KR20220000596A - Electromagnetic wave probe and electromagnetic wave detecting apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

According to the present embodiment, provided is an electromagnetic wave probe, which includes: an optical fiber having one end of a core extended; and an electro-optical structure including electro-optic crystals, a first reflector positioned on a first surface of the electro-optic crystal and facing one end of the core, and a second reflector positioned on a second surface of the electro-optic crystal. The Fabry-Perot resonance is generated by the first reflector and the second reflector interposed between the light provided by the optical fiber and the electro-optic crystal.

Description

전자기파 프로브 및 이를 포함하는 전자기파 검출 장치{ELECTROMAGNETIC WAVE PROBE AND ELECTROMAGNETIC WAVE DETECTING APPARATUS USING THE SAME} Electromagnetic wave probe and electromagnetic wave detection device including same

본 기술은 전자기파 프로브 및 이를 포함하는 전자기파 검출 장치에 관련된다. The present technology relates to an electromagnetic wave probe and an electromagnetic wave detection device including the same.

최근 사회, 경제 활동 및 정보화의 눈부신 발달로 인하여 휴대 전화기와 같은 무선통신기술은 급속도로 발전하고 있다. 이러한 발전은 각종 고주파 부품의 개발과 시스템의 저렴화, 소형화로부터 기인한 것이다. 통신 시스템 외에도 전자파를 이용하는 기술 산업의 발전으로 인하여 다양한 가정 기기, 의료 기기, 산업용 장비가 개발되고 있으며, 특히 많은 양의 데이터를 처리하기 위한 고속 디지털 장비의 개발이 진행중이다. 2. Description of the Related Art Recently, due to the dazzling development of social and economic activities and information technology, wireless communication technologies such as mobile phones are rapidly developing. This development is due to the development of various high-frequency components and the reduction of cost and miniaturization of the system. In addition to communication systems, various home devices, medical devices, and industrial devices are being developed due to the development of the technology industry using electromagnetic waves, and in particular, high-speed digital devices for processing large amounts of data are being developed.

그러나, 기술의 발전과 아울러 장비와 장비 및 장비와 인체 사이의 전자파 간섭 문제에 대한 관심이 날로 증가하고 있으며 근거리 전자기파의 위해로부터 인체를 보호하기 위하여 각국은 전계와 자계 혹은 전력밀도의 최대 허용 노출량 (maximum permissible exposure, MPE)을 규정해 놓고 있다. However, with the development of technology, interest in the problem of electromagnetic interference between equipment and equipment and between equipment and the human body is increasing day by day. The maximum permissible exposure (MPE) is stipulated.

전자기파는 전자장 영역에서 발생하는 것으로 계산 및 측정이 곤란하며, 민원 해결 및 전자ㅇ통신 시스템의 개발과 검정을 위하여 전자기파를 정확하게 측정하여야 하는 필요성이 날로 증가하고 있다. Since electromagnetic waves are generated in the electromagnetic field, it is difficult to calculate and measure them, and the need to accurately measure electromagnetic waves is increasing day by day in order to solve civil complaints and to develop and test electronic communication systems.

전자기파의 측정은 측정용 프로브에 의한 제한 및 프로브를 사용하는 검출 장치의 전자파 결합으로 인해 측정에 큰 왜곡이 발생할 수 있다. 따라서 전자기파를 정확히 측정할 수 있는 프로브와 검출 장치의 개발은 매우 어려운 문제이다. In the measurement of electromagnetic waves, a large distortion may occur in the measurement due to the limitation of the measurement probe and the electromagnetic wave coupling of the detection device using the probe. Therefore, it is very difficult to develop a probe and a detection device that can accurately measure electromagnetic waves.

본 기술로 해결하고자 하는 과제 중 하나는 상기한 종래 기술의 난점을 해소하기 위한 것으로 전자기파를 정확하게 측정할 수 있는 전자기파 검출 장치, 전자기파 프로브를 제공하는 것이다.One of the problems to be solved by the present technology is to provide an electromagnetic wave detection device and an electromagnetic wave probe capable of accurately measuring electromagnetic waves in order to solve the difficulties of the prior art.

본 실시예에 의한 전자기파 프로브는: 코어의 일 단부가 확장된 광섬유와, 전기 광학 결정과, 전기 광학 결정의 제1 면에 위치하여 코어의 일 단부와 마주하는 제1 반사체와, 전기 광학 결정의 제2 면에 위치하는 제2 반사체를 포함하는 전기 광학 구조물을 포함하며, 광 섬유로 제공된 빛이 전기 광학 결정을 사이에 둔 제1 반사체와 제2 반사체에 의하여 파브리-페로(Fabry-Perot) 공진이 발생한다.The electromagnetic wave probe according to this embodiment includes: an optical fiber having one end of a core extended, an electro-optic crystal, a first reflector positioned on a first surface of the electro-optic crystal and facing one end of the core, and an electro-optic crystal An electro-optical structure including a second reflector positioned on a second surface, wherein light provided as an optical fiber is Fabry-Perot resonance by a first reflector and a second reflector having an electro-optic crystal interposed therebetween This happens.

본 실시예에 의한 전자기파 검출 장치는: 광원과, 광원에서 제공한 광을, 검출한 전자기파에 상응하도록 변조하여 변조광을 출력하는 전자기파 프로브와, 변조광을 검출하여 상응하는 전기적 신호로 출력하는 검출기 및 전자기파 검출 장치를 제어하는 제어 장치를 포함한다.The electromagnetic wave detection device according to this embodiment includes: a light source, an electromagnetic wave probe that modulates light provided by the light source to correspond to the detected electromagnetic wave and outputs modulated light, and a detector that detects the modulated light and outputs a corresponding electrical signal and a control device for controlling the electromagnetic wave detection device.

본 실시예에 의하면 프로브와 측정 장치에 대한 전자기파 간섭없이 높은 민감도로 전자기파를 측정할 수 있다는 장점이 제공된다.According to this embodiment, there is provided an advantage that electromagnetic waves can be measured with high sensitivity without electromagnetic interference to the probe and the measuring device.

도 1은 본 실시예에 의한 전자기파 프로브의 개요를 도시한 도면이다.
도 2는 광섬유의 일 단부를 확대하여 개요적으로 표시한 단면도이다.
도 3은 광의 거동을 설명하기 위한 광 섬유 코어(112)와 전기 광학 결정의 개요적 단면도 이다.
도 4는 전기 광학 결정의 전기 광학적 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 전기 광학 결정에 공진이 발생할 때의 반사광의 크기를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 의한 전자기파 검출 장치를 개요적으로 도시한 개요도이다.
도 7은 본 실시예에 의한 전자기파 검출 장치의 동작을 개요적으로 설명하는 도면이다.
도 8(a)는 본 실시예에 의한 전자기파 검출 프로브의 공진시 반사광 특성에 대한 모의 실험예를 도시한 도면이고, 도 8(b)는 동일한 조건으로 형성된 전자기파 검출 프로브에 의한 반사광 특성을 측정하여 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing an outline of an electromagnetic wave probe according to the present embodiment.
2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing one end of an optical fiber.
3 is a schematic cross-sectional view of an optical fiber core 112 and an electro-optic crystal for explaining the behavior of light.
4 is a view for explaining the electro-optical properties of the electro-optic crystal.
5 is a diagram illustrating the magnitude of reflected light when resonance occurs in an electro-optic crystal.
6 is a schematic diagram schematically illustrating an electromagnetic wave detection device according to the present embodiment.
7 is a diagram schematically explaining the operation of the electromagnetic wave detection device according to the present embodiment.
Figure 8 (a) is a view showing a simulation example of the reflected light characteristics at resonance of the electromagnetic wave detection probe according to the present embodiment, Figure 8 (b) is a view showing the reflected light characteristics by the electromagnetic wave detection probe formed under the same conditions by measuring It is the drawing shown.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 의한 전자기파 프로브(100)를 설명한다. 도 1은 본 실시예에 의한 전자기파 프로브(100)의 개요를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 전자기파 프로브(100)는 코어의 일 단부(110e)가 확장된 광섬유(110)와 전기 광학 결정(120)과, 전기 광학 결정의 제1 면에 위치하여 코어의 상기 일 단부와 마주하는 제1 반사체(130)와, 전기 광학 결정의 제2 면에 위치하는 제2 반사체(140)를 포함하는 전기 광학 구조물(160)을 포함한다. Hereinafter, the electromagnetic wave probe 100 according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a view showing an outline of an electromagnetic wave probe 100 according to the present embodiment. Referring to FIG. 1 , the electromagnetic wave probe 100 according to the present embodiment includes an optical fiber 110 in which one end 110e of a core is extended, an electro-optic crystal 120 , and a first surface of the electro-optic crystal. and an electro-optical structure 160 including a first reflector 130 facing the one end of the core and a second reflector 140 positioned on a second surface of the electro-optic crystal.

도 2는 광섬유(110)의 일 단부(110e)를 확대하여 개요적으로 표시한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 광 섬유(110)는 코어(core, 112)와 클래딩(cladding, 114)을 포함할 수 있으며, 광은 코어(112)를 통하여 전송된다. 전기 광학 구조물(160)과 마주하는 광 섬유(110)의 일 단부(110e)에서 코어(112)는 확장(expand)된다. 일 실시예로, 코어(112)는 열처리 되어 확장될 수 있다.2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing one end 110e of the optical fiber 110 . 1 and 2 , the optical fiber 110 may include a core 112 and a cladding 114 , and light is transmitted through the core 112 . At one end 110e of the optical fiber 110 facing the electro-optic structure 160 , the core 112 is expanded. In one embodiment, the core 112 may be expanded by heat treatment.

따라서, 일 단부(110e)에서 코어(112)의 직경(Dex_core)은 광 섬유(110) 코어(112)의 직경(Dcore)보다 크다. 일 예로, 광 섬유 코어(112)의 직경(Dcore)은 대략 10μm 일 수 있으며, 일 단부(110e)에서 코어(112)의 직경(Dex_core)은 대략 30μm 로 증가할 수 있다. 따라서, 제1 반사체와 마주하는 면적은 9배로 증가할 수 있다. 또한 광 섬유 인근에서 광 패턴이 자유 공간의 평행광과 유사하게 형성되므로 광 섬유(110)와 광학 결정(120) 사이의 광학적 결합 계수(C)를 증가시킬 수 있다. Accordingly, the diameter D ex_core of the core 112 at one end 110e is greater than the diameter D core 112 of the optical fiber 110 core 112 . For example, the diameter D core of the optical fiber core 112 may be approximately 10 μm, and the diameter D ex_core of the core 112 at one end 110e may increase to approximately 30 μm. Accordingly, the area facing the first reflector may be increased by 9 times. In addition, since the optical pattern is formed similarly to parallel light in free space in the vicinity of the optical fiber, the optical coupling coefficient C between the optical fiber 110 and the optical crystal 120 may be increased.

종래 기술에 따른 광섬유의 결합 계수 값은 0.2 내지 0.3 에 불과하였다. 그러나, 본 실시예에 의하면 일 단부에서 코어(112)의 직경이 확장됨에 따라 광 섬유 인근에서 광 패턴이 자유 공간의 평행광과 유사하게 형성되어 결합 계수 값은 0.3 내지 0.9 의 값을 가질 수 있고, 실시예에 따라 최대 3배 이상 향상될 수 있다. The coupling coefficient value of the optical fiber according to the prior art was only 0.2 to 0.3. However, according to the present embodiment, as the diameter of the core 112 is expanded at one end, an optical pattern is formed in the vicinity of the optical fiber to be similar to parallel light in free space, so that the coupling coefficient value may have a value of 0.3 to 0.9, , may be improved up to 3 times or more depending on the embodiment.

계속하여 도 1 및 도 2를 참조한다. 전기 광학 구조물(160)은 전기 광학 결정(120)과 제1 반사체(130) 및 제2 반사체(140)를 포함할 수 있다. 전기 광학 결정(120)은 이상 굴절율(ne)과 정상 굴절율(no)의 두 개의 굴절율을 가져 복굴절(Birefringence)을 일으키는 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 전기 광학 결정은 리튬 탄탈레이트(LT, lithium tantalate) 및 리튬 나이오베이트(LN, LiNbO3: lithium niobate) 일 수 있다. 다른 예로, 전기 광학 결정은 갈륨 아세나이드(GA, GaAs: galium arsenide), 징크 텔루라이드(ZT, ZnTe: zinc telluride), 카드뮴 텔루라이드(CT, CdTe: cadminum telluride)와 같이 이상 굴절율을 갖지 않고 정상 굴절율로만 이루어진 전기광학 물질일 수 있다. 또 다른 예로, 전기 광학 결정은 DAST(4-N,N-dimethylamino-4-N-methyl-stilbazolium tosylate)와 같이 복수의 이상 굴절율을 가지는 물질일 수 있다. 도 1에서 전기 광학 결정(120)은 두께 d인 육면체로 예시되었으나, 도시되지 않은 다른 예에 의하면, 전기 광학 결정(120)은 두께 d인 웨이퍼(wafer)의 형태일 수 있다. Reference is continued to FIGS. 1 and 2 . The electro-optic structure 160 may include an electro-optic crystal 120 , a first reflector 130 , and a second reflector 140 . Electro-optic crystal 120 can be formed of a material that causes birefringence (Birefringence) bring the two refractive index of the refractive index (n e) and the normal refractive index (n o). For example, the electro-optic crystal may be lithium tantalate (LT) and lithium niobate (LN, LiNbO 3 : lithium niobate). As another example, the electro-optic crystal does not have an abnormal refractive index, such as gallium arsenide (GA, GaAs), zinc telluride (ZT, ZnTe: zinc telluride), and cadmium telluride (CT, CdTe: cadminum telluride). It may be an electro-optic material made of only a refractive index. As another example, the electro-optic crystal may be a material having a plurality of abnormal refractive indices, such as 4-N,N-dimethylamino-4-N-methyl-stilbazolium tosylate (DAST). Although the electro-optic crystal 120 is illustrated as a hexahedron having a thickness of d in FIG. 1 , according to another example not shown, the electro-optic crystal 120 may be in the form of a wafer having a thickness d.

제1 반사체(130)와 제2 반사체(140)는 굴절율이 서로 다른 두 물질층이 적층되어 형성될 수 있으며, 적층되는 물질층의 두께, 적층되는 층의 개수, 적층되는 물질들의 굴절율은 다양하게 변형 실시될 수 있다. 일 예로, 제1 반사체(130)와 제2 반사체(140)는 징크셀레나이드(ZnSe, zinc selenide), 마그네슘 플루오라이드(MgF2, magnesium fluoride)와 같이 굴절율이 서로 다른 물질층이 서로 교번 적층되어 형성될 수 있다. The first reflector 130 and the second reflector 140 may be formed by stacking two material layers having different refractive indices, and the thickness of the stacked material layers, the number of stacked layers, and the refractive indices of the stacked materials may vary. Variations may be implemented. For example, the first reflector 130 and the second reflector 140 are formed by alternately stacking material layers having different refractive indices, such as zinc selenide (ZnSe) and magnesium fluoride (MgF 2 ). can be formed.

제1 반사체(130)와 제2 반사체(140)의 반사율을 r이라 하였을 때, 전력 기준으로 r2은 1% ~ 99% 의 범위에 있을 수 있다. 일 예로, 제1 반사체(130)와 제2 반사체(140)은 반사율을 서로 동일하거나 상이하게 제작될 수 있으며, 이는 레이저 광을 전기 광학 결정에 오래 머물게 하는 효율적인 공진기 역할을 수행한다.When the reflectivity of the first reflector 130 and the second reflector 140 is r, r 2 may be in the range of 1% to 99% based on power. For example, the first reflector 130 and the second reflector 140 may be manufactured to have the same or different reflectances, and this serves as an efficient resonator for allowing laser light to stay in the electro-optic crystal for a long time.

전기 광학 구조물(160)의 일 실시예에서, 전기 광학 구조물(160)은 광섬유(110)의 일 단부와 제1 반사체(130)를 접착하는 광학적 접착제(140)를 더 포함할 수 있다. 광학적 접착제(140)는 코어(112)를 통하여 제공되는 광에 대하여 광학적으로 투명한 성질을 가진다. In an embodiment of the electro-optical structure 160 , the electro-optical structure 160 may further include an optical adhesive 140 for bonding one end of the optical fiber 110 and the first reflector 130 . The optical adhesive 140 is optically transparent with respect to the light provided through the core 112 .

이하에서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 실시예에 의한 전기 광학 프로브(100)의 동작을 설명한다. 도 3은 광의 거동을 설명하기 위한 광 섬유 코어(112)와 전기 광학 결정(120)의 개요적 단면도이다. 도 3을 참조하면, 코어(112)를 통하여 전달된 광의 크기를 1로 정규화(normalize)하였다. 제1 반사체(130)의 반사율과 투과율들은 각각 r1, t1 이고, 제2 반사체(140)의 반사율과 투과율들은 각각 r2, t2이다. 또한, 광학 결정(120)의 이상 굴절율은 ne이고, 광학 결정(120)의 두께는 d이다.Hereinafter, the operation of the electro-optical probe 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 4 . 3 is a schematic cross-sectional view of the optical fiber core 112 and the electro-optic crystal 120 for explaining the behavior of light. Referring to FIG. 3 , the magnitude of the light transmitted through the core 112 is normalized to 1. The reflectance and transmittance of the first reflector (130) are each of r 1, and t 1, the reflectance and transmittance of the second reflector 140 are, respectively, r 2, t 2. In addition, the thickness of not less than the refractive index of the optical crystal 120 is n e, the optical crystal 120 is d.

제공된 입사광은 전기 광학 결정(120)으로 투과되지 않고 제1 반사체(130)에서 반사될 수 있다. 이 때의 반사광 성분을 R1이라 하면 R1 = r1이다. 그러나, 입사광이 전기 광학 결정(120)으로 투과하여 t1 의 성분으로 진행할 수 있으며, 이 때 제2 반사체(140)에서 반사되고, 다시 제1 반사체(130)를 투과하는 성분을 R2라 하면 R2는 R2= Ct1 2r2eiδ로 표시될 수 있다. δ는 전기 광학 결정(120)에서의 왕복 광경로에 따른 위상차이며, δ = (2πned)/(λ)이다. (ne: 전기 광학 결정의 이상 굴절율, d: 전기 광학 결정의 두께, λ: 광의 파장)The provided incident light may be reflected by the first reflector 130 without being transmitted to the electro-optic crystal 120 . If the reflected light component at this time is R 1 , then R 1 = r 1 . However, the incident light may pass through the electro-optic crystal 120 and proceed as a component of t 1 . At this time, the component reflected by the second reflector 140 and transmitted through the first reflector 130 again is R 2 . R 2 may be expressed as R 2 = Ct 1 2 r 2 e iδ. δ is the phase difference along the reciprocating optical path in the electro-optic crystal 120, and δ = (2πn e d)/(λ). (n e : the ideal refractive index of the electro-optic crystal, d: the thickness of the electro-optic crystal, λ: the wavelength of light)

이와 유사하게 R3 성분을 구하면, R3 = (Ct1)2r2eiδ(-r1r2eiδ)로 표시될 수 있다. 입사광에 대한 반사광 성분은 이론적으로 무한등비급수의 성분을 가지며, 무한대의 성분들은 모두 도합되어 반사광 성분을 형성한다. 따라서, 반사광 성분을 R이라 하면 반사광 성분(R)은 아래의 수학식 1과 같이 표시될 수 있다. Similarly, when the R 3 component is obtained, it may be expressed as R 3 = (Ct 1 ) 2 r 2 e iδ (-r 1 r 2 e iδ ). The reflected light component with respect to the incident light theoretically has a component of infinite equidistant series, and all of the infinite components are summed to form a reflected light component. Accordingly, if the reflected light component is R, the reflected light component R can be expressed as in Equation 1 below.

Figure pat00001
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자유공간과는 달리 광 섬유(110)에서 출사된 광은 공간적으로 발산한다. 광섬유의 개구수(numerical aperture, NA)를 고려하면 출사된 광 중 일부만 코어(120)으로 재결합하며, 일반적인 광섬유의 광이 집속되는 코어의 모드 필드 직경(mode field diameter, MFD)는 10μm에 불과하다. 그러나 본 실시예에서, 광 섬유 일 단부(110e)에서 코어(110)의 단면은 확장된다. 일 예로, 확장에 의하여 코여의 직경이 3배 증가하면 개구수는 약 1/9로 감소한다. 따라서, 광 섬유 단부(110e)에서 코어의 직경을 확장시킴으로써 광섬유 인근의 광 패턴이 자유공간의 평행광과 유사하게 형성되므로 결합 계수(C)가 증가하며, 출사된 광이 코어(120)로 재결합되는 비율을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에 의하여 단부가 확장된 코어를 가지는 광섬유의 결합 계수 값은 0.3 내지 0.9의 값을 가질 수 있다. Unlike free space, the light emitted from the optical fiber 110 is spatially diverged. Considering the numerical aperture (NA) of the optical fiber, only some of the emitted light is recombined to the core 120, and the mode field diameter (MFD) of the core where the light of the general optical fiber is focused is only 10 μm. . However, in this embodiment, the cross-section of the core 110 at one end 110e of the optical fiber is expanded. For example, when the diameter of the coyre increases by three times due to the expansion, the numerical aperture decreases to about 1/9. Accordingly, by extending the diameter of the core at the end of the optical fiber 110e, the optical pattern near the optical fiber is formed similarly to the parallel light in free space, so the coupling coefficient C increases, and the emitted light is recombined to the core 120 . ratio can be improved. According to the present embodiment, the value of the coupling coefficient of the optical fiber having an extended core may have a value of 0.3 to 0.9.

도 4는 전기 광학 결정(120)의 전기 광학적 특성을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이 전기 광학 결정(120)은 결정의 성장 방향에 따라 굴절율이 달라지는 복굴절 특성을 가진다. 또한, 전기 광학 결정(120)은 특정 방향으로 인가된 전기장에 의해 결정의 굴절율이 변하는 특성이 있다. 4 is a view for explaining the electro-optical characteristics of the electro-optic crystal 120 . Referring to FIG. 4 , as described above, the electro-optic crystal 120 has a birefringence characteristic in which a refractive index varies according to a growth direction of the crystal. In addition, the electro-optic crystal 120 has a characteristic that the refractive index of the crystal is changed by an electric field applied in a specific direction.

일 예로, 리튬탄탈레이트(LT: LiTaO3)의 굴절율은 도 4(a)와 같이 3차원 좌표에서 한 축이 다른 두 축보다 조금 굴절률이 큰 positive uniaxial의 구조를 가진다. 도 4(a)는 가장 큰 굴절률(ne)이 z방향으로 설정된 경우의 굴절률 분포(index ellipsoid)이고, z축을 포함한 단면은 도 4(b)와 같은 각각 ne 와 no의 독립된 굴절률 분포를 가진다. 일 예로, 1550nm 파장에서 ne 와 no는 각각 2.1224 와 2.1186 값을 가진다. For example, the refractive index of lithium tantalate (LT: LiTaO 3 ) has a positive uniaxial structure in which one axis has a slightly larger refractive index than the other two axes in three-dimensional coordinates as shown in FIG. 4( a ). 4 (a) is the largest refractive index (n e) independent of the refractive index distribution of each of n e and n o, such as a refractive index distribution (index ellipsoid) and, z axis cross-section 4 (b) also includes the case is set in the z-direction have In one embodiment, n e and n o in the 1550nm wavelength has a value of 2.1186 and 2.1224, respectively.

이상 굴절율 ne과 같은 방향으로 편파된 전기장 Ez가 제공됨에 따라 굴절율은 변조(Δnz(Ez))된다. 굴절율 변화는 수학식 1에서 ne값을 변화시키고, 결과적으로 입사된 광이 전자기파에 상응하도록 변조된다. 따라서, 변조된 변조광을 광-전자파 방식으로 복조하면 광학 결정에 인가된 전자기파의 특성을 측정할 수 있다. As an electric field E z polarized in the same direction as the ideal refractive index n e is provided, the refractive index is modulated (Δn z (E z )). The refractive index change changes the value of n e in Equation 1, and as a result, the incident light is modulated to correspond to the electromagnetic wave. Accordingly, if the modulated light is demodulated in the optical-electromagnetic wave method, the characteristics of the electromagnetic wave applied to the optical crystal can be measured.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 광 섬유(110)을 통해 제공된 광의 파장이 공진 파장에 상응하면 제1 반사체(130)와 제2 반사체(140)에 의하여 전기 광학 결정(120) 내에서 공진(resonate)하며, 이를 파브리-페로(Fabry-perot) 공진이라 한다. Referring back to FIGS. 1 and 2 , if the wavelength of the light provided through the optical fiber 110 corresponds to the resonance wavelength, the first reflector 130 and the second reflector 140 resonate within the electro-optic crystal 120 . (resonate), which is called Fabry-Perot resonance.

도 5는 전기 광학 결정(120)에 공진이 발생할 때의 반사광의 크기를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 전기 광학 결정(120)의 공진 파장에 상응하는 파장의 광이 제공됨에 따라 공진이 발생하고, 전기 광학 결정(120)에서 출력되는 변조광의 크기는 감소한다. 도 5는 전력 측면에서의 반사율 r1 2 = 0.8, 0.9 의 조건으로 계산된 반사광을 도시한다. 공진 파장 주변 파장 대역에서는 R1에 비하여 높은 차수의 반사광의 성분(R2, R3, R4, ...)이 증가한다. 높은 차수의 반사광 성분들은 전기 광학 결정(120) 내에서 더욱 많이 전자기파에 의하여 변조된 성분으로, 높은 차수의 반사광의 성분(R2, R3, R4, ...)들을 포함하는 반사광(R)을 검출함으로써 높은 정도로 변조된 광을 얻고, 높은 감도로 전자기파를 검출할 수 있다. 도 5로 도시된 것과 같이 인접한 공진주기(Free Spectral Range: FSR)는 3 nm 이하이므로 도시된 것과 같이 6 nm 파장 범위에서는 최소 2개의 공진주파수를 가진다.FIG. 5 is a diagram illustrating the magnitude of reflected light when resonance occurs in the electro-optic crystal 120 . Referring to FIG. 5 , as light having a wavelength corresponding to the resonance wavelength of the electro-optic crystal 120 is provided, resonance occurs, and the size of the modulated light output from the electro-optic crystal 120 decreases. 5 shows reflected light calculated under the condition of reflectance r 1 2 = 0.8, 0.9 in terms of power. In the wavelength band around the resonance wavelength , components (R 2 , R 3 , R 4 , ...) of high-order reflected light increase compared to R 1 . High-order reflected light components are components modulated by electromagnetic waves more in the electro-optic crystal 120 , and reflected light R including components of high-order reflected light (R 2 , R 3 , R 4 , ...) ) to obtain modulated light to a high degree, and to detect electromagnetic waves with high sensitivity. As shown in FIG. 5, since the adjacent free spectral range (FSR) is 3 nm or less, as shown in FIG. 5, it has at least two resonant frequencies in the 6 nm wavelength range.

일 예로, 본 실시예에 의한 프로브에 의하면 전자기파의 편파(polarization), 강도(intesnsity), 주파수, 위상 등의 특성을 측정할 수 있다. For example, according to the probe according to the present embodiment, characteristics such as polarization, intensity, frequency, and phase of electromagnetic waves can be measured.

이하에서는 도 6 내지 도 7을 참조하여 전자기파 검출 프로브(100)를 포함하는 전자기파 검출 장치(10)를 설명한다. 도 6은 본 실시예에 의한 전자기파 검출 장치(10)를 개요적으로 도시한 개요도이다. 도 6을 참조하면, 전자기파 검출 장치(10)는 광원(200)과, 광원에서 제공한 광을 검출한 전자기파에 상응하도록 변조하여 변조광을 출력하는 전자기파 프로브(100)와, 변조광을 검출하여 상응하는 전기적 신호로 출력하는 검출기(300) 및 전자기파 검출 장치를 제어하는 제어 장치(400)를 포함한다.Hereinafter, the electromagnetic wave detection apparatus 10 including the electromagnetic wave detection probe 100 will be described with reference to FIGS. 6 to 7 . 6 is a schematic diagram schematically showing the electromagnetic wave detection device 10 according to the present embodiment. Referring to FIG. 6 , the electromagnetic wave detection device 10 includes a light source 200 , an electromagnetic wave probe 100 that modulates light provided from the light source to correspond to the detected electromagnetic wave and outputs modulated light, and detects the modulated light. It includes a detector 300 that outputs a corresponding electrical signal and a control device 400 that controls the electromagnetic wave detection device.

광원(200)은 미리 정해진 파장의 광을 출력한다. 일 실시예로, 광원(200)은 미리 정해진 파장의 광을 출력하는 레이저 다이오드 등의 레이저 광원일 수 있다. 광원(200)의 일 실시예로, 레이저 다이오드 등의 레이저 광원은 온도에 의한 파장 변화(drift)가 발생할 수 있다. 이로부터 제어 장치(400)는 광원(200)의 온도를 제어하여 광원(200)이 출력하는 광의 파장을 제어할 수 있다. 레이저 광원(200)은 출력하는 광의 파장을 안정화하는 온도 제어 장치를 포함할 수 있다. The light source 200 outputs light of a predetermined wavelength. In one embodiment, the light source 200 may be a laser light source such as a laser diode that outputs light of a predetermined wavelength. As an embodiment of the light source 200 , a wavelength drift due to temperature may occur in a laser light source such as a laser diode. From this, the control device 400 may control the temperature of the light source 200 to control the wavelength of the light output from the light source 200 . The laser light source 200 may include a temperature control device for stabilizing the wavelength of the output light.

광원(200)이 출력한 광은 전자기파 프로브(100)에 제공된다. 위에서 설명된 바와 같이 전자기파가 전자기파 프로브(100)에 포함된 전기 광학 결정(120, 도 1 참조)에 제공됨에 따라 전자기파 프로브(100)에 제공된 광은 전자기파에 상응하도록 변조(modulate)된다. The light output from the light source 200 is provided to the electromagnetic wave probe 100 . As described above, as the electromagnetic wave is provided to the electro-optic crystal 120 (refer to FIG. 1 ) included in the electromagnetic wave probe 100 , the light provided to the electromagnetic wave probe 100 is modulated to correspond to the electromagnetic wave.

일 실시예로, 전자기파 검출 장치(10)는 광학적 서큘레이터(optical circulator, 500)를 더 포함할 수 있다. 광학적 서큘레이터(500)는 광원(200)에서 출력된 광을 전자기파 프로브(100)에 제공하고, 전자기파 프로브(100)가 출력한 변조광을 검출기(300)로 제공한다. In one embodiment, the electromagnetic wave detection apparatus 10 may further include an optical circulator (optical circulator, 500). The optical circulator 500 provides the light output from the light source 200 to the electromagnetic wave probe 100 , and provides the modulated light output from the electromagnetic wave probe 100 to the detector 300 .

일 실시예로, 전자기파 검출 장치(10)는 광학적 커플러(optical coupler, 600)를 더 포함할 수 있다. 광학적 커플러(600)는 입력된 광의 일부를 일 방향으로 제공하고, 다른 일부를 타 방향으로 제공한다. 도 6으로 예시된 실시예에서, 광학적 커플러(600)는 전자기파 프로브(100)가 출력한 변조광을 각각 검출기(300)와 광 파워 미터(700)로 출력한다. In one embodiment, the electromagnetic wave detection apparatus 10 may further include an optical coupler (optical coupler, 600). The optical coupler 600 provides a portion of the input light in one direction and provides the other portion in the other direction. In the embodiment illustrated in FIG. 6 , the optical coupler 600 outputs the modulated light output by the electromagnetic wave probe 100 to the detector 300 and the optical power meter 700 , respectively.

검출기(300)에는 변조광이 제공되고, 변조광에 상응하는 전기적 신호를 형성하여 출력한다. 일 실시예로, 검출기(300)는 도 6으로 예시된 것과 같이 수광한 광에 상응하는 전류를 출력하는 포토 다이오드(photo diode)와 포토 다이오드가 출력하는 전류를 상응하는 전압 신호로 변환하여 출력하는 증폭기를 포함할 수 있다. Modulated light is provided to the detector 300 , and an electrical signal corresponding to the modulated light is formed and output. In one embodiment, the detector 300 converts a photodiode outputting a current corresponding to the received light and a current output by the photodiode into a corresponding voltage signal as illustrated in FIG. 6 . It may include an amplifier.

애널라이저(800)는 검출기(300)가 출력한 신호를 제공받고, 전자기파의 특성을 분석한다. 일 실시예로, 애널라이저(800)는 전자기파 검출 프로브(100)가 검출한 전자기파의 편파(polarization), 크기(intensity), 주파수, 위상 등을 검출하여 제어 장치(400)에 제공할 수 있다.The analyzer 800 receives the signal output by the detector 300 and analyzes the characteristics of the electromagnetic wave. In an embodiment, the analyzer 800 may detect the polarization, intensity, frequency, phase, etc. of the electromagnetic wave detected by the electromagnetic wave detection probe 100 and provide it to the control device 400 .

광 파워 미터(700)는 변조광 성분을 제공받고 광의 전력을 검출하여 제어 장치(400)에 출력한다. 제어 장치(400)는 전자기파 검출 장치(10)의 동작점을 검출하고, 광원(200)이 목적하는 파장의 광을 출력하도록 광원(200)을 제어한다. 일 예로, 제어 장치(400)는 광원(200)의 온도 제어 장치를 제어하여 광원(200)이 목적하는 파장의 광을 출력하도록 제어할 수 있다. The optical power meter 700 receives the modulated light component, detects the power of the light, and outputs it to the control device 400 . The control device 400 detects the operating point of the electromagnetic wave detection device 10 , and controls the light source 200 so that the light source 200 outputs light of a desired wavelength. For example, the control device 400 may control the temperature control device of the light source 200 to control the light source 200 to output light having a desired wavelength.

제어 장치(400)는 애널라이저(800)가 분석한 전자기파의 편파(polarization), 크기(intensity), 주파수, 위상 등에 관한 신호를 제공받고 이들을 사용자에게 표시할 수 있다. 일 예로, 제어 장치(400)는 디스플레이 장치를 포함할 수 있으며, 디스플레이 장치를 통하여 전자기파의 편파(polarization), 크기(intensity), 주파수, 위상 등에 관한 정보를 표시할 수 있다. The control device 400 may receive signals related to the polarization, intensity, frequency, phase, etc. of the electromagnetic wave analyzed by the analyzer 800 and display them to the user. For example, the control device 400 may include a display device, and may display information on polarization, intensity, frequency, phase, etc. of electromagnetic waves through the display device.

도 7은 본 실시예에 의한 전자기파 검출 장치(10)의 동작을 개요적으로 설명하는 도면이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 제어 장치(400)는 동작 점(bias point)를 설정하여 광원(200)이 목적하는 파장의 광을 출력하도록 광원(200)을 제어한다. 7 is a diagram schematically explaining the operation of the electromagnetic wave detection device 10 according to the present embodiment. 6 and 7 , the control device 400 controls the light source 200 so that the light source 200 outputs light having a desired wavelength by setting a bias point.

제어 장치(400)는 전기 광학 프로브(100)에 입력된 광의 파장 변화에 대하여 변조되어 출력되는 변조광 성분이 증가 또는 감소되도록 설정될 수 있다. 따라서, 제어 장치(400)는 반사광(R)을 입력된 광의 파장(wavelength)으로 미분하여 미분값이 가장 큰 지점에서 전기 광학 프로브(100)가 동작하도록 동작점(bias point)을 형성하고, 해당 지점에 상응하는 파장이 전기 광학 프로브(100)에 제공되도록 광원(200)이 제공하는 광의 파장을 설정한다. The control device 400 may be set to increase or decrease a modulated light component that is modulated and output with respect to a change in the wavelength of the light input to the electro-optical probe 100 . Accordingly, the control device 400 differentiates the reflected light R by the wavelength of the input light to form a bias point so that the electro-optical probe 100 operates at the point where the differential value is the largest, and the corresponding The wavelength of the light provided by the light source 200 is set so that a wavelength corresponding to the point is provided to the electro-optic probe 100 .

일 예로, 제어 장치(400)는 도 7로 예시된 것과 같이 입력광의 파장(wavelength)에 대한 반사광(R)에 대한 그래프에서 기울기가 가장 큰 점을 동작점(bias point)으로 삼을 수 있다. 다른 예로, 제어 장치(400)는 입력광의 파장(wavelength)에 대한 반사광(R)에 대한 그래프에서 미분 값이 목적하는 범위내에 있는 지점 동작점(bias point)으로 삼을 수 있다. 일 예로, 제어 장치(400)는 반사광(R) 성분의 미분값이 크고 일정하게 되는 10% ~ 60% 인 동작점에서 전기 광학 프로브(100)가 동작하도록 광원(200)이 제공하는 광의 파장을 설정한다. For example, as illustrated in FIG. 7 , the control device 400 may use a point with the largest slope in the graph of the reflected light R with respect to the wavelength of the input light as the bias point. As another example, the control device 400 may use a point in the graph of the reflected light R with respect to the wavelength of the input light as a bias point at which a differential value is within a desired range. For example, the control device 400 controls the wavelength of the light provided by the light source 200 so that the electro-optical probe 100 operates at an operating point of 10% to 60% where the differential value of the reflected light R component is large and constant. set

동작점(bias point)이 설정되고, 전자기파 검출 프로브(100)에 전자기파가 제공됨에 따라 전기 광학 결정(120)의 굴절율(ne)이 변동하여 전자기파 검출 프로브(100)에 제공된 광은 변조되어 변조광이 형성된다. 전자기파 검출 프로브(100)의 동작점(bias point)은 제공된 입력광의 파장 변화에 대하여 변조광이 큰 폭으로 변화하도록 설정되었으므로 용이하게 검출할 수 있다. The operating point and the setting (bias point), the electromagnetic wave detecting probe 100, an electromagnetic wave is provided is the variation index of refraction (n e) of the electro-optic crystal 120, modulated optical supplied to the electromagnetic wave detecting probe 100 according to a modulation light is formed Since the bias point of the electromagnetic wave detection probe 100 is set so that the modulated light varies greatly with respect to the change in the wavelength of the provided input light, it can be easily detected.

실험 및 구현예Experiments and Examples

이하에서는 도 8(a) 내지 도 8(b)를 참조하여 실험예 및 구현예를 살펴본다. 도 8(a)는 본 실시예에 의한 전자기파 검출 프로브의 공진시 반사광 특성에 대한 모의 실험예를 도시한 도면이다. 도 8(a)를 참조하면, 전기 광학 결정은 LT(lithium tantalate), 두께 d = 0.2mm, 반사체의 반사율 r1 2 = 0.8이고, 결합계수 C = 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 및 1의 조건에 대한 공진 특성의 모의 실험 결과가 도시되어 있다. 도 8(b)는 동일한 조건으로 형성된 전자기파 검출 프로브(100)에 의한 반사광 특성을 측정하여 도시한 도면이다. Hereinafter, an experimental example and an embodiment will be described with reference to FIGS. 8(a) to 8(b). FIG. 8(a) is a diagram illustrating a simulation example of the reflected light characteristic at resonance of the electromagnetic wave detection probe according to the present embodiment. Referring to FIG. 8( a ), the electro-optic crystal has lithium tantalate (LT), thickness d = 0.2 mm, reflectance r 1 2 = 0.8, and coupling coefficients C = 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 and 1 The simulation results of the resonance characteristics for the condition of , are shown. FIG. 8(b) is a diagram illustrating the measurement of reflected light characteristics by the electromagnetic wave detection probe 100 formed under the same conditions.

도 8(a)와 도 8(b)를 참조하면, 도 8(b)로 예시된 반사광 특성은 도 8(a)에서 결합 계수 C = 0.8인 특성과 유사하며, 반사광 성분들은 실제로 결합 계수 C = 0.8 의 효율로 광섬유(110)의 코어(112)에 결합하는 것으로 파악된다. Referring to FIGS. 8(a) and 8(b), the reflected light characteristic illustrated in FIG. 8(b) is similar to the characteristic in FIG. 8(a) in which the coupling coefficient C = 0.8, and the reflected light components are actually the coupling coefficient C = 0.8, it is found to be coupled to the core 112 of the optical fiber 110 .

종래 기술에 의하면, 전기 광학 결정과 결합하는 광섬유 코어의 직경은 광섬유 다른 부분의 코어의 직경과 동일하다. 따라서, 이상적인 평행광 조건과는 다르게 광학 결정 내부를 지난 반사광의 결합되는 결합 계수 C = 0.2 ~ 0.3에 불과하였다. According to the prior art, the diameter of the optical fiber core engaged with the electro-optic crystal is the same as the diameter of the core of the other part of the optical fiber. Therefore, unlike the ideal collimated light condition, the coupling coefficient C = 0.2 to 0.3 of the reflected light passing through the optical crystal.

그러나, 본 실시예에 의하면 전기 광학 결정과 결합하는 광섬유(110) 일 단부(110e)에서 코어(112)의 직경은 확장되어 광섬유(110) 다른 부분의 코어(112)의 직경에 비하여 대략 3 배 이상 증가하였다. 개구수(numerical aperture)는 약 1/9로 감소하였으며, 그로부터 광섬유 인근의 광 패턴이 자유 공간의 평행광과 유사하게 형성되어 결합 계수 C = 0.8로 증가한 것을 알 수 있다. However, according to the present embodiment, the diameter of the core 112 at one end 110e of the optical fiber 110 combined with the electro-optic crystal is expanded, so that it is approximately three times as large as the diameter of the core 112 of the other part of the optical fiber 110 . increased over. It can be seen that the numerical aperture decreased to about 1/9, from which the light pattern near the optical fiber was formed similar to that of parallel light in free space, and the coupling coefficient C = 0.8 increased.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although it has been described with reference to the embodiment shown in the drawings in order to help the understanding of the present invention, this is an embodiment for implementation, merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will find various modifications and equivalents therefrom It will be appreciated that other embodiments are possible. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

10: 전자기파 검출 장치 100: 전자기파 검출 프로브
110: 광섬유 110e: 일 단부
112: 코어 114: 클래딩
120: 전기 광학 결정 130: 제1 반사체
140: 제2 반사체 150: 광학적 접착제
160: 전기 광학 구조물 200: 광원
300: 검출기 400: 제어 장치
500: 광학적 서큘레이터 600: 광학적 커플러
700: 광 파워 미터 800: 애널라이저10: electromagnetic wave detection device 100: electromagnetic wave detection probe
110: optical fiber 110e: one end
112: core 114: cladding
120: electro-optic crystal 130: first reflector
140: second reflector 150: optical adhesive
160: electro-optical structure 200: light source
300: detector 400: control device
500: optical circulator 600: optical coupler
700: optical power meter 800: analyzer

Claims (20)

코어의 일 단부가 확장된 광섬유;
전기 광학 결정과,
상기 전기 광학 결정의 제1 면에 위치하여 상기 코어의 상기 일 단부와 마주하는 제1 반사체와,
상기 전기 광학 결정의 제2 면에 위치하는 제2 반사체를 포함하는 전기 광학 구조물을 포함하며,
상기 광 섬유로 제공된 빛이 상기 전기 광학 결정을 사이에 둔 상기 제1 반사체와 상기 제2 반사체에 의하여 공진하는 전자기파 프로브.an optical fiber having one end of the core extended;
electro-optic crystals,
a first reflector located on the first surface of the electro-optic crystal and facing the one end of the core;
an electro-optical structure including a second reflector positioned on a second surface of the electro-optic crystal;
An electromagnetic wave probe in which the light provided to the optical fiber resonates by the first reflector and the second reflector with the electro-optic crystal interposed therebetween. 제1항에 있어서,
상기 전자기파 프로브는
상기 일 단부와 상기 제1 면을 결합하는 광학 접착제를 더 포함하는 전자기파 프로브.According to claim 1,
The electromagnetic wave probe
The electromagnetic wave probe further comprising an optical adhesive bonding the one end and the first surface. 제1항에 있어서,
상기 제1 반사체 및 상기 제2 반사체의 반사율은 10% 이상 95% 이하인 전자기파 프로브.According to claim 1,
The reflectance of the first reflector and the second reflector is 10% or more and 95% or less of the electromagnetic wave probe. 제1항에 있어서,
상기 광섬유와 상기 전기 광학 구조물의 광학적 결합계수는 0.1 내지 0.9 중 어느 한 값인 전자기파 프로브.According to claim 1,
An optical coupling coefficient between the optical fiber and the electro-optic structure is any one of 0.1 to 0.9. 제1항에 있어서,
상기 코어를 통하여 전달되는 광에 대하여 상기 전기 광학 구조물이 반사하는 광의 성분(R)은
Figure pat00002
인 전자기파 프로브.
(r1: 제1 반사체에서 반사되는 반사광 성분, r2: 제2 반사체에서 반사되는 반사광 성분, δ: 전기 광학 구조물 왕복시 광의 위상차, C: 광학적 결합 계수)According to claim 1,
The component (R) of the light reflected by the electro-optical structure with respect to the light transmitted through the core is
Figure pat00002
an electromagnetic wave probe.
(r 1 : reflected light component reflected from the first reflector, r 2 : reflected light component reflected from the second reflector, δ: phase difference of light during reciprocation of the electro-optical structure, C: optical coupling coefficient) 제1항에 있어서,
상기 전기 광학 결정은,
전기 광학 효과를 가지는 굴절율의 축과 일치하는 편파(polarization)를 가지는 전자기파가 제공되었을 때 굴절율이 변화하는 물질인 전자기파 프로브.According to claim 1,
The electro-optic crystal is
An electromagnetic wave probe, which is a material whose refractive index changes when an electromagnetic wave having a polarization coincident with an axis of refractive index having an electro-optic effect is provided. 제1항에 있어서,
상기 전기 광학 결정은,
LT(lithium tantalate), LN(LiNbO3:lithium niobate), GA(GaAs:galium arsenide), ZT(ZnTe:zinc telluride), CT(CdTe:cadminum telluride) 및 DAST(4-N,N-dimethylamino-4-N-methyl-stilbazolium tosylate) 중 어느 하나인 전자기파 프로브. According to claim 1,
The electro-optic crystal is
LT (lithium tantalate), LN (LiNbO 3 :lithium niobate), GA (GaAs:galium arsenide), ZT (ZnTe:zinc telluride), CT (CdTe:cadminum telluride), and DAST (4-N,N-dimethylamino-4) -N-methyl-stilbazolium tosylate), an electromagnetic wave probe. 제1항에 있어서,
상기 제1 반사체 및 상기 제2 반사체는
굴절률이 서로 다른 두 물질층이 적층되어 형성된 전자기파 프로브.According to claim 1,
The first reflector and the second reflector are
An electromagnetic wave probe formed by stacking two layers of materials with different refractive indices. 전자기파를 검출하는 전자기파 검출 장치로, 상기 전자기파 검출 장치는:
광원;
상기 광원에서 제공한 광을, 검출한 상기 전자기파에 상응하도록 변조하여 변조광을 출력하는 전자기파 프로브;
상기 변조광을 검출하여 상응하는 전기적 신호로 출력하는 검출기 및
상기 전자기파 검출 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하는 전자기파 검출 장치.An electromagnetic wave detection device for detecting an electromagnetic wave, the electromagnetic wave detection device comprising:
light source;
an electromagnetic wave probe for outputting modulated light by modulating the light provided by the light source to correspond to the detected electromagnetic wave;
a detector that detects the modulated light and outputs a corresponding electrical signal; and
and a control device for controlling the electromagnetic wave detection device. 제9항에 있어서,
상기 전자기파 검출 장치는,
광 커플러(optical coupler)와,
상기 변조광의 전력을 측정하여 측정 결과를 상기 제어 장치에 제공하는 광 파워 미터(optical power meter)를 더 포함하며,
상기 광 커플러는 제공된 변조광을 분할하여 상기 검출기와 상기 광 파워 미터에 제공하는 전자기파 검출 장치. 10. The method of claim 9,
The electromagnetic wave detection device,
An optical coupler and
Further comprising an optical power meter for measuring the power of the modulated light and providing a measurement result to the control device,
The optical coupler splits the provided modulated light and provides it to the detector and the optical power meter. 제9항에 있어서,
상기 전자기파 검출 장치는
상기 전기적 신호로부터 상기 변조광의 광학적 특성을 분석하여 상기 제어 장치에 제공하는 애널라이저(analyzer)를 더 포함하는 전자기파 검출 장치.10. The method of claim 9,
The electromagnetic wave detection device
The electromagnetic wave detection device further comprising an analyzer that analyzes the optical characteristics of the modulated light from the electrical signal and provides the analysis to the control device. 제9항에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 광원이 제공하는 광의 파장을 제어하는 전자기파 검출 장치.10. The method of claim 9,
The control device is an electromagnetic wave detection device for controlling a wavelength of light provided by the light source. 제12항에 있어서,
상기 제어 장치는
상기 광원의 온도를 제어하여 상기 광의 파장을 제어하는 전자기파 검출 장치.13. The method of claim 12,
the control device
An electromagnetic wave detection device for controlling the wavelength of the light by controlling the temperature of the light source. 제12항에 있어서,
상기 전자기파 프로브는
코어의 일 단부가 확장된 광섬유;
전기 광학 결정과,
상기 전기 광학 결정의 제1 면에 위치하여 상기 코어의 상기 일 단부와 마주하는 제1 반사체와,
상기 전기 광학 결정의 제2 면에 위치하는 제2 반사체를 포함하는 전기 광학 구조물을 포함하며,
상기 광 섬유로 제공된 빛이 상기 전기 광학 결정을 사이에 둔 상기 제1 반사체와 상기 제2 반사체에 의하여 공진하는 전자기파 검출 장치.13. The method of claim 12,
The electromagnetic wave probe
an optical fiber having one end of the core extended;
electro-optic crystals;
a first reflector located on the first surface of the electro-optic crystal and facing the one end of the core;
an electro-optical structure including a second reflector positioned on a second surface of the electro-optic crystal;
An electromagnetic wave detection device in which the light provided to the optical fiber resonates by the first reflector and the second reflector with the electro-optic crystal interposed therebetween. 제14항에 있어서,
상기 광섬유와 상기 전기 광학 구조물의 광학적 결합계수는 0.1 내지 0.9 중 어느 한 값인 전자기파 검출 장치.15. The method of claim 14,
The optical coupling coefficient between the optical fiber and the electro-optic structure is any one of 0.1 to 0.9. 제9항에 있어서,
상기 코어를 통하여 전달되는 광에 대하여 상기 전기 광학 구조물이 반사하는 광의 성분(R)은
Figure pat00003
인 전자기파 검출 장치.
(r1: 제1 반사체에서 반사되는 반사광 성분, r2: 제2 반사체에서 반사되는 반사광 성분, δ: 전기 광학 구조물 왕복시 광의 위상차, C: 광학적 결합 계수)10. The method of claim 9,
The component (R) of the light reflected by the electro-optical structure with respect to the light transmitted through the core is
Figure pat00003
An electromagnetic wave detection device.
(r 1 : reflected light component reflected from the first reflector, r 2 : reflected light component reflected from the second reflector, δ: phase difference of light during reciprocation of the electro-optical structure, C: optical coupling coefficient) 제14항에 있어서,
상기 전기 광학 결정은,
전기 광학 효과를 가지는 굴절율의 축과 일치하는 편파(polarization)를 가지는 전자기파가 제공되었을 때 굴절율이 변화하는 물질인 전자기파 검출 장치.15. The method of claim 14,
The electro-optic crystal is
An electromagnetic wave detection device, which is a material whose refractive index changes when an electromagnetic wave having a polarization coincident with an axis of refractive index having an electro-optic effect is provided. 제14항에 있어서,
상기 전기 광학 결정은,
리튬 탄탈레이트(LT, lithium tantalate), 리튬 나이오베이트(LN, LiNbO3:lithium niobate), 갈륨아세나이드(GaAs, galium arsenide), 징크 텔루라이드(ZT, ZnTe:zinc telluride), 카드뮴 텔루라이드(CdTe, cadminum telluride) 및 DAST(4-N,N-dimethylamino-4-N-methyl-stilbazolium tosylate) 중 어느 하나인 전자기파 검출 장치.15. The method of claim 14,
The electro-optic crystal is
Lithium tantalate (LT), lithium niobate (LN, LiNbO3: lithium niobate), gallium arsenide (GaAs, gallium arsenide), zinc telluride (ZT, ZnTe: zinc telluride), cadmium telluride (CdTe) , cadminum telluride) and DAST (4-N,N-dimethylamino-4-N-methyl-stilbazolium tosylate), an electromagnetic wave detection device. 제9항에 있어서,
상기 제어 장치는
제공된 광의 파장에 대하여 반사광 성분이 10 % 내지 60%인 영역 내의 어느 한 점을 동작점으로 설정하는 전자기파 검출 장치.10. The method of claim 9,
the control device
An electromagnetic wave detecting apparatus for setting any one point in a region in which a reflected light component is 10% to 60% with respect to a wavelength of light provided as an operating point. 제19항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 광원이 상기 동작점에 해당 하는 광의 파장을 제공하도록 제어하는 전자기파 검출 장치.20. The method of claim 19,
The control device is
An electromagnetic wave detection device for controlling the light source to provide a wavelength of light corresponding to the operating point.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11326049A (en) * 1998-03-30 1999-11-26 Hewlett Packard Co <Hp> Optical spectrum analyzer
WO2007004691A1 (en) * 2005-06-30 2007-01-11 Nec Corporation Electric field/magnetic field sensor and method for fabricating them
JP2010223610A (en) * 2009-03-19 2010-10-07 Toyota Central R&D Labs Inc Self-forming optical waveguide sensor
KR20110086214A (en) * 2010-01-22 2011-07-28 전북대학교산학협력단 A laser wavelength stabilized simultaneous multipoint fiber bragg grating acousto-ultrasonic sensing system
JP2017156287A (en) * 2016-03-03 2017-09-07 日本電信電話株式会社 Electric field strength measuring method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11326049A (en) * 1998-03-30 1999-11-26 Hewlett Packard Co <Hp> Optical spectrum analyzer
WO2007004691A1 (en) * 2005-06-30 2007-01-11 Nec Corporation Electric field/magnetic field sensor and method for fabricating them
JP2010223610A (en) * 2009-03-19 2010-10-07 Toyota Central R&D Labs Inc Self-forming optical waveguide sensor
KR20110086214A (en) * 2010-01-22 2011-07-28 전북대학교산학협력단 A laser wavelength stabilized simultaneous multipoint fiber bragg grating acousto-ultrasonic sensing system
JP2017156287A (en) * 2016-03-03 2017-09-07 日本電信電話株式会社 Electric field strength measuring method

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