초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
센서에 적합한 손실을 최소화 할 수 있는 포토닉크리스탈 광섬유및 포토닉밴드갭 광섬유 구조를 설계하였으며, 실제 제작 기술을 개발 하였다. 2차년도에는 이를 기반으로 스트레인 센싱 기술을, 3차년도에는 바이오분자 검출기술, 4차년도에는 가스센싱 기술을 개발하였다.
□ 연구목표
센서에 사용되는 포토닉 크리스탈 광섬유의 시뮬레이션을 통한 최적 구조 설계
센서용 PCF/ PBF 광섬유 제작 기술
PCF 기반 격자제조 기술
타원코어 PCF를 이용한 스트레인 센싱기술 개발 (30%)\
밴

Ⅳ. 연구개발결과
센서에 적합한 손실을 최소화 할 수 있는 포토닉크리스탈 광섬유및 포토닉밴드갭 광섬유 구조를 설계하였으며, 실제 제작 기술을 개발 하였다. 2차년도에는 이를 기반으로 스트레인 센싱 기술을, 3차년도에는 바이오분자 검출기술, 4차년도에는 가스센싱 기술을 개발하였다.
□ 연구목표
센서에 사용되는 포토닉 크리스탈 광섬유의 시뮬레이션을 통한 최적 구조 설계
센서용 PCF/ PBF 광섬유 제작 기술
PCF 기반 격자제조 기술
타원코어 PCF를 이용한 스트레인 센싱기술 개발 (30%)\
밴드갭 광섬유 기반 스트레인 센싱 기술 개발 (40%)
- 바이오 센서용 PCF 설계 및 제작
- PCF 에 센서 헤드용 광섬유 장주기 격자 설계 및 제작
- 굴절률 측정
- 바이오분자 농도 측정 기술 개발
- PCF 기반 가스 측정 기술 개발
□ 연구개발 결과
- 전산모사 프로그램
- PCF 전송손실: < 0.02 dB/m
- Mode field diameter < 7.5 micron,
- PDL < 0.1 dB/m
- PCF 기반 Bragg grating, 제조
- PCF기반 장주기 격자 제작: R > 99%
- Curvature sensitivity: -1.6*10^-6/m
- Strain sensitivity: ~ 1.4 pm/με
- Temperature sensitivity: -0.96 pm/K
- 센서용 hollow core PBGF 개발:B ~ 1.2 *10^^-2 at 1420nm
- 스트레인 센서의 감도:strain sensitivity ~ -0.8 pm/με
Holey 광섬유 설계 및 제조
- 코어에 Ge 첨가, 코어주변에 공기구멍 센서 헤드용 광섬유 장주기 격자 설계 및 제작
- 공진파장에서의 손실크기 >10 dB
Holey 광섬유에 삽입되는 IMO의 index에 따른 스펙트럼상에서 장주기 격자의 피크이동으로 관찰: ~261.8 nm/RIU
- Holey 광섬유에 삽입되는 바이오 물질을 스펙트럼상에서 장주기 격자의 피크이동을 관찰하여 검출 (장주기 격자의 피크 이동량 : ~0.23 nm/μM)
- 가스 측정용 PCF LPG 설계 및 제작 완료
- PCF 및 격자 기반 가스센싱 기술 개발
- 정밀도 높은 광신호처리 기술개발
- Gas 종류에 따른 스펙트럼 분석기술 개발
한편 정량적인 연구 개발결과의 성과물은 다음과 같다.
□ 산업재산권
국내특허 출원 : 11
국내특허 등록 : 8
국제특허 출원 : 2
국제특허 등록 :
□ 전문학술지
SCI 국제논문 : 19
국내논문(SCIE) : 2
□ 학술회의발표
국제학회 : 19
국내학회 : 27

Abstract ▼

Ⅳ. Results
The photonic crystal fibers and photonic bandgap fibers with low loss applicable to sensors are designed and manufactured. Strain sensors using the fibers are developed in the second years.
□ Goals
Design of optimized crystal structure within fibers through simulation
Fabricat

Ⅳ. Results
The photonic crystal fibers and photonic bandgap fibers with low loss applicable to sensors are designed and manufactured. Strain sensors using the fibers are developed in the second years.
□ Goals
Design of optimized crystal structure within fibers through simulation
Fabrication technique of PCF/PBGF for sensor applications
PCF grating techniques
Strain sensors using elliptical core PCF
Strain sensors using PBGF
Bio molecule sensor using PCF
Gas sensing using PBGF
□ Results
- Simulation program
- PCF transmission loss: < 0.02 dB/m
- Mode field diameter < 7.5 micron,
- PDL < 0.1 dB/m
- PCF -based Bragg garting
- PCF-based long-period grating: R > 99%
- Curvature sensitivity: -1.6*10^-6/m
- Strain sensitivity: ~ 1.4 pm/με
- Temperature sensitivity: -0.96 pm/K
- hollow core PBGF for sensor applications:B ~ 1.2 *10^-2 at 1420 nm
- strain sensitivity ~ -0.8 pm/με
Demonstration of bio-molecule sensing with grating
- LPG Bio sensor sensitivity: ~261.8 nm/RIU~0.23 nm/μM
Gas sensing with PBGF
Also, the quantitative outcomes from the research are as follows.
□ Intellectual property
Domestic patents Application : 11
Domestic patents Registration : 8
International patents Application : 2
International patents Registration :
□ Journals
SCI papers : 19
SCIE papers : 2
□ Proceedings
International conference : 19
Domestic conference : 27

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 4
• Summary ... 8
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 13
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 15
• 1. 연구 개발의 필요성 ... 15
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 17
• 1. 국외 연구개발의 현황 ... 17
• 2. 국내 연구개발의 현황 ... 17
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 19
• 제1절 센서용 PCF/PBGF 광섬유 최적구조 설계 ... 19
• 1. 연구의 필요성 ... 19
• 2. 연구 진행 ... 20
• 3. 변형된 Schrodinger-Bloch 식의 유도 ... 22
• 4. 수치해석 프로그램 개발 ... 23
• 5. 토의 및 결과 ... 24
• 6. 센서용 포토닉밴드갭 광섬유 설계 ... 26
• 제2절 센서용 PCF/PBGF 광섬유 제조 기술 개발 ... 32
• 1. 광자결정 광섬유 제작 기술 ... 32
• 2. 포토닉밴드갭 광섬유(PBGF) 제작 기술 ... 38
• 3. 타원형 코어 광 밴드갭 광섬유 기반 센서 개발 ... 40
• 제3절 포토닉 크리스탈 광섬유 기반 센서용 광섬유 격자 기술 ... 46
• 1. 서론 ... 46
• 2. 장주기격자 제작 방법 ... 46
• 3. PCF 격자 제작 ... 48
• 4. 특수구조 광자결정 광섬유의 격자 및 센서 개발 ... 49
• 제4절 포토닉 크리스탈 광섬유 기반 바이오분자 센싱 기술 ... 57
• 1. 바이오센서용 holey 광섬유의 설계 및 제작 ... 57
• 2. Holey 광섬유에 장주기 격자 제작 및 특성 분석 ... 61
• 3. Holey 광섬유 장주기 격자 기반의 굴절률 측정 센서 ... 65
• 4. 바이오 분자 농도 측정 기술 개발 ... 67
• 제5절 포토닉 크리스탈 광섬유 기반 가스 센싱 기술 ... 72
• 1. 포토닉밴드갭광섬유 가스센서 동작 원리 ... 72
• 2. 포토닉크리스탈광섬유 기반 아세틸렌가스 센서 구현 ... 75
• 3. 결론 ... 85
• 제4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 87
• 제1절. 연구목표 ... 87
• 제2절 평가 착안점 ... 89
• 제3절. 관련분야 기여도 ... 90
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 91
• 제6장 참고문헌 ... 93
• 끝페이지 ... 97