대한전자공학회논문지SD (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

광도파로형 초저주파(ELF) 전계계측 센서의 개발

Developments of Extremely Low Frequency Electric Field Sensor using Guided-wave Optical Modulator

  • 최영규 (신라대학교 광전자공학과) ;
  • 김문환 (신라대학교 자동차기계공학과)
  • 발행 : 2002.06.01
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초록

비대칭 도파로 마흐젠더(Mach-Zehnder)형 Ti:LiNbO₃ 광변조기를 이용하여 아주 낮은 저주파대 (ELF:Extremely Low Frequency)의 전계계측을 시도하였다. Ti:LiNbO₃ 광변조기를 이용하는 전계센서의 감도는 광변조기의 전극구조에 따라 크게 달라지는 것을 알 수 있었다. 이의 확인을 위한 실험적 연구로서 플레이트(plate)형 프로브안테나를 부착한 광변조기를 제작하여 저주파 전계강도를 측정하였다. 전계강도의 측정은 주파수범위 60㎐ 에서 100㎑ 까지, 전계강도 0.1V/㎝ 에서 60V/㎝ 까지의 범위를 측정하였다. 10㎜×10㎜ 프로브안테나의 경우, 60㎐, 0.1 V/㎝의 피측정전계에서 10㎷의 감도를 얻을 수 있었다. 저주파 전계강도를 측정하기 위해서는 넓은 유효면적을 갖는 플레이트형 프로브안테나가 일반적인 다이폴 안테나보다 유용하다는 것을 확인하였다. 피측정 전자계의 주파수 범위에 따라 안테나의 유효면적을 적당히 조절한다면 더 좋은 센서의 감도를 얻을 수도 있다.

The use of an asymmetric Mach-Zehnder interferometric amplitude modulator to measure a relatively low frequency electric field strength is described. The sensitivity of an electric field sensor using a Ti:LiNbO$_3$ optical modulator is strongly affected by the shape of a electrode(probe antenna). To measure the low frequency electric field, a probe antenna of wide effective area is more useful than the usual dipole antenna. As a proof of this, the optical modulator was fabricated with a plate-type probe antenna and the usefulness of this antenna tested for measuring low frequency electric field strength. Measurements were performed in the range 0.1V/cm to 60V/cm at 60Hz through 100KHz. Using a probe antenna of 10mm$\times$10mm, the output voltage of 10㎷ was measured with respect to the electric field strength of 0.1V/cm at 60Hz. By increasing the effective area of the probe antenna, better sensitivity is obtainable over the measured range.

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참고문헌

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