00 2  nm ,  and   0. 00 3  nm .  Both  FBG 3   and   FB G 4   hav e  ba ndwi dth   of  0.002 5  nm .  Pr incipal ly ,  the   te m per at ur e  c ha ng e s  are   ap plied  on  FBG 4  a nd   this  will   ca use   Brag g  wa veleng t h  changes .  As  th e  tem per at ure  is  increase d,  the  Bra gg  wavel eng th   will   al so   i ncr ease .  T he  Bra gg  wavel engt h  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  3 ,  J une  2020  :   31 58   -   3165   3160   change  of  FB G 4   will   interf ere  with  Bra gg  wa velen gth   of   FB G 3 .  The   interfer e nce   sign al s  co ntai n  beat  fr e qu e ncy  w hich  will   app ea r  pea ks   in  th e  Ra dio   Fr e quency  (RF )  s pectr um   analyzer.   Fig ur e  1  sh ows    the  sim ulatio n  m od el   us i ng   Op ti Syst em   so ftwar e .  I n  this   si m ulati on ,  th ere  are  a  few   par am et ers  fro m   real   sp eci ficat io ns   wer e  giv e n  from   datasheet  and   def a ult  pa r am et ers  had   been   use d.  The  m os t  i mp ort an t   par am et er  is  Fiber   Bra gg  grat ing s   ( FBGs )  par am et ers  and  ot her  pa r a m et ers  that  ha d  bee n  us ed   in  thi s   si m ulati on   w hi ch  incl udes  C W  la ser   power  is  0   dm ,  refe r ence  wavel en gt h  is  set   t o154 0  nm ,  EDFA  l eng t h  is    5   m  an d b it  r at e u se d  i n  this  s i m ulati on  is 20 0  Mbit /s.           Figure  1. FBG   tem per at ur e  se ns or  sim ulati on  m od el  usi ng  Op ti Syst em   so ftwar e       3.   RESU LT   A N D DIS CUSSI ON   Figure  2  dem on st rates  the  char act e risti c  of   FB G  se nsor  unde r  va ri ou s  te m per at ure  cha nges.    The  sim ulate d   resu lt   is  li near .   The  cha racteri zat ion   res ult  al so   sho ws  that  f or   e ver y  25 ˚C  tem per at ur e  c ha ng e ,  0.25   nm   wav el eng th  s hift  is  sh ifte d.   T he  tem per at ur e  se ns it ivit y  of   the  FBG  us e d  in  the  si m ulatio ns   i s     10.0  pm /°C .   Fr om   the  sim ulati on ,   we   al so  m easur ed   the  s ensiti vity   of   the  strai n  fr om   t he  data  colle ct ed  an d  we  fou nd   the  s trai n  sensiti vity   to  be  1. 2  pm/ μɛ.   Fig ur e  3  s hows  a  li near   gr a ph  to  repres ent  the  char act erist ic   of   FB G  sens or  under   var io us  strai n  change s.  The  cha ract erizat ion   res ult  al so   sh ows  th at   fo r   eve ry  200  μ ɛ   app li ed  to FB G 4 , a  0.24  nm  w avele ng t h  is  r ecorde d.             Figure  2.  W a ve le ng th  s hift  ve rsu s  tem per at ur e   relat ion s hip     Figure  3.  W a ve le ng th  s hift  ve rsu s  strai n  rel at ion s hip       An y  te m per at ur e  c hange  will   sh ift  Bragg  wav el e ng t h  at   10   pm /°C .  In   this  sim ulatio n,  FBG 4   i s     the  De vice  un de r   Test   ( D UT)   wh e reas  t he  te m per at ur e  of  F BG 4   is  va ried.   In   t his  sim ulatio n,  any  te m perat ur e   changes  of   0.1 °C  will   cause  a   wav el e ng t h  shi ft  of   0.001  nm .  The  ref le ct ed   sp ect r um   of   FBG 4   is  il lustrate d  in   Figure s   4,   5,   a nd   6.   In   this  proj ect ,  it   is  sim ulate d  acco r din g  t o  the  res ol ution   ba ndwidt h  of  1M Hz,   3M Hz  an d  10 MHz  an d  t o t he  Bra gg  wavel eng th  s hift  of 0 . 001nm , 0 . 002n m  an d 0 .00 3 nm .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       D esi gn  of fi ber  b r agg gr atin g ( FBG)  temp era ture se nsor ... ( Nan i F adzli na  Naim )   3161   Figure s   4,  5  an d  6  sho w  ref le ct ed  sp ect r um   of   FB G 4   with  r esolutio n  ba nd width   a nd   wav el eng th  s hift   of   0.0 01   nm ,  0.002  nm   and   0.003  nm   du e  to  te m per at ur e   change  of  0.1 ºC,  0.2 ºC ,   a nd  0.3ºC,  res pecti vely .  Figure  4  s how s  the  FBG 4   re f le ct ion   sp ect r um   with  tem per at ur e  cha nge  of  0.1°C  wh ic h  causes  a  wa vel eng t h  sh ift  of   0.001  nm .  Figu re  4 ( a ),   ( b) ,   a nd   ( c )  sh ow  the  FBG 4   sp ect ru m   wit h  res olu ti on  ba ndwidt h  of   1  MHz,     3  MHz  an d  10   MHz,  resp ect i vely .  It  can  be   ob se rv e d  that  Figure  4 ( a),  ( b) ,   an d  ( c)  ca n  cl early   be  analy zed.  Figure  4 ( c)  wi th  the  highest  reso l ution   bandw i dth   sho ws  the  best  obser vation  dis play   in  order   to  det ect   any   tem per at ur e  c hange.   T hu s ,  the  hi gh e r  th e  res olu ti on  ba ndwidt h  of   RF  s pectr um   analy zer,  t he  easi er     the an al yse s t o detec t t he  te m per at ur e  cha nge.         (a)       (b)       (c)     Figure  4. Tem per at ur e c ha ng e at 0.1ºC  for F BG4   with  Bra gg  wav el e ng t h  s hift  of   0.0 01 nm  u sing   (a)   1  M Hz ,   ( b)  3  MHz ,   (c) 1 0 M Hz  of  res olu t ion   ba ndwidt h for the  RF  s pec trum  an al yz er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  3 ,  J une  2020  :   31 58   -   3165   3162   Figure  5  s how s  the  FB G 4   refl ect ion   s pectr um   du e  to  te m per at ur e   cha nge   of  0.2 °C.  T hi s  will   cause   Brag g  wa velen gth  c hange  of   0.002 nm . F i gure 5 ( a),  ( b) ,   a nd  ( c )  dis play  the F BG 4   sp ect rum  w it h  RF sp e ct ru m   analy zer  res ol ution   ba ndwidt h  of   1  MHz ,   3  MH z   an d  10   M Hz,   re spe ct ively .  It  can  be  per cei ve d  that    the  sp ect r um   with  tem per at ure  cha ng e  of   0.2°C  ca n  be  cl early   seen  as  com par ed  to  te m per at ur e  cha ng e  of   0.1°C.  It  is  al so   fou nd  that  the  hi gh e st  ba ndwidt h  of   R F  s pect ru m   an al yz er  w hich  i s  10  M H z   pr oduce     the b e st dis pla y for a naly sis.         (a)       (b)       (c)     Figire  5. Tem per at ur e  cha nge  at  0 . 2º C  for FB G4 w it h B ra gg w a velen gth   shi ft o f  0.00 2 nm   us i ng ( a ) 1 M Hz ,   (b) 3 MHz ,   (c)  10 MHz  of  res olu ti on  band width   f or  t he  RF   sp ect r um  an al yz er     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       D esi gn  of fi ber  b r agg gr atin g ( FBG)  temp era ture se nsor ... ( Nan i F adzli na  Naim )   3163   Figure 6 ( a )  to Fig ure   6 ( c )  s how  the FBG 4   s pe ct ru m   fo r  te m per at ur e  s hift of  0.3 °C  an d  thi s  will   caus e   wav el e ng t h  c ha ng e   of  0.003  nm   with  RF  s pectr um   analyzer  res olu ti on  band width  of  1  MHz ,  3  MH z  an d    10   M Hz,   res pe ct ively .  The  highest  res olu t ion   ba ndwidt h  of   10  MHz   gi ves  the  best  disp la y  of  FB G 4   f or  sp ect r um   analysis.  It  can  al so   be  seen  that  th e  hig he st  tem per at ur e  c ha ng e s  of   0.3 °C  will   resu lt   with  the   best  disp la y  f or   a na ly sis  as  com par e d  to  Fig ure  4  a nd   Fig ure  5.   T hus,  t he   higher  t he  te m per at ur e  sh i f t  and     the  higher  the  RF  s pectr um   a naly zer  res olu t ion   ba ndwi dth   will   pr od uce  a  higher  qu al it y  disp la y  for  sp e ct ru m   analy sis.  I n  s um m ary,  this  tem per at ure  se ns or  is  ca pa b le   to  m on it or   t he  sm al le st  tem per at ur e  cha ng e   or  tem per at ur e  re so luti on  of   0.1 °C  with  the  be st  reso l ution   band width   of  RF  s pectr um   a naly zer  of  10   MHz.   Howe ver,  oth e r  reso l utio n  ba ndwidt h  of  sp ect r um   analyzer  can  sti ll   be  i m ple m ented   in  the  tem pe ratur e   sens or   syst em .         (a)       (b)       (c)     Figure  6. Tem per at ur e c ha ng e at 0.3ºC  for F BG4   with  Bra gg  wav el e ng t h  s hift  of   0.0 03 nm  u sing  ( a ) 1  MHz ,   (b) 3 MHz ,   (c)  10 MHz  of  res olu ti on  band width   f or  t he  RF   sp ect r um  an al yz er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  3 ,  J une  2020  :   31 58   -   3165   3164   4.   CONCL US I O N   In   co ncl us io n,  an   FBG  te m per at ur e  se nsor  ba sed  on  OFDR   has  been  d em on st rated.  It  em plo ys  a   CW   la ser  as  opti cal   so urce,   f our  FBGs  a nd  a n  RF  sp ect ru m   analy zer  to   anal yz e  the  FB G  Sp ect r um .  The   FBG   ref le ct ed  s pect ru m   will   be  ob s er ved   for  analy sis.  A ny  tem per at ur e  change  will   cause  the  FB G   Brag g  wav el e ng t h  to sh ift. I n  this sim ula ti on , F BG s w it h  sensiti vi ty  o f  10  p m /˚C and  1.2 pm / μɛ   strai n  are em p loye d.   Using  this  te chn i qu e ,  a  high - res olu ti on  te m per at ur e  sen so r  is  desi gn e d  with  the  te m per at ur e  resol ution   of   0.1 ˚C  w hich  ca n  cl early   be   observ e d usi ng a  low - cost R F  s pe ct ru m  an al yz er.       ACKN OWLE DGE MENTS   The   aut hor   wi shes  to  th ank   Univer sit i  T e knologi   MA RA  (UiTM)  un der   Best ari  re sea rch   g ran t     600 - IRMI/PERDA NA   5/3  BES TARI  (082/2018 )  for  support ing  t his pr oject .       REFERE NCE S   [1]     A.  Mende z ,   “ Fi ber   Bragg   gra t in g  sensors :  A  m ark et   ov erv ie w ,”  Proce ed ings  of  SPIE   -   Thir d  Eu ropean  Workshop  on  Optic a l  F ibre   Sensors ,   vol .   66 19,   pp .   661905 - 1 – 6,   2007 .   [2]     Y. - G.  Han ,   S.B .   Le e ,   C . - S.  Kim ,   J. U.  Kang,  U. - C .   Paek,  and   Y.  Ch ung,   “ Sim ult aneous   m ea surem ent   of  te m per a ture  and  strai n   using  dual   long - p er iod  fibe r   gra t in gs  with  cont rol le d  t empera tur e   and  stra in  sen siti viti es, ”   Opti cs   Exp ress ,   vol .   11 ,   no.   5,   pp.   476 – 4 81,   2003 .   [3]     P.  L u,   L .   Men,   K.  Soole y ,   a nd  Q.  Chen,   “ Ta per ed  fibe r  Mac h – Ze hnd er  int erf e rom et er  f or  sim ult ane ous   m ea surem ent   of refra c ti v e  ind ex and  t empera tur e , ”  App l. P hys .   Let t. ,   vol .   94 ,   no .   13 ,   pp .   131110 - 1 – 3 ,   2009 .   [4]     B .   Mus a  et   a l . ,   “ Inve stiga ti ng   the   eff ect  of  t a per   le ng th  on  s ensit ivit y   of  th e   ta per ed - fib er  b ase d  te m per at ur e   sensor , ”  Ju rnal  Teknol ogi ,   vol .   7 8,   no .   3 ,   135 – 14 0,   2016 .     [5]     S.  Silva   et   al . ,   “ Ultra high - sensiti vity   t empera t ure   fibe r  sensor  base d  on  m ult imode  int erf er e nce , ”  Appl.  Opt. ,    vol.   51 ,   no .   16 ,   p p.   3236 – 3242 ,   2 012.   [6]     J. - L.   Kou,  S. - J.  Qiu,   F.  Xu,   and   Y. - Q.  Lu,   “ Dem onstrat ion  of  a  compac t  te m pe rat ure   sensor  ba sed  on  first - orde r   Bragg  gra ti ng   in a  t ape r ed  fib er  p robe , ”   Opt.   E xp. ,   vol. 19, no. 19,  pp.   18452 – 1845 7,   2011 .   [7]     B. - O.  Guan ,   H. - Y.  Ta m ,   X. - M.  Ta o,   and  X . - Y.  Dong,  “ Sim ult ane ous  strai n   and   te m per a ture  m ea surem en t  usin g     a  superstruc ture  fibe r  Br agg  gr at i ng ,”  I EEE  Ph oto n.   Techno l. Let t . ,   vol. 12, no. 6, p p.   675 – 677 ,   Jun.   2000.   [8]     D.  Zha ng,   J.  W ang,   Y.  W ang,   and  X.  Dai,   “ A  fast  response  te m per at ure   sens or  base d  on  fibe r  Bragg  gra ti n g , ”   Me as.  S ci .   Tech nol. ,   vol .   25 ,   no .   7,   pp .   075105 - 1 - 4 ,   2014 .   [9]     S.  Rota - Rodrigo ,   L.   Rodr iguez - Cobo,   M.  A.  Quinte l a,   J.  M .   L opez - Higuer a,   a nd  M.  Lope z - A m o,   “ A  sw it chable   erb ium  doped  fi ber   ring  la ser   sy stem  for  te m per at ur e  sensors   m ult ipl exi n g , ”  I EE E  S ensors   J. ,   vol.   13 ,   no .   6 ,     pp.   2279 – 2283 ,   Jun.  2013.   [10]     Y . - G .  Han ,   " Triple - wave le ngth   sw it cha bl e  m ult i   wave l engt h  erb i um - doped  fibe r  la ser  b ase d  on   a   highly   non li n ear   photoni c   cr y sta l fibe r , ”  J. Korean   Phy s.   Soc . ,   vol .   56,   no .   41 ,   pp .   1 251 – 1255,   2010 .   [11]     S.  Anania ,   A.  U nnikri shnan,   A.  Aparna ,   G.  R.   P arv at h i,   S.  D.  Ba b y   Sree ja ,   and  P.   Mohan,   “ ana l y tical   stud y   of  FB G   spec trum  for  tem per at ure   sensi ng  appl i ca t i ons, ”   Proceedi ngs  o f  the   2nd  Int ern ati onal  Conf ere nce   on  Inv ent i v e   Comm unic ati on  and  Computati o nal  Techno logi e s ( ICICCT ) ,   Coim bat ore ,   India,   pp.   1 109 – 1113 ,   2018.   [12]     V .   Mishra,   M .   L ohar ,   and  A .   A m phawa n,   “ Im prove m ent   in   t empera tur e  sensit iv ity   of   FB G  b y   c oat ing   of  diff erent   m at eri a l s, ”  Opti k ,  vo l.   127,   no.   2 ,   pp .   825 – 828 ,   2 016.   [13]     W .   Chen   et   a l . ,   “ Perform ance  a ss essm ent   of  FB G  te m per at ure   sensors   for  la ser   ab la t i on  of  tumors , ”     IEE E  Inte rnat io nal  Symposium  on  Me di cal   Me asur eme nts  and  Appl i cat ion s  ( Me Me A)   Proce ed ings ,   Tur i n,     pp.   324 – 328 ,   20 15.   [14]     V.   R.   Mam idi   e t   al . ,   “ Fiber  Brag g  gra ti ng - b ase d  high  te m per a tur e  sensor  and  i ts  l ow  cost  int err og at ion  s y s te m   wit h   enha nc ed  r esolution , ”   Opti ca  App li cat a ,   vo l.   44 ,  n o.   2 ,   pp .   299 – 30 8,   2014 .   [15]     A. M.  Hatta,   G.  Raj an ,   Y.  Sem e nova,   and   G.  Farre l l,   “ SM S  fibre   struct ur e  for  te m per at ur e  m e asure m ent   using     a  sim ple   intensit y - bas ed  in te rrog at ion   s y st em ,”  E le c tron.  Let t. ,   vo l.   45 ,   no .   21 ,   pp .   1069 – 1070,   200 9.   [16]     S.  Daud  and  A.F. A.   Noorden,   “ Fibre  Bragg  gra t ing  sensor  sy st e m   for  te m per at ure   appl i ca t ion ,”   Jurnal  Teknol og i   ( Sci enc es  and   E ngine ering) ,  vo l. 78, no. 3, pp. 39 – 42,   2016 .   [17]     N.  Kus e,   A.  Oz a wa,   and  Y .   Koba y ashi,  “ Stat ic  FB G  strai n  sensor   with  high  r esol uti on  and  la rg e  d y nami c  ran g e  b y   dual - comb spe ctros cop y , ”   Opt.   E xpre ss ,   vol .   21 ,   no.   9,   pp .   11141 – 11149 ,   2013 .   [18]     “ Fiber  opti c   sensors :  An  i ntroduc ti on   fo r  e ngin ee rs  a nd  scie n ti sts.   (n. d . ), ”   [Onl ine ] .   Avai la bl e :   htt p://ww w.worldc at.org/ wcp a/ se rvle t/ o rg. oc lc.l a c . ui. Di al ABookS erv let ? oc lc num = 769325498   [19]     T .   Agarwal ,   “ Introduc ti on  to  fib e r  opti c  sensors   and  the ir  t y pes  w i th  appl i ca t ions, ”  El procus  El e ct ronics  ,   Projects ,   Foc us, Elprocus,   2014,   [Online ] .   Avail ab le :   ww w.e lpro cus. com/di ffre nt - t y p es - of - fi ber - optic - sensors /.   [20]     K.  T.   V.  Grattan  and  B.   T.   Meggit t ,   “ Optic al   Fiber  Sensor  Te chnol og y , ”  vol.   2,   Devices   and  T ec hnolog y ,   Chapmann  &  H a ll ,   London ,   1998 .   [21]     Dais y   Bhor ,   “ How   fibe r  optic  te m per at ure   s ensor  works , ”   Me dium ,   M edi u m  Corpor ati on ,   2015.   [Onlin e ] .   Avail ab le :   m edium . com/@dai s y bhor/how - fibe r - opti c - t empera tu r e - sensor - works - 86480abf 2112 .   [22]     B.   Junjie,   L.   Ji anqi ng ,  and  W .   Ying,   “ Com posite   t ac t ile  sens or  arr a y   using  fibe r  Br agg  gra ti ng  sensors   an d  m ea suring  s y st e m , ”  9th   Int. Conf.  on   Optic a l  Co mm unic ati ons a nd  Net works ,  pp.   24 - 27,   2010.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       D esi gn  of fi ber  b r agg gr atin g ( FBG)  temp era ture se nsor ... ( Nan i F adzli na  Naim )   3165   [23]     V. J.  Urick ,   K. J.  W il liam s,  J.D.  McKinne y ,   a nd  V. J.   Urick ,   “ Source s  of  Noise  in  Fiber   Optic   L inks ,”   In  Fundam ent al s of   Microwa ve   Pho toni cs ,   vol .   1 ,   Jo hn  W il e y   &  Son,   New Jerse y ,   pp.   109 – 110 ,   2015 .   [24]     Nati ona l  Instru m ent s,   “ Fundam ent al s  of  Fi b e r  Brag g  Gra ti n g  (FBG )  Optic a l  Sensing, ”  u sin g  NI - TimeSync  to  Confi gure  I EE E   1588  and  802 . 1 AS  Time  Refere n ce s  -   Nati onal   In strum ent s ,   Jan.   2 016.   [25]     S.W .   Jam es,   M. L.   Dockne y ,   an d  R. P.  Ta ta m ,   “ Sim ult ane ous  inde pende n t  te m per at ur e  and  stra in  m ea surem ent  using  in - fib e r   Br agg  gra ti ng   sensors , ”  E lectronic s   Lett.,  v ol. 32 ,   p p.   1133 – 1134 ,   1 996.       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS       Nan i  Fad z li na  Naim   recei ved   t he  B. Eng.   d egr e e  in  El e ct ri cal  a nd  El e ct ron ic s  E ngine er ing  and   M.E ng  degr ee   in  El ectroni cs  and  Com m unic at ion  Engi n ee r i ng  from   Univer siti   Te knolog i  Malay s ia   (UTM )  in  2005  and  2 007,   respe ctive l y .   She  re ce iv ed  her   PhD   in  201 5  in  El ec t rical ,   El e ct roni cs  and   S y stems   Engi n ee ring  from   Univer siti   Keb angs aa n  Mal a y s ia   ( UK M).  She  i s   cur ren t l y   a  sen i or  le c ture r  at   F ac ul t y   of   Elec trica l  Engi ne eri ng ,   Univer siti   Te k nologi   MA R A   (UiTM).   Her  cur ren t  rese arc h  intere sts a re  in  th e  are a  of  design  o pti c al   net works ,   opti c al   net work   m onit oring,   op tical c om m unic ati on,   opt ical  sensi ng  technolog y   a nd  it s  appl i catio n.         Siti  Noormasliz an   Su din   rec ei v ed  the   B. Eng .   degr ee   in  El e ct ron i cs  Engi nee ri ng  from   Univer siti   Te knologi  MA RA  (UiTM)  Shah  Alam  in  2018.   S he  is  cur ren tly   a   Young  Execut i ve  Apprent ice  at   Sulta n  Mahm ud  H y dro  Elec tr ic   Pow er  Stat ion ,   oper a te d  b y   T e naga   Nasiona l  Berha d  (TNB).  She   has  a  bac kg round  in  Com muni cation  s y st e m   and  holds  keen  int er ests  in  the  are a  of  op tical  net work a nd   opt i ca l   sensing  te ch nolog y .           Suz i   Seroj a  S arnin   rec ei v ed   her   Bac hel or   of  El ec trica l  and  El e ct roni cs  (B.   Eng)  in  Com m unic at ion  fie ld  in  1999   fr om   Univer siti   T eknol ogi  Mal a y s ia   (UTM),  Skud ai ,   Johor.  She  complet ed  h er Master  of  Micro el e ct roni cs  (MS c. )  from   Univer sit i  Keba ngsaa n  M al a y si a  in  2005.   She  rec e i ved  he r  PhD   in  El ec t ri ca l  engi ne eri ng  in  2018.   Curre n tly ,   she  is  a  sen ior  lectur er  at  Facul t y   of  Elec t ric a l  Engi n ee r in g,   Univer sit i  T e knologi   MA RA  (UiTM).   Her  r ese arc h  intere sts  are   in  wir el ess  c om m unic at ion  a nd  Inte rn et of Th ing  (IoT ) .         Norsuz il a  Ya’a cob   is  As socia te   Profess or  at   t he  Depa rtment  of  Com m unic at ion  Engi ne eri ng ,   Facul t y   of  El e c tri c al   Eng ine er i ng,   Univer sit i  Te knologi   MA RA  (UiTM).   In  2010,   she  was   awa rde d  a  Ph D  degr ee   in  E le c tri c al,  El e ct r onic   &  S y st ems   Engi nee ring  from   Univer siti   Keba ng saa n  Ma lay s ia   (UK M),  Malay s ia.  She  r ec e ive d  h er  MS c  degr ee   from   Univer sit y   Putr a   Malay s ia   (UP M)  in  2000.   She  al s o  obta in ed  her   B . Eng  d egr ee  fro m   Univer sit y   of  Putra  Malay si a  (UP M),  Malay s i a  in  Elec tron ic s  &  Com pute r  En gine er ing  in   199 9.   She  is  the  De put y   D irecto r   for  UiTM  Sate llite   Cen tre   at   th e   FK E.   Her  rese a rch   intere sts  incl ude  Sate l li t e,   Sp ac e  W e at her ,   Remote  Sensing,   Mobile Com m u nic a ti on  and  Sig nal   Proc essing.         L.   S.  Su pian   re ce iv ed  the   B . En g  degr ee   in  Elec tri c al   and  Com pute r  Engi n ee r ing   from   Stev ens  Instit ute   of  Tec hnolog y ,   New  Jerse y ,   US A,  M. Eng  degr e e  in  Com m unic at ion  and  Com pute r  from   Univer siti   Keba ngsaa n  Mal a y si a,   B angi,  Malay si a  in  2009  and  2011  respe c ti vely .   In  2012   to  2015,   sh e  joined  the  Com pute r  and   Network  Resea rch   Group  in  th e  Facu lty   of  Engi n ee rin g ,   Univer siti   Keba ngsaa n  Malay sia   as  a  gra duat e  P h. D  student   in  opti c al   comm unic at ion .   Curre n t l y   she  works   as   a  le ct ure r  in  Univer s it i  Perta h ana n  N asiona l  Mal a y s ia (Nat iona l  Defe n ce   Univer si t y   of  Malay s ia ) .   Her  rese arc h  i nte rests  include   pol y m er  optic al   fibe rs  t ec hn olog y ,   optical  wave guide s  and fibe r lasers.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.