일반기술

광섬유 격자를 이용한 광섬유 라만 레이저와 이를 이용한 장거리용 센서

- 본 기술은 광섬유 격자를 이용한 광섬유 라만 레이저와 이를 이용한 장거리용 센서에 대한 연구이다. 라만 레이저 펌핑광을 받아들이며 출력단에 연결된 결합기를 포함하고, 상기 결합기에서 연장된 이득매질인 광섬유를 포함하며, 미러 기능을 수행하는 넓은 파장 대역의 첩 광섬유 격자 또는 가변 첩 광섬유 격자로 이루어진 미러 광섬유 격자를 이득매질과 결합기 사이에 형성시키고, 미러 기능과 온도 또는 압력 감지 기능을 수행하기 위한 단주기 광섬유 격자 또는 가변 광섬유 격자로 이루어진 감지 광섬유 격자를 이득매질 타단에 형성시켜서 이루어진 것을 특징으로 한다. 종래 기술의 단점 - 기존의 장거리 측정용 광섬유 격자 센서들은 보통 광대역 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 광을 광원으로 사용하고, 이 광신호는 긴 광섬유를 통해 광섬유 격자에 의한 감지를 수행하는 곳까지 장거리 전송되게 되는데, 광섬유 내에서 레일리 산란(Rayleigh Scattering) 현상으로 인해 25㎞ 이상의 장거리에서는 감지된 신호, 즉 온도 및 압력 신호들을 제대로 전송받을 수 없다. 라만 증폭을 이용하여 센서 신호 전달 거리를 늘리는 방법이 제시되었으나, 전체적인 시스템 구현 비용이 상승하는 문제점을 가지고 있다. 기술의 우수성 - 본 연구는 광섬유 라만 레이저에 관한 것으로, 특히 장거리용 센서 구현시 광신호를 장거리 전송시키기 위해 광섬유 격자를 이용하여 광섬유 라만 레이저를 구성하는 광섬유 격자를 이용한 광섬유 라만 레이저에 관한 것이다. 특히 심해나 땅속 깊은 곳의 온도 및 압력을 측정하는 장거리용 센서로 활용이 가능하며, 광섬유 기반의 센서이믈, 전자기적 영향(Electro-magnetic interference)을 받지 않아, 건축물 교량의 균열 측정, 온도 측정 등 다양하게 응용이 가능하다. 기술 요약 - 제안된 센서는 아주 긴 길이의 광섬유를 이득매질로 사용하므로 기존의 센서 기술의 한계점으로 여겨 온 25㎞ 이상 거리에서도 센싱이 가능할 뿐만 아니라, 그 구성이 단순하여 전체 시스템 단가를 줄일 수 있다. 국내외 시장 규모 - 국내: 10억원 이상 - 국외: 1억불 이상 사업성 - 광섬유 센서 기술은 초기에는 선진국에서 첨단분야, 즉 군수 및 항공우주 산업 분야 등에 사용이 국한될 정도로 첨단 기술이며 고부가 가치 기술일 뿐만 아니라, 감지기, 작동기 및 제어기 등에 대한 다양한 기초기술들이 융합한 기술이므로 기계/항공우주분야 뿐만 아니라 일반 산업계에 기술 파급효과가 매우 클 것으로 예상된다. - 광섬유 센서는 기존의 센서에 비해서 전자파 장애에 의한 잡음이 적고, 전기적인 접지, 누전, 감전 등의 염려가 없으며, 크기가 작고 가벼울 뿐만 아니라, 거의 모든 종류의 물리량 측정에 매우 높은 감도로 적용이 가능하는 장점이 있으며, 광섬유가 포설된 지역에 분포된 센서로서 적용이 가능하다. - 시장 성장과 더불어 미래 기술 시장 선점과 고부가 가치를 창출할 수 있고 21세기 산업구조를 지식집약형 고부가가치 산업으로 바꾸는 데에 중요한 광섬유 센서 기술에 대한 연구는 필수적이며, 우주선, 인공위성 등 우주에서 적용될 수 있는 특수 광섬유 센서 기술 개발을 통하여 극저온 및 극고온 등을 측정할 수 있는 기능성 광섬유 센서 기술에 대한 원천 기술 확보가 필요하다.