KR102497757B1 - 복수의 포물 반사체로 구성된 광 도파관 - Google Patents

복수의 포물 반사체로 구성된 광 도파관 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히 비분산 적외선 방식(NDIR : Non-Dispersive Infrared)의 가스 측정기에 적용하기 위해 복수의 포물 반사체(parabolic reflector)를 이용한 광 도파관(optical waveguide)을 제작에 관한 것이다. 본 발명의 특징은 광원(light source)에서 방출된 광이 광 검출기(light detector)에 도달하는 과정에서 광 경로(optical path)의 확산(divergence)과 집광(focusing)의 광학적 특성을 가지므로 광과 가스 분자 간의 상호작용을 극대화하여 보다 높은 분해능(resolution)을 가진 비분산 적외선 방식의 가스 측정기를 제작할 수 있다. 더 나아가 복수의 광 경로의 광학계를 설계하고 이를 이용하여 복수의 가스를 검지할 수 있는 광 도파관의 제작 방안을 제시한다. 또한 더 나아가 본 발명의 광학계는 비분산 적외선 방식 분야에만 한정하지 않고 이와 유사한 광학계에도 확대 적용할 수 있다.

Description

복수의 포물 반사체로 구성된 광 도파관{optical waveguide including multiple parabolic reflector}
본 발명은 가스 검지 분야에 관한 것이며 보다 상세하게는 광학 방식의 가스 검지 분야에 있어서 광학계를 구성하는 광 도파관에 관한 것이다.
광학(optics)은 광(빛, light)을 이용하는 모든 분야를 포괄하여 정의할 수 있는데 그 기본 구성은 광원과 광 검출기이다. 이 과정에서 광의 효율을 높이기 위해 목적에 맞는 광학계를 제작하여 적용한다. 광학의 한 분야로써 광과 특정 물질 간의 상호작용을 일으켜 물질의 광학적 특성을 분석하는 것이 있다. 이에 대한 대표적인 것의 예시로 광을 이용한 가스 검지 분야가 있다. 이는 광과 가스 분자 간의 상호작용을 연구하는 것인데 여기서 상호 작용으로써 일반적으로 가스 분자가 광을 흡수하는 것을 이용한다.
가스 검지에서 다양한 광학 방식이 있는데 이 중에 하나인 비분산 적외선 방식은 비교적 간단한 광학계의 구성의 장점을 가지고 있다. 비분산 적외선 방식의 가스 검지는 가스 분자가 특정 파장(wavelength)을 흡수하는 특성을 이용, 가스의 농도(concentration) 또는 밀도(density)에 대한 해당 파장대의 광 흡수율(또는 투과율)을 측정하여 가스 농도 또는 밀도로 환산하는 방식이다. 비분산 적외선 방식의 광학계는 광원과 광 검출기 및 광 도파관 또는 광 공동(optical cavity)으로 구성된다.(이하 '광 도파관'으로 한다.) 광원은 측정하고자 하는 가스 분자가 흡수하는 파장대의 광을 포함하여야 하며, 광 검출기는 해당 파장대의 광의 세기를 측정하며, 광 도파관은 일반적으로 반사체로 구성되어 광 효율을 높이는 목적으로 적용된다. 가스 농도(또는 밀도에 대한 광 흡수율(또는 투과율))은 광 검출기에서 전기 신호로 출력된다.
광 도파관은 광 효율을 극대화하기 위해 제작되는데 높은 광 효율은 비분산 적외선 방식의 가스 측정기의 성능을 향상시킨다. 광 도파관은 일반적으로 기하학적 구조를 갖는 반사체로 설계되며 비분산 적외선 방식의 가스 측정기의 핵심 부분이다.
이러한 광 효율 극대화를 위한 광 도파관의 종래 기술로서, 대한민국 공개특허 제2018-0021956호 "포물 반사체를 이용한 광 도파관 및 이를 구비하는 적외선 가스 센서"에서는 포물 반사체의 기본 원리를 이용하고는 있지만 포물 반사체들의 초점들에 대한 응용이 부족하여 충분한 광 흡수율을 구현하지 못한 단점이 있었다.
따라서 포물 반사체들이 상호 연계되어 광 흡수율을 극대화시킬 수 있거나 다양한 가스를 검출할 수 있는 새로운 광학계에 대한 연구의 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 기하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 복수의 포물 반사체를 이용하여 확산 및 집광 구조를 가짐으로써 광과 가스 분자 간의 상호작용을 보다 용이하게 하여 가스 측정기의 분해능을 향상시키는 광 도파관을 제공하는 데 있다.
더 나아가 본 발명은 포물 반사체를 적절하게 배치하여 복수의 광 경로를 갖도록 하여 복수의 가스를 측정하도록 하는 광 도파관의 제작 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 포물 반사면을 가지는 포물 반사체가 복수로 구비되고, 복수의 포물 반사체는 제0 초점을 가지는 제0 포물 반사체와, 제1 초점을 가지는 제1 포물 반사체를 포함하되, 제0 초점에서는 광이 발산되고 상기 제1 초점에서는 광이 수렴되는 것인 복수의 포물 반사체로 구성된 광 도파관을 제공함으로써 달성될 수 있다.
제0 포물 반사체는 제0 포물 반사면을 가지고 제1 포물 반사체는 제1 포물 반사면을 가지며, 그리고 제0 포물 반사면 또는 그 가상 연장면 상에 제1 초점이 형성되고 제1 반사면 또는 그 가상 연장면 상에 제0 초점이 형성되는 것일 수 있다.
여기서 각 포물 반사면은 각 초점을 포함하는 주변 위치에서 제거되고 광원이나 광검출기가 위치될 수 있으므로 각각의 가상 연장면을 상정하고 여기에도 각 초점이 맺힐 수 있는 것으로 보는 것이 바람직하다.
제0, 1 포물 반사체는, 제0, 1 포물 반사면이 마주보도록 배치되고 제0 초점을 통과하면서 제1 초점을 통과하는 공통 중심 축을 가지고, 제0, 1 포물 반사체는, 제0 초점에 광원 영역을 형성하고 제1 초점에 광 검출기 영역을 형성하는 것일 수 있다.
제0, 1 포물 반사체는, 제0, 1 포물 반사면이 마주보도록 배치되고, 제0 포물 반사체는 제0 초점을 통과하는 제0 중심 축이 형성되고, 제1 포물 반사체는 제0 중심 축에 수직방향으로 소정 제1 변위만큼 이동된 제1 중심 축을 형성하며, 그리고 제0, 1 포물 반사체는, 제0 초점에 광원 영역을 형성하고 제1 초점에 제1 광 검출기 영역을 형성하는 것일 수 있다.
제1 포물 반사면은 360°포물 반사면의 일부를 차지하고,
복수의 포물 반사체로 구성된 광 도파관은 360°포물 반사면의 다른 일부를 형성하면서 제1 포물 반사면과 서로 대향하도록 형성된 제2 포물 반사면을 가지는 제2 포물 반사체를 더 포함하되, 제2 포물 반사체는, 제0 중심 축에 수직방향이면서 제1 변위와 반대방향의 제2 변위만큼 이동된 제2 중심 축을 형성하고 제2 중심 축과 제0 포물 반사면 또는 그 가상 연장면과 만나는 위치에 광이 수렴하는 제2 초점을 형성하되, 제2 초점에 제2 광 검출기 영역을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은, 제1 포물 반사체의 제1 포물 반사면은 360°포물 반사면 중 일부를 차지하고, 360°포물 반사면을 4 분할하여 제1 포물 반사체와 이웃하도록 배치되고 제0 포물 반사면 또는 그 가상 연장면 상에 형성된 각각의 초점에 상호 다른 광 검출기 영역을 형성하는 복수의 분할 포물 반사체를 더 포함하는 복수의 포물 반사체로 구성된 광 도파관를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 복수의 포물 반사체를 이용하여 확산 및 집광 구조를 가짐으로써 광과 가스 분자 간의 상호작용을 보다 용이하게 하여 가스 측정기의 분해능을 향상시킬 수 있다.
더 나아가 본 발명의 일 실시예에 의하면, 포물 반사체를 적절하게 배치하여 복수의 광 경로를 갖도록 하여 복수의 가스를 측정하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 작용 원리를 설명한 것으로서, 원점에 위치한 광원으로부터 방출된 광(점선)이 포물 반사체에 반사되어 형성되는 평행광, 이에 대해 반대로 평행광으로 포물 반사체에 반사된 광의 초점에 수렴함을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예를 개략적으로 나타낸 것으로서, 2개의 포물 반사체를 이용한, 가장 단순한 형태의 광학계를 나타낸 도면이며,
도 3은 도 2에 대한 광 경로의 예시를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 2를 적용한 광학계를 이용하여 제작한 광 도파관의 간단한 광 시뮬레이션의 예시를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 2의 광학계에서 광 경로를 변경하는 것으로써 제1 포물 반사체를 y 방향으로 변위 d 만큼 이동 시켰을 경우의 광 경로를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예의 변형예로서, 2개의 광 경로를 위한 광학계의 구성을 나타낸 도면이고,
도 7과 도 8은 도 6을 이용하여 설계된 광학계의 광 시뮬레이션의 예시를 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명에 따른 일 실시예의 변형예로서, 4개의 광 경로를 갖는 광학계 예시를 나타낸 도면이다.
광학식 가스 측정기
가스 분자는 분자를 구성하는 원자 간의 상호 결합 형태에 따라 특정 파장의 광을 흡수한다. 이는 가스 분자의 매우 고유한 특성으로 예를 들어 C-O 결합은 4.6μm 부근, C-H 결합은 3.3μm 부근의 파장대의 적외선을 흡수하며 보다 결합력이 높은 O-O 결합은 0.3μm 부근의 자외선을 흡수한다.
광학식 가스 측정기는 가스 분자가 고유의 파장대를 흡수하는 특성을 이용하여 가스를 검지하는 것이다. 즉, 가스 분자가 흡수하는 파장대의 광의 흡수율 또는 투과율을 측정하여 가스의 농도 또는 밀도를 측정한다. 광학식 가스 측정 방식으로 대표적인 것은 비분산 적외선 방식, 푸리에 변환 적외선(FTIR : Fourier Transform Infrared) 방식, 전반사(ATR : Attenuated Total Reflection) 방식 등이 있다.
1. 광과 가스 분자 간의 상호작용
전술한 바와 같이 비분산 적외선 방식의 가스 측정은 광학식 가스 측정 방식의 하나로써 가스 분자가 특정 파장의 광의 흡수하는 것을 이용하여 가스 농도에 대해 전기 신호로 출력되는 광의 세기를 측정하는 방식이다. 예를 들어 이산화탄소의 경우 대략 4.3μm, 메탄의 경우 대략 3.3μm의 파장대의 광을 흡수하는 특성이 있다.
비분산 적외선 방식의 가스 측정기를 해석하는 이론은 소위 비어-램버트(Beer-Lambert) 이론으로써 광원에서 방출된 광이 광 검출기에 도달하는 광 경로 상에 가스 분자가 존재하면 가스 농도와 광 검출기의 출력 간의 상관관계는 다음과 같은 수학식 1로 표시할 수 있다.
[수학식 1]
V = V0 exp(-αLX)
여기서 V는 광 검출기의 출력 전기 신호의 세기, V0는 가스 농도 0에서의 광 검출기 출력 전기 신호의 세기, X는 가스 농도, L은 광 경로 길이, α는 가스 분자의 광 흡수율을 나타내는 계수이다. 수학식 1에서 알 수 있듯이 L, α 값이 크면 동일한 가스 농도 변화에 대해 출력 전기 신호(V)의 변화 폭이 크게 되므로 보다 높은 분해능의 가스 측정기를 제작할 수 있다. 특히 α 값은 가스 분자 자체의 광 흡수 계수이지만, 광의 입자인 광자(photon)과 가스 분자 간의 상호 작용 형태에 따라 달라 질 수 있는 값이다. 즉, 광원에서 방출된 광이 보다 넓은 범위를 거쳐 진행한 후 광 검출기에 도달한다면 즉, 광원에서 방출된 광이 확산 방출되고 다시 광 검출기에 집광하도록 하면 그 만큼 광자와 가스 분자의 상호 작용의 효율이 높아지므로 결과적으로 흡수율을 높일 수 있어 보다 분해능이 높은 가스 측정기를 개발할 수 있다.
2. 비분산 적외선 방식 가스 측정기의 광 도파관
전술한 바와 같이 비분산 적외선 방식의 가스 측정기는 가스 분자가 특정 파장의 광을 흡수하는 특성을 이용하여 가스의 농도 등을 측정하는 장치이다. 레이저와 같이 단파장 내지 중심 파장에 대해 매우 좁은 대역 폭(bandwidth)을 가진 광원인 경우를 제외한 다른 종의 광원은 다양한 파장대의 광이 혼합된 형태이다. 그러므로 가스 분자가 흡수하는 파장대의 광을 도출하기 위해서 프리즘과 같은 분광 장치를 이용하여 해당 파장의 광을 분리하여 사용하게 되는데 이러한 광학적 과정을 분산(dispersion)이라 한다. 반대로 비분산이라 함은 다양한 파장대의 광을 분리하지 않고 광 검출기 단에 해당 파장대의 광만을 투과시키는 광 필터(optical filter)를 위치시켜 해당 파장대의 광의 세기 만을 측정하는 방식이다.
비분산 방식 가스 측정의 장점은 광학계를 매우 단순하게 구성할 수 있지만 반대로 1개의 광 경로(optical path)에 대해 1개의 가스만을 측정할 수 있는 단점이 있다. 그럼에도 불구하고 가스 측정기의 단가(price)의 장점으로 인해 매우 널리 사용하는 방식이다. 여기서 광 경로는 광원에서 방출된 광이 광 검출기에 도달하는 경로를 의미하는데 광의 방출 방향이 다르다 하더라도 동일 광원에서 방출된 광이 동일 광 검출기에 도달한다면 이는 같은 광 경로이다. 그러므로 비분산 적외선 방식의 가스 측정기로 복수의 가스를 측정하기 위해서는 측정하고자 하는 가스의 종류에 해당하는 수의 광 경로가 필요하다.
비분산 적외선 방식 가스 측정기의 광 도파관은 기하학적 구조를 갖는 복수의 반사체를 이용하여 제작하는데 그 목적은 광 경로 길이를 길게 하고 광 효율을 높이기 위함이다. 광도파관에서 광 경로 길이가 길면 광원에서 방출된 광이 광 검출기에 도달하는 동안 보다 빈번하게 가스 분자와 상호작용을 할 수 있으므로 가스 측정기의 분해능이 높아진다.
광 효율을 높인다 함은 2가지의 의미를 갖는데 광원에서 방출된 광이 보다 많이 광 검출기에 도달하여 방출된 광의 세기에 대한 광 검출기에 도달하는 광의 비율을 의미하나 또한 광자와 가스 분자 간의 상호작용하는 범위를 높이는 것도 포함된다. 즉, 광자와 가스 분자 간 상호작용의 범위를 높이기 위해서 광 도파관은 확산 및 수렴의 광 경로를 가져야 한다.
3. 포물 반사체(parabolic reflector)의 광학적 특성 및 해석
포물 반사체의 광학적 특성은 초점에 위치한 광원에서 방출된 광은 반사면에서 반사되어 평행 광을 만들며 반대로 평행하게 입사되어 반사면에 반사되면 초점인 한점에 수렴한다. 이는 매우 널리 알려진 것이므로 별도로 입증하지는 않는다. 포물 반사체에서의 광 경로는 포물선 방정식을 이용하여 해석하는데 (x, y) 2차원 좌표계에서 [수학식 2]과 같이 주어진다.
[수학식 2]
y2 = 4p(x+p)
포물 반사체의 광학적 특성은 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1에서와 같이 원점이자 포물 반사체의 초점에서 방출된 광은 포물 반사체에서 반사되어 스크린에 도달할 때 광 경로 길이는 광원에서 방출된 광의 방향에 관계없이 동일한 값을 갖는다.
좌표의 원점인 포물 반사체의 초점에 위치한 광원에서 임의의 방향으로 방출된 광은 포물 반사면의 A(x0,y0)에서 반사되어 x 축과 평행하게 진행한 후 스크린의 X(xs,ys)에 도달한다면 광 경로 길이 L은 다음의 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
Figure 112021129133040-pat00001
수학식 3에서 알 수 있듯이, 광원에서 방출된 광은 방향에 상관없이 포물 반사체의 초점 거리(p)와 스크린의 위치 xs에 의해서만 결정된다. 광 경로 길이가 일정한 것의 실익은 수학식 1에서 보면 αL 값이 일정하게 되므로 광 검출기에서 출력되는 전압 값은 온전히 가스 농도만의 함수로 표시되며 수학식 1을 기준으로 실시하는 가스 측정기의 교정(calibration)이 매우 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
광 도파관의 실시예
1. 1개의 광 경로를 갖는 광 도파관 : 1종의 가스 측정
본 발명에서 광 도파관의 가장 단순한 구성은 1개의 광원과 1개의 광 검출기 및 상호 마주보는 2개의 포물 반사체로 이루어진 것이다. 보다 자세하게는, 초점 거리가 p0인 포물 반사체로써 좌표의 원점 O(0,0)을 초점으로 하고 x을 광 축(optic axis)으로 하며 -x 방향으로 하는 제0포물 반사체와 초점 거리가 p1인 포물 반사체로써 x축 상의 임의의 지점 P1(x1,0)를 초점으로 하고 +x 방향으로 하는 제1 포물 반사체에 대해 제0 포물 반사체의 초점에 광원이 위치하고 제1 포물 반사체의 초점에 광 검출기가 위치하면 도 2와 같은 광학계를 구성할 수 있다. 도 2는 2개의 포물 반사체를 이용한, 가장 단순한 형태의 광학계를 나타낸 것이다.
원점에 위치한 광원에서 방출한 광은 제0 포물 반사체 반사면에서 반사되어 광축인 x축과 평행하게 -x 방향으로 진행하며 이후 제1 포물 반사체 반사면에서 반사되어 P1(x1,0)에 위치한 광 검출기에 도달하는데 방출 방향과 상관없이 광원에서 방출된 광이 제0 포물 반사체 반사면에 도달하면 P1(x1,0)에 수렴한다. 즉, 광학계 내부를 진행하는 광은 최대한 확산되었다가 모두 광 검출기에 수렴하는데 이러한 광학계를 이용하여 광 도파관을 제작하면 확산 및 집광의 특성을 갖게 되며, 전술한 바와 같이 광과 가스 분자 간의 상호작용(흡수)를 극대화 할 수 있다. 도 3은 도 2에 대한 광 경로의 예시이며, 도 4는 도 2를 적용한 광학계를 이용하여 제작한 광 도파관의 간단한 광 시뮬레이션의 예시이다.
2. 2개의 광 경로를 갖는 광 도파관 : 2종의 가스 검지
2종의 가스를 검지하기 위해서는 2개의 광 경로를 갖는 광 도파관을 제작해야 한다. 먼저 이를 위해 광 경로의 변경에 대해 설명한다. 도 5는 도 2의 광학계에서 광 경로를 변경하는 것으로써 제1 포물 반사체를 y 방향으로 변위 d 만큼 이동 시켰을 경우의 광 경로를 보여준다. 즉 도 5를 통해 제1 포물 반사체의 중심 축을 이동한 광 경로의 변경된 상태를 확인할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제0 포물 반사체의 중심 축을 광축으로 이를 x축으로 하고 제1 포물 반사체의 중심 축을 x축으로부터 y축 방향으로 d1만큼 이동시킨다. 제0 포물 반사체의 초점이자 원점 O(0,0)에서 임의의 방향 θ로 방출된 광이 제0 포물 반사체의 반사면 A(xa, xb)에서 반사되어 B(xb, yb)에 도달 및 반사되어 제1 포물 반사체의 초점인 P1(x1,d1)에 도달한다. 즉, 제0 포물 반사체의 초점에서 방출된 광은 확산되어 제0 포물 반사체에 도달하면 최종적으로 제1 포물 반사체의 초점에 수렴하여 확산과 집광의 광 경로를 갖는다. 여기서 수학식 3에 의거하여 광 방출 각도(θ)에 상관없이 일정한 광 경로 길이를 갖는다.
도 5에 나타난 실시예의 구성을 확대하여 x축 기준으로 반대 방향으로 d2 제2 포물 반사체를 부가하면 도 6과 같은 2개의 광 경로를 구성할 수 있다. 즉 도 6에 도시된 광학계는 2개의 광 경로를 가지는 광학계이다.
제0 포물 반사체의 초점이자 원점인 O(0,0)에 위치한 광원에서 방출된 광 중에 제0 포물 반사체의 반사면에 도달한 광 중에 제1 광 경로를 거치는 광은 제1 광 검출기에 도달하며, 마찬가지로 제2 광 경로를 거치는 광은 제2 광 검출기에 도달한다. 결과적으로 2개의 광 경로를 구성할 수 있게 되므로 이러한 광학계가 적용되어 제작되는 광 도파관은 2종의 가스를 검지할 수 있게 된다. 도 7과 도 8에서는 도 6을 이용하여 설계된 광학계의 광 시뮬레이션의 예시를 나타내었다.
3. 4 분할 또는 다중 분할 포물 반사체를 가지는 광 도파관
이와 같은 방법을 적용하면 2개 이상의 광 경로를 갖는 광학계 구성으로 확장이 가능하다. 그 일 예로 360°포물 반사면을 4 분할하여 제1 포물 반사체와 이웃하도록 배치되고 제0 포물 반사면 또는 그 가상 연장면 상에 형성된 각각의 초점에 상호 다른 광 검출기 영역을 형성하는 복수의 분할 포물 반사체를 더 포함하도록 구성할 수 있다.
그러나 4개의 광 경로를 갖는 광학계의 설계의 예시를 제시하였지만 이론적으로 무수히 많은 예시가 존재하므로, 본 발명의 권리가 단지 1개, 2개 및 4개의 광 경로를 갖는 광학계와 이를 이용한 광 도파관의 제작에만 한정되지 않음을 의미하는 것은 자명하다.
4개의 광 경로를 갖는 광학계의 설계에는 4개의 광 검출기에 해당하는 포물 반사체(또는 분할 포물 반사체)가 필요하다. 이에 대한 구체적인 설명은 실익이 없으므로 그 결과만을 도 9를 통해 제시한다. 도 9는 4개의 광 경로를 갖는 광학계 예시이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당 업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 포물 반사면을 가지는 포물 반사체가 복수로 구비되고,
    상기 복수의 포물 반사체는 제0 초점을 가지는 제0 포물 반사체와, 제1 초점을 가지는 제1 포물 반사체를 포함하되, 상기 제0 초점에서는 광이 발산되고 상기 제1 초점에서는 광이 수렴되는 것이고,
    상기 제0 포물 반사체는 제0 포물 반사면을 가지고 상기 제1 포물 반사체는 제1 포물 반사면을 가지며, 그리고
    상기 제0 포물 반사면 또는 그 가상 연장면 상에 상기 제1 초점이 형성되고 상기 제1 포물 반사면 또는 그 가상 연장면 상에 제0 초점이 형성되는 것이되,
    상기 제0, 1 포물 반사체는, 상기 제0, 1 포물 반사면이 마주보도록 배치되고, 상기 제0 포물 반사체는 상기 제0 초점을 통과하는 제0 중심 축이 형성되고, 상기 제1 포물 반사체는 상기 제0 중심 축에 수직방향으로 소정 제1 변위만큼 이동된 제1 중심 축을 형성하며,
    상기 제0, 1 포물 반사체는, 상기 제0 초점에 광원 영역을 형성하고 상기 제1 초점에 제1 광 검출기 영역을 형성하는 것이고,
    상기 제1 포물 반사면은 360°포물 반사면의 일부를 차지하고,
    상기 360°포물 반사면의 다른 일부를 형성하면서 상기 제1 포물 반사면과 서로 대향하도록 형성된 제2 포물 반사면을 가지는 제2 포물 반사체를 더 포함하되,
    상기 제2 포물 반사체는, 상기 제0 중심 축에 수직방향이면서 상기 제1 변위와 반대방향의 제2 변위만큼 이동된 제2 중심 축을 형성하고 상기 제2 중심 축과 상기 제0 포물 반사면 또는 그 가상 연장면과 만나는 위치에 광이 수렴하는 제2 초점을 형성하되,
    상기 제2 초점에 제2 광 검출기 영역을 형성하는 것인 복수의 포물 반사체로 구성된 광 도파관.
  2. 포물 반사면을 가지는 포물 반사체가 복수로 구비되고,
    상기 복수의 포물 반사체는 제0 초점을 가지는 제0 포물 반사체와, 제1 초점을 가지는 제1 포물 반사체를 포함하되, 상기 제0 초점에서는 광이 발산되고 상기 제1 초점에서는 광이 수렴되는 것이고,
    상기 제0 포물 반사체는 제0 포물 반사면을 가지고 상기 제1 포물 반사체는 제1 포물 반사면을 가지며, 그리고
    상기 제0 포물 반사면 또는 그 가상 연장면 상에 상기 제1 초점이 형성되고 상기 제1 포물 반사면 또는 그 가상 연장면 상에 제0 초점이 형성되는 것이되,
    상기 제0, 1 포물 반사체는, 상기 제0, 1 포물 반사면이 마주보도록 배치되고, 상기 제0 포물 반사체는 상기 제0 초점을 통과하는 제0 중심 축이 형성되고, 상기 제1 포물 반사체는 상기 제0 중심 축에 수직방향으로 소정 제1 변위만큼 이동된 제1 중심 축을 형성하며,
    상기 제0, 1 포물 반사체는, 상기 제0 초점에 광원 영역을 형성하고 상기 제1 초점에 제1 광 검출기 영역을 형성하는 것이고,
    상기 제1 포물 반사체의 상기 제1 포물 반사면은 360°포물 반사면 중 일부를 차지하고,
    상기 360°포물 반사면을 4 분할하여 상기 제1 포물 반사체와 이웃하도록 배치되고 상기 제0 포물 반사면 또는 그 가상 연장면 상에 형성된 각각의 초점에 상호 다른 광 검출기 영역을 형성하는 복수의 분할 포물 반사체를 더 포함하는 복수의 포물 반사체로 구성된 광 도파관.
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