초록 ▼

□ 개발목표
계획
▣ 온도변화와 진동에 영향 받지 않는 위상 변조 편광 회전 방식의 광전류 센서 코일 개발
▣ 전류 크기에 비례하는 광위상 정보 검출을 위한 광집적회로 개발
▣ SLD 광원을 포함한 광전류센서 일체형 패키징 개발
▣ 광전류 센서 컨트롤 및 구동회로 개발
▣ 환경 안정성과 동작 신뢰성을 확보할 수 있는 광전류 센서 개발
실적
▣ 위상 변조 편광 회전 방식의 광전류 센서 코일 개발 후 패키징 완료
▣ 광집적회로의 구성되는 개별소자 설계 및 특성 확인을완료 후 개별소자들을

□ 개발목표
계획
▣ 온도변화와 진동에 영향 받지 않는 위상 변조 편광 회전 방식의 광전류 센서 코일 개발
▣ 전류 크기에 비례하는 광위상 정보 검출을 위한 광집적회로 개발
▣ SLD 광원을 포함한 광전류센서 일체형 패키징 개발
▣ 광전류 센서 컨트롤 및 구동회로 개발
▣ 환경 안정성과 동작 신뢰성을 확보할 수 있는 광전류 센서 개발
실적
▣ 위상 변조 편광 회전 방식의 광전류 센서 코일 개발 후 패키징 완료
▣ 광집적회로의 구성되는 개별소자 설계 및 특성 확인을완료 후 개별소자들을 하나의칩으로 집적화 완료
▣ SLD 광원을 포함한 광전류 센서 일체형 패키징 개발 완료
▣ 광전류 센서 컨트롤 및 구동 회로 PCB 개발 및 제작 완료 컴퓨터 프로그램 코딩 완료하여 측정 신호 분석 및 해석 가능
▣ 환경 안정성과 동작 신뢰성을 확보할 수 있는 광전류 센서 구조 개발 및 온도 보상 장치를 장착하여 신뢰성을 확보하였음
□ 정량적 목표항목 및 달성도
1. 실리카 광섬유 어닐링을 통한 센서 코일의 복굴절 현상 제거 세라믹 틀을 사용하여 실리카 광섬유 어닐링 프로세서 확립 및 복굴절 현상 제거/ 2. 센서 코일제작 공정 최적화 방법 확립 PM fiber를 사용한 1/4파장판, 광섬유 미러, 광섬유 코일 개별 제작 공정 최적화 및 특성 확인/ 3. 폴리머 재료를 이용한 광도파로 소자 제작을 위한 기본 공정 조건 확립 광파워 분배기, 편광기, 위상변 조기, HWP등의 개별 소자 제작 공정 확립/ 4. 패러데이 효과의 온도 의존성을 보상하기 위한 독창적 구조 개발 PM fiber를 사용한 파장판의 특성 변화에 따라 온도 보상 완료/ 5. 광전류 센서의 부품으로 이용되는 폴리머 광도파로 소자의 개별 특성 최적화 광전류센서 칩에 구성되는 3dB 광분배기, 위상변조기, 편광기, 파장판 삽입 등의 제작 및 측성 확인 완료/ 6. 편광 제어 폴리머 광도파로 소자들을 집적시킨 센서 칩 구조 최적화 개별 광섬유 소자를 사용하여 광전류센서 구조를 최적화한 후 폴리머 광도파로 소자들을 하나의 기반에 집적화를 시켜 칩 구조를 최적화 하였다./ 7. 환경변화로 인해 발생하는 광전류 센서의 불안정성을 제거하기 위한 알고리즘 개발 광전류 센서를 컨트롤하기 위한 구동 회로 개발 외부 환경 변화(진동, 온도)에 의해 발생하는 광전류센서의 안정성을 위상변조기 입력 신호를 피드백으로 사용하여 알고리즘을 개발 후 광전류센서를 컨트롤하는 구동회로를 개발/ 8. LD의 코히어런스에 따른 전류센서 특성 확인 코히어런스가 매우 짧고 광대역의 파장을 가지는 SLD광원을 사용하여 광전류센서의 안정성을 확보함
□ 정량적 목표항목 및 달성도(2차년도)
1. 온도 의존성 보상을 위한 광부품 구조 개발 광전류센서 칩 상에 TEC와 themocuopler을 장착하여 동작 온도를 일정하게 유지 시키도록하였음 (온도 컨트롤 범위: 25 ~60도) 광전류센서 칩의 구조를 재 설계 및 제작을 통해 구조를 최적화 시켰음/ 2. 광전류센서 구성 파트별 동작 상태 컨트롤 및 전류센싱 신호 처리 2차 개발 PCB 제작 및 파트별 구동 특성 확인 완료 전류 센싱 신호 처리시 컴퓨터 프로그램을 사용하여 신호 분석 및 전류측정 결과 확인 및 분석, 해석 가능/ 3. 광전류센서 칩 제작과 광소자 패키징 공정 최적화 현재 광전류센서 칩 상에 발생한 문제점을 확인하고 해결하고 있는 과정이며 문제점들을 보완한 구조설계 및 칩 제작 패키징 완료/ 4. SLD 레이저를 폴리머 광도파로 센서 소자와 일체형 패키징 공정 개발 SLD 설계 및 제작 공정 개발 완료. 광도파로 센서 소자와 PM fiber를 통한 패키징 광전류센서 모듈에 직접 장착하여 광전류센서와 일체형으로 제작 하였음/ 5. 대역폭이 넓고 코히어런스가 작은 SLED 레이저를 이용한 센서 계발 SLED를 광원으로 하여 광전류센서 셋업을 구성하여 전류측정에 대한 특성 확인완료 (전류량: 0 ~ 5kA, 주파수: 60Hz)/ 6. 넓은 동작 온도 범위에 걸친 안정적인 동작 특성 실현 (온도 범위: 25 ~ 70도) 실제 전류를 센싱하는 전류센싱 파트의 주변온도를 변화 시키면서 전류 측정 특성확인 완료 (온도 범위: 25 ~ 70도)/ 7.광전류센서 칩과 전류 센서 모듈에 대한 신뢰성 평가 완료 당사의 신뢰성 평가 챔버를 사용하여 온도85도, 습도85%의 환경에서 신뢰성 평가 완료
□ 기대효과
스마트 그리드 전력 네트워크, 고속 전철 전류 공급 관리, 원자력 발전소 전력 생산량 측정, 전기 자동차용 전류 센서등 광전류센서가 가지고 있는 장점을 이용해 다양한 용도 사용될 것으로 기대된다. 그리고 광섬유 소자들을 하나의 칩으로 집적화 하는 기술을 이용해 저가격 광전류 센서 관련 새로운 시장 창출할 것이다.
□ 적용분야
화력 및 원자력 발전소에서 생산되는 대전류량 모니터링, 스마트 그리드 전력 네트워크 전류 모니터링, 고속 전철에 공급되는 전력량 모니터링 등