KR102233302B1 - 광학 센서 - Google Patents

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KR102233302B1 KR1020160163442A KR20160163442A KR102233302B1 KR 102233302 B1 KR102233302 B1 KR 102233302B1 KR 1020160163442 A KR1020160163442 A KR 1020160163442A KR 20160163442 A KR20160163442 A KR 20160163442A KR 102233302 B1 KR102233302 B1 KR 102233302B1
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송홍주
이준호
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한국전자기술연구원
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
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Abstract

광학 센서가 제공된다. 이 광학 센서는 레이저 캐비티 내에 구비되되, 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하는 감지부를 포함한다.

Description

광학 센서{Optical Sensor}
본 발명은 광학 센서에 관한 것으로, 더 구체적으로 광 섬유 기반 레이저 캐비티를 이용한 광학 센서에 관한 것이다.
광 섬유 기반 센서(sensor)의 원리는 감지부에 가해지는 외부 물리량의 변화, 즉 신호에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 의해 유도되는 여러 가지 특성 변화를 측정하는 것이다. 외부에서 가해지는 신호에는 온도, 압력, 전기장, 회전, 화학 물질의 농도, 기계의 움직임 등과 같은 거의 모든 종류의 물리량들이 포함된다. 이러한 신호들에 의해 변화되는 빛의 성질에는 세기, 위상, 편광, 파장 등이 있으며, 이들의 미세한 변화를 측정할 수 있는 여러 가지 방법들이 동원된다.
조금 더 구체적으로, 빛의 성질을 변화시키는 물리적 현상으로는 굴절률 변화(온도, 압력, 장력, 화학 물질의 농도 등), 편광 상태의 변화(전기장, 자기장, 압력 등), 파장에 따른 광 손실의 변화(화학 물질의 농도, 구부림 등)에서부터 상대론적 위상 변화(회전 각속도에 의해 유도됨), 비선형 현상(라만(Raman) 산란, 브릴루앙(Brillouin) 산란, 커(Kerr) 효과 등)까지 다양하다.
광 섬유 기반 센서의 기본 구조는 광원, 광 섬유, 감지부, 광 검출기 및 신호 처리부로 구성된다. 신호 처리의 경우, 변화되는 빛의 특성에 따라 빛의 세기 측정, 간섭계에서의 위상 변화 측정, 빛의 파장 변화 측정 등이 사용된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 초고감도이면서, 동시 다중 다종 실시간 검출이 구현될 수 있으며, 소형화 및 경량화에 적합한 광학 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 광학 센서를 제공한다. 이 광학 센서는 레이저 캐비티 내에 구비되되, 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하는 감지부를 포함하며, 상기 감지부의 일 측에 상기 광 섬유를 통해 연결된 이득 물질; 및 상기 감지부의 타 측에 상기 광 섬유를 통해 연결된 거울을 포함하되, 상기 이득 물질과 상기 거울 사이가 상기 레이저 캐비티인 것을 더 포함하고, 상기 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로; 상기 제 1 경로의 상기 광 섬유가 분기되었다가 합기된 제 3 경로 및 제 4 경로; 상기 제 3 경로에 상기 이득 물질로부터 순차적으로 구비된 필터 및 상기 감지부; 상기 제 3 경로 및 제 4 경로가 합기된 상기 광 섬유에 구비된 상기 거울; 및 상기 광 섬유가 분기된 구조인 제 5 경로 및 제 6 경로를 더 포함할 수 있다.
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광학 센서는 레이저 캐비티 내에 구비되되, 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하는 감지부를 포함하며, 상기 감지부의 일 측에 상기 광 섬유를 통해 연결된 이득 물질; 및 상기 감지부의 타 측에 상기 광 섬유를 통해 연결된 거울을 포함하되, 상기 이득 물질과 상기 거울 사이가 상기 레이저 캐비티인 것을 더 포함하고, 상기 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로; 상기 제 1 경로의 상기 광 섬유가 분기되었다가 합기된 제 3 경로 및 제 4 경로; 상기 제 3 경로에 상기 이득 물질로부터 순차적으로 구비된 필터, 상기 감지부 및 상기 거울; 및 상기 광 섬유가 분기된 구조인 제 5 경로 및 제 6 경로를 포함할 수 있다.
제 2 경로는 참조 레이저가 입력되는 경로이고, 제 5 경로는 출력 신호가 출력되는 경로이고, 그리고 제 6 경로는 참조 레이저가 출력되는 경로일 수 있다.
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광학 센서는 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로, 제 1 경로에 이득 물질로부터 순차적으로 구비된 감지부 및 거울, 및 제 2 경로에 구비된 필터를 포함할 수 있다.
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이에 더하여, 상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 또 다른 광학 센서를 제공한다. 이 광학 센서는 감지부로 광 섬유를 통해 광을 제공하는 광원, 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로, 제 1 경로에 광원으로부터 순차적으로 구비된 아이솔레이터 및 감지부, 광 섬유가 분기된 제 3 경로 및 제 4 경로, 및 제 3 경로에 구비된 이득 물질을 포함할 수 있다. 감지부는 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하고, 그리고 아이솔레이터와 이득 물질 사이가 레이저 캐비티일 수 있다.
이득 물질은 광 섬유, 폴리머 또는 반도체 소자를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하는 감지부가 레이저 캐비티 내에 구비되는 구조를 가짐으로써, 초고감도이면서, 동시 다중 다종 실시간 검출이 구현될 수 있다. 이에 따라, 초고감도이면서, 동시 다중 다종 검출이 구현될 수 있으며, 소형화 및 경량화에 적합한 동시에 응용 분야에 따라 호환성 및 범용성이 우수한 광학 센서가 제공될 수 있다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예들 각각에 따른 광학 센서를 설명하기 위한 구성도들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서와 기존의 광학 센서 각각의 출력을 비교한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
하나의 구성 요소(element)가 다른 구성 요소와 '접속된(connected to)' 또는 '결합한(coupled to)'이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접적으로 연결된 또는 결합한 경우, 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 '직접적으로 접속된(directly connected to)' 또는 '직접적으로 결합한(directly coupled to)'으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. '및/또는'은 언급된 아이템(item)들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 '아래(below)', '밑(beneath)', '하부(lower)', '위(above)', '상부(upper)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 장치 또는 구성 요소들과 다른 장치 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 장치의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 장치를 뒤집을 경우, 다른 장치의 '아래(below)' 또는 '밑(beneath)'으로 기술된 장치는 다른 장치의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나(rounded) 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예들 각각에 따른 광학 센서를 설명하기 위한 구성도들이다.
도 1을 참조하면, 광학 센서는 감지부(110)의 일 측에 광 섬유를 통해 연결된w이득 물질(gain medium)(120) 및 감지부(110)의 타 측에 광 섬유를 통해 연결된 거울(130)을 포함할 수 있다. 이득 물질(120)과 거울(130) 사이가 레이저 캐비티(Laser Cavity : LC)일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서는 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 의해 유도되는 특성 변화를 감지하는 감지부(110)가 레이저 캐비티(LC) 내에 구비된 구조를 가질 수 있다.
이득 물질(120)은 광 섬유, 폴리머(polymer) 또는 반도체 소자를 포함할 수 있다. 이득 물질(120)은 주로 반도체 소자일 수 있다.
레이저 캐비티(LC)는 이득 물질(120)과 거울(130)에 의해 형성된다. 잘 알려져 있듯이, 레이저 캐비티(LC)가 형성되기 위해서는 기본적으로 이득 물질(120)과 양쪽 거울이 필수적으로 형성되어야 한다. 이득 물질(120)의 양쪽 면들은 일반적으로 거울이 형성되어 있다. 레이저 캐비티(LC) 내에서는 특정한 조건을 만족하게 되면 레이저가 발진하게 된다. 이러한 레이저 발진 조건일 때, 감지부(110)에서의 미세한 변화는 큰 출력 변화로 나타나 수 있다. 감지부(110)의 변화는 검출하고자 하는 물질과의 반응에 의해 유도된다.
도 2를 참조하면, 광학 센서는 감지부(110)의 일 측에 광 섬유를 통해 연결된 제 1 거울(130a) 및 감지부(110)의 타 측에 광 섬유를 통해 연결된 제 2 거울(130b)을 포함할 수 있다. 제 1 거울(130a)과 제 2 거울(130b) 사이가 레이저 캐비티(LC)일 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광학 센서는 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 의해 유도되는 특성 변화를 감지하는 감지부(110)가 레이저 캐비티(LC) 내에 구비된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 이득 물질이 언급되지 않았지만, 감지부(110)와 제 1 및 제 2 거울들(130a 및 130b)을 연결하는 광 섬유가 이득 물질 역할을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 광학 센서는 거울 겸용 감지부(110a) 및 거울 겸용 감지부(110a)의 일 측에 광 섬유를 통해 연결된 이득 물질(120)을 포함할 수 있다. 이득 물질(120)과 거울 겸용 감지부(110a) 사이가 레이저 캐비티(LC)일 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 광학 센서는 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 의해 유도되는 특성 변화를 감지하는 거울 겸용 감지부(110a)가 레이저 캐비티(LC) 내에 구비된 구조를 가질 수 있다.
이득 물질(120)은 광 섬유, 폴리머 또는 반도체 소자를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 광학 센서는 감지부(110)로 광 섬유를 통해 광을 제공하는 광원(140), 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로, 및 제 1 경로에 광원(140)으로부터 순차적으로 구비된 감지부(110) 및 증폭기(150)를 포함할 수 있다. 감지부(110)는 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하고, 그리고 증폭기(150)는 빛에 유도되는 특성 변화의 양을 증폭시킬 수 있다. 광원(140)은 참조 레이저 빔(beam)을 광으로 제공할 수 있다.
까만 점은 광 섬유 합기점(또는 분기점)으로써, 기본적으로 광 섬유를 두 갈래로 연결할 때 가지는 형태이다. 광 섬유는 여러 방법으로 서로 연결될 수 있고, 매우 일반적인 형태이다. 광원(140)으로부터 제공된 참조 레이저 빔은 제 1 경로의 감지부(110)에 의해 변화되고, 다음으로 제 1 경로의 증폭기(150)에 의해 참조 레이저 빔의 변화량이 증폭되는 구조이다. 제 2 경로를 통해 변화되지 않은 참조 레이저 빔은 광학 센서의 신호 처리에 이용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 광학 센서는 감지부(110)로 광 섬유를 통해 광을 제공하는 광원(140), 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로, 제 1 경로에 광원(140)으로부터 순차적으로 구비된 아이솔레이터(isolator)(160) 및 감지부(110), 광 섬유가 분기된 제 3 경로 및 제 4 경로, 및 제 3 경로에 구비된 이득 물질(120)을 포함할 수 있다. 감지부(110)는 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하고, 그리고 아이솔레이터(160)와 이득 물질(120) 사이가 레이저 캐비티일 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 광학 센서는 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 의해 유도되는 특성 변화를 감지하는 감지부(110)가 레이저 캐비티(LC) 내에 구비된 구조를 가질 수 있다.
이득 물질(120)은 광 섬유, 폴리머 또는 반도체 소자를 포함할 수 있다.
광원(140)으로부터 제공된 참조 레이저 빔은 제 1 경로의 감지부(110)에 의해 변화되고, 다음으로 제 3 경로의 이득 물질(120)에 의해 변화된 참조 레이저 빔이 반사되어 제 4 경로로 출력되는 구조이다. 제 2 경로를 통해 변화되지 않은 참조 레이저 빔은 광학 센서의 신호 처리에 이용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 광학 센서는 감지부(110)의 일 측에 광 섬유를 통해 연결된 이득 물질(120) 및 감지부(110)의 타 측에 광 섬유를 통해 연결된 거울(130)을 포함할 수 있다. 이득 물질(120)과 거울(130) 사이가 레이저 캐비티일 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 광학 센서는 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로, 제 1 경로의 광 섬유가 분기되었다가 합기된 제 3 경로 및 제 4 경로, 제 3 경로에 이득 물질(120)로부터 순차적으로 구비된 필터(filter)(170) 및 감지부(110), 제 3 경로 및 제 4 경로가 합기된 광 섬유에 구비된 거울(130), 및 광 섬유가 분기된 구조인 제 5 경로 및 제 6 경로를 포함할 수 있다. 제 3 경로의 감지부(110)에 의해 변화된 레이저 빔은 제 5 경로를 통해 출력될 수 있다.
이득 물질(120)은 광 섬유, 폴리머 또는 반도체 소자를 포함할 수 있다.
제 2 경로를 통해 제공된 참조 레이저 빔은 제 3 경로에 구비된 필터(170)에 의해 제 3 경로로 전송되지 않고, 제 4 경로를 통해 제 6 경로로 출력되는 구조이다. 제 2, 제 4 및 제 6 경로들을 통해 변화되지 않은 참조 레이저 빔은 광학 센서의 신호 처리에 이용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 광학 센서는 감지부(110)의 일 측에 광 섬유를 통해 연결된 이득 물질(120) 및 감지부(110)의 타 측에 광 섬유를 통해 연결된 거울(130)을 포함할 수 있다. 이득 물질(120)과 거울(130) 사이가 레이저 캐비티일 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 광학 센서는 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로, 제 1 경로의 광 섬유가 분기되었다가 합기된 제 3 경로 및 제 4 경로, 제 3 경로에 이득 물질(120)로부터 순차적으로 구비된 필터(170), 감지부(110) 및 거울(130), 및 광 섬유가 분기된 구조인 제 5 경로 및 제 6 경로를 포함할 수 있다. 제 3 경로의 감지부(110)에 의해 변화된 레이저 빔은 제 5 경로를 통해 출력될 수 있다.
이득 물질(120)은 광 섬유, 폴리머 또는 반도체 소자를 포함할 수 있다.
제 2 경로를 통해 제공된 참조 레이저 빔은 제 3 경로에 구비된 필터(170)에 의해 제 3 경로로 전송되지 않고, 제 4 경로를 통해 제 6 경로로 출력되는 구조이다. 제 2, 제 4 및 제 6 경로들을 통해 변화되지 않은 참조 레이저 빔은 광학 센서의 신호 처리에 이용될 수 있다.
도 8을 참조하면, 광학 센서는 감지부(110)의 일 측에 광 섬유를 통해 연결된 이득 물질(120) 및 감지부(110)의 타 측에 광 섬유를 통해 연결된 거울(130)을 포함할 수 있다. 이득 물질(120)과 거울(130) 사이가 레이저 캐비티일 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 광학 센서는 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로, 제 1 경로에 이득 물질(120)로부터 순차적으로 구비된 감지부(110) 및 거울(130), 및 제 2 경로에 구비된 필터(170a)를 포함할 수 있다. 제 2 경로에 구비된 필터(170a)는 제 1 경로의 감지부(110)에 의해 변화된 레이저 빔이 거울(130)에서 반사되어 제 2 경로를 통해 출력되는 것을 방지하기 위한 것일 수 있다.
이득 물질(120)은 광 섬유, 폴리머 또는 반도체 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따른 광학 센서는 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하는 감지부가 레이저 캐비티 내에 구비되는 구조를 가짐으로써, 초고감도 성은이 구현될 수 있다. 또한, 감지부가 병렬 또는 직렬로 연결됨으로써, 동시 다중 다종 실시간 검출이 가능할 수 있다. 게다가, 광 섬유가 이용됨으로써, 광학 센서의 소형화 및 경량화가 이루어질 수 있다. 이에 더하여, 구성 요소들의 종류 및 배치에 따른 신호 처리 방법이 다양해질 수 있으며, 이러한 신호 처리에 따른 출력 보정 기술이 구현될 수 있다. 이에 따라, 초고감도이면서, 동시 다중 다종 검출이 구현될 수 있으며, 소형화 및 경량화에 적합한 동시에 응용 분야에 따라 호환성 및 범용성이 우수한 광학 센서가 제공될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서와 기존의 광학 센서 각각의 출력을 비교한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서와 기존의 광학 센서의 가장 큰 차이점은 감지부(도 1 내지 도 8의 110 또는 110a 참조)의 위치이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 감지부가 레이저 캐비티의 내부에 있지만, 이와는 달리 기존의 광학 센서는 레이저 캐비티 바깥에 있다.
그래프는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 및 기존의 광학 센서의 감지부 영역에서 레이저 빔의 변화에 따른 출력 변화의 정도를 나타낸 것이다. 감지 유도 손실(sensing-induced loss)은 검출하고자 하는 물질과의 반응으로부터 유도된 레이저 빔의 손실을 의미한다. 즉, 이러한 검출 물질에 의해 유도된 손실에 따른 출력 변화가 클수록 검출을 위한 감도가 우수함을 나타낸다. 그래프에서 알 수 있듯이 기존의 광학 센서(까만색)에 비해 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서(빨간색)가 100 배(20 dB) 이상의 향상된 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110 : 감지부
110a : 거울 겸용 감지부
120 : 이득 물질
130, 130a, 130b : 거울
140 : 광원
150 : 증폭기
160 : 아이솔레이터
170, 170a : 필터

Claims (12)

  1. 레이저 캐비티 내에 구비되되, 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하는 감지부를 포함하며,
    상기 감지부의 일 측에 상기 광 섬유를 통해 연결된 이득 물질; 및 상기 감지부의 타 측에 상기 광 섬유를 통해 연결된 거울을 포함하되, 상기 이득 물질과 상기 거울 사이가 상기 레이저 캐비티인 것을 더 포함하고,
    상기 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로; 상기 제 1 경로의 상기 광 섬유가 분기되었다가 합기된 제 3 경로 및 제 4 경로; 상기 제 3 경로에 상기 이득 물질로부터 순차적으로 구비된 필터 및 상기 감지부; 상기 제 3 경로 및 제 4 경로가 합기된 상기 광 섬유에 구비된 상기 거울; 및 상기 광 섬유가 분기된 구조인 제 5 경로 및 제 6 경로를 더 포함하는 광학 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 레이저 캐비티 내에 구비되되, 외부 물리량의 변화에 의해 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하는 감지부를 포함하며,
    상기 감지부의 일 측에 상기 광 섬유를 통해 연결된 이득 물질; 및 상기 감지부의 타 측에 상기 광 섬유를 통해 연결된 거울을 포함하되, 상기 이득 물질과 상기 거울 사이가 상기 레이저 캐비티인 것을 더 포함하고,
    상기 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로; 상기 제 1 경로의 상기 광 섬유가 분기되었다가 합기된 제 3 경로 및 제 4 경로; 상기 제 3 경로에 상기 이득 물질로부터 순차적으로 구비된 필터, 상기 감지부 및 상기 거울; 및 상기 광 섬유가 분기된 구조인 제 5 경로 및 제 6 경로를 포함하는 광학 센서.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 경로는 참조 레이저가 입력되는 경로이고,
    제 5 경로는 출력 신호가 출력되는 경로이고, 그리고
    제 6 경로는 상기 참조 레이저가 출력되는 경로인 광학 센서.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 이득 물질은 상기 광 섬유, 폴리머 또는 반도체 소자를 포함하는 광학 센서.
  10. 감지부로 광 섬유를 통해 광을 제공하는 광원;
    상기 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로; 및
    상기 제 1 경로에 상기 광원으로부터 순차적으로 구비된 상기 감지부 및 증폭기를 포함하되,
    상기 감지부는 외부 물리량의 변화에 의해 상기 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하고, 그리고
    상기 증폭기는 상기 빛에 유도되는 상기 특성 변화의 양을 증폭시키는 광학 센서.
  11. 감지부로 광 섬유를 통해 광을 제공하는 광원;
    상기 광 섬유가 분기된 구조인 제 1 경로 및 제 2 경로;
    상기 제 1 경로에 상기 광원으로부터 순차적으로 구비된 아이솔레이터 및 상기 감지부;
    상기 광 섬유가 분기된 제 3 경로 및 제 4 경로; 및
    상기 제 3 경로에 구비된 이득 물질을 포함하되,
    상기 감지부는 외부 물리량의 변화에 의해 상기 광 섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 특성 변화를 감지하고,
    상기 아이솔레이터와 상기 이득 물질 사이가 레이저 캐비티인 광학 센서.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 이득 물질은 상기 광 섬유, 폴리머 또는 반도체 소자를 포함하는 광학 센서.
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