광섬유센서

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광섬유 센서

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1).광섬유 센서의 원리 및 구성
광섬유는 굵기가 약 100Ωm 정도의 석영유리로 만들어져 있는데, 광섬유 속으로 들어간 빛은 밖으로 빠져 나오지 않고 빛의 전반사 원리에 의거해서 광섬유를 따라 진행한다.
광섬유는, 전송 손실이 매우 적고 (100㎞ 전송 시 1%투과), 주파수 대역폭이 넓어 전자 신호 대신 빛을 이용한 광통신에 이용되어 통신기술에 혁신을 가져왔으며 사회 전반에 걸쳐 폭넓은 변화를 일으키고 있다.
센서 응용의 경우 광섬유는 측정할 물리량이 있는 곳에 손쉽게 빛을 전달하는 역할뿐 아니라, 광섬유를 구성하고 있는 유리를 매개로 빛과 측정하고자 하는 외부 신호 사이에 상호작용을 일으키게 하는 역할을 한다. 대부분의 광섬유 센서에서는 광섬유에 가해지는 외부 물리량의 변화(신호)에 의해 광섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 여러 가지 특성 변화를 측정하게 되는데 외부에서 가해지는 신호에는 온도 압력 전기장 자기장, 회전, 화학물질의 농도, 기계적인 움직임 등 거의 모든 종류의 물리량들이 포함된다. 이러한 신호들에 의해 변화되는 빛의 성질에는 세기, 위상, 편광, 파장 등이 있으며, 이들의 미세 변화를 측정할 수 있는 여러 가지 방법들이 동원된다. 좀 더 구체적으로 빛의 성질을 변화시키는 물리적 현상의 예로는 굴절률 변화(온도, 압력, 인장력, 화학물질의 노도 등), 편광 상태의 변화(전기장, 자기장, 압력 등), 파장에 따른 광 손실의 변화(화학물질의 노도, 구부림 등) 등으로부터 상대론적 위상변화 (Sagnac 효과로 회전각속도에 의해 유도됨), 비선형 현상(라만 산란, 브릴루앙 산란, kerr 효과 등)들까지 다양하다. 이와 같은 여러 가지 빛의 특성 변화를 읽어, 우리가 원하는 외부 물리량의 변화를 측정하는 것이 광섬유 센서의 기본 원리이다.

참고 자료

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