KR101066112B1 - Surface detecting apparatus using palaritetric interference and the phase change detecting method between the polarized light - Google Patents

Surface detecting apparatus using palaritetric interference and the phase change detecting method between the polarized light Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광간섭 표면 검출장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광도파로 출력단에 위상지연기, 편광자 등의 편광변환 장치를 위치시키고 이를 축회전시킴으로써 시간에 따른 출력편광의 변화를 유발한 후, 이를 분석하여 광도파로에서 유발된 편광간의 위상변화를 좀 더 정밀하게 분석할 수 있는 편광간섭 표면 검출장치 및 이를 이용한 편광간 위상변화 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polarization interference surface detection device, and more particularly, by placing a polarization conversion device such as a phase delayer, a polarizer, and the like in the optical waveguide output stage and causing the change in output polarization with time, and analyzing the same. The present invention relates to a polarization interference surface detection device capable of analyzing the phase change between polarizations induced in an optical waveguide more precisely, and a method for detecting phase change between polarizations using the same.

본 발명의 편광간섭 표면 검출장치는 광원발생장치로부터 입사되는 광을 표면 물질의 변화에 의해 두 편광간 위상변화가 발생하도록 하는 광도파로; 상기 광도파로의 두 편광에 대해 45°의 각도로 기울어져 있으며, 상기 광도파로로부터 출력된 광의 위상을 지연지키기 위한 1/4 파장 위상지연기; 불투명 영역이 존재하고 축 회전이 가능하며, 상기 1/4 파장 위상지연기를 통과한 광을 필터링하기 위한 편광자; 및 상기 편광자를 통과한 광의 광세기를 전기적 신호로 변환하는 광검출기를 포함함에 기술적 특징이 있다.The polarization interference surface detection apparatus of the present invention comprises an optical waveguide for generating a phase change between the two polarization by the change of the surface material of the light incident from the light source generator; A quarter-wave phase retarder inclined at an angle of 45 ° with respect to the two polarizations of the optical waveguide, and for delaying the phase of the light output from the optical waveguide; A polarizer having an opaque region and capable of axial rotation, for filtering the light passing through the quarter-wave phase retarder; And a photodetector for converting the light intensity of the light passing through the polarizer into an electrical signal.

편광간섭, 표면검출, 위상변화, 광도파로, 표면센서 Polarization interference, surface detection, phase change, optical waveguide, surface sensor

Description

편광간섭 표면 검출장치 및 이를 이용한 편광간 위상변화 검출방법{Surface detecting apparatus using palaritetric interference and the phase change detecting method between the polarized light}Surface detecting apparatus using palaritetric interference and the phase change detecting method between the polarized light}

본 발명은 편광간섭 표면 검출장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광도파로 출력단에 위상지연기, 편광자 등의 편광변환 장치를 위치시키고 이를 축회전시킴으로써 시간에 따른 출력편광의 변화를 유발한 후, 이를 분석하여 광도파로에서 유발된 편광간의 위상변화를 좀 더 정밀하게 분석할 수 있는 편광간섭 표면 검출장치 및 이를 이용한 편광간 위상변화 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polarization interference surface detection device, and more particularly, by placing a polarization conversion device such as a phase delayer, a polarizer, and the like in the optical waveguide output stage and causing the change in output polarization with time, and analyzing the same. The present invention relates to a polarization interference surface detection device capable of analyzing the phase change between polarizations induced in an optical waveguide more precisely, and a method for detecting phase change between polarizations using the same.

도파로를 이용한 표면 검출장치는 제작이 용이하고 표면 변화에 대한 감도가 탁월하다는 측면에서 주목받고 있다. 도파로를 이용한 표면 검출장치는 주로 도파로를 표면에 노출시켜 구성되는데, 그 원리는 표면물질의 굴절률 변화에 따른 도파광의 위상변화를 감지하는 것이다. 이러한 표면 검출장치 중 두 편극에 대한 도파광의 진행속도가 다름을 이용한 것이 바로 편광간섭형 표면 검출 장치이다.Surface detection devices using waveguides are attracting attention in terms of ease of fabrication and excellent sensitivity to surface changes. Surface detection apparatus using waveguide is mainly configured by exposing the waveguide to the surface, the principle is to detect the phase change of the waveguide light according to the refractive index change of the surface material. Among these surface detection devices, polarization interference type surface detection devices use different speeds of waveguide light for two polarizations.

더 자세하게는, 도파로에 기준이 되는 두 편광을 동시에 입사시킨 후 출력되는 편광의 성분을 분석하는데, 도파로 표면의 물질 변화에 대한 두 기준 편광의 위상변화량이 달라 출력되는 두 기준편광간의 위상차가 발생하게 된다. 즉, 출력광에서 기준 편광간의 위상차 변화는 표면 물질의 굴절률 변화와 비례하므로 출력편광의 분석을 통해 표면 물질의 변화량을 검출할 수 있게 되는 것이다.More specifically, the components of the polarized light that are output after simultaneously incident two polarizations as the reference to the waveguide are analyzed, and the phase difference between the two reference polarizations that are different from each other due to the change in phase of the two polarizations due to the material change on the surface of the waveguide is generated. do. That is, since the change in phase difference between the reference polarizations in the output light is proportional to the change in the refractive index of the surface material, the amount of change in the surface material can be detected through the analysis of the output polarization.

도 1 내지 도2는 종래의 출력편광을 분석하는 편광간섭 표면 검출 장치를 나타낸 도면이다. 광원발생장치(100)에서 생성된 광원이 광파이버(110)와 두 블록(120, 130)을 통해 광도파로(140)에 입사된다. 이 때 입사각도를 광도파로(140)에 대해 45°의 각도로 하여 수직편광과 수평편광의 크기가 같도록 한다. 광도파로(140)를 통해 출력된 광은 45°의 축각도를 갖는 편광자(150)를 통해 광 검출기(160)에 입사된다. 광의 손실을 고려하지 않으면, 최종 검출된 광세기 Ιout은 다음과 같이 표현할 수 있다.1 to 2 is a view showing a polarization interference surface detection device for analyzing the conventional output polarization. The light source generated by the light source generator 100 is incident on the optical waveguide 140 through the optical fiber 110 and the two blocks 120 and 130. At this time, the angle of incidence is set at an angle of 45 ° with respect to the optical waveguide 140 so that the magnitude of the vertical polarization and the horizontal polarization are the same. The light output through the optical waveguide 140 is incident on the photo detector 160 through the polarizer 150 having an axial angle of 45 °. Without considering the loss of light, the final detected light intensity I out can be expressed as follows.

Figure 112009012710071-pat00001
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여기서 ΙMAX는 출력광의 최대 광세기를, Δφ는 도파로에서의 두 편광간의 위상차를 의미한다. [수학식 1]로부터 출력광은 두편광간의 위상차에 대해 정현파 적인 함수로 응답함을 알 수 있다. 그러나 상기 식은 출력되는 두편광 성분이 동일할 때에만 유효하며, 실제로 일반적인 형태의 광 출력은 다음 [수학식 2]와 같다.Where MAX represents the maximum light intensity of the output light and Δφ represents the phase difference between the two polarizations in the waveguide. It can be seen from Equation 1 that the output light responds as a sinusoidal function to the phase difference between the two polarized lights. However, the above equation is valid only when the two polarization components to be output are the same.

Figure 112009012710071-pat00002
Figure 112009012710071-pat00002

여기서 ΙMIN은 출력광의 최소 광세기를 나타낸다. 이러한 출력 광세기로부터 광도파로(140)에서의 두 편광간 위상차를 정확히 산출해 내기 위해서는 출력광의 최대 및 최소 광세기를 알아야 한다. 편광간 위상차(Δφ)가 π를 상회하는 큰 변화에 대해서는 이러한 산출이 가능하나, 그렇지 못한 경우에는 Δφ를 정확히 유추해 내기 어렵다. 또한, 최소 또는 최대값에서와 같이 Δφ에 대해 광세기 변화가 크기 않은 영역에서는 그 변화를 알기가 쉽지 않다. Δφ는 표면 물질의 변화에 대한 척도이며, 따라서 Δφ를 판별하는 데 있어서의 오차범위는 표면 검출 장치의 성능을 판가름한다.Where MIN represents the minimum light intensity of the output light. In order to accurately calculate the phase difference between the two polarizations in the optical waveguide 140 from the output light intensity, it is necessary to know the maximum and minimum light intensity of the output light. This calculation is possible for a large change in which the phase difference Δφ between polarizations exceeds π, but otherwise it is difficult to accurately infer Δφ. In addition, it is difficult to know the change in the region where the light intensity change is not large with respect to Δφ such as at the minimum or maximum value. [Delta] [phi] is a measure of the change of the surface material, and thus the error range in determining [Delta] [phi] determines the performance of the surface detection apparatus.

따라서, 도 1과 같은 종래의 분석법은 높은 정확도를 보이기 어렵다는 문제점이 있으며, 이러한 이유로 편광의 변화를 좀 더 정밀하게 판별할 수 있는 새로운 방식의 편광분석법의 필요성이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, the conventional analytical method as shown in FIG. 1 has a problem in that it is difficult to show high accuracy. For this reason, there is a need for a new method of polarization analysis that can more accurately discriminate changes in polarization.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 광도파로 출력단에 위상지연기, 편광자 등의 편광변환 장치를 위치시키고 이를 축회전시킴으로써 시간에 따른 출력편광의 변화를 유발한 후, 이를 분석하여 광도파로에서 유발된 편광간의 위상변화를 좀 더 정밀하게 분석할 수 있도록 하는 편광간섭 표면 검출장치 및 이를 이용한 편광간 위상변화 검출방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the problems of the prior art as described above, by placing a polarization conversion device such as a phase delayer, a polarizer and the like in the optical waveguide output stage and causing the change in the output polarization with time, It is an object of the present invention to provide a polarization interference surface detection device and a method for detecting a phase change between polarizations using the same, which can more accurately analyze the phase change between polarizations caused by an optical waveguide.

또한, 본 발명은 광세기의 최대 또는 최소값과 관계없이 그 위상변화를 검출하며, 그 변화량이 시간적인 지연으로 선형적으로 나타나 검출의 정확도를 높일 수 있는 편광간섭 표면 검출장치 및 이를 이용한 편광간 위상변화 검출방법을 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, the present invention detects the phase change irrespective of the maximum or minimum value of the light intensity, the amount of change linearly with a time delay to increase the accuracy of the detection and the polarization interference surface detection device and the phase between the polarization using the same It is another object to provide a change detection method.

본 발명의 상기 목적은 광원발생장치로부터 입사되는 광을 표면 물질의 변화에 의해 두 편광간 위상변화가 발생하도록 하는 광도파로; 상기 광도파로의 두 편광에 대해 45°의 각도로 기울어져 있으며, 상기 광도파로로부터 출력된 광의 위상을 지연지키기 위한 1/4 파장 위상지연기; 불투명 영역이 존재하고 축 회전이 가능하며, 상기 1/4 파장 위상지연기를 통과한 광을 필터링하기 위한 편광자; 및 상기 편광자를 통과한 광의 광세기를 전기적 신호로 변환하는 광검출기를 포함하는 편광 간섭 표면 검출장치에 의해 달성된다.The object of the present invention is an optical waveguide for generating a phase change between the two polarized light by the light material incident from the light source generator; A quarter-wave phase retarder inclined at an angle of 45 ° with respect to the two polarizations of the optical waveguide, and for delaying the phase of the light output from the optical waveguide; A polarizer having an opaque region and capable of axial rotation, for filtering the light passing through the quarter-wave phase retarder; And a photodetector for converting the light intensity of the light passing through the polarizer into an electrical signal.

또한, 본 발명의 다른 목적은 광원발생장치로부터 입사되는 광을 표면 물질의 변화에 의해 두 편광간 위상변화가 발생하도록 하는 광도파로; 상기 광도파로의 두 편광에 대해 45°의 각도로 기울어져 있으며, 상기 광도파로로부터 출력된 광의 위상을 지연시키기 위한 1/4 파장 위상지연기; 불투명 영역이 존재하고 축 회전이 가능한 1/2 파장 위상지연기; 상기 1/2 파장 위상지연기를 통과한 광을 필터링하기 위한 편광자; 및 상기 편광자를 통과한 광의 광세기를 전기적 신호로 변환하는 광검출기를 포함하는 편광간섭 표면 검출장치에 의해 달성된다.In addition, another object of the present invention is an optical waveguide for generating a phase change between the two polarized light due to the change of the surface material of the light incident from the light source generator; A quarter-wave phase retarder inclined at an angle of 45 ° with respect to the two polarizations of the optical waveguide, and for delaying a phase of the light output from the optical waveguide; A half-wavelength phase retarder having an opaque region and capable of axial rotation; A polarizer for filtering light that has passed through the 1/2 wavelength phase delay unit; And a photodetector for converting the light intensity of the light passing through the polarizer into an electrical signal.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 광원발생장치로부터 입사되는 광을 표면 물질의 변화에 의해 두 편광간 위상변화가 발생하도록 하는 광도파로; 축 회전이 가능하며, 상기 광도파로로부터 출력된 광의 위상을 지연지키기 위한 1/4 파장 위상지연기; 상기 광도파로의 두 편광에 대해 45°의 각도로 기울어져 있으며, 상기 1/4 파장 위상지연기를 통과한 광을 필터링하기 위한 편광자; 및 상기 편광자를 통과한 광의 광세기를 전기적 신호로 변환하는 광검출기를 포함하는 편광간섭 표면 검출장치에 의해 달성된다.In addition, another object of the present invention is an optical waveguide for generating a phase change between the two polarized light due to the change of the surface material of the light incident from the light source generator; A quarter-wave phase retarder capable of shaft rotation, for delaying a phase of light output from the optical waveguide; A polarizer inclined at an angle of 45 ° with respect to the two polarizations of the optical waveguide, and for filtering light passing through the quarter-wave phase retarder; And a photodetector for converting the light intensity of the light passing through the polarizer into an electrical signal.

또한, 본 발명은 상기 광원발생장치로부터 상기 광도파로에 상기 광원을 전달하는 광파이버; 및 상기 광원을 상기 광파이버로부터 상기 광도파로에 원활히 입사시키기 위한 파이버 블록 및 도파로 블록을 더 포함함이 바람직하다.The present invention also provides an optical fiber for transmitting the light source from the light source generator to the optical waveguide; And a fiber block and a waveguide block for smoothly injecting the light source into the optical waveguide from the optical fiber.

또한, 본 발명은 상기 광검출기로부터의 전기적 신호를 저장하고 분석하는 신호처리장치를 더 포함함이 바람직하다.In addition, the present invention preferably further comprises a signal processing device for storing and analyzing the electrical signal from the photodetector.

또한, 본 발명의 상기 광도파로로 입사되는 광은 45°의 편극 각도로 입사됨이 바람직하다.In addition, the light incident to the optical waveguide of the present invention is preferably incident at a polarization angle of 45 °.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 광이 광도파로를 거치면서 상기 광도파로 표면의 물질 변화에 따라 두 편광간에 위상변화가 발생하는 단계; 상기 광도파로로부터 출력된 광이 위상지연기와 편광자를 통과하면서 변환되는 단계; 변환된 상기 광을 광검출기에서 검출하여 광세기를 전기적 신호로 변환하는 단계; 및 상기 전기적 신호를 신호처리장치에서 저장하고, 하기의 [수학식 8] 또는 [수학식 15]을 이용하여 연속적으로 상기 편광간 위상변화를 검출하는 단계를 포함하는 편광간 위상변화 검출방법에 의해 달성된다.In addition, another object of the present invention is the step of generating a phase change between the two polarization in accordance with the material change of the surface of the optical waveguide while the light passes through the optical waveguide; Converting light output from the optical waveguide while passing through a phase delayer and a polarizer; Detecting the converted light by a photodetector and converting light intensity into an electrical signal; And storing the electrical signal in a signal processing apparatus and continuously detecting the phase change between polarizations using Equation 8 or 15 below. Is achieved.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 광이 광도파로를 거치면서 상기 광도파로 표면의 물질 변화에 따라 두 편광간에 위상변화가 발생하는 단계; 상기 광도파로로부터 출력된 광이 위상지연기와 편광자를 통과하면서 변환되는 단계; 변환된 상기 광을 광검출기에서 검출하여 광세기를 전기적 신호로 변환하는 단계; 및 상기 전기적 신호를 신호처리장치에서 저장하고, 주파수 성분의 크기를 검출한 후, 하기의 [수학식 20]을 이용하여 연속적으로 상기 편광간 위상변화를 검출하는 단계를 포함하는 편광간 위상변화 검출방법에 의해 달성된다.In addition, another object of the present invention is the step of generating a phase change between the two polarization in accordance with the material change of the surface of the optical waveguide while the light passes through the optical waveguide; Converting light output from the optical waveguide while passing through a phase delayer and a polarizer; Detecting the converted light by a photodetector and converting light intensity into an electrical signal; And storing the electrical signal in a signal processing apparatus, detecting a magnitude of a frequency component, and subsequently detecting the phase change between polarizations using Equation 20 below. Is achieved by the method.

따라서, 본 발명의 편광간섭 표면 검출장치 및 이를 이용한 편광간 위상변화 검출방법은 광도파로의 출력단에 위상지연기, 편광자 등의 편광변환 장치를 위치시 키고, 이를 축회전시킴으로써 시간에 따른 출력편광의 변화를 유발한 후, 이를 분석하여 광도파로에서 유발된 편광간의 위상변화를 좀 더 정밀하게 분석하여 광도파로 표면 물질 변화에 대한 감도를 향상시킬 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.Therefore, the polarization interference surface detection device of the present invention and the method for detecting the phase change between polarizations using the same are located at the output end of the optical waveguide, and the polarization conversion device such as phase delayer, polarizer, etc. After inducing a change, it is analyzed and the phase change between polarizations induced in the optical waveguide can be analyzed more precisely, thereby improving the sensitivity to the optical waveguide surface material change.

또한, 본 발명의 편광간섭 표면 검출장치 및 이를 이용한 편광간 위상변화 검출방법은 광세기의 최대 또는 최소값과 관계없이 그 위상변화를 검출할 수 있으며, 그 변화량이 시간적인 지연으로 선형적으로 나타나 검출의 정확도를 높일 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.In addition, the polarization interference surface detection apparatus of the present invention and the method for detecting the phase change between polarizations using the same can detect the phase change irrespective of the maximum or minimum value of the light intensity, and the amount of change appears linearly with a time delay. There is a remarkable and advantageous effect of increasing the accuracy of.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a polarization interference surface detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치는 광원발생장치(200), 광파이버(210), 파이버 블록(220) 및 도파로 블록(230), 광도파로(240), 1/4 파장 위상지연기(250), 편광자(260), 광검출기(270) 및 신호처리장치(280)를 포함한다.Polarization interference surface detection apparatus according to an embodiment of the present invention is a light source generator 200, optical fiber 210, fiber block 220 and waveguide block 230, optical waveguide 240, 1/4 wavelength phase delay Group 250, a polarizer 260, a photodetector 270, and a signal processing device 280.

광파이버(210)는 광원발생장치(200)에서 발생하는 광을 광도파로(240)에 전달하는 역할을 한다. 이때, 파이버 블록(220) 및 도파로 블록(230)을 통해 광을 광파이버(210)로부터 광도파로(240)로 원활히 입사시킬 수 있다.The optical fiber 210 serves to transfer the light generated from the light source generator 200 to the optical waveguide 240. In this case, light may be smoothly incident from the optical fiber 210 into the optical waveguide 240 through the fiber block 220 and the waveguide block 230.

광도파로(240)에서는 표면의 물질 변화에 의해 편광간 위상변화가 발생하게 된다. 표면 물질의 변화에 따른 편광의 변화량을 극대화하기 위해서는 광도파로의 민감도가 편광에 따라 매우 상이해야 하므로, 본 발명에서는 채널형 광도파로 상부의 센싱 영역에 TiO2, Ta2O5, Si3N4 등과 같은 고굴절률 물질을 증착하여 표면 변화에 대한 감도를 향상시키는 것이 바람직하다.In the optical waveguide 240, a phase change between polarizations is generated by a material change of the surface. In order to maximize the amount of change in polarization due to the change of surface material, the sensitivity of the optical waveguide must be very different according to the polarization. In the present invention, TiO 2 , Ta 2 O 5 , Si 3 N 4 in the sensing region above the channel type optical waveguide. It is desirable to deposit a high refractive index material such as to improve the sensitivity to surface changes.

1/4 파장 위상지연기(250)와 편광자(260)는 광도파로(240)의 출력단에 위치하여 광도파로(240)에서 출력되는 편광을 변환시켜주는 장치이다.The quarter-wave phase delay unit 250 and the polarizer 260 are positioned at the output terminal of the optical waveguide 240 and convert the polarized light output from the optical waveguide 240.

1/4 파장 위상지연기(250)는 광도파로(240)의 두 기준편광에 대해 45°의 각도로 기울어져 있으며, 광의 위상을 지연시킨다. 그리고, 편광자(260)는 불투명 영역(261)이 존재하고 축 회전이 가능하며, 1/4 파장 위상지연기(250)를 거친 광을 일정 성분만 필터링하여 투과시킨다. 즉, 편광자(260)는 입사광의 특정한 방향으로 편광된 성분만 투과시키는 필터 역할을 한다.The quarter-wave phase delay unit 250 is inclined at an angle of 45 ° with respect to the two reference polarizations of the optical waveguide 240, and delays the phase of the light. In addition, the polarizer 260 has an opaque region 261 and is capable of axial rotation. The polarizer 260 filters and transmits only a predetermined component of light passing through the quarter-wave phase delay unit 250. That is, the polarizer 260 serves as a filter for transmitting only components polarized in a specific direction of incident light.

광검출기(270)는 편광자(260)를 통과한 광의 광세기를 전기적 신호로 변환하며, 신호처리장치(280)는 광검출기(270)로부터의 전기적 신호를 저장하고 이를 분석한다.The photodetector 270 converts the light intensity of the light passing through the polarizer 260 into an electrical signal, and the signal processing device 280 stores and analyzes the electrical signal from the photodetector 270.

도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치를 설명하면 다음과 같다. 광원발생장치(200)에서 발생된 광은 광파이버(210)와 파이버 블록(220) 및 도파로 블록(230)을 통해 광도파로(240)에 입사된다. 이때, 광은 광도파로(240)에 대해 45°의 편극 각도로 입사되는데, 이는 두 기준편광인 수직편광과 수평편광의 크기를 같게 하기 위함이다.Referring to Figure 3 describes a polarization interference surface detection apparatus according to an embodiment of the present invention. Light generated by the light source generator 200 is incident on the optical waveguide 240 through the optical fiber 210, the fiber block 220, and the waveguide block 230. At this time, the light is incident at a polarization angle of 45 ° with respect to the optical waveguide 240, in order to equalize the magnitude of the vertical polarization and the horizontal polarization which are the two reference polarizations.

광도파로(240)로부터 출력된 광은 두 기준편광에 대해 45°의 각도로 기울어져 있는 1/4 파장 위상 지연기(250)와 축회전하고 있는 편광자(260)를 거쳐 광검출기(270)로 향한다. 그리고 광검출기(270)에서 발생한 전기적 신호는 신호처리장치(280)로 전달된다.The light output from the optical waveguide 240 is directed to the photodetector 270 via the quarter wave phase retarder 250 inclined at an angle of 45 ° with respect to the two reference polarizations, and the polarizer 260 rotating in rotation. Headed. The electrical signal generated by the photodetector 270 is transmitted to the signal processing device 280.

광도파로(240) 표면에 측정하고자 하는 검출물질을 유입시키면, 광도파로(240) 표면 물질의 변화가 발생하게 된다. 이러한 표면 물질의 변화에 따라 광도파로(240)로 입사된 광은 광도파로(240)를 거치면서 두 편광간에 위상변화(위상차)가 발생한다. 이로 인해 출력되는 광세기가 변화하게 되므로 신호처리장치(280)로 전달되는 신호에도 변화가 발생하게 된다. 본 발명에서는 이러한 신호 변화의 분석을 통해 표면 물질의 변화량을 산출해 낼 수 있는 것이다.When a detection material to be measured is introduced into the surface of the optical waveguide 240, a change of the surface material of the optical waveguide 240 occurs. As the surface material changes, the light incident on the optical waveguide 240 undergoes a phase change (phase difference) between the two polarizations while passing through the optical waveguide 240. As a result, the light intensity output is changed, so that a change occurs in a signal transmitted to the signal processing device 280. In the present invention, the amount of change in the surface material can be calculated through the analysis of the signal change.

다음에서는 수식을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 편광간 위상변화 검출방법을 설명하기로한다.Next, a method of detecting a phase change between polarizations according to an embodiment of the present invention will be described using an equation.

45°의 편극 각도를 갖고 광도파로(240)에 입사되는 광의 전계 성분 ΕIN은 다음과 같이 존스 벡터로 표현할 수 있다.The electric field component Ε IN of light incident on the optical waveguide 240 with a polarization angle of 45 ° can be expressed as a Jones vector as follows.

Figure 112009012710071-pat00003
Figure 112009012710071-pat00003

광도파로(240)에서 두 편광간의 위상차를 Δφ라 하고 광도파로(240)가 무손실이라 가정할 때, 광도파로(240)로부터의 출력광의 전계성분 Ε1은 다음과 같이 정의할 수 있다.Assuming that the phase difference between the two polarizations in the optical waveguide 240 is Δφ and the optical waveguide 240 is lossless, the electric field component Ε 1 of the output light from the optical waveguide 240 may be defined as follows.

Figure 112009012710071-pat00004
Figure 112009012710071-pat00004

이후 45°기울어진 1/4 파장 위상지연기(250)를 통과한 광의 전계성분 Ε2는 다음과 같으며,Then, the electric field component Ε 2 of the light passing through the quarter wave phase delay unit 250 tilted at 45 ° is as follows.

Figure 112009012710071-pat00005
Figure 112009012710071-pat00005

시간에 따라 각속도 ω로 회전하는 편광자(260)를 통과한 광의 전계크기

Figure 112009012710071-pat00006
과 광 세기 Ιout은 다음과 같이 표현할 수 있다.Field size of light passing through polarizer 260 rotating at angular velocity ω over time
Figure 112009012710071-pat00006
And light intensity Ι out can be expressed as

Figure 112009012710071-pat00007
Figure 112009012710071-pat00007

Figure 112009012710071-pat00008
Figure 112009012710071-pat00008

여기서, Ι0는 입력 광세기를 의미한다. 상기 식으로부터 일정한 각속도로 회전하는 편광자(260)로 인해 출력신호가 정현파 형태로 응답하며, 두 편광간의 위 상차 Δφ만큼 정현파 신호의 위상이 지연됨을 알 수 있다.Here, Ι 0 means input light intensity. It can be seen that the output signal responds in the form of a sine wave due to the polarizer 260 rotating at a constant angular velocity, and the phase of the sinusoidal signal is delayed by the phase difference Δφ between the two polarizations.

도 4는 도파로에서의 두 편광간 위상차 Δφ가 각각 다를때 출력되는 신호를 시간에 따라 보여주고 있다. 여기서, Λ는 편광자 회전 속도에 의존하는 주기로 1/ω와 같다. 편광자(260)가 회전중 불투명 영역에 집광될시 광검출기(270)에 광이 전달되지 않으므로, 도 4에서와 같이 일정한 시간동안 광신호가 검출되지 않는다. 이러한 비검출 기간은 편광자(260) 축에 대한 동기 신호로서의 역할을 수행하며, 역시 Λ의 주기로 반복된다.FIG. 4 shows a signal output over time when the phase differences Δφ between two polarizations in the waveguide are different. Here, Λ is equal to 1 / ω in a period depending on the polarizer rotation speed. Since light is not transmitted to the photodetector 270 when the polarizer 260 is focused on the opaque region during rotation, the optical signal is not detected for a predetermined time as shown in FIG. 4. This non-detection period serves as a synchronization signal for the polarizer 260 axis, and is also repeated in a period of Λ.

도 4에서와 같이, Δφ의 변화에 따라 정현파의 위상이 변하는데, 동기 신호로부터 다음 최소값(혹은 최대값)까지의 시간을 검출하고 이를 Δs라 하면 다음과 같은 수식을 통해 Δφ를 산출해 낼 수 있다.As shown in Figure 4, the phase of the sine wave changes in accordance with the change of Δφ, detect the time from the synchronization signal to the next minimum value (or maximum value), and if it is Δ s can be calculated by the following equation. have.

Figure 112009012710071-pat00009
Figure 112009012710071-pat00009

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치를 나타내는 도면이다.5 is a view showing a polarization interference surface detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치는 광원발생장치(300), 광파이버(310), 파이버 블록(320) 및 도파로 블록(330), 광도파로(340), 1/4 파장 위상지연기(350), 1/2 파장 위상지연기(360), 편광자(370), 광검출 기(380) 및 신호처리장치(390)를 포함한다.Polarization interference surface detection apparatus according to another embodiment of the present invention is a light source generator 300, optical fiber 310, fiber block 320 and waveguide block 330, optical waveguide 340, 1/4 wavelength phase delay Group 350, a 1/2 wavelength phase delay unit 360, a polarizer 370, a photodetector 380, and a signal processor 390.

광원발생장치(300), 광파이버(310), 파이버 블록(320) 및 도파로 블록(330), 광도파로(340), 1/4 파장 위상지연기(350), 광검출기(380) 및 신호처리장치(390)의 구성은 본 발명의 일 실시예에서와 동일하다.Light source generator 300, optical fiber 310, fiber block 320 and waveguide block 330, optical waveguide 340, quarter wave phase delayer 350, photodetector 380 and signal processing device The configuration of 390 is the same as in one embodiment of the present invention.

다만, 본 발명의 다른 실시예에서는 불투명 영역(361)을 갖으며 축 회전이 가능한 1/2 파장 위상지연기(360)를 더 포함한다. 또한, 편광자(370)는 임의의 각도 θ로 기울어져 있다는 점에서 일 실시예와는 차이가 있다.However, another embodiment of the present invention further includes a 1/2 wavelength phase delay unit 360 having an opaque region 361 and capable of axial rotation. In addition, the polarizer 370 is different from the exemplary embodiment in that the polarizer 370 is inclined at an arbitrary angle θ.

도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치를 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 5 describes a polarization interference surface detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

광원발생장치(300)에서 생성된 광은 광파이버(310)와 파이버 블록(320) 및 도파로 블록(330)을 통해 광도파로(340)에 45°의 편극 각도로 입사된다. 광도파로(340)로부터 출력된 광은 두 기준편광에 대해 45°의 각도로 기울어져 있는 1/4 파장 위상 지연기(350)와 축회전하고 있는 1/2 파장 위상 지연기(360)를 차례로 통과하고 편광자(370)로 향한다. 편광자(370)를 통과한 광은 광검출기(380)로 집속되며, 광검출기(380)에서 발생한 전기적 신호는 신호처리장치(390)로 전달된다.Light generated by the light source generator 300 is incident on the optical waveguide 340 at a polarization angle of 45 ° through the optical fiber 310, the fiber block 320, and the waveguide block 330. The light output from the optical waveguide 340 sequentially rotates the 1/4 wavelength phase retarder 350 inclined at an angle of 45 ° with respect to the two reference polarizations, and the 1/2 wavelength phase retarder 360 in rotation. Passes and is directed to the polarizer 370. The light passing through the polarizer 370 is focused to the photodetector 380, and the electrical signal generated by the photodetector 380 is transmitted to the signal processing device 390.

본 발명의 일 실시예와 마찬가지로 광도파로(340) 표면 물질의 변화가 발생하면 광도파로(340)에서는 두 편광간에 위상차가 발생하며, 이로 인해 신호처리장치(390)로 전달되는 신호에 변화가 발생하게 된다. 이러한 신호 변화의 분석을 통해 표면 물질의 변화량을 산출해 낸다.As in the embodiment of the present invention, when a change in the surface material of the optical waveguide 340 occurs, a phase difference occurs between the two polarizations in the optical waveguide 340, which causes a change in the signal transmitted to the signal processing device 390. Done. Analysis of these signal changes yields changes in surface material.

다음에서는 수식을 이용하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광변화 검출방 법을 설명하기로한다.Next, a polarization change detection method according to another embodiment of the present invention will be described using a formula.

45°의 편극 각도를 갖고 광도파로(340)에 입사되는 광의 전계 성분 ΕIN은 다음과 같이 존스 벡터로 표현할 수 있다.The electric field component Ε IN of light incident on the optical waveguide 340 with a polarization angle of 45 ° may be expressed as a Jones vector as follows.

Figure 112009012710071-pat00010
Figure 112009012710071-pat00010

광도파로(340)에서 두 편광간의 위상차가 Δφ라 하고 광도파로(340)가 무손실이라 가정할 때, 광도파로(340)로부터의 출력광의 전계성분 Ε1은 다음과 같이 쓸 수 있다.Assuming that the phase difference between the two polarizations in the optical waveguide 340 is Δφ and the optical waveguide 340 is lossless, the electric field component Ε 1 of the output light from the optical waveguide 340 can be written as follows.

Figure 112009012710071-pat00011
Figure 112009012710071-pat00011

이후 45°기울어진 1/4 파장 위상지연기(350)를 통과한 광의 전계성분 Ε2는 다음과 같다.Then, the electric field component Ε 2 of the light passing through the 1 / 4-wavelength phase delay unit 350 tilted at 45 ° is as follows.

Figure 112009012710071-pat00012
Figure 112009012710071-pat00012

시간에 따라 각속도 ω로 회전하는 1/2 파장 위상지연기(360)를 통과한 광의 전계성분 Ε3는 다음과 같이 표현할 수 있다.The electric field component Ε 3 of the light passing through the 1/2 wavelength phase delay unit 360 rotating at an angular velocity ω can be expressed as follows.

Figure 112009012710071-pat00013
Figure 112009012710071-pat00013

이후 임의의 각도 θ로 기울어진 편광자(370)를 통과한 광의 전계크기

Figure 112009012710071-pat00014
과 광 세기 Ιout은 다음과 같이 표현할 수 있다.Since the electric field size of the light passing through the polarizer 370 inclined at an arbitrary angle θ
Figure 112009012710071-pat00014
And light intensity Ι out can be expressed as

Figure 112009012710071-pat00015
Figure 112009012710071-pat00015

Figure 112009012710071-pat00016
Figure 112009012710071-pat00016

여기서, Ι0는 입력 광세기를 의미한다. 상기 식으로부터 일정한 각속도로 회전하는 편광자(370)로 인해 출력신호가 정현파 형태로 응답하며, 두 편광간의 위상차 Δφ만큼 정현파 신호의 위상이 지연됨을 알 수 있다.Here, Ι 0 means input light intensity. It can be seen that the output signal responds in the form of a sine wave due to the polarizer 370 rotating at a constant angular velocity, and the phase of the sine wave signal is delayed by the phase difference Δφ between the two polarizations.

도 6은 편광자(370)의 각도가 θ=0 이고, 광도파로(340)에서의 두 편광간 위상차 Δφ가 각각 다를 때 출력되는 신호를 시간에 따라 보여주고 있다. 여기서 Λ는 편광자(370) 회전 속도에 의존하는 주기로 1/ω와 같다. 편광자(370)가 회전중 불투명 영역에 집광될시 광검출기(380)에 광이 전달되지 않으므로, 도 6에서와 같이 일정한 시간동안 광신호가 검출되지 않는다. 이러한 비검출 기간은 편광자(370) 축에 대한 동기 신호로서의 역할을 수행하며, 역시 Λ의 주기로 반복된다.6 illustrates a signal output over time when the angle of the polarizer 370 is θ = 0 and the phase differences Δφ between the two polarizations in the optical waveguide 340 are different from each other. Λ is equal to 1 / ω in a period depending on the rotation speed of the polarizer 370. Since light is not transmitted to the photodetector 380 when the polarizer 370 is focused on the opaque region during rotation, the optical signal is not detected for a predetermined time as shown in FIG. 6. This non-detection period serves as a synchronization signal for the polarizer 370 axis, and is also repeated in a period of Λ.

도 6에서와 같이 Δφ의 변화에 따라 정현파의 위상이 변하는데, 동기 신호로부터 다음 최소값(혹은 최대값)까지의 시간을 검출하고 이를 Δs라 하면 다음과 같은 수식을 통해 Δφ를 산출해 낼 수 있다.As shown in FIG. 6, the phase of the sine wave changes according to the change of Δφ. When the time from the synchronous signal to the next minimum value (or maximum value) is detected and the value is Δs, Δφ can be calculated by the following equation. .

Figure 112009012710071-pat00017
Figure 112009012710071-pat00017

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치를 나타낸 도면이다. 7 is a view showing a polarization interference surface detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치는 광원발생장치(400), 광파이버(410), 파이버 블록(420) 및 도파로 블록(430), 광도파로(440), 1/4 파장 위상지연기(450), 편광자(460), 광검출기(470) 및 신호처리장치(480)를 포함한다.Polarization interference surface detection apparatus according to another embodiment of the present invention is a light source generator 400, optical fiber 410, fiber block 420 and waveguide block 430, optical waveguide 440, 1/4 wavelength phase And a retarder 450, a polarizer 460, a photodetector 470, and a signal processing device 480.

광원발생장치(400), 광파이버(410), 파이버 블록(420) 및 도파로 블록(430), 광도파로(440), 광검출기(470) 및 신호처리장치(480)의 구성은 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에서와 동일하다.The configuration of the light source generator 400, the optical fiber 410, the fiber block 420 and the waveguide block 430, the optical waveguide 440, the photodetector 470 and the signal processing device 480 is one embodiment of the present invention. Same as in the examples and other embodiments.

다만, 1/4 파장 위상 지연기(450)가 축회전이 가능하고, 편광자(460)가 광도파로(440)의 두 기준편광에 대해 45°의 각도로 기울어져 있다는 점에서 일 실시예 또는 다른 실시예와 차이가 있다.However, one embodiment or the other in that the 1/4 wavelength phase retarder 450 is axially rotatable and the polarizer 460 is inclined at an angle of 45 ° with respect to the two reference polarizations of the optical waveguide 440. There is a difference from the embodiment.

다음에서는 수식을 이용하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광변화 검출방법을 설명하기로한다.Next, a polarization change detection method according to another embodiment of the present invention will be described using a formula.

45°의 편극 각도를 갖고 광도파로(440)에 입사되는 광의 전계 성분 ΕIN은 다음과 같이 존스 벡터로 표현할 수 있다.The electric field component Ε IN of light incident on the optical waveguide 440 with a polarization angle of 45 ° may be expressed as a Jones vector as follows.

Figure 112009012710071-pat00018
Figure 112009012710071-pat00018

광도파로(440)에서 두 편광간의 위상차가 Δφ라 하고 광도파로(440)가 무손실이라 가정할 때, 광도파로로부터의 출력광의 전계성분 Ε1은 다음과 같이 쓸 수 있다.Assuming that the phase difference between the two polarizations in the optical waveguide 440 is Δφ and the optical waveguide 440 is lossless, the electric field component Ε 1 of the output light from the optical waveguide can be written as follows.

Figure 112009012710071-pat00019
Figure 112009012710071-pat00019

이후 시간에 따라 각속도 ω로 회전하는 1/4 파장 위상지연기(450)를 통과하고, 이후 45°각도로 기울어진 편광자(460)를 통과한 광의 전계크기

Figure 112009012710071-pat00020
과 광 세기 Ιout은 다음과 같이 표현할 수 있다.Then, the electric field size of the light passed through the quarter wave phase delayer 450 rotating at an angular velocity ω according to time, and then passed through the polarizer 460 inclined at an angle of 45 °.
Figure 112009012710071-pat00020
And light intensity Ι out can be expressed as

Figure 112009012710071-pat00021
Figure 112009012710071-pat00021

Figure 112009012710071-pat00022
Figure 112009012710071-pat00022

도 8은 광도파로에서의 두 편광간 위상차 Δφ가 각각 다를 때 출력되는 신호의 주파수 성분을 보여주고 있다. 두 편광간 위상차가 변할 시 DC와 주파수 2ω와 4ω에 해당하는 성분의 크기가 달라짐을 볼 수 있다. 1/4 파장 지연기(450)의 회전을 통해 유발된 주기적인 변화를 모니터링하고 DC와 주파수 2ω와 4ω에 해당하는 크기를 검출하면, 결국 Δφ는 다음과 같은 수식을 통해 산출해 낼 수 있다.8 shows frequency components of a signal output when the phase difference Δφ between two polarizations in an optical waveguide is different. It can be seen that when the phase difference between the two polarizations changes, the magnitudes of the components corresponding to DC and the frequencies 2ω and 4ω change. If the periodic change caused by the rotation of the quarter-wave retarder 450 is monitored and the magnitudes corresponding to the DC and the frequency 2ω and 4ω are detected, Δφ may be calculated through the following equation.

Figure 112009012710071-pat00023
Figure 112009012710071-pat00023

여기서 Ｃ2ω와 Ｃ4ω는 각각 주파수 2ω와 4ω의 크기를 나타낸다.Where C 2ω and 4ω C indicates the size of each of the frequency 2ω and 4ω.

종래의 방식에서는 출력의 최대값과 최소값을 알아야 편광 위상변화량을 산출할 수 있었으며, 그 변화 또한 선형적이지 않아서 검출 오차가 크다는 문제점이 있었다. 반면, 본 발명에서의 검출법은 광세기의 최대 또는 최소값과 관계없이 그 위상변화를 검출할 수 있으며, 그 변화량이 시간적인 지연으로 선형적으로 나타나므로 그 검출의 정확도를 높일 수 있다는 장점이 있다.In the conventional method, the amount of polarization phase change could be calculated only by knowing the maximum value and the minimum value of the output. On the other hand, the detection method of the present invention can detect the phase change irrespective of the maximum or minimum value of the light intensity, and since the change amount is linearly represented with a time delay, there is an advantage that the detection accuracy can be improved.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

도 1 내지 도 2는 종래의 출력편광을 분석하는 편광간섭 표면 검출장치를 나타낸 도면,1 to 2 is a view showing a polarization interference surface detection device for analyzing the conventional output polarization,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치를 나타낸 도면,3 is a view showing a polarization interference surface detection apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 출력되는 신호를 나타낸 도면,4 is a view showing a signal output according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치를 나타낸 도면,5 is a view showing a polarization interference surface detection apparatus according to another embodiment of the present invention,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 출력되는 신호를 나타낸 도면,6 is a view showing a signal output according to another embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광간섭 표면 검출장치를 나타낸 도면,7 is a view showing a polarization interference surface detection apparatus according to another embodiment of the present invention,

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 출력되는 신호를 나타낸 도면.8 illustrates a signal output according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

200 : 광원발생장치 210 : 광파이버200: light source generator 210: optical fiber

220 : 파이버 블록 230 : 도파로 블록220: fiber block 230: waveguide block

240 : 광도파로 250 : 위상지연기240: optical waveguide 250: phase delay

260 : 편광자 270 : 광검출기260 polarizer 270 photodetector

280 : 신호처리장치280: Signal processing device

Claims (8)

광원발생장치로부터 입사되는 광을 표면 물질의 변화에 의해 두 편광간 위상변화가 발생하도록 하는 광도파로;An optical waveguide for generating a phase change between two polarizations of light incident from the light source generator by a change in surface material; 상기 광도파로의 두 편광에 대해 45°의 각도로 기울어져 있으며, 상기 광도파로로부터 출력된 광의 위상을 지연지키기 위한 1/4 파장 위상지연기;A quarter-wave phase retarder inclined at an angle of 45 ° with respect to the two polarizations of the optical waveguide, and for delaying the phase of the light output from the optical waveguide; 광이 통과하지 못하는 불투명 영역이 형성되고 축 회전이 가능하며, 상기 1/4 파장 위상지연기를 통과한 광을 필터링하기 위한 편광자; 및A polarizer for forming an opaque region through which light does not pass and for rotating the axis, for filtering the light passing through the quarter-wave phase delay unit; And 상기 편광자를 통과한 광의 광세기를 전기적 신호로 변환하는 광검출기A photodetector for converting the light intensity of the light passing through the polarizer into an electrical signal 를 포함하는 편광간섭 표면 검출장치.Polarization interference surface detection apparatus comprising a. 광원발생장치로부터 입사되는 광을 표면 물질의 변화에 의해 두 편광간 위상변화가 발생하도록 하는 광도파로;An optical waveguide for generating a phase change between two polarizations of light incident from the light source generator by a change in surface material; 상기 광도파로의 두 편광에 대해 45°의 각도로 기울어져 있으며, 상기 광도파로로부터 출력된 광의 위상을 지연지키기 위한 1/4 파장 위상지연기;A quarter-wave phase retarder inclined at an angle of 45 ° with respect to the two polarizations of the optical waveguide, and for delaying the phase of the light output from the optical waveguide; 상기 1/4 파장 위상 지연기를 통과한 광의 위상을 지연시키기 위한 불투명 영역이 존재하고 축 회전이 가능한 1/2 파장 위상지연기;A 1/2 wavelength phase delay unit having an opaque region for delaying the phase of light passing through the quarter wavelength phase retarder and capable of rotating the axis; 상기 1/2 파장 위상지연기를 통과한 광을 필터링하기 위한 편광자; 및A polarizer for filtering light that has passed through the 1/2 wavelength phase delay unit; And 상기 편광자를 통과한 광의 광세기를 전기적 신호로 변환하는 광검출기A photodetector for converting the light intensity of the light passing through the polarizer into an electrical signal 를 포함하는 편광간섭 표면 검출장치.Polarization interference surface detection apparatus comprising a. 삭제delete 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 광원발생장치로부터 상기 광도파로에 상기 광원을 전달하는 광파이버; 및An optical fiber transferring the light source from the light source generator to the optical waveguide; And 상기 광원을 상기 광파이버로부터 상기 광도파로에 원활히 입사시키기 위한 파이버 블록 및 도파로 블록을 더 포함하는 편광간섭 표면 검출장치.And a fiber block and a waveguide block for smoothly injecting the light source into the optical waveguide from the optical fiber. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 광검출기로부터의 전기적 신호를 저장하고 분석하는 신호처리장치를 더 포함하는 편광간섭 표면 검출장치.And a signal processing device for storing and analyzing the electrical signal from the photodetector. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 광도파로로 입사되는 광은 45°의 편극 각도로 입사되는 편광간섭 표면 검출장치.And light incident on the optical waveguide is incident at a polarization angle of 45 °. 광이 광도파로를 거치면서 상기 광도파로 표면의 물질 변화에 따라 두 편광간에 위상변화가 발생하는 단계;Generating a phase change between the two polarizations according to the change of the material on the surface of the optical waveguide as the light passes through the optical waveguide; 상기 광도파로로부터 출력된 광이 위상지연기와 편광자를 통과하면서 변환되는 단계;Converting light output from the optical waveguide while passing through a phase delayer and a polarizer; 변환된 상기 광을 광검출기에서 검출하여 광세기를 전기적 신호로 변환하는 단계; 및Detecting the converted light by a photodetector and converting light intensity into an electrical signal; And 상기 전기적 신호를 신호처리장치에서 저장하고, 하기의 [수학식 8] 또는 [수학식 15]을 이용하여 연속적으로 상기 편광간 위상변화를 검출하는 단계Storing the electrical signal in a signal processing apparatus and continuously detecting the phase change between the polarizations using Equation 8 or Equation 15 below. 를 포함하는 편광간 위상변화 검출방법.Phase shift detection method between polarizations comprising a. [수학식 8][Equation 8]
Figure 112011022418069-pat00024
Figure 112011022418069-pat00024
 [수학식 15][Equation 15]
Figure 112011022418069-pat00025
Figure 112011022418069-pat00025
 여기서 상기 Δφ은 두 편광간 위상차를 나타내고, 상기 Δs는 동기 신호로부터 다음 최소값(혹은 최대값)까지의 검출된 시간을 나타내고, Λ는 편광자 회전 속도에 의존하는 주기로 1/ω를 의미한다.Here, Δφ represents the phase difference between the two polarizations, Δs represents the detected time from the synchronization signal to the next minimum value (or maximum value), and Λ represents 1 / ω in a period depending on the polarizer rotation speed. 광이 광도파로를 거치면서 상기 광도파로 표면의 물질 변화에 따라 두 편광간에 위상변화가 발생하는 단계;Generating a phase change between the two polarizations according to the change of the material on the surface of the optical waveguide as the light passes through the optical waveguide; 상기 광도파로로부터 출력된 광이 위상지연기와 편광자를 통과하면서 변환되는 단계;Converting light output from the optical waveguide while passing through a phase delayer and a polarizer; 변환된 상기 광을 광검출기에서 검출하여 광세기를 전기적 신호로 변환하는 단계; 및Detecting the converted light by a photodetector and converting light intensity into an electrical signal; And 상기 전기적 신호를 신호처리장치에서 저장하고, 주파수 성분의 크기를 검출한 후, 하기의 [수학식 20]을 이용하여 연속적으로 상기 편광간 위상변화를 검출하는 단계Storing the electrical signal in a signal processing apparatus, detecting the magnitude of the frequency component, and subsequently detecting the phase change between the polarizations using Equation 20 below. 를 포함하는 편광간 위상변화 검출방법.Phase shift detection method between polarizations comprising a. [수학식 20][Equation 20]
Figure 112011022418069-pat00026
Figure 112011022418069-pat00026
 여기서 상기 Δφ은 두 편광간 위상차를 나타내고, Ｃ2ω와 Ｃ4ω는 각각 DC 주파수 2ω와 4ω의 크기를 나타낸다.Δφ represents the phase difference between the two polarizations, and C2ω and C4ω represent the magnitudes of the DC frequencies 2ω and 4ω, respectively.
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