Fiber Sensor Based on Fresnel Reflection for Measuring Refractive Indices of Liquids,

초록

광섬유를 이용한 굴절률 계측 센서 기술은 작은 부피로 여러 가지 샘플을 동시에 다중 측정하거나 원거리에서의 원격 측정에 큰 장점을 가지고 있다. 광 간섭계를 이용하거나 플라즈모닉스 소자를 사용한 굴절률 센서가 정밀도를 가지는 장점이 있으나, 그 만큼 외부 환경의 변화에 민감하게 반응하여 실제 굴절률 측정값이 불안정한 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 광섬유 끝 단과 액체 시료 사이의 경계면에서 굴절률 차이에 의해 반사되는 프레스넬 반사 효과를 이용하여 비교적 정밀하면서도 외부 진동이나 환경 변화에 대해 안정된 굴절률 값을 측정할 수 있는 기술을 구현하였다. 특히 증류수와 같은 표준 시료를 사용하여 사용한 광섬유의 유효 굴절률 값을 자체적으로 보정하여 소수점 3째 자리 이하의 굴절률 정밀도를 갖는 굴절률 센서를 구현하였다. 1.5 micron 파장대에서 증류수에 녹여진 소금물과 설탕물의 농도에 따른 굴절률 값을 정밀하게 측정한 결과와 증류수 온도의 변화에 따른 굴절률 변화를 정밀하게 측정한 결과를 소개한다.