Journal of Sensor Science and Technology (센서학회지)

The Korean Sensors Society (한국센서학회)
권호 표지

Characteristics of A Diaphragm-Type Fiber Optic Fabry-Perot Interferometric Pressure Sensor Using A Dielectric Film

유전체 박막을 이용한 다이아프램형 광섬유 Fabry-Perot 간섭계 압력센서의 특성

  • Kim, M.G. (Semiconductor Div., ETRI) ;
  • Yoo, Y.W. (Metatech co.) ;
  • Kwon, D.H. (Dept. of Electronic Eng., Kyungil Univ.) ;
  • Lee, J.H. (School of Electronic & Electrical Eng., Kyungpook Nat'l Univ.) ;
  • Kim, J.S. (Dept. of Electronic Eng., Inje Univ.) ;
  • Park, J.H. (Dept. of computer & Electronics Eng., Keimyung Univ.) ;
  • Chai, Y.Y. (Dept. of computer & Electronics Eng., Keimyung Univ.) ;
  • Sohn, B.K. (School of Electronic & Electrical Eng., Kyungpook Nat'l Univ.)
  • 김명규 (한국전자통신연구원 반도체단) ;
  • 유양욱 ((주) 메타텍) ;
  • 권대혁 (경일대학교 전자공학과) ;
  • 이정희 (경북대학교 전자전기공학부) ;
  • 김진섭 (인제대학교 전자공학과) ;
  • 박재희 (계명대학교 컴퓨터전자공학부) ;
  • 채용웅 (계명대학교 컴퓨터전자공학부) ;
  • 손병기 (경북대학교 전자전기공학부)
  • Published : 1998.05.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The strain characteristics of a fiber optic Fabry-Perot pressure sensor with high sensitivity using a $Si_{3}N_{4}/SiO_{2}/Si_{3}N_{4}$ (N/O/N) diaphragm is experimentally investigated. A 600 nm thick N/O/N diaphragm was fabricated by silicon anisotropic etching technology in 44 wt% KOH solution. An interferometric fiber optic pressure sensor has been manufactured by using a fiber optic Fabry-Perot intereferometer and a N/O/N diaphragm. The 2 cm length fiber optic Fabry-Perot interferometers in the continuous length of single mode fiber were produced with two pieces of single mode fiber coated with $TiO_{2}$ dielectric film utilizing the fusion splicing technique. The one end of the fiber optic Fabry-Perot interferometer was bonded to a N/O/N diaphragm. and the other end was connected to an optical setup through a 3 dB coupler. For the N/O/N diaphragm sized $2{\times}2\;mm^{2}$ and $8{\times}8\;mm^{2}$, the pressure sensitivity was measured 0.11 rad/kPa and 1.57 rad/kPa, respectively, and both of the nonlinearities were less than 0.2% FS.

$Si_{3}N_{4}/SiO_{2}/Si_{3}N_{4}$(N/O/N) 다이아프램과 결합된 고감도의 광섬유 Fabry-Peort 압력센서를 개발하여 스트레인 및 그 응답특성을 조사하였다. 먼저, 44 wt% KOH 수용액을 이용한 실리콘 이방성식각기술로 600 nm 두께의 N/O/N 다이아프램을 제조하였으며, 제조된 다이아프램과 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 결합하여 광섬유 압력센서를 구성하였다. 단일모드 광섬유(SMF)내에 $TiO_{2}$ 유전체 박막을 용융접합하여 공극의 길이가 약 2 cm인 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 제작하였다. 광섬유 Fabry-Perot 간섭계의 한쪽 끝은 N/O/N 다이아프램과 결합하였으며, 나머지 한쪽을 3 dB 광결합기를 통해 광측정장치에 연결하였다. $2{\times}2\;mm^{2}$ 및 $8{\times}8\;mm^{2}$ 크기의 N/O/N 다이아프램에 대해 응답특성을 조사한 결과, 각각 약 0.11 rad/kPa과 1.57 rad/kPa의 압력감도를 나타내었으며, 선형오차는 0.2 %FS이내였다.

Keywords