• 한국광학회지
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• 제18권6호
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• pp.389-394
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• 2007

단일모드 광섬유를 이용한 수소센서의 특성을 이론 및 실험으로 분석하였다. 검출 소재로 팔라듐(Pd:palladium) 필름을 이용하였고 광섬유와 Pd 사이의 접착력을 강화하기 위해 니켈(Ni) 필름을 사용하였다. 제작된 센서의 반응감도와 반응시간은 팔라듐 박막의 두께에 크게 의존하였다. 단일모드 광섬유 끝단에 접착층으로 5 nm 두께의 Ni 박막과 감응막으로 10 nm 두께의 Pd가 코팅된 센서는 0.6 dB의 반사도의 변화와 $3{\sim}5$초의 반응시간을 보였다.

• 한국광학회지
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• 제21권6호
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• pp.230-234
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• 2010

큰 복굴절 값을 갖는 광자결정광섬유는 실리카 단일 물질로 구성되어 온도 민감성이 매우 낮다. 이를 이용하여 온도변화에 영향을 받지 않는 스트레인 및 구부림 센서를 구현하였다. 이때, 스트레인 변화에 따른 민감도는 $1.41\;pm/{\mu}{\varepsilon}$ 이고, 구부림에 대한 민감도는 타원코어 장축 방향과 단축 방향으로의 구부렸을 때 각각 $0.93\;nm/m^{-1}$, $-1.6\;nm/m^{-1}$ 로 차이가 있었다.

• Current Optics and Photonics
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• 제2권6호
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• pp.519-524
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• 2018

We propose a transverse load sensor with reconfigurable measurement accuracy based on a microwave photonic filter in the $K_u$ band, incorporating a polarization-maintaining fiber Bragg grating. A prototype sensor with a reconfigurable measurement accuracy tuning range from 6.09 to 9.56 GHz/(N/mm), and corresponding minimal detectable load range from 0.0167 to 0.0263 N/mm, is experimentally demonstrated. The results illustrate that up to 40% manufacturing error in the grating length can be dynamically calibrated to the same corresponding measurement accuracy for the proposed transverse load sensor, by controlling the semiconductor optical amplifier's injection current in the range of 154 to 419 mA.

• 한국광학회지
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• 제33권6호
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• pp.317-323
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• 2022

본 논문에서는 투명한 물질의 두께를 측정하기 위한 방법으로 기하 위상 렌즈 기반의 색공초점 센서를 개발하고, 성능 개선을 위한 보정 방법을 제시한다. 일반적인 색공초점 센서의 복잡한 설계로 인한 한계를 극복하기 위해, 기하 위상 렌즈를 이용하여 전체 시스템의 크기를 줄이고, 시스템 오차를 보상하기 위한 파장 첨두 위치 추출 방법과 계통 오차 제거 방법을 설명한다. 색공초점 센서를 이용하여 투명한 물질의 두께를 측정하기 위한 이론을 설명하고, 이를 사파이어 및 BK7 물질의 두께를 측정함으로써 실험적으로 검증한다. 색공초점 센서를 이용한 두께 측정 방법은 기존의 간섭계 및 공초점 센서의 방법들에 비해 측정 속도가 빠르고, 분산 등에 의한 두께 측정 영역 제한이 없기 때문에 많은 응용이 가능하다.

• 한국광학회지
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• 제25권3호
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• pp.131-136
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• 2014

본 논문에서는 짧은 길이의 편광유지 광자결정 광섬유(polarization-maintaining photonic crystal fiber : 이하 PM-PCF)와 3 dB 광섬유 결합기(fiber coupler), 그리고 편광 조절기(polarization controller)로 구성된 사냑(Sagnac) 복굴절 간섭계(birefringence interferometer)를 이용하여 온도에 둔감한 편광 간섭형 스트레인 센서(polarimetric strain sensor)를 구현하였다. 센서부(sensor head)로 사용된 PM-PCF의 길이는 2 cm이었고, 이는 기존의 PM-PCF 기반 편광 간섭형 스트레인 센서들과 비교할 때 가장 짧은 센서부 길이이다. 제안된 센서는 $0{\sim}8m{\varepsilon}$의 범위에 대해서 스트레인 측정을 수행하였으며, ${\sim}0.87pm/{\mu}{\varepsilon}$에 해당하는 스트레인 민감도를 얻을 수 있었다. 또한, 외부 온도를 $30^{\circ}C$에서 $100^{\circ}C$까지 변화시키며 제안된 센서의 온도 의존성을 조사한 결과, 약 $-12pm/^{\circ}C$의 온도 민감도를 얻을 수 있었으며, 이는 기존의 편광 유지 광섬유의 온도 민감도(약 $-990pm/^{\circ}C$) 에 비해 약 82배정도 작은 값이다. 특히, 실용적인 관점에서 센서 표지자(indicator)로 사용되는 파장이 스트레인 민감도에 큰 영향을 주지 않는다는 것을 실험 및 이론적으로 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권3호
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• pp.149-155
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• 2016

휘발성 유기화합물과 같은 환경유해물질의 조기 검지는 인체 및 환경보호를 위한 중요성을 가진다. 그러나 기존의 모니터링 기술은 많은 시간과 값비싼 장비를 필요로 하고 있다. 본 논문에서는, 무전원으로 작동가능하며, 휴대가 용이하고 빠른 응답속도를 가지는 광결정 기반의 VOC 검출용 박막센서를 제안하였다. 휘발성 유기 화합물은 Polydimethylsiloxane(PDMS)를 팽창시키는 능력을 가지고 있어, 제안된 센서에 휘발성 유기 화합물이 노출되면 PDMS 가 팽창함에 따라 광결정의 구조변화를 가져오므로 색이 변하게 된다. 이러한 원리에 기초하여 휘발성 유기 화합물에 노출되었을 때 가시광선 영역의 정량적 색변화를 통해 검출할 수 있는 환경센서를 구현하였다. 제안된 센서는 수 초 이내의 빠른 반응속도를 보이며, 기체 상태의 휘발성 유기 화합물에도 색 변화를 일으키는 것을 성공적으로 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제13권2호
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• pp.111-114
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• 2003

Effects of substrate materials on the microstructure and the sensitivity of $SnO_2$thin film gas sensors have been studied. Various substrates were studied, such as oxidized silicon, sapphire, polished alumina, and unpolished alumina. It was observed that strong correlation exists between the electrical resistance and the CO gas sensitivity of the manufactured sensors and the surface roughness of $SnO_2$thin films, which in turn was related to the surface roughness of the original substrates. X$SnO_2$thin film gas sensor on unpolished alumina with the highest surface roughness showed the highest initial resistance and CO gas sensitivity. The transmission electron microscopy observation indicated that shape and size of the columnar microstructure of the thin films were not critically affected by the type of substrates.

• Current Optics and Photonics
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• 제3권6호
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• pp.541-547
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• 2019

A novel photonic crystal fiber (PCF) sensor with three D-shaped holes based on surface plasmon resonance (SPR) is analyzed in this paper. Three D-shaped holes are filled with the analyte, and the gold film is deposited on the side of three planes. The design of D-shaped holes with outward expansion can effectively solve the uniformity problem of metallized nano-coating, it is beneficial to the filling of the analyte and is convenient for real-time measurement of the analyte. Compared with the hexagonal lattice structure, the triangular arrangement of the clad air holes can significantly reduce the transmission loss of light and improve the sensitivity of the sensor. The influences of the air hole diameter, the distance between D-shaped holes and core, and the counterclockwise rotation angle of D-shaped holes on sensing performance are studied. The simulation results show that the wavelength sensitivity of the designed sensor can be as high as 10100 nm/RIU and the resolution can reach 9.9 × 10^-6 RIU.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제13권2호
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• pp.234-239
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• 2009

This paper presents a theoretical and experimental investigation of the transmission and sensing characteristics of the biconically tapered cladded multimode fibers. The beam propagation method was used to examine the transmission characteristics with various structural parameters. The results show that the transmission of the biconically tapered cladded multimode fibers is sensitive to the mode of the input optical beam and the refractive index of the external medium. A refractive index sensor for the external medium was proposed based on the theoretical analysis, and its feasibility was demonstrated experimentally.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권7호
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• pp.23-29
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• 2010

할로우 코어 포토닉 밴드갭 광섬유(hollow core photonic bandgap fiber, HC-PBGF)와 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating, FBG)를 이용하여 새로운 형태의 가스 검출 방식을 제안하였다. 제안하는 가스 측정 방식에서는 할로우 코어 포토닉밴드갭 광섬유에 채워진 가스의 흡수 스펙트럼을 우선 측정하고, 광섬유 브래그 격자를 파장 변조함으로써 얻어진 신호로부터 가스 농도에 대한 정보를 얻을 수 있다. 가스 측정 실험에서는 2m의 할로우 코어 포토닉 밴드갭 광섬유와 중심 파장이 1539.02nm인 광섬유 브래그 격자를 사용하였으며, 광섬유 브래그 격자의 반사파장을 1539.3nm에서 1539.6nm까지 2Hz의 주기로 가변하였다. 제안하는 가스센서는 2.5%, 5%의 아세틸렌가스를 선별적으로 잘 검출할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.