센싱을 위한 광마이크로병 공진기

전문가 제언

○ 환경의 미세한 변화를 감지할 수 있는 광학 마이크로공진기는 센서의 기초가 되며 고도로 민감한 물리적, 화학적, 생물학적 센서를 위한 플랫폼을 구성할 수 있다. 마이크로병 공진기(MBR: microbottle resonator)는 일종의 속삭임 갤러리모드(WGM: whispering gallery mode) 광 마이크로공진기로서 실린더 및 구와 다른 공진기 특성을 가지면서 고유한 스펙트럼 특성을 나타낸다.

○ 속삭임 갤러리는 본래 영국 런던에 있는 세인트폴성당의 반구형 돔 아래에 있는 회랑으로서 한 구석에서 작은 목소리의 속삭임도 둥근 돔을 타고 공명되어 반대편에서 선명하게 들리는 현상에서 그 이름이 유래되었다. 이 원인으로는 음파가 둥근벽을 통하여 거듭 반사되어 멀리까지 잘 들리게 된다는 것을 1870년 Rayleigh경이 밝힌바 있다. 지금은 인도의 Gumbaz, 뉴욕의 Grand Central Terminal를 비롯하여 세계 각처에 Whispering Gallery가 다수 건립되어 있다.

○ 매우 높은 Q-값을 갖는 WGM 공진기는 민감한 굴절계, 화학 및 생물학적 센서로 제안되었다. 마이크로병은 끝이 점점 가늘어지는 섬유와 결합하여 깨끗한 스펙트럼을 얻는 장치에 응용되고 있으며 특히 속이 빈 광학유체 마이크로병은 그 속을 흐르는 액체나 가스를 감지하는데 이상적이다. 온도의 변화는 공진기의 변화를 가져온다. 에탄올 충전 마이크로버블에서 최대 0.20nm/K의 감도로 측정된다.

 

○ 국내에서도 WGM 공진모드를 적용하는 연구가 다양한 분야에서 수행되고 있다. 한진우(대구대) 연구팀은 공진기에서 은 입자의 섭동분석을(새물리64(2)), 권오대(포항공대) 연구팀은 광양자궤적 분석을, 주영상(한국원자력연구소)등은 핵연료봉 액체 누수탐지를 WGM 모드로 검출하는 연구 등을 보고하였으나 본 연구처럼 하나의 공진기로 물리, 화학, 생물현상 등 다양한 측정이 가능한 연구결과는 보고되지 않고 있다. 우리의 기초과학 연구 분야도 더욱더 확대되고 활성화되는 계기가 되기를 기대한다.

저자

Pablo Bianucci

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2016

권(호)

16()

잡지명

Sensors

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

00184101~00184110

분석자

윤*중

분석물

• 센싱을 위한 광마이크로병 공진기.pdf [517,043 byte]

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