광섬유 센서의 기초와 응용

제1장 광의 기초
1.1 광의 성질 · 011
1.2 광학의 기초 · 014
1.3 광파의 기초 · 036

제2장 광원
2.1 발광 다이오드 · 069
2.2 레이저 다이오드 · 090

제3장 광 검출기
3.1 광 검출기의 원리 · 131
3.2 광도전형 센서(광도전 셀) · 143
3.3 광기전력형 센서(광기전력 셀) · 148
3.4 광전자 방출형 센서 · 165

제4장 광섬유의 이해
4.1 광집적 도파로의 이해 · 173
4.2 광섬유 도파로 · 192
4.3 광섬유의 구조와 원리 · 207
4.4 광섬유 손실 · 212

제5장 광섬유 결합기와 커넥터
5.1 커넥터의 원리 · 223
5.2 광섬유의 끝단 처리 · 236
5.3 스플라이스 · 239
5.4 커넥터 · 243
5.5 광원의 결합 · 251

제6장 광섬유 센서의 기초
6.1 광섬유 센서의 개념과 원리 · 261
6.2 광섬유 센서의 4가지 기본 변환 · 268
6.3 광섬유 센서의 특징 · 279
6.4 광섬유 센서에 의한 물리량 측정 · 281

제7장 광섬유 센서의 응용
7.1 광섬유 변위 센서의 용용 · 341
7.2 광섬유 진동 센서의 용용 · 365
7.3 광섬유 온도 센서의 용용 · 376
7.4 광섬유 음향 센서의 용용 · 390

참고문헌 · 395

[ 저자서문 ]
1970년에 처음으로 저손실의 광섬유가 개발된 이래 계속 발전하여 극저손실이며 광대역 특성의 광섬유가 개발되어 왔다. 이러한 광섬유는 현재 계측 분야에서 센서로서 널리 이용되고 있으며 광섬유 센서라 한다.
광섬유 센서는 광섬유 내부 빛의 특성 변화를 검출하여 외부 물리량 측정이 가능하다. 즉, 광섬유 내부를 진행하는 빛의 특성(빛의 세기, 주파수, 위상, 편광 등)이 외부 물리량에 의해 변화되면 이를 광 검출기가 감지함으로써 외부 물리량 (변형률, 온도, 압력, 전류, 회전 등)에 대해 측정이 가능하게 된다. 이러한 광섬유 센서는 전원 공급이 필요하지 않아 강한 전자파의 간섭에 영향을 받지 않으며 극한 조건을 처리 할 수 있으며, 비접촉이고 비파괴적인 측정이 가능하다. 따라서 이러한 장점 때문에 많은 연구가 이루어졌으며 많은 산업 분야에서 선택되는 센서로 인기를 얻고 있다.
본서에서는 광섬유 센서에 사용되는 광의 기초적인 내용과 광원 및 광감지기 등으로 구성하였으며 센서 시스템의 구성 요소로서의 광섬유에 대한 여러 특성 등을 이해할 수 있도록 꾸몄다. 그리고 광섬유 내부 빛의 특성 변화를 검출하는 각종 광섬유 센서의 기본 원리 등을 이해함으로써 외부 물리량에 대한 센싱 원리를 이해할 수 있도록 구성하였다.
본서는 총 7장으로 구성하였으며 1장에서는 광의 기초 내용을 비롯하여 2장과 3장에서는 광원과 광 감지기에 대한 개략적인 내용으로 이루어졌으며 4장에서는 센서 시스템의 구성 요소로서의 광섬유에 관련된 내용, 5장에서는 광섬유로 센서를 구성하는데 필요한 광섬유 결합기와 커넥터의 내용, 6장에서는 여러 광섬유 센서의 기초적인 원리, 그리고 7장에서는 지금까지 연구 및 개발된 광섬유 센서에 대한 내용 중심으로 이루어졌다.
본서의 내용은 광섬유에 관한 많은 논문들과 참고서적들을 참고하여 되도록 이해하기 쉽게 서술하려 하였으나 다소 부족한 부분도 있으리라 생각된다. 넓은 아량을 베풀어 주시기 바라며 광섬유 센서를 연구하는 또는 광섬유 센서에 관심이 있는 사람들에게 조금이나마 도움이 되었으면 하는 바람이다.
이 책의 집필에 있어서 광섬유 센서의 많은 연구와 실용화의 성과를 인용하였으며 다수의 저서와 문헌도 참고하였다. 제자들을 포함한 연구자와 저자들에게 깊은 감사를 표한다.
끝으로 본서의 출판에 많은 도움을 준 충남대출판사 임직원 여러분께 진심으로 감사드린다.

광섬유 변위 센서 원리에서 변위를 일정하게 고정하면 광섬유 변위 센서는 측정물의 표면 상태(표면 거칠기, 색 및 형상)에 따라 수광 섬유의 수광 반사 강도가 다르게 된다. 따라서 변위를 고정하고 5만원 지폐의 표면 거칠기도 일정하게 하면 색이나 형상 등에 의해 광섬유 센서의 출력량이 달라지므로 이 원리를 지폐의 위폐 감별에 이용하는 것이다.