KR100839967B1 - 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로공진기 센서 - Google Patents

전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로공진기 센서 Download PDF

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Abstract

전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서가 개시된다. 입사도파로로는 검사광이 입사되고, 출사도파로로는 출사광이 출사된다. 출사도파로는 입사도파로와 일정한 각도를 가지도록 배치되고, 입사도파로와 출사도파로 사이에는 전반사미러가 배치된다. 전반사미러는 입사도파로를 통해 제1면으로 입사된 검사광을 출사도파로로 전반사시킨다. 금속박막은 전반사미러의 제2면에 위치하며, 전반사미러에 입사된 검사광에 의해 표면 플라즈마 파를 형성한다. 본 발명에 따르면, 광 도파로에 집적된 전반사미러의 계면에서 측정대상물질이 반응하여 발생하는 표면 플라즈몬 공명에 의한 공진조건의 변화를 기초로 전반사미러의 계면에서 반응하는 측정대상물질의 농도를 포함하는 특성을 소형의 온칩으로 구현된 센서에 의해 검출할 수 있다.
공진기, 센서, 광신호, 레이저 다이오드, 포토 다이오드

Description

전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서{Micro cavity resonator sensor using surface plasmon resonance of total reflection mirror}
도 1은 표면 플라즈몬 공명을 이용한 종래의 센서 구조를 도시한 도면,
도 2는 표면 플라즈몬 공명에 의한 전반사 감쇠(Attenuation Total Reflection : ATR)시의 광의 입사각에 따른 반사광의 세기의 관계를 도시한 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서의 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 도면,
도 4는 파장의 변경이 가능한 광원부의 일예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제1실시예의 구성을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제2실시예의 구성을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제3실시예의 구성을 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크 로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제4실시예의 구성을 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제5실시예의 구성을 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제6실시예의 구성을 도시한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제7실시예의 구성을 도시한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제8실시예의 구성을 도시한 도면, 그리고,
도 13은 도 5에 도시된 공진부의 제1실시예에 파장 가변 광원과 광검출소자가 결합되어 이루어진 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서의 바람직한 다른 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광 도파로에 집적된 전반사 미러의 계면에서 액체 또는 기체가 반응할 때 발생하는 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance : SPR)에 의한 공진조건의 변화를 이용하여 물질의 특성을 검출하는 마이크로 공진기 센서에 관한 것이다.
표면 플라즈몬 공명 센서는 빛이 금속박막의 표면에 흡수되었을 때 일어나는 표면 플라즈마 파(Surface Plasma Wave : SPW)의 공명 현상을 이용하는 센서이다. 그리고 금속박막에 생물학적 요소가 도입되어 생물변환기(biotransducer)를 구성하게 되면 SPR 바이오 센서가 된다. 표면 플라즈몬 공명은 빛이 금속 표면과의 상호작용에 의해 발생하는 양자역학적 광전 현상(Quantum optical-electrical phenomenon)을 말한다. 광자(photon)에 의해 수송되는 에너지는 특정 조건하에서 금속 표면상의 전자 즉, 플라즈몬으로 전달되는데, 에너지의 전달은 빛의 특정한 공명 파장(resonance wavelength)에서만 이루어진다. 이때의 공진파장은 광자가 가진 양자 에너지와 플라즈몬의 양자 에너지 준위가 일치하게 되는 파장이다. 금속박막에서 자유전자가 특정한 속성을 가진 입사광에 의해 표면 플라즈마 파를 형성하며, 이때 입사되는 전자파는 경계면에서 최대이며 점점 소멸되고, 반사광은 플라즈마 파 공명조건하에서 급격히 감소한다. 이경우 자유공간에서의 파동수와 표면 플라즈몬의 파동수는 일치한다.
도 1은 표면 플라즈몬 공명을 이용한 종래의 센서 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 표면 플라즈몬 공명 센서는 유전체 매질의 경계면에 금속박막(130)을 적층한 크레취만(Kretschmann) 구조를 갖는다. 광원(110)으로부터 방출된 레이저와 같은 단색광을 프리즘(120)과 같이 굴절률이 높은 매질 쪽으로 입사시키면, 프리즘(120)으로 입사된 광은 프리즘(120)의 바닥면에 위치하는 금속박막(130)에서 반사되어 광원(110)의 반대편에 위치한 광검출기(140)에 도달한다. 그러나 프리즘(120)의 바닥면의 법선을 기준으로 하는 입사광의 입사각이 특정 한 각이 되면, 광이 임계각 이상임에도 불구하고 반사되어 나오는 광이 급격히 줄어들게 된다. 이러한 현상은 광학적 조건이 다음의 수학식 1과 같이 정의되는 TM 모드 광파(Transverse Magnetic light wave)의 모멘트가 금속박막(130)과 유전체 표면사이에서 전파되는 표면 플라즈몬 파(Surface Plasmon Wave)의 모멘트와 같을 때 일어난다. 수학식 1을 만족하는 조건에서 사실상 프리즘(120)으로 입사된 광자 에너지는 모두 표면 플라즈몬 파로 바뀐다.
Figure 112006084233707-pat00001
여기서, np, nm 및 ns는 각각 프리즘, 금속박막 및 샘플의 굴절률이고, θ 및 λ는 각각 입사광의 입사각 및 파장을 의미한다.
한편, 금속박막(130)의 굴절률은 복소형태(nm = n0-ik)로 나타나며, 여기서 n0는 금속박막(130)의 굴절률의 실수 부분이고, k는 금속박막(130)의 굴절률의 허수 부분으로 감쇠계수(Extinction coefficient)이다. 이와 같이 금속박막(130)에 표면 플라즈몬이 여기되는 현상을 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmen Resonance : SPR)이라하고, 공명의 결과로 반사된 후의 광에너지는 특정한 각도에서 급격히 감소한다.
도 2는 표면 플라즈몬 공명에 의한 전반사 감쇠(Attenuation Total Reflection : ATR)시의 광의 입사각에 따른 반사광의 세기의 관계를 도시한 그래프 이다.
도 2를 참조하면, SPR 센서의 기본적인 측정값은 센서의 응답신호 능력 즉, 빛의 세기, 각 응답신호 및 파장 응답신호이다. 각 응답신호가 SPR 센서의 측정값으로 사용될 때, 생체 분자들의 상호작용에 따른 성질은 반사된 빛의 세기가 최소가 되는 각(즉, SPR 각)의 이동량을 통하여 결정된다. 이때 SPR 센서의 출력은 매질이 금속박막(130)과 접촉할 때 일어나는 매질의 유전상수변화에 매우 민감하다. 즉, 방해매질(Analyte)이 SPR 센서의 플로우 셀(Flow cell)을 통해 흘러감으로서 금속박막(130)에 고정되어 있는 리셉터(Receptor)와이 상호작용에 의해 SPR 각이 이동한다. 그리고 SPR 센서는 측정 신호(즉, SPR 각의 이동량)을 굴절률(index of refractive)로 환산하여 방해매질인 생체 분자의 특성을 측정한다.
이와 같이 SPR 센서는 금속박막의 표면에 리간드(ligand)를 고정시키고, 생체 분자의 결합작용을 실시간으로 모니터링하여 생체 분자의 특성을 검출하는 소자이다. 서로 결합되는 생체 분자들의 예로는 항체-항원, 호르몬-수용체, 단백질-단백질, DNA-DNA, DNA-단백질 등을 들 수 있다. 리간드의 고정화 방법의 일예로서 리간드에 티올기를 공유결합에 의해 붙여서 티올화된 리간드를 금속 표면에 화학적으로 흡착시키는 방법을 들 수 있다. 또한 카르복실 메틸레이티드 덱스트란(carboxyl-methylated dextran) 사슬로 구성된 히드로겔 매트릭스(hydrogel matrix)를 이용하여 리간드를 SPR 센서의 금속박막 표면에 고정화하는 방법도 존재한다. 이러한 SPR 센서의 가장 큰 장점은 방사성 물질이나 형광 물질과 같은 지표 물질을 사용하지 않고 직접 분자를 측정할 수 있는 점이다. 나아가 SPR 센서를 이 용하면 실시간으로 생체 분자의 결합과정을 모니터링할 수 있다.
상술한 바와 같은 종래의 프리즘에 금속박막을 증착하여 제조한 SPR 센서는 측정 매질의 교환이 용이하고 측정 변수가 다양하다는 장점을 갖는다. 그러나 현재 예상되는 바이오/환경 센서 시스템에서는 언제 어디서든 센서를 이용할 수 있는 고감도, 초소형, 다중 센서가 요구된다. 하지만 프리즘이 커서 소형화, 집적화가 어려운 단점이 있으며, 센서로서 역할을 하기 위해서는 광원, 프리즘, 렌즈, 평광자(polarizer), 검출기와 같은 소자를 패키징(packaging)해야 하는데 많은 경비가 소요되고 패키징이 어렵다는 문제점이 존재한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 언제 어디서든 이용할 수 있도록 온칩(On-Chip)으로 집적화된 초소형, 고감도의 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서의 바람직한 일 실시예는, 제1검사광이 입사되는 제1입사도파로; 상기 제1입사도파로와 소정의 각도를 가지도록 배치되고 상기 제1검사광이 출사되는 제1출사도파로; 상기 제1입사도파로와 제1출사도파로 사이에 배치되어 상기 제1입사도파로를 통해 제1면으로 입사된 제1검사광을 상기 제1출사도파로로 전반사시키는 제1전반사미러; 및 상기 제1전반사미러의 제2면에 위치하며, 상기 제1전반사미러에 입사된 제1검사광에 의해 표면 플라즈마 파를 형성하는 제1금속박막;을 구비한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서의 바람직한 다른 실시예는, 광신호가 입사되는 입사구와 광신호가 출사되는 출사구를 구비하며, 상기 입사구를 통해 입력된 광신호의 일부가 분기되는 광결합영역을 가지는 주도파로; 상기 주도파로의 광결합영역과 광결합되어 상기 주도파로로부터 분기된 분기광신호를 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 다각형상으로 배치되어 구성되는 공진도파로; 및 상기 공진도파로를 형성하는 각각의 광도파로가 접하는 꼭지점 영역에 설치되어 상기 공진도파로로 입력된 상기 분기광신호의 적어도 일부를 반사시켜 상기 분기광신호가 상기 공진도파로 내를 주회하도록 하는 복수의 광경로변경수단;를 포함하며, 상기 광경로변경수단 중에서 적어도 하나의 광경로변경수단은 전반사미러이며, 상기 전반사미러의 일면에는 상기 전반사미러에 입사된 분기광신호에 의해 표면 플라즈마 파를 형성하는 금속박막이 배치된다.
이에 의해, 센서를 초소형으로 제작할 수 있어 휴대용 장비에 용이하게 적용할 수 있고, 여러 개의 서로 다른 크기의 공진기를 집적함으로써 초소형의 다중 센서를 구현할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크 로 공진기 센서의 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서(300)는, 광원부(310), 공진부(320) 및 검출부(330)를 구비한다.
광원부(310)는 레이저와 같은 단색광을 방출하는 검사광을 방출한다. 이러한 광원부(310)는 공진부(320) 및 검출부(330)와 함께 하나의 웨이퍼에 온칩으로 구현될 수 있는 소자인 것이 바람직하다. 광원부(310)로 사용될 수 있는 광원의 일예로 파장 가변 광원을 들 수 있다. 파장 가변 광원은 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 광원으로부터 방출된 광신호의 파장을 원하는 파장의 신호로 가변하여 공진부(320)에 제공한다. 도 4에는 파장의 변경이 가능한 광원부(310)의 일예가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 광원부(310)는 광발생부(410), 광도파로(420), 제1공진링(430) 및 제2공진링(440)으로 구성된다.
광발생부(410)는 전극(412)을 통해 외부로부터 입력되는 전류 또는 전압에 의해 일정한 파장의 광신호를 발생하는 레이저 다이오드이다. 광도파로(420)는 제1공진링(430) 및 제2공진링(440)과 일정거리 이격되어 배치되며, 광도파로(420)와 각각의 공진링(430, 440)과의 이격거리에 따라 광도파로(420)와 각각의 공진링(430, 440) 사이의 결합계수가 변하게 되어 서로 결합되는 광신호의 양이 달라지게 된다. 이러한 광도파로(420)는 위상제어영역(422)과 반사영역(424)으로 구성되며, 위상제어영역(422)에는 전극(426)이 연결되어 위상제어영역(422)로 입력되는 전류 또는 전압에 의해 굴절률을 변경시켜 광신호의 위상을 제어한다. 광발생부(410)로부터 방출되어 광도파로(420)로 입력된 광신호는 제1공진링(430)에 결합되어 제1공진링(430) 내에서 시계방향으로의 제1광파를 형성한다. 또한 제1광파는 다시 제2공진링(440)에 결합되어 제2공진링(440) 내에서 반시계방향으로의 제2광파를 형성한다. 이러한 제1광파 및 제2광파는 광도파로(420)의 반사영역(424)에서 광도파로(420)로 결합되어 광발생부(410)로 진행하며, 이는 광발생부(410)에서 발생된 광신호에 더해져 최종적으로 방출되는 광신호의 파장을 변경한다.
공진부(320)는 광원부(310)로부터 입력받은 광의 파장이나 입사각에 의해 표면 플라즈마 파를 형성한다. 기본적으로 링 공진기는 빛이 진행할 수 있도록 입력과 출력 도파로를 가지고 있고, 입력된 빛이 도파로를 따라서 진행하다가 옆에 위치된 링 공진기로 결합된다. 이때 링 공진기는 전반사미러와 광 도파로로 구성된다. 전반사미러의 표면은 입사된 검사광에 의해 표면 플라즈몬 공명이 일어날 수 있도록 계면 처리를 해야 한다. 계면 처리된 전반사미러의 표면에서 액체 또는 기체와의 반응으로 표면 플라즈몬 공명이 발생하게 되면, 링 공진기의 공진 조건이 바뀌게 된다. 링 공진기의 공진 조건이 바뀌게 되면 입력 도파로에서 링 공진기로 결합되는 조건이 바뀌게 된다. 따라서 전반사미러의 표면에서 반응하는 물질의 농도에 따라서 링 공진기의 공진 조건이 바뀌게 되고, 이에 따라 출력되는 빛의 양이 달라지므로 물질의 특성을 검출할 수 있게 된다.
검출부(330)는 공진부(320)를 통해 출력되는 광의 세기를 검출하며, 전반사미러에 증착된 금속박막의 표면에서 발생하는 표면 플라즈마 공진에 의해서 전반사 미러의 계면에 접촉되는 측정대상물질의 농도에 따른 광세기의 변화량을 산출한다. 따라서 공진부(320)에 측정대상물질이 도입되기 전에는 표면 플라즈마 공진현상에 의해 검출부(330)에서 반사광이 검출되지 않지만, 공진부(320)에 측정대상물질이 도입되어 금속박막의 표면에 고정된 리셉터와 반응하면 표면 플라즈마 공진 주파수가 이동하게 되어 센서의 공진파장이 변경된다. 이에 따라 검출부(330)에서 반사광이 검출되며, 검출부(330)는 검출된 반사광의 세기를 기초로 변경된 공진파장 및 측정대상물질의 농도를 포함하는 특성을 검출할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제1실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 공진부의 제1실시예(500)는 입사도파로(510), 전반사소자(520)(이하, 명세서 전반에 걸쳐 전반사소자의 구체적인 예로서 '전반사미러'를 들어 설명함), 금속박막(530), 출사도파로(540) 및 유로부(550)로 구성된다.
입사도파로(510)의 일단부로는 광원부(310)로부터 방출된 검사광이 입사된다. 입사도파로(510)의 타단부는 전반사미러(520)의 전면에 수직한 법선을 기준으로 일정한 각도를 이루며 연결된다. 이와 같이 입사도파로(510)와 전반사미러(520)의 법선이 이루는 각이 검사광의 입사각으로 규정된다. 이러한 입사각은 수학식 1을 만족한다. 금속박막(530)은 전반사미러(520)의 후면에 증착되며, 표면에 생물학적 요소(즉, 측정대상물질과 반응하는 리셉터)(560)가 고정된다. 입사도파로(510)을 통해 전반사미러(520)의 전면에 특정한 파장을 가진 검사광이 입력되면, 종래의 프리즘을 이용한 SPR 센서와 동일하게 금속박막(530)에 존재하는 자유전자가 표면 플라즈마 파를 형성한다. 이때 표면 플라즈마 파는 전반사미러(520)와 금속박 막(530)의 경계면에서 최대이고, 경계면으로부터 멀어질수록 감쇠된다.
한편 전반사미러(520)에 의해 반사되어 출사도파로(540)로 출력되는 반사광은 표면 플라즈마 파 공명조건하에서 급격히 감소하는 특성을 보인다. 출사도파로(540)의 일단부는 전반사미러(520)의 전면에 수직한 법선을 기준으로 입사각과 동일한 각도를 이루며 연결되고, 타단부는 검출부(330)에 연결된다. 유로부(550)은 기체 또는 액체 상태의 측정대상물질이 흐르는 경로를 제공한다. 유로부(550)은 관상으로 제작되며, 유로부(550)의 일단 및 타단으로는 측정대상물질이 유입 및 유출된다. 또한 유로부(550)의 중간지점에는 금속박막(530)에 고정된 리셉터가 유로부(550)의 내부에 위치하도록 삽입되어 밀폐되는 개구부가 형성된다. 이러한 구조에 의해 유로부(550)에 도입된 측정대상물질은 금속박막(530)에 고정된 리셉터와 반응하게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제2실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 공진부의 제2실시예(600)는 도 5를 참조하여 설명한 공진부의 제1실시예(500)가 두개 결합된 형태를 갖는다. 기본적으로 SPR 센서의 출력은 매질이 금속박막과 접촉할 때 일어나는 매질의 유전 상수 변화에 매우 민감하다. 즉, 측정대상매질이 SPR 센서의 유로부(즉, Flow cell)를 통해 흘러감으로써 변화하고, 이에 따라 금속박막 표면에 고정되어 있는 리셉터와 상호작용함에 따라 표면 플라즈몬 공진각이 이동한다. 이때 광 모드가 입사도파로에서 전반사미러의 영역으로 들어가게 되면, 평면파의 각각의 성분들은 회절에 의해서 다른 방향으로 진행하 게 된다. 결과적으로 모든 평면파의 성분들이 전반사를 겪는 것은 아니고, 실제적인 전반사미러의 위치는 각각의 평면파에 따라 변하게 된다. 따라서 전반사를 겪은 평면파의 성분들 모두가 동일하게 측면 이동되지 않고, 약간의 주파수 성분들은 출사도파로로 향하지 않게 된다. 따라서 언제나 기본적인 광 손실이 존재하며, 도 5에 도시된 공진부의 제1실시예(500)는 이러한 광 손실로 인해 센서의 효율이 상대적으로 떨어지게 된다. 이런 점을 보안하기 위해 도 6에 도시된 공진부의 제2실시예(600)는 도 5에 도시된 구조의 공진부(610, 620)를 두개 연결하여 측정대상물질이 센서의 유로부를 통해 흘러갈 때 각각의 공진부(610, 620)의 전반사미러와 금속박막 사이의 경계면에서의 상호작용에 대한 반응도를 높이는 구조를 갖는다. 이때 하나의 공진부(610)의 출사도파로와 다른 공진부(620)의 입사도파로는 일체로 형성된다.
도 7은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제3실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 공진부의 제3실시예(700) 역시 도 5를 참조하여 설명한 공진부의 제1실시예(500)가 두개 결합된 형태를 갖는다. 이때 두개의 공진부(710, 720)는 금속박막이 증착된 전반사미러가 서로 마주보도록 배치된다. 그리고 측정대상물질이 흐르는 유로부(730)는 두개의 공진부(710, 720)의 금속박막에 대해 공통의 유로부로서 기능한다. 이러한 공진부의 제3실시예(700)는 동일한 채널에 2개의 전반사미러를 삽입하여 측정대상물질이 공통의 유로부(730)를 흘러갈 때 각각의 전반사미러와 금속박막의 경계면에서의 상호작용에 대한 반응도를 차등으로 해석하여 센서의 효율을 높일 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제4실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 공진부의 제4실시예(800)는 주도파로(810), 공진도파로(820), 전반사미러(830), 광분기소자(832, 834)(이하, 명세서 전반에 걸쳐 광분기소자의 구체적인 예로서 '빔스플리터'를 들어 설명함), 금속박막(840) 및 유로부(850)를 구비한다. 주도파로(810)는 검사광이 입사되는 입사구와 검사광이 출사되는 출사구를 구비하며, 주도파로(810)에는 입사구를 통해 입력된 검사광이 공진도파로(820)로 결합되는 광결합영역이 형성된다. 공진도파로(820)는 주도파로(810)의 광결합영역과 광결합되어 주도파로(810)의 입사구를 통해 입력된 검사광 중에서 공진도파로(820)로 결합되는 검사광(이하, '분기검사광'이라 함)를 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 삼각형상으로 배치되어 구성된다. 이때 삼각형상의 공진도파로(830)의 세변을 구성하는 광도파로들 중에서 하나의 광도파로는 주도파로(810)를 구성하는 광도파로와 일체로 이루어진다. 빔스플리터(832, 834)는 삼각형상의 공진도파로(830)의 세변을 구성하는 광도파로들 중에서 주도파로(810)를 구성하는 광도파로와 일체로 이루어지는 광도파로를 제외한 다른 두개의 광도파로와 주도파로(810)가 접속되는 지점에 배치된다. 또한 전반사미러(830)는 주도파로(810)를 구성하는 광도파로와 일체로 이루어지는 광도파로를 제외한 다른 두 광도파로들이 접속되는 지점에 배치된다. 이와 같이 삼각형상의 공진도파로(830)의 세 변을 구성하는 광도파로들의 각 꼭지점에 배치되는 빔스플리터(832, 834)와 전반사미러(830)는 광의 진행방향을 변경시킨다는 점에서 광경로변경수단으로 통칭될 수 있다. 또한 공진도파로(820)에 배치된 전반사미러(830)의 후면에는 금속박막(840)이 증착된다. 유로부(850)는 관상으로 제작되며, 일단 및 타단으로는 측정대상물질이 유입 및 유출된다. 또한 유로부(850)의 중간지점에는 금속박막(840)에 고정된 리셉터(860)가 유로부(850)의 내부에 위치하도록 삽입되어 밀폐되는 개구부가 형성된다.
주도파로(810)의 입사구를 통해 입력된 검사광은 제2빔스플리터(834)를 통과한 후 제1빔스플리터(832)에 의해 분기되어 주도파로(810)의 출사구를 통해 출력되는 동시에 공진도파로(820)로 입력된다. 공진도파로(820)로 입력된 분기검사광은 전반사미러(830)의 전면에 의해 반사되며, 이어서 제2빔스플리터(834)에 의해 분기되어 일부는 모니터링부(미도시)로 향하고, 일부는 주도파로(810)의 출사구로 향한다. 이와 같은 방식에 의해 공진도파로(820)로 입력된 분기검사광은 공진도파로(820) 내를 주회하게 된다. 이때 유로부(850)에 도입된 측정대상물질이 금속박막(840)에 고정된 리셉터(860)와 반응하여 표면 플라즈몬 공명이 발생하게 되면 공진조건이 변하게 된다. 그리고 이러한 공진조건의 변화에 따라 주도파로(810)의 출사구를 통해 출력되는 광의 세기가 변하게 되므로, 이에 의해 측정대상물질의 특성을 검출할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제5실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 공진부의 제5실시예(900)는 주도파로(910), 공진도파로(920), 전반사미러(930, 932, 934), 금속박막(940) 및 유로부(950)를 구비한다. 주도파로(910)는 검사광이 입사되는 입사구와 검사광이 출사되는 출사구를 구비하며, 주도파로(910)에는 입사구를 통해 입력된 검사광이 공진도파로(920)로 결합되는 광결합영역이 형성된다. 공진도파로(920)는 주도파로(910)의 광결합영역과 광결 합되어 주도파로(910)의 입사구를 통해 입력된 검사광 중에서 공진도파로(920)로 결합되는 검사광을 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 삼각형상으로 배치되어 구성된다. 이때 삼각형상의 공진도파로(920)의 세변을 구성하는 광도파로 중에서 하나의 광도파로는 주도파로(910)와 평행하게 배치된다. 전반사미러(930, 932, 934)는 삼각형상의 공진도파로(920)의 세변을 구성하는 광도파로들이 서로 접속되는 지점인 꼭지점 영역에 배치된다.
한편 공진도파로(920)에 설치된 전반사미러(930, 932, 934) 중에서 주도파로(910)를 구성하는 광도파로와 평행하게 배치되는 광도파로를 제외한 다른 두개의 광도파로가 접속되는 꼭지점 영역에 배치된 전반사미러(930)에는 금속박막(940)이 증착된다. 또한 유로부(950)는 관상으로 제작되며, 일단 및 타단으로는 측정대상물질이 유입 및 유출된다. 그리고 유로부(950)의 중간지점에는 금속박막(940)에 고정된 리셉터(960)가 유로부(950)의 내부에 위치하도록 삽입되어 밀폐되는 개구부가 형성된다. 이때 유로부(950)에 도입된 측정대상물질이 금속박막(940)에 고정된 리셉터(960)와 반응하여 표면 플라즈몬 공명이 발생하게 되면 공진조건이 변하게 된다. 그리고 이러한 공진조건의 변화에 따라 주도파로(910)의 출사구를 통해 출력되는 광의 세기가 변하게 되므로, 이에 의해 측정대상물질의 특성을 검출할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제6실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 공진부의 제6실시예(1000)는 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 공진부의 제4실시예(800) 및 제5실시예(900)를 결합한 구조를 갖는다.
도 10을 참조하면, 공진부의 제6실시예(1000)는 주도파로(1010), 공진도파로(1020), 전반사미러(1030, 1032, 1034), 빔스플리터(1036), 금속박막(1040) 및 유로부(1050)를 구비한다. 주도파로(1010)는 검사광이 입사되는 입사구와 검사광이 출사되는 출사구를 구비하며, 주도파로(1010)에는 입사구를 통해 입력된 검사광이 공진도파로(1020)로 결합되는 광결합영역이 형성된다. 이때 주도파로(1010)는 광결합영역의 종단지점(즉, 광결합영역 중에서 출사구와 근접한 지점)에 제3전반사미러(1032)가 위치하며, 주도파로(1010)는 해당 지점에서 90도 꺾어진 구조를 갖는다. 공진도파로(1020)는 주도파로(1010)의 광결합영역과 광결합되어 주도파로(1010)의 입사구를 통해 입력된 검사광 중에서 공진도파로(1020)로 결합되는 검사광을 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 삼각형상으로 배치되어 구성된다. 이때 삼각형상의 공진도파로(1020)의 세변을 구성하는 광도파로 중에서 하나의 광도파로는 주도파로(1010)와 평행하게 배치되며, 광결합영역의 시작지점(즉, 주도파로(1010)의 입사구와 근접한 지점으로, 다른 광도파로와 접속되는 지점)에는 제2전반사미러(1034)가 배치된다. 또한, 공진도파로(1020)의 세변을 구성하는 광도파로 중에서 주도파로(1010)와 평행하게 배치된 광도파로의 광결합영역의 종단지점에는 빔스플리터(1036)가 배치되고, 광도파로가 빔스플리터(1036)를 통과하여 연장된다.
한편 공진도파로(1020)를 구성하는 광도파로 중에서 주도파로(1020)를 구성하는 광도파로와 평행하게 배치되는 광도파로를 제외한 다른 두개의 광도파로가 접속되는 꼭지점 영역에는 제1전반사미러(1030)가 배치된다. 그리고, 제1전반사미 러(1030)에는 금속박막(1040)이 증착된다. 또한 유로부(1050)는 관상으로 제작되며, 일단 및 타단으로는 측정대상물질이 유입 및 유출된다. 그리고 유로부(1050)의 중간지점에는 금속박막(1040)에 고정된 리셉터(1060)가 유로부(1050)의 내부에 위치하도록 삽입되어 밀폐되는 개구부가 형성된다. 이때 주도파로(1010)의 입사구를 통해 입력된 검사광의 일부는 공진도파로(1020)로 결합된다. 공진도파로(1020)로 결합된 분기검사광은 공진도파로(1020) 내를 진행하다가 제1전반사미러(1030)의 계면(즉, 금속박막(1040)과 제1전반사미러(1030)의 경계면)에서 유로부(1050)에 도입된 측정대상물질과의 반응에 의해 표면 플라즈몬 공명이 발생한다. 이러한 표면 플라즈몬 공명에 의해 공진조건이 변하게 되며, 공진조건의 변화에 따라 주도파로(1010)의 출사구 또는 공진도파로(1020)의 출사구를 통해 출력되는 광의 세기가 변하게 되므로, 이에 의해 측정대상물질의 특성을 검출할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제7실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 공진부의 제7실시예(1100)는 주도파로(1110), 광결합기(1120), 공진도파로(1130), 전반사미러(1140, 1142, 1144, 1146), 금속박막(1150) 및 유로부(1160)를 구비한다. 주도파로(1110)는 검사광이 입사되는 입사구와 검사광이 출사되는 출사구를 구비하며, 주도파로(1110)에는 입사구를 통해 입력된 검사광이 광결합기(1120)로 결합되는 광결합영역이 형성된다. 광결합기(1120)는 주도파로(1110)의 입사구를 통해 입력된 검사광을 주도파로(1110)의 출사구 및 공진도파로(1130)로 분배한다. 또한 광결합기(1120)는 공진도파로(1130) 내를 주회 한 광신호를 주도파로(1110)의 출사구 및 공진도파로(1130)로 분배한다. 이러한 광결합기(1120)로 자기상 맺힘(Self Imaging) 현상을 이용한 다중 모드 간섭 결합기(Multi-mode Interference Coupler : MMIC)를 적용하면 전체적인 마이크로 공진기 센서의 크기를 줄일 수 있고, 광결합기(1120)와 다른 소자들을 단일 웨이퍼 상에 용이하게 구현할 수 있는 이점이 있다.
공진도파로(1130)는 광결합기(1120)와 광결합되어 주도파로(1110)의 입사구를 통해 입력된 검사광 중에서 공진도파로(1130)로 결합되는 분기검사광을 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 사각형상으로 배치되어 구성된다. 이때 사각형상의 공진도파로(1130)의 네변을 구성하는 광도파로 중에서 하나의 광도파로가 광결합기(1120)에 접속된다. 전반사미러(1140, 1142, 1144, 1146)는 사각형상의 공진도파로(1130)의 네변을 구성하는 광도파로들이 서로 접속되는 지점인 꼭지점 영역에 배치된다.
한편 공진도파로(1130)에 설치된 전반사미러(1140, 1142, 1144, 1146) 중에서 광결합기(1120)에 결합된 광도파로를 제외한 다른 세개의 광도파들이 접속하는 꼭지점 중 하나에 설치된 전반사미러(1140)에는 금속박막(1150)이 증착된다. 유로부(1160)는 관상으로 제작되며, 일단 및 타단으로는 측정대상물질이 유입 및 유출된다. 그리고 유로부(1160)의 중간지점에는 금속박막(1150)에 고정된 리셉터(1170)가 유로부(1160)의 내부에 위치하도록 삽입되어 밀폐되는 개구부가 형성된다. 이때 주도파로(1110)의 입사구를 통해 입력된 검사광은 광결합기(1120)를 통해 공진도파로(1130)로 결합된다. 공진도파로(1130)로 결합된 분기검사광은 공진도파로(1130) 내를 진행하다가 금속박막(1150)이 증착된 전반사미러(1140)의 계면(즉, 금속박막(1150)과 전반사미러(1140)의 경계면)에서 유로부(1160)에 도입된 측정대상물질과의 반응에 의해 표면 플라즈몬 공명이 발생한다. 이러한 표면 플라즈몬 공명에 의해 공진조건이 변하게 되며, 공진조건의 변화에 따라 주도파로(1110)의 출사구를 통해 출력되는 광의 세기가 변하게 되므로, 이에 의해 측정대상물질의 특성을 검출할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 채용되는 공진부의 제8실시예의 구성을 도시한 도면이다. 공진부의 제8실시예(1200)는 마흐-젠더(Mach-Zehnder) 전계광학 변조기(Electerooptic Modulator)에 도 9에 도시된 공진부의 제5실시예를 결합한 구조를 갖는다. 마흐-젠더 전계광학 변조기는 두 개의 도파로가 서로 평행하게 구성되어 있는 구조이고, 전기광학물질 위에 만들어진 변조기의 입력 부분에 입사되는 빛은 서로 다른 두 개의 도파로 경로를 거쳐 다시 하나의 빛으로 합쳐지고, 이때 한쪽 경로에 전압을 가하게 되면 그 부분에서 굴절률이 변하게 되고 위상 변화를 일으켜 다른 경로를 거쳐 온 빛과 보강 또는 상쇄간섭을 일으켜 입력 신호의 변조가 가능하다.
도 12를 참조하면, 공진부의 제8실시예(1200)는 마흐-젠더 전계광학 변조기를 구성하는 두개의 광도파로(1210, 1215) 중에서 하나의 광도파로(1210)에 꼭지점에 전반사미러(1230, 1232, 1234)가 배치된 공진도파로(1220)가 결합된 구조를 갖는다. 전기광학물질 위에 형성된 마흐-젠더 전계광학 변조기의 입력단에 입사된 검사광은 서로 다른 두 개의 광도파로(1210, 1215)를 거쳐 다시 하나의 빛으로 합쳐 진 후 출력단으로 출사된다. 이때 한쪽 광도파로(1210)를 통해 입사된 검사광은 해당 광도파로(1210)와 평행하게 배치된 공진도파로(1220)를 구성하는 광도파로로 결합되어 공진도파로(1220)로 입력된다. 공진도파로(1220)로 입력된 분기검사광은 공진도파로(1220)의 꼭지점에 배치된 전반사미러(1230, 1232, 1234)에 의해 반사되어 공진도파로(1220) 내를 주회한다.
한편 공진도파로(1220)에 설치된 전반사미러(1230, 1232, 1234) 중에서 주도파로(1210)를 구성하는 광도파로와 평행하게 배치되는 광도파로를 제외한 다른 두개의 광도파로가 접속되는 꼭지점 영역에 배치된 전반사미러(1230)에는 금속박막(1240)이 증착된다. 또한 유로부(1250)는 관상으로 제작되며, 일단 및 타단으로는 측정대상물질이 유입 및 유출된다. 그리고 유로부(1250)의 중간지점에는 금속박막(1240)에 고정된 리셉터(1260)가 유로부(1250)의 내부에 위치하도록 삽입되어 밀폐되는 개구부가 형성된다. 이때 유로부(1250)에 도입된 측정대상물질이 금속박막(1240)에 고정된 리셉터(1260)와 반응하여 표면 플라즈몬 공명이 발생하게 되면 공진조건이 변하게 된다. 이와 같이 공진조건이 바뀌게 되면 마흐-젠더 전계광학 변조기 형태를 구성하는 주도파로(1210)에서 공진도파로(1220)로 결합되는 조건이 바뀌게 된다. 따라서 전반사미러(1230)의 계면에서 반응하는 물질의 농도에 따라서 검사광의 위상이 변하게 되고, 이에 의해 변경된 공진조건에 의해 다른 경로를 거쳐 온 빛과 보강 또는 상쇄간섭을 일으켜 검출부(330)에서 검출된 신호가 변하게 된다. 결과적으로 이러한 신호의 변화에 의해 측정대상물질의 특성검출이 가능하다.
도 13은 도 9에 도시된 공진부의 제5실시예에 파장 가변 광원과 광검출소자가 결합되어 이루어진 본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서의 바람직한 다른 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 13에 도시된 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서는 광원부(1310), 공진부(1320) 및 검출부(1330)로 구성되어 동일한 웨이퍼에 광 집적화 (Photonic Integrated Circuit, PIC) 기술에 의해 온칩으로 집적된 센서 모듈 구조이다. 이러한 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서는 초소형으로 제작이 가능하여 휴대용 장비에 응용이 될 수 있고, 여러 개의 서로 다른 크기의 공진기를 집적하여 다중 파장을 적용할 수 있어 다중 센서로서 구현될 수 있다. 아울러 도 13에는 도 9를 참조하여 설명한 공진부의 제5실시예가 공진부(1320)로 채용되어 있지만 본 발명에 따른 공진부의 제1실시예 내지 제4실시예 및 제6실시예 및 제8실시예 역시 공진부(1320)로 채용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서에 의하면, 링 공진기를 일반적인 광 도파로를 이용하여 구성하고, 링의 코 너부분에 표면 플라즈몬 공명이 일어날 수 있도록 계면처리된 전반사미러를 장착함으로써, 초소형의 공진기 센서를 구현할 수 있다. 또한 전체 소자를 동일한 웨이퍼에 집적할 수 있어 온칩으로 제작이 가능하여 휴대용 단말기에 적용될 수 있는 초소형 광센서 모듈의 생산이 가능하다는 이점이 있으며, 여러 개의 서로 다른 크기의 링 공진기를 집적하여 다중 파장을 적용함으로써 다중 센서로의 구현이 가능하다.

Claims (12)

  1. 제1검사광이 입사되는 제1입사도파로;
    상기 제1입사도파로와 소정의 각도를 가지도록 배치되고 상기 제1검사광이 출사되는 제1출사도파로;
    상기 제1입사도파로와 제1출사도파로 사이에 배치되어 상기 제1입사도파로를 통해 제1면으로 입사된 제1검사광을 상기 제1출사도파로로 전반사시키는 제1전반사미러; 및
    상기 제1전반사미러의 제2면에 위치하며, 상기 제1전반사미러에 입사된 제1검사광에 의해 표면 플라즈마 파를 형성하는 제1금속박막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1출사도파로와 일체로 형성되어 상기 제1전반사미러에 의해 반사된 제2검사광의 전달경로를 형성하는 제2입사도파로;
    상기 제2입사도파로와 소정의 각도를 가지도록 배치되고 상기 제2검사광이 출사되는 제2출사도파로;
    상기 제2입사도파로와 제2출사도파로 사이에 배치되어 상기 제2입사도파로를 통해 제1면으로 입사된 제2검사광을 상기 제2출사도파로로 전반사시키는 제2전반사미러; 및
    상기 제2전반사미러의 제2면에 위치하며, 상기 제2전반사미러에 입사된 제2검사광에 의해 표면 플라즈마 파를 형성하는 제2금속박막;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  3. 제 1항에 있어서,
    제2검사광이 입사되는 제2입사도파로;
    상기 제2입사도파로와 소정의 각도를 가지도록 배치되고 상기 제2검사광이 출사되는 제2출사도파로;
    상기 제2입사도파로와 제2출사도파로 사이에 배치되어 상기 제2입사도파로를 통해 제1면으로 입사된 제2검사광을 상기 제2출사도파로로 전반사시키는 제2전반사미러; 및
    상기 제2전반사미러의 제2면에 위치하며, 상기 제2전반사미러에 입사된 제2검사광에 의해 표면 플라즈마 파를 형성하는 제2금속박막;을 더 포함하며,
    상기 제1전반사미러와 상기 제2전반사미러는 서로 대향되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1검사광을 방출하는 광원부; 및
    상기 출사도파로를 통해 출력되는 광의 세기를 검출하여 상기 금속박막의 표면에 고정된 리셉터와 반응하는 측정대상매질에 의한 상기 표면 플라즈마 파를 형 성하기 위한 공진파장의 변화량을 산출하는 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 광원부, 상기 도파로, 상기 전반사미러, 상기 금속박막 및 상기 검출부는 단일 웨이퍼에 집적되어 광집접화회로(Photonic Integrated Circuit)로 제작되는 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  6. 광신호가 입사되는 입사구와 광신호가 출사되는 출사구를 구비하며, 상기 입사구를 통해 입력된 광신호의 일부가 분기되는 광결합영역을 가지는 주도파로;
    상기 주도파로의 광결합영역과 광결합되어 상기 주도파로로부터 분기된 분기광신호를 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 다각형상으로 배치되어 구성되는 공진도파로;
    상기 공진도파로를 형성하는 각각의 광도파로가 접속되는 지점에 설치되어 상기 공진도파로로 입력된 상기 분기광신호의 적어도 일부를 반사시켜 상기 분기광신호가 상기 공진도파로 내를 주회하도록 하는 복수의 광경로변경수단;을 포함하며,
    상기 광경로변경수단 중에서 하나의 광경로변경수단은 상기 공진도파로를 구성하는 광도파로들 중에서 상기 광결합영역에 해당하는 광도파로를 제외한 나머지 광도파로들 중에서 두 개의 광도파로가 접하는 꼭지점 영역에 설치되어 제1면에 입사된 분기광신호를 전반사시키고, 제2면에는 상기 제1면에 입사된 분기광신호에 의해 표면 플라즈마 파를 형성하는 금속박막이 배치된 제1전반사미러인 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 주도파로와 평행하게 배치된 보조도파로를 더 포함하고,
    상기 보조도파로의 일단은 상기 주도파로의 입사구에 광결합되고, 상기 보조도파로의 타단은 상기 주도파로의 출사구에 광결합되는 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 공진도파로를 구성하는 광도파로들 중에서 상기 광결합영역에 해당하는 광도파로는 상기 주도파로와 일체로 형성되고,
    상기 광경로변경수단 중에서 두 개의 광경로변경수단은 각각 상기 광결합영역의 양단부 지점에 설치되며, 상기 광결합영역의 양단부 중에서 상기 주도파로의 출사구에 인접한 단부에 설치된 광경로변경수단은 상기 주도파로의 입사구를 통해 입사된 광신호를 상기 주도파의 출사구와 상기 공진도파로로 분기하는 제1광분기소자이고, 상기 광결합영역의 양단부 중에서 상기 주도파로의 입사구에 인접한 단부에 설치된 광경로변경수단은 상기 공진도파로 내를 주회한 분기광신호를 상기 주도파로와 상기 공진도파로로 분기하는 제2광분기소자인 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  9. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 광경로변경수단은 상기 공진도파로를 구성하는 각각의 광도파로가 접하는 꼭지점 영역에 설치되어 입사된 분기광신호를 전반사시키는 전반사미러인 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 광경로변경수단 중에서 다른 하나의 광경로변경수단은 상기 공진도파로를 구성하는 광도파로들 중에서 상기 광결합영역에 해당하는 광도파로의 일단에 설치되어 상기 주도파로로부터 상기 공진도파로로 입사된 분기광신호를 상기 제1전반사미러와 상기 광결합영역에 해당하는 광도파로의 일단으로부터 연장된 광도파로로 분기하는 광분기소자이고,
    상기 광경로변경수단 중에서 또 다른 하나의 광경로변경수단은 상기 공진도파로를 구성하는 광도파로들 중에서 상기 광결합영역에 해당하는 광도파로의 타단에 설치되어 상기 공진도파로 내를 주회한 분기광신호를 전반사하는 제2전반사미러인 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  11. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 광신호를 발생하여 상기 주도파로의 입사구로 제공하는 광원부; 및
    상기 주도파로의 출사구를 통해 출력되는 광의 세기를 검출하여 상기 금속박막의 표면에 고정된 리셉터와 반응하는 측정대상매질에 의한 상기 표면 플라즈마 파를 형성하기 위한 공진파장의 변화량을 산출하는 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 광원부, 상기 주도파로, 상기 공진도파로, 상기 광경로변경수단 및 상기 검출부는 단일 웨이퍼에 집적되어 광집적화회로(Photonic Integrated Circuit)로 제작되는 것을 특징으로 하는 전반사미러의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 마이크로 공진기 센서.
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