• 제목/요약/키워드: Waveguide Sensor

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편광 간섭을 이용한 광도파로 기반의 표면 굴절률 센서 (Polymer Waveguide Based Refractive Index Sensor Using Polarimetric Interference)

  • 손근식;권순우;김우경;양우석;이형만;이한영;이성동;이상신
    • 한국광학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.193-198
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    • 2008
  • 본 논문에서는 폴리머 광도파로 상부에 $TiO_2$(Titanium dioxide)박막이 증착된 굴절률 센서를 구현하였다. 제작된 센서를 이용하여 글리세롤의 굴절률 변화에 따른 출력광의 편광 간섭 변화를 측정하였다. 또한 박막 두께에 따른 편광 간섭의 민감도 변화를 확인하고, 수치해석 결과와 비교하였다. 특히 $TiO_2$가 20 nm 증착된 광도파로에서 $2{\pi}$의 위상차를 갖는 굴절률 변화는 $1.8{\times}10^{-3}$이다.

SOI 슬롯 광 도파로를 활용한 2×2 Balanced-Bridge Mach-Zehnder 간섭형 집적광학 바이오케미컬 센서 설계 및 성능평가 (Design and Performance Evaluation on 2×2 Balanced-Bridge Mach-Zehnder Interferometric Integrated-Optical Biochemical Sensors using SOI Slot Optical Waveguides)

  • 정홍식
    • 센서학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.223-231
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    • 2023
  • An integrated-optical biochemical sensor structure that can perform homogeneous and surface sensing using a 2×2 balanced-bridge Mach-Zehnder interference structure based on the optimized SOI slot optical waveguide was described, and its performance and characteristics were evaluated. Equations for the two output optical powers were derived and examined using the transfer matrices of a 3-dB coupler and phase shifter (channel waveguide). The length of the 3-dB coupler was determined such that the two output optical powers were same using these formulas. In homogeneous sensing, the effect of the refractive index of an analyte in the range of 1.33-1.36 on the two output optical power distributions was numerically derived, and the sensitivity was calculated based on each output and the difference between the two outputs, the former and the latter being 7.5796-19.0305 [au/RIU] and 15.2601-38.1351 [au/RIU], respectively. In the case of surface sensing, the sensitivity range of the refractive index of 1.337 based on each of the two outputs was calculated as -2.2490--3.5854 [au/RIU] and 1.2194-3.8012 [au/RIU], and the sensitivity range of 4.8048-7.0694 [au/RIU] was confirmed based on the difference between the two outputs.

Optimization of Thermo-Optic Parameters for Temperature-Insensitive LPWG Refractometers

  • Lee, Dong-Seok;Kim, Kyong-Hon;Hwang, Seok-Hyun;Lee, Min-Hee;Lee, El-Hang
    • ETRI Journal
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    • 제28권6호
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    • pp.739-744
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    • 2006
  • In this paper, we report numerically calculated results of testing a temperature-insensitive refractive sensor based on a planar-type long-period waveguide grating (LPWG). The LPWG consists of properly chosen polymer materials with an optimized thermo-optic coefficient for the core layer in a four-layer waveguide structure. The resonant wavelength shift below the spectral resolution of the conventional optical spectrum analyzer is obtained accurately over a temperature change of ${\pm}7.5^{\circ}C$ even without any temperature control. The refractive index sensitivity of the proposed grating scheme is about 0.004 per resonant wavelength shift of 0.1 nm for an optimized thermo-optic coefficient.

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평면 광도파로 기반의 소산파 집적광학 바이오센서의 감지도 최적화에 관한 정규화 해석에 관한 연구 (A Study on the Normalized Analysis of Sensitivity Optimization of Evanescent-Field, Integrated-Optic Biosensor based on Planar Optical Waveguide)

  • 정홍식
    • 센서학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.25-30
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    • 2018
  • Closed-form analytical expressions and 3-dimensional normalized charts for the homogeneous sensing and surface sensing structures are derived to provide the conditions for the maximum sensitivity of integrated-optic biosensors based on evanescent-wave and stepindex planar optical waveguides. The analysis is made for transverse electric (TE) polarization mode, in both cases where the measurand is homogeneously distributed in the cover (namely, homogeneous sensing), and where it is an ultrathin film on the waveguide-cover interface (namely, surface sensing).

AE 센서 부착법에 따른 치아/복합레진의 파괴 신호 분석 (Analysis of Fracture Signals from Tooth/Composite Restoration According to AE Sensor Attachment)

  • 구자욱;최낙삼
    • 비파괴검사학회지
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    • 제31권5호
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    • pp.500-507
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    • 2011
  • 본 연구에서는 치아 시편에 AE 센서를 직접 부착하는 방법과 웨이브 가이드(waveguide)를 사용하는 방법을 이용하여 치아에 충전된 치과용 복합레진의 광중합 수축에 따른 AE 신호를 검출하여 해석하였다. PMMA, 스테인리스 스틸, 인간 치아 시편을 사용하여 AE hit와 AE 진폭(amplitude) 거동을 비교하였다. 웨이브 가이드를 사용한 경우 전파 중에 발생하는 반사파에 의한 파형의 변형으로 진폭 및 hit 수의 감소가 나타났으나, 시편의 재질에 따른 신호의 발생빈도와 1차 중심주파수의 대역은 웨이브 가이드 사용 여부에 따라 차이가 없었다.

반사간섭형 광변조기를 이용한 전계 계측센서의 개발 (Development of an Electric Field Sensor using Reflective Interference Type Optical Modulator)

  • 최영규
    • 센서학회지
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    • 제8권4호
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    • pp.333-340
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    • 1999
  • 전자계계측 센서를 구성하기에 편리한 반사간섭형 광변조기를 제안하고, 그 동작원리와 기본특성을 이론적으로 해석하였다. 센서의 고감도화를 위하여 반사간섭형광변조기의 변조도 개선방법을 제시하였으며, $LiNbO_3$ 기판으로 반사간섭형 광변조기를 제작하여 센서를 구성하고, 저주파 전자계 측정실험을 실시하여 센서의 정성적 특성을 평가하였다. 실험에서 5% 정도의 낮은 변조도에서도 5 V/cm 의 계측결과를 얻어 전계계측센서로서 활용 가능성을 확인하였다.

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수직형 폴리머 마이크로링 공진기 기반의 글루코스 바이오 센서 (Refractometric Glucose Biosensor Incorporating a Vertically Coupled Microring Resonator in Polymeric Waveguides)

  • 김건덕;손근식;이학순;김기도;이상신
    • 한국광학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.127-131
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    • 2008
  • 본 논문에서는 굴절률 감지 방식의 수직 결합형 폴리머 마이크로링 공진기 기반 글루코스 바이오 센서를 제안하고 구현하였다. 이 센서에서 상부 클래딩 역할을 하는 글루코스 분석 대상물의 농도 변화는 링 공진기의 공진파장 이동을 측정함으로써 얻어진다. 특히, 센서의 감도를 향상시키기 위해 다음과 같은 방법을 사용하였다. 첫째로, 분석 대상물에 근접한 유효굴절률을 갖는 폴리머 도파로 구조를 공진기 센서에 도입하였다. 둘째로, 분석 물질의 접촉면적을 확대하기 위해 측면 클래딩층이 충분히 식각된 pedestal 링 도파로 구조를 사용하였다. 제안된 공진기 센서는 빔전파 방법을 사용하여 설계하고 분석하였다. 사용된 코어 및 클래딩용 폴리머의 굴절률은 각각 1.430과 1.375였으며, 링 반경은 $400\;{\mu}m$였다. 이 때 얻어진 도파로의 유효굴절률은 ${\sim}1.390$였으며 글루코스 수용액의 굴절률 1.333와 매우 근접하였다. 제작된 소자의 기본적인 전달특성은 FSR(free spectral range) 0.66 nm, 대역폭 ${\sim}0.15\;nm$, Q 값 10,000 이었다. 1550 nm 광파장 대역에서 얻어진 측정 결과를 살펴보면, 센서 감도는 ${\sim}0.28\;pm$/(mg/dL)였으며, 이에 따른 굴절률 변화 감도는 ${\sim}200\;nm/RIU$였다.

측면연마 광섬유형 자외선센서의 광강도 변화에 따른 감도특성 (Sensitivity Characteristics of Side-Polished Fiber Optic UV Sensor with Optical Intensity Variation)

  • 이동록;서규원;윤종국;조강민;강신원
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제41권6호
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    • pp.53-58
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    • 2004
  • 광기능성 색소가 분산된 평면도파로 결합기와 측면연마된 광섬유를 이용한 자외선 센서를 제작하여 광강도 변화에 따른 감도특성을 측정하였다. 광변색성 색소인 스파이록사진이 분간된 폴리머를 평면도파로로 사용하였다. 조사되는 자외선의 강도와 시간에 의해 유효굴절률이 변화하는 성질을 이용하였다. 자외선 조사시간을 3 초와 5 초로 고정한 상태에서 자외선 조사강도를 점차 증가시켰을 때 센서감도가 자각 $1.21{\mu}W/mw$$2.75{\mu}W/mw$로 나타났다. 자외선 조사 강도에 따른 출력 광강도의 변화를 측정한 결과 자외선 강도가 클수록 출력 광강도도 증가하고 포화시간은 단축됨을 알 수 있었다.