KR101743835B1 - 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아조벤젠 폴리머가 코팅된 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating) 기반의 광 반응부와, 상기 광 반응부의 상부에 구비되어 자외선 광에 노출시 상기 광 반응부에 자외선을 집광시키는 렌즈와, 상기 렌즈와 대향하여 상기 광 반응부의 하부에 구비되고 상기 광 반응부를 투과한 광을 반사하여 상기 광 반응부에 다시 집광시키는 반사판을 포함하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 광 반응부의 상부에 자외선 광을 집광시키는 렌즈가 구비되고, 광 반응부의 하부에 광 반응부를 투과한 광을 반사하여 다시 광 반응부에 집광시키는 반사판이 구비되어 렌즈에 의해 집광된 자외선 광과 반사판에 의해 반사된 광이 광 반응부의 전반에 걸쳐 입사되고 아울러 광 반응부에 입사되는 자외선의 양 및 자외선의 세기가 커지기 때문에 자외선 광에 대한 광 반응부의 반응도(민감도) 및 반응속도를 크게 높일 수 있게 되는 효과가 있다. 또한, 자외선 광에 대한 반응도의 향상은 광 세기가 약한 자외선의 측정을 용이하게 하고, 자외선 광의 검출 반응시간을 단축시킬 수 있으며, 자외선 광의 소멸시 초기값으로의 복원속도를 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 광 반응부의 상부에 자외선 광을 집광시키는 렌즈가 구비되고, 광 반응부의 하부에 광 반응부를 투과한 광을 반사하여 다시 광 반응부에 집광시키는 반사판이 구비되어 렌즈에 의해 집광된 자외선 광과 반사판에 의해 반사된 광이 광 반응부의 전반에 걸쳐 입사되고 아울러 광 반응부에 입사되는 자외선의 양 및 자외선의 세기가 커지기 때문에 자외선 광에 대한 광 반응부의 반응도(민감도) 및 반응속도를 크게 높일 수 있게 되는 효과가 있다. 또한, 자외선 광에 대한 반응도의 향상은 광 세기가 약한 자외선의 측정을 용이하게 하고, 자외선 광의 검출 반응시간을 단축시킬 수 있으며, 자외선 광의 소멸시 초기값으로의 복원속도를 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 센서에 자외선을 집광시키고 센서를 투과한 자외선이 반사판에 의해 반사되어 다시 센서에 집광되게 함으로써 자외선에 대한 센서의 반응성과 반응속도를 크게 향상시킬 수 있는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에 관한 것이다.
현재 산업사회에서는 UV광의 사용이 급격하게 늘어나고 있다. 특히 UV LED와 고출력 UV 레이저의 중요성은 점점 커지고 있는 반면에 UV광이 유해성 때문에 UV광의 세기를 실시간 및 원격 관찰할 수 있는 시스템의 필요성이 대두되고 있다.
최근에는 UV센서를 통해 폴리머 애자의 코로나 방전시의 자외선 세기 특성을 실시간으로 모니터링하는 실험도 진행되었다. 또한, 반도체 공정, 광통신소자 제작 등 여러 산업 분야에 실시간 모니터링의 자외선 센서가 요구되고 있다.
이와 관련하여 한국등록특허 제734407호에 “자외선 감지용 반도체 소자”에 관한 기술이 제안되고 있으며, 그 기술 내용에 대해 간략하게 설명하면, 자외선 감지용 반도체 소자는 기판 위에 버퍼층, 광 흡수층, 쇼트키 접합층, 오믹접합층으로 구성된 구조를 갖는 자외선 감지용 반도체 수광 소자를 제공하고, 상기 버퍼층은 AlxGa1-xN(0≤x≤1) 층으로 구성되고, 상기 광 흡수층은 InxGa1-xN (0<x ≤0.5) 층으로 구성되며, 상기 버퍼층이나 광 흡수층 상의 일부 영역에 오믹접합층이 형성되고, 상기 광흡수층 상에 쇼트키 접합층이 형성되는 것을 주요 기술적 특징으로 하고 있다.
그러나, 상기와 같은 자외선 감지용 반도체 소자는 그 제작 시 다양한 공정을 필요로 하고, 따라서 많은 장비가 사용되는 등 그 제작에 과다한 시간과 노력 및 비용이 소요되는 문제점을 안고 있다. 또한, 외부 전자기장의 영향에 따라 센서로서의 반응성이 달라진다.
상기와 같은 이유로 본 출원인은 한국등록특허 제1145289호를 통해 “아조벤젠 폴리머가 코팅된 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 센서 및 이를 이용한 자외선 광 감지 장치”를 제안한 바 있다.
그러나, 선 출원된 아조벤젠 폴리머가 코팅된 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 센서 및 이를 이용한 자외선 광 감지 장치는 자외선에 대한 반응속도 및 반응 후 초기값으로의 복원 성능이 부족하였다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서,
본 발명의 목적은 아조벤젠 폴리머가 코팅된 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating) 기반의 광 반응부에 자외선을 집광시키고 광 반응부를 투과한 광이 반사되어 다시 광 반응부에 집광되게 함으로써 광 반응부 전반에 걸쳐 자외선이 골고루 닿게 함에 따라 자외선에 대한 센서의 반응성 및 반응속도를 더욱 향상시키고, 자외선의 정확한 측정 및 자외선 검출 민감도를 더욱 향상시킬 수 있는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서는 아조벤젠 폴리머가 코팅된 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating) 기반의 광 반응부와, 상기 광 반응부의 상부에 구비되어 자외선 광에 노출시 상기 광 반응부에 자외선을 집광시키는 렌즈와, 상기 렌즈와 대향하여 상기 광 반응부의 하부에 구비되고 상기 광 반응부를 투과한 광을 반사하여 상기 광 반응부에 다시 집광시키는 반사판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 반사판은 곡률을 가진 반사판인 것을 특징으로 하고, 상기 반사판의 곡률 반경(r)은 40mm∼45mm인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 렌즈는 자외선의 집광 효율을 높이도록 반원형태로 이루어지고, 상기 광 반응부의 전반에 골고루 집광되도록 상기 광 반응부의 길이방향으로 일정길이를 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 광 반응부는 에칭(etching) 영역을 포함하고 상기 에칭 영역에 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating)가 형성되는 광섬유와, 상기 광섬유 브래그 격자를 감싸는 상태로 상기 광섬유의 에칭 영역에 코팅되어 자외선 광에 노출 시 상기 광섬유 브래그 격자에 장력을 유도하는 아조벤젠 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 에칭 영역은 상기 광섬유의 길이 방향을 기준으로 일정 구간의 클래딩 전체 및 코어 일부가 에칭(etching)되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 에칭 영역의 상기 코어는 그 지름이 101.21㎛∼59.90㎛가 되도록 에칭(etching)되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 에칭 영역의 상기 코어는 그 지름이 101.21㎛, 83.93㎛, 69.12㎛, 59.90㎛ 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 아조벤젠 폴리머는 상기 에칭 영역 전체 및 에칭 영역과 연결되는 상기광섬유의 일부 영역에 걸쳐 코팅되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아조벤젠 폴리머는 상기 광섬유의 에칭 영역에 열경화법 또는 UV 경화법을 이용하여 코팅되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아조벤젠 폴리머는 비닐 이서 타입(vinyl ether-type)의 아조벤젠 모노머, TMPTA(trimethylol propane trimethacrylate), HEA(hydroxyethyl acrylate) 및 광개시제로 구성된 중합체인 것을 특징으로 한다.
그리고, 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서는 상기 광섬유의 길이 방향을 기준으로 일단에 연결되어 상기 광섬유의 에칭영역 및 광섬유 브래그 격자 그리고 상기 아조벤젠 폴리머에 의해 형성되는 광 반응부를 향해 광을 조사하는 광원과, 상기 광섬유의 상기 광원 및 광섬유 브래그 격자 사이의 어느 한 지점에 연결되어 상기 광 반응부에서 반사되는 상기 광원의 빛이 입사되는 광 스펙트럼 분석기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원 및 광 반응부 사이에는 상기 광원의 빛이 반사되면서 다시 광원으로 들어가는 것을 차단하는 아이솔레이터(Isolator)를 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
이에 더하여 상기 광원 및 광 반응부 사이에는 서큘레이터(circulator)가 설치되고 상기 서큘레이터에 상기 광 스펙트럼 분석기가 연결되어 상기 광 반응부에서 반사되는 상기 광원의 빛이 상기 서큘레이터를 통해 상기 광 스펙트럼 분석기에 입사되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광원은 1550㎚ 영역의 광대역 광원이 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 광 반응부의 상부에 자외선 광을 집광시키는 렌즈가 구비되고, 광 반응부의 하부에 광 반응부를 투과한 광을 반사하여 다시 광 반응부에 집광시키는 반사판이 구비되어 렌즈에 의해 집광된 자외선 광과 반사판에 의해 반사된 광이 광 반응부의 전반에 걸쳐 입사되고 아울러 광 반응부에 입사되는 자외선의 양 및 자외선의 세기가 커지기 때문에 자외선 광에 대한 광 반응부의 반응도(민감도) 및 반응속도를 크게 높일 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 자외선 광에 대한 반응도의 향상은 광 세기가 약한 자외선의 측정을 용이하게 하고, 자외선 광의 검출 반응시간을 단축시킬 수 있으며, 자외선 광의 소멸시 초기값으로의 복원속도를 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 광 반응기로의 활용도가 더 커질 수 있으며, 계측기 산업의 경쟁력 강화에 큰 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라 실시간 측정 및 모니터링에 대한 정확성 및 효율성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서의 전체적인 개념을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에서 렌즈와 반사판에 의해 광 반응부에 광이 집광되는 상태를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에서 반사판의 곡률을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에서 광 반응부를 설명하기 위한 도면.
도 5는 (a)~(d)는 에칭된 광섬유의 예시를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에서 렌즈와 반사판에 의해 광 반응부에 광이 집광되는 상태를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에서 반사판의 곡률을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에서 광 반응부를 설명하기 위한 도면.
도 5는 (a)~(d)는 에칭된 광섬유의 예시를 도시한 단면도.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서의 전체적인 개념을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에서 렌즈와 반사판에 의해 광 반응부에 광이 집광되는 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에서 반사판의 곡률을 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서에서 광 반응부를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 (a)~(d)는 에칭된 광섬유의 예시를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반의 자외선 광센서(이하“자외선 광센서”라 함)는 아조벤젠 폴리머가 코팅된 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating) 기반의 광 반응부(100)와, 광 반응부(100)의 상부에 구비되어 자외선 광에 노출시 광 반응부(100)에 자외선을 집광시키는 렌즈(200)와, 렌즈(200)와 대향하여 광 반응부(100)의 하부에 구비되고 광 반응부(100)를 투과한 광을 반사하여 광 반응부(100)에 다시 집광시키는 반사판(300)을 포함하여 구성된다.
먼저, 광 반응부(100)의 상부에는 자외선 광을 집광시키는 렌즈(200)가 구비된다.
렌즈(200)는 광 반응부(100)의 전반에 자외선이 골고루 집광되도록 광 반응부(100)의 길이방향으로 일정길이를 갖는다.
또한, 렌즈(200)는 일정길이를 갖는 반원의 형태이거나 반 타원의 형태로 이루어져 자외선을 광 반응부(100) 고유의 모양인 길쭉한 형태로 집광한다.
그리고, 광 반응부(100)의 하부에는 반사판(300)이 구비된다.
도 2, 도 3에 도시된 바와 같이 반사판(300)은 곡률을 가진 반사판으로 구비되는 것이 좋다.
여기서, 반사판(300)의 곡률 반경(R)은 40mm∼45mm인 것이 좋으며, 가장 바람직하게는 42.9mm의 곡률반경을 갖는 것이 좋다. 단 광센서와 반사판 밑면 거리에 따라 광이 집광되는 최적 곡률반경은 바뀔 수 있다.
또한, 반사판(300)은 광 반응부(100)의 전반에 고르게 반사된 광이 집광되도록 광 반응부(100)의 길이방향으로 일정길이를 갖는다.
광 반응부(100)는 광섬유(110) 및 아노벤젠 폴리머(120)를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이 광섬유(110)는 에칭(etching) 영역(111)을 포함하며, 이러한 에칭 영역(111)에 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating)(114)가 형성된다.
여기서, 광섬유(110)의 에칭 영역(111)은 광섬유(110)의 길이 방향을 기준으로 일정 구간의 클래딩(113) 전체 및 코어(112) 일부가 에칭(etching)되어 형성된다. 이때, 에칭 영역(111)의 코어(112)는 그 지름이 101.21㎛∼59.90㎛가 되도록 에칭(etching)될 수 있다.
도 5의 (a) 내지 (d)는 코어(112) 지름이 101.21㎛, 83.93㎛, 69.12㎛, 59.90㎛인 에칭된 광섬유(110)를 순차적으로 보인 모식도이며, 본 실시 예에서는 에칭 영역(111)의 코어(112) 지름이 101.21㎛, 83.93㎛, 69.12㎛, 59.90㎛ 중 어느 하나인 것을 예로 하였다.
다시 도 4로 돌아가서, 아조벤젠 폴리머(120)는 광섬유 브래그 격자(114)를 감싸는 상태로 광섬유(110)의 에칭 영역(111)에 코팅된다. 이때, 아조벤젠 폴리머(120)는 광섬유(110)의 에칭 영역(111) 전체 및 에칭 영역(111)과 연결되는 광섬유(110)의 일부 영역에 걸쳐 코팅될 수 있다.
그리고 아조벤젠 폴리머(120)는 광섬유(110)의 에칭 영역(111)에 열경화법 또는 UV 경화법을 이용하여 코팅될 수 있다. 본 실시 예에서는 아조벤젠 폴리머(120)가 비닐 이서 타입(vinyl ether-type)의 아조벤젠 모노머, TMPTA(trimethylol propane trimethacrylate), HEA(hydroxyethyl acrylate) 및 광개시제로 구성된 중합체인 것을 예로 하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 아조벤젠 폴리머(120)는 광섬유 브래그 격자(114)를 감싸는 상태로 광섬유(110)의 에칭 영역(111)에 코팅되며, 자외선 광에 노출 시 광섬유 브래그 격자(114)에 장력을 유도한다.
즉, 아노벤젠 폴리머(120)는 자외선 광에 노출 시 그 부피에 변화가 발생되고, 이러한 아노벤젠 폴리머(120)의 부피 변화에 따라 광섬유 브래그 격자(114)의 격자간격에 변형이 발생되면서 광섬유(110)의 중심파장이 변한다.
여기서, 광섬유(110)의 중심파장은 아조벤젠 폴리머(120)가 자외선 광에 노출되는 시간에 비례하여 증가하는 동시에 자외선 광의 세기가 커짐에 따라 선형적으로 증가한다.
상기와 같이 구성되는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서는 자외선 광 노출시 렌즈(200)가 자외선 광을 집광하여 광 반응부(100)에 입사시킨다.
그리고, 광 반응부(100)에 입사된 자외선 광은 광 반응부(100)를 투과하여 입사 반대편을 통해 확산되며, 확산된 광은 반사판(300)에 의해 반사되어 광 반응부(100)에 다시 재 입사된다.
이어, 렌즈(200)에 집광되어 입사된 자외선 광과 반사판(300)에 의해 반사되어 입사된 자외선 광을 전반에 걸쳐 고르게 입사 받은 광 반응부(100)의 아조벤젠 폴리머(120)는 부피가 빠르게 변화하고 이로 인하여 광섬유 브래그 격자(114)의 간격에 변형이 빠르게 발생되며 아울러 광섬유(110)의 중심파장에 변화가 민감하게 발생된다.
즉, 렌즈(200)에 집광된 광은 광 반응부(100)를 투과한 다음 입사 반대편을 통해 확산되어 버려지게 되는데 렌즈(200)와 대향하여 광 반응부(100)의 하부에 구비된 반사판(300)이 광 반응부(100)를 투과하여 확산되는 광을 반사시켜 다시 광 반응부(100)에 재입사시킴으로써 광 반응부(100)에 입사된 자외선의 양 및 세기가 커지게 된다.
또한, 렌즈(200)에 의해 집광된 자외선 광이 광 반응부(100)의 상면을 통해 입사되고, 반사판(300)에 의해 반사된 광이 광 반응부(100)의 저면을 통해 입사되므로 광 반응부(100)의 전반에 걸쳐 자외선 광이 입사됨에 따라 자외선 광에 대한 반응도(민감도) 및 반응속도를 크게 높일 수 있게 된다.
이에 더하여 자외선 광센서는 광 반응부(100)를 향해 광을 조사하는 광원(400), 아이솔레이터(Isolator)(500), 서큘레이터(circulator)(600), 스펙트럼 분석기(700)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 광원(400)은 광섬유(110)의 길이 방향을 기준으로 일단에 연결되어 에칭 영역(111), 광섬유 브래그 격자(114), 아조벤젠 폴리머(120)를 통해 형성되는 광 반응부(100)를 향해 빛을 조사한다. 본 실시 예에서는 이러한 광원(400)으로써 1550㎚ 영역의 광대역의 광원(400)이 사용된다.
그리고, 광원(400)에서 나오는 빛은 아이솔레이터(Isolater)를 거치게 된다.
아이솔레이터(Isolator)(500)는 광원(400) 및 광 반응부(100) 사이에 위치한 광섬유(110)의 어느 한 지점에 설치되어 광원(400)의 빛이 반사되면서 다시 광원(400)으로 들어가는 것을 차단한다.
이어, 아이솔레이터(Isolater)(500)를 통과한 빛은 서큘레이터(circulator)(600)를 지나게 된다.
서큘레이터(circulator)(600)는 광원(400) 및 광 반응부(100) 사이에 위치한 광섬유(110)의 어느 한 지점에 설치되어 광원의 빛을 Add-Drop하는 역할을 한다.
그리고, 서큘레이터(600)에는 광 스펙트럼 분석기(700)가 연결된다. 이에 따라, 광 반응부(100)에서 반사되는 광원(400)의 빛이 서큘레이터(600)를 통해 광 스펙트럼 분석기(700)에 입사된다.
이와 같이 본 발명은 광섬유의 길이 방향을 기준으로 일정 구간에 에칭 영역이 형성되고 이러한 에칭 영역에 아조벤젠 폴리머가 코팅되는 형태의 광 반응부를 가지며, 이러한 광 반응부의 상부에 자외선 광을 집광시키는 렌즈가 구비되고, 광 반응부의 하부에 광 반응부를 투과한 광을 반사하여 다시 광 반응부에 집광시키는 반사판이 구비되어 렌즈에 의해 집광된 자외선 광과 반사판에 의해 반사된 광이 광 반응부의 전반에 걸쳐 입사되고 아울러 입사되는 자외선의 양 및 자외선의 세기가 크기 때문에 아조벤젠 폴리머의 부피 변화가 빠르게 발생하게 된다. 이로 인하여 광섬유 브래그 격자(114)의 간격변형이 빠르게 발생되며 아울러 광섬유의 중심파장에 변화가 민감하게 발생하여 자외선 광에 대한 반응도(민감도) 및 반응속도를 크게 높일 수 있게 된다.
또한, 자외선 광에 대한 반응도가 향상되는 것은 광 세기가 약한 자외선의 측정을 용이하게 하고, 자외선 광의 검출 반응시간을 단축시킬 수 있으며, 자외선 광의 소멸시 초기값으로의 복원속도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 광 반응기로의 활용도가 더 커질 수 있으며, 계측기 산업의 경쟁력 강화에 큰 역할을 할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
100 : 광 반응부 110 : 광섬유
111 : 에칭 영역 112 : 코어
113 : 클래딩 114 : 광섬유 브래그 격자
120 : 아조벤젠 폴리머 200 : 렌즈
300: 반사판 400 : 광원
500 : 아이솔레이터 600 : 서큘레이터
700 : 광 스펙트럼 분석기
111 : 에칭 영역 112 : 코어
113 : 클래딩 114 : 광섬유 브래그 격자
120 : 아조벤젠 폴리머 200 : 렌즈
300: 반사판 400 : 광원
500 : 아이솔레이터 600 : 서큘레이터
700 : 광 스펙트럼 분석기
Claims (15)
- 아조벤젠 폴리머가 코팅된 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating) 기반의 광 반응부;
상기 광 반응부의 상부에 구비되어 자외선 광에 노출시 상기 광 반응부에 자외선을 집광시키는 렌즈; 및
상기 렌즈와 대향하여 상기 광 반응부의 하부에 구비되고 상기 광 반응부를 투과한 광을 반사하여 상기 광 반응부에 다시 집광시키는 반사판; 을 포함하며,
상기 반사판은 곡률을 가지며, 상기 반사판의 곡률 반경(r)은 40mm∼45mm인 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 렌즈는 자외선의 집광 효율을 높이도록 반원형 또는 반타원형 형태로 이루어지고, 상기 광 반응부의 전반에 골고루 집광되도록 상기 광 반응부의 길이방향으로 일정길이를 갖는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 반응부는 에칭(etching) 영역을 포함하고 상기 에칭 영역에 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating)가 형성되는 광섬유;
상기 광섬유 브래그 격자를 감싸는 상태로 상기 광섬유의 에칭 영역에 코팅되어 자외선 광에 노출 시 상기 광섬유 브래그 격자에 장력을 유도하는 아조벤젠 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 5 항에 있어서,
상기 에칭 영역은 상기 광섬유의 길이 방향을 기준으로 일정 구간의 클래딩 전체 및 코어 일부가 에칭(etching)되어 형성되는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 6 항에 있어서,
상기 에칭 영역의 상기 코어는 그 지름이 101.21㎛~59.90㎛가 되도록 에칭(etching)되는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 7 항에 있어서,
상기 에칭 영역의 상기 코어는 그 지름이 101.21㎛, 83.93㎛, 69.12㎛, 59.90㎛ 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 5 항에 있어서,
상기 아조벤젠 폴리머는 상기 에칭 영역 전체 및 에칭 영역과 연결되는 상기광섬유의 일부 영역에 걸쳐 코팅되는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 5 항에 있어서,
상기 아조벤젠 폴리머는 상기 광섬유의 에칭 영역에 열경화법 또는 UV 경화
법을 이용하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 5 항에 있어서,
상기 아조벤젠 폴리머는 비닐 이서 타입(vinyl ether-type)의 아조벤젠 모노
머, TMPTA(trimethylol propane trimethacrylate), HEA(hydroxyethyl acrylate) 및 광개시제로 구성된 중합체인 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 5 항에 있어서,
상기 광섬유의 길이 방향을 기준으로 일단에 연결되어 상기 광섬유의 에칭영역 및 광섬유 브래그 격자 그리고 상기 아조벤젠 폴리머에 의해 형성되는 광 반응부를 향해 광을 조사하는 광원;
상기 광섬유의 상기 광원 및 광섬유 브래그 격자 사이의 어느 한 지점에 연결되어 상기 광 반응부에서 반사되는 상기 광원의 빛이 입사되는 광 스펙트럼 분석기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 12 항에 있어서,
상기 광원 및 광 반응부 사이의 어느 한 지점에는 상기 광원의 빛이 반사되면서 다시 광원으로 들어가는 것을 차단하는 아이솔레이터(Isolator)를 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 12 항에 있어서,
상기 광원 및 광 반응부 사이에는 서큘레이터(circulator)가 설치되고 상기 서큘레이터에 상기 광 스펙트럼 분석기가 연결되어 상기 광 반응부에서 반사되는 상기 광원의 빛이 상기 서큘레이터를 통해 상기 광 스펙트럼 분석기에 입사되는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서. - 제 12 항에 있어서,
상기 광원은 1550㎚ 영역의 광대역 광원이 사용되는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150147127A KR101743835B1 (ko) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020150147127A KR101743835B1 (ko) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 반사판과 렌즈를 결합한 광섬유 브래그 격자 기반 자외선 광센서 |
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| KR20170047432A KR20170047432A (ko) | 2017-05-08 |
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| KR102426076B1 (ko) * | 2019-12-05 | 2022-07-26 | 조선대학교산학협력단 | 자외선 감지용 광섬유 센서 모듈 및 이를 이용한 자외선 측정 장치 |
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