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Gelatin Film Coated Fiber-Optic Directional Coupler-Based Humidity Sensors

젤라틴 코팅을 이용한 광섬유형 방향성 결합기 기반 습도 센서

  • Son, Gyeongho (School of Electrical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Kim, Minchul (School of Electrical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Yu, Kyoungsik (School of Electrical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology)
  • 손경호 (한국과학기술원 전기 및 전자공학부) ;
  • 김민철 (한국과학기술원 전기 및 전자공학부) ;
  • 유경식 (한국과학기술원 전기 및 전자공학부)
  • Received : 2017.08.14
  • Accepted : 2017.11.09
  • Published : 2017.11.30

Abstract

In this paper, a gelatin layer was formed on the surface of the twisted fiber-optic couplers fabricated by hydrofluoric acid, which can be used to measure relative humidity. The proposed method of sensors has advantage of low cost compared with the sensors based on the conventional electronic devices and takes beneficial characteristics of optical fibers and light. The fiber-optic sensors presented in this study show a measurement from about 40% to 85% relative humidity, and the experimental results agree well with the calculated results. Based on the design presented in this paper, the structure will enable promising applications in the detecting humidity and various hazardous gases.

본 논문에서는 기존의 플루오린화 수소산(hydrofluoric acid)을 이용한 꼬인 형태의 광섬유형 결합기 표면에 젤라틴 수용액을 코팅한 뒤 흡수체로 활용하여 상대 습도 측정에 이용하였다. 제안한 광섬유형 습도 측정 센서는 기존 전자 소자를 이용한 감지 방식과 비교하면 값이 매우 저렴하며 광섬유 및 빛이 갖는 다양한 장점들을 취하고 있다. 본 논문에서 제시한 광섬유형 습도 센서는 상대습도 기준 약 40 %에서부터 85 %까지 측정한 결과를 보여주었으며, 계산 결과와도 그 경향이 잘 일치하는 것을 알 수 있다. 본 논문에서 제시한 광섬유형 결합기 센서 구조는 향후 센서 분야에서 습도 및 다양한 위험 기체를 감지할 수 있는 역할로 유망한 역할을 맡을 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. A. Leung, P. M. Shankar, and R. Mutharasan, "A review of fiber-optic biosensors", Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 125, no. 2, pp. 688-703, 2007. https://doi.org/10.1016/j.snb.2007.03.010
  2. 최규진, 송재훈, 김성균, Chenglin Cui, 남상욱, 김병성, "77 GHz 자동차용 레이더 센서 응용을 위한 Q-밴드 LC 전압 제어 발진기와 주입 잠금 버퍼 설계", 한국전자파학회논문지, 22(3), pp. 399-405, 2011년 3월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2011.22.3.399
  3. N. Yamazoe, Y. Shimizu, "Humidity sensors: principles and applications", Sensors and Actuators, vol. 10, no. 3-4, pp. 379-398, 1986. https://doi.org/10.1016/0250-6874(86)80055-5
  4. 이용주, 김병현, 이희조, 홍윤석, 이승환, 최향희, 육종관, "전도성 고분자 물질이 결합된 하이브리드 커플러를 적용한 RF 가스 센서", 한국전자파학회논문지, 26(1), pp. 39-46, 2015년 1월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2015.26.1.39
  5. Y. Miao, B. Liu, H. Zhang, Y. Li, H. Zhou, H. Sun, et al., "Relative humidity sensor based on tilted fiber Bragg grating with polyvinyl alcohol coating", IEEE Photonics Technology Letters, vol. 21, no. 7, pp. 441-443, 2009. https://doi.org/10.1109/LPT.2009.2013185
  6. B. H. Lee, Y. H. Kim, K. S. Park, J. B. Eom, M. J. Kim, B. S. Rho, et al., "Interferometric fiber optic sensors", Sensors, vol. 12, no. 3, pp. 2467-2486, 2012. https://doi.org/10.3390/s120302467
  7. G. Son, Y. Jung, and K. Yu, "Liquid droplet sensing using twisted optical fiber couplers fabricated by hydrofluoric acid flow etching", Optical Fiber Sensors Conference (OFS), 2017 25th, 2017, pp. 1-4. 2017.
  8. L. Zhang, F. Gu, J. Lou, X. Yin, and L. Tong, "Fast detection of humidity with a subwavelength-diameter fiber taper coated with gelatin film", Optics Express, vol. 16, no. 17, pp. 13349-13353, 2008. https://doi.org/10.1364/OE.16.013349
  9. 손경호, 정영호, 유경식, "플루오린화 수소산의 습식 식각법을 이용한 광섬유형 방향성 결합기", 한국전자파학회논문지, 28(1), pp. 25-32, 2017년 1월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2017.28.1.25