광반응 재료가 코팅된 단주기 광섬유격자 기반 자외선센서의 광민감도 향상 연구
Improving the Sensitivity of an Ultraviolet Optical Sensor Based on a Fiber Bragg Grating by Coating With a Photoresponsive Material
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초록
본 논문은 자외선 광학센서 개발에 관한 것이다. 기존에 반도체 기반 자외선 센서를 대체하기 위해 개발된 단주기 광섬유격자기반 자외선 센서에 대한 측정 민감도를 향상시키기 위한 다양한 장치들을 설계하고 실험을 통해 성능을 확인하였다. 최근 연구를 통해 자외선 흡수에 따라 인장력이 유도되는 아조벤젠 폴리머 재료와 장력에 따른 광섬유격자 특성 변화를 조합하여 새로운자외선 센서의 개념이 제시되었다. 본 연구에서는 광섬유격자 기반 자외선 센서에서 흡수하지 못하고 통과되는 자외선 잔광을반사판을 이용해서 다시 반사시켜 센서에서 재흡수되는 원리로 센서의 민감도를 향상시켰다. 본 논문에서는 반사판의 종류를선정하고 반사판의 곡률반경을 최적화하였다. 또한 기존의 원통형 집광렌즈를 이용한 민감도 향상 기술을 접목 시켜 아무런 장치가 없을 때와 비교해서 약 15배의 성능을 향상시키는 결과를 얻었다. 또한 외부 환경 효과를 줄이기 위한 패키지 모듈을 제작하여 적용하고 그 특성을 분석하였다.
Abstract
This study was focused on developing an optical sensor that monitors ultraviolet (UV) light. Recently, we proposed anddemonstrated a novel, highly sensitive UV sensor based on a fiber Bragg grating (FBG). To ensure that the incident UV lightis focused on the FBG surface, the sensor was coated with an azobenzene polymer material that acts as a UV-induced stretchablefunctional material, in combination with a cylindrical focal lens. In this study we have improved the sensitivity of the sensorby employing a cylindrical focal mirror as a curved reflector, to refocus the UV light passing through the FBG. We consideredthe performance of several different types of reflectors and chose the optimal radius of curvature for the reflector. Compared tothe UV sensor without an auxiliary device, the sensitivity of the FBG sensor with a focal lens and a curved reflector was 15times as high.
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