• Title/Summary/Keyword: electric-field optical sensor

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Electroactive Polymer Composites as a Tactile Sensor for Biomedical Applications

  • Kim GeunHyung
    • Macromolecular Research
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    • 제12권6호
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    • pp.564-572
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    • 2004
  • Modem applications could benefit from multifunctional materials having anisotropic optical, electrical, thermal, or mechanical properties, especially when coupled with locally controlled distribution of the directional response. Such materials are difficult to engineer by conventional methods, but the electric field-aided technology presented herein is able to locally tailor electroactive composites. Applying an electric field to a polymer in its liquid state allows the orientation of chain- or fiber-like inclusions or phases from what was originally an isotropic material. Such composites can be formed from liquid solutions, melts, or mixtures of pre-polymers and cross-linking agents. Upon curing, a 'created composite' results; it consists of these 'pseudofibers' embedded in a matrix. One can also create oriented composites from embedded spheres, flakes, or fiber-like shapes in a liquid plastic. Orientation of the externally applied electric field defines the orientation of the field-aided self-assembled composites. The strength and duration of exposure of the electric field control the degree of anisotropy created. Results of electromechanical testing of these modified materials, which are relevant to sensing and actuation applications, are presented. The materials' micro/nanostructures were analyzed using microscopy and X-ray diffraction techniques.

편광 유지형 광섬유의 검사 모니터링 시스템 개발 (Development of Monitoring System for Inspection of Polarization Optical Fiber)

  • 김재열;임종환
    • 한국공작기계학회논문집
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    • 제16권5호
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    • pp.145-150
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    • 2007
  • Optical communication according to request of technology of communications and optical fiber to be full filed faster communication and pass over transmission capacity limit per unit area, per unit hour appeared, and this optical fiber acts the biggest role to influence performance of optical communication network. Optical fiber(PMF Polarization Maintaining Fiber) is used, and is used by electric field measurement, self-discipline measurement, sensor(Sensor) Department by high definition measure such as thermometry and storehouse component that use because make broad sense status and polarized light information in passageway and union with storehouse integrated circuit etc. that use broad sense interference developing could transmit in state that keep transmitting broad sense plane of polarization is polarized light existence. Also, research is developed by optical fiber for Coherent communication recently.

Ti:LiNbO3 Y-fed Balanced-Bridge 마하젠더 간섭 광변조기를 이용한 집적광학 전계센서에 관한 연구 (A Study on the Integrated-Optical Electric-Field Sensor utilizing Ti:LiNbO3 Y-fed Balanced-Bridge Mach-Zehnder Interferometric Modulators)

  • 정홍식
    • 전자공학회논문지
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    • 제53권1호
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    • pp.29-35
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    • 2016
  • 집적광학 $Ti:LiNbO_3\;1{\times}2$ Y-fed Balanced-Bridge 마하젠더 간섭기(YBB-MZI) 구조에 다이폴 패치 아테나를 적용해서 $1.3{\mu}m$ 파장대역에서 동작하는 전계센서를 구현하였다. BPM 전산모사를 통해서 소자 설계 및 동작성능을 검증하였고, $1.3{\mu}m$ 파장대역에서 ~16.6 V 스위칭전압과 이에 대응해서 소멸비는 ~14.7 dB로 측정되었다. 10 MHz, 50 MHz 각각의 주파수에서 감지 가능한 최소 전계는 1.12 V/m, 3.3 V/m로 측정 되었으며, 이에 대응되는 각 주파수에서 ~22 dB, ~18 dB의 다이나믹 범위가 측정되었다. 제작된 센서는 0.29~29.8 V/m 범위의 전계세기에 대해서 선형응답 특성을 나타내었다.

배전자동화 개폐기 내장형 광 전류 및 광 전압 센서에 관한 연구 (A Study on Optical Current Sensor and Voltage Sensor for automation of power distribution)

  • 양승국;오상기;박해수;김인수;김요희;홍창희
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제6권1호
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    • pp.89-98
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    • 2002
  • 본 연구에서는 광계측 기술을 이용하여 배전자동화 개폐기 내에서 발생하는 전자 계측장치의 절연문제 및 측정오차의 문제점을 개선하기 위하여 배선자동화개폐기 내장형 광전류 및 광전압센서를 연구하였다. 자기광학 효과(magneto optic effect)인 페러데이효과(Faraday effect)를 이용하여 최적의 광전류 센서를 설계 제작하여 높은 전류까지 선형성을 유지시키고 다른 상의 전류에 대한 유도현상을 최소로 하기 위해 순철 코아를 사용하여 광전류 센서를 일체화시켜 설계 제작하였다. 설계내에서 결정의 굴절률 및 방위각의 변화에 의해 생기는 전기광학효과(electrooptic effect)인 포켈스 효과(pockels effect)를 이용하여 광전압센서를 구성하였으며 배전 자동화용 개폐기의 협소한 내부구조를 고려하여 공간전계방식을 채택하였다. 또한 다심의 광섬유를 개폐기와 외부의 신호처리 단말기와 연결하기 위하여 기밀형 멀티 광커넥터를 설계 자작하여 접속 손실 및 가스 누설 시험을 하였다. 전기적 특성시험에서 광 전류센서에서는 인가 전류에 대한 선형 특성은 20A 에서 700A까지 변동 오차 2.5% 이내의 선형성을 유지하였으며, 광전압센서에 있어서 인가 전압에 대한 선형 특성은 6.6kV에서 19.8kV까지 거의 변동 오차가 1% 이내로 우수한 선형 특성을 나타냈다.

Effective Sensing Volume of Terahertz Metamaterial with Various Gap Widths

  • Park, Sae June;Yoon, Sae A Na;Ahn, Yeong Hwan
    • Journal of the Optical Society of Korea
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    • 제20권5호
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    • pp.628-632
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    • 2016
  • We studied experimentally and theoretically the vertical range of the confined electric field in the gap area of metamaterials, which was analyzed for various gap widths using terahertz time-domain spectroscopy. We measured the resonant frequency as a function of the thickness of poly(methyl methacrylate) in the range 0 to 3.2 μm to quantify the effective detection volumes. We found that the effective vertical range of the metamaterial is determined by the size of the gap width. The vertical range was found to decrease as the gap width of the metamaterial decreases, whereas the sensitivity is enhanced as the gap width decreases due to the highly concentrated electric field. Our experimental findings are in good agreement with the finite-difference time-domain simulation results. Finally, a numerical expression was obtained for the vertical range as a function of the gap width. This expression is expected to be very useful for optimizing the sensing efficiency.

An Application of the Novel Techniques Detecting Partial Discharge Employable to GIS Using Optical Sensor

  • Ryu, Cheol-Hwi;Jung, Seung-Yong;Koo, Ja-Yoon;Yeon, Man-Seung
    • Journal of Electrical Engineering and Technology
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    • 제2권3호
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    • pp.396-400
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    • 2007
  • A novel technique has been proposed and related experimental works have been performed in order to detect the partial discharges and the location of the possible defects introduced into the Gas Insulated Switchgear. For this purpose, a prototype HY Pockels sensor has been developed and then employed in order to investigate its field applicability for finding the location of the defects using a 170kV GIS mock-up. Our proposed sensor enables us to measure the electric field variation due to the PD occurrence. In addition, the different PD patterns are observed, which might be dependant on the location and the distance of the sensor with respect to the PD source. Throughout this work, its linear response has been proved to be admissible as a function of the applied voltage. And also the position of the PD source might be distinguished by comparing the PD patterns.

Impact of Electric Field on Propagation Velocity of Phase Boundary Between Nematic and Isotropic Phases of 5CB Liquid Crystal

  • Adeshina, Mohammad Awwal;Kumar, Mareddi Bharath;Kang, Daekyung;Choi, Bongjun;Park, Jonghoo
    • 센서학회지
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    • 제28권6호
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    • pp.341-344
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    • 2019
  • Liquid crystal (LC) mesophase materials manifest a variety of phase transitions. The optical properties of LCs are highly dependent upon the phase and orientation of the optical axis with respect to the polarization of incoming light. Studying the LC phase transitions is significantly important for a wide range of scientific and industrial applications. In this study, we demonstrate the propagation velocity of the phase boundary between the nematic and isotropic phase of 4-Cyano-4-pentylbiphenyl (5CB) liquid crystal for different electric fields using a polarized optical microscope. The results demonstrate that the propagation velocity of the phase boundary exhibits a peak value for a specific voltage, attributed to the supercooling of the isotropic phase of the LC. The analysis of the propagation velocity for different electric fields also provides a simple optical platform to measure the thermal anisotropy and voltage dependent thermal properties of the homogeneously aligned LC.

광섬유 간섭계 센서를 이용한 콘크리트 구조물의 내부 스트레인 측정 (The measurement of the internal strain of a concrete specimen using optical fiber interferometric sensors)

  • 이경진;박재희;강신원
    • 센서학회지
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    • 제10권6호
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    • pp.304-309
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    • 2001
  • 콘크리트 구조물의 내부 변형률을 측정할 수 있는 광섬유 간섭계 센서가 개발되어졌다. 광섬유 간섭계 센서는 11 mm 길이의 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 2 mm 지름의 스텐레스 강관 내부에 접착제로 고정하여 만들었다. 제작된 변형률 센서들은 $100{\times}100{\times}500\;mm^3$ 크기의 콘크리트 구조물 내부에 삽입되어 외부에서 구조물에 압력을 인가했을 때 구조물 내부의 변형률을 측정하였다. 센서들의 출력은 변형률 변화에 따라 선형적으로 변화하였다. 이를 바탕으로 실제 교량에 적용하여 변형률 센서의 광출력 특성을 살펴본 결과 우수한 변형 감지 특성을 보였으며, 실제 구조물에서 원거리측정에 이용도 가능하였다.

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전계측정용 전기광학 $Ti:LiNbO_3$ Mach-Zehnder 집적광학 간섭기에 관한 연구 (A Study on Electrooptic $Ti:LiNbO_3$ Mach-Zehnder integrated-optic interferometers for Electric-Field Measurement)

  • 정홍식
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제48권12호
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    • pp.15-22
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    • 2011
  • 전계 측정시스템에서 센서 감지부로 $1.3{\mu}m$ 파장에서 동작하는 대칭/비대칭 구조의 Mach-Zehnder 간섭기를 구현하였다. BPM 전산모사를 통해서 소자를 설계하였고, $LiNbO_3$에 Ti 확산방법으로 구현된 채널 광도파로에 집중전극구조를 배열하여 집적광학 칩을 제작하였다. 대칭 구조로 위상차가 없도록 제작된 소자는 전기신호 200Hz, 1kHZ 구형 파형에서 반 파장전압 $V_{\pi}$=6.6V, 변조 깊이 100%, 75%로 각각 측정되었다. 한편 ${\pi}$/2 위상차를 갖도록 설계된 비대칭 구조에서는 DC 0V에서 측정된 출력 광세기가 최고치에 약 1//2에 해당됨을 확인하였으며, 1kHz 전기 신호를 인가해서 ${\pi}$/2 위상차 때문에 나타나는 전기적 현상들을 확인하였다.

금속 표면의 전위가 표면 플라즈몬 공명 특성에 미치는 영향에 대한 연구 (Study of the Dependence of the Electric Potential on Surface Plasmon Resonance Characteristics)

  • 정인태;권주성;박영준
    • 한국광학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.95-101
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    • 2014
  • 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 센서에서 금속 전극에 전압을 걸었을 경우, 표면에 여기 되는 전기장에 의해 전하가 쌓이게 된다. 이는 금속 표면의 광학적 성질과 표면 플라즈몬 공명 각도의 변화를 야기시킨다. 본 논문에서는 그에 대한 검증을 위해 다양한 산도 조건의 수용액 하에서 금속에 전압을 걸었을 때의SPR 각도 변화를 측정하였고, 누적 전하량과 공명 각도에 대한 의존성을 그렸을 때 수용액의 산도에 관계없이 일치함을 확인 하였다. 이 관계를 설명하는 기존의 공간전하층(SCL) 모델과 비교해보고 실험결과와 어긋나는 부분과도 잘 맞는 수정된 SCL 모델을 제시하였다. 이 결과는 표면 플라즈몬 공명 센서의 응용과 금속박막의 광학적 성질에 대한 연구에 기여할 거라 기대된다.