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광도파로형 초저주파(ELF) 전계계측 센서의 개발
Developments of Extremely Low Frequency Electric Field Sensor using Guided-wave Optical Modulator

최영규   (신라대학교 광전자공학과UU0000867  ); 김문환   (신라대학교 자동차기계공학과UU0000867  );
  • 초록

    비대칭 도파로 마흐젠더(Mach-Zehnder)형 Ti:LiNbO₃ 광변조기를 이용하여 아주 낮은 저주파대 (ELF:Extremely Low Frequency)의 전계계측을 시도하였다. Ti:LiNbO₃ 광변조기를 이용하는 전계센서의 감도는 광변조기의 전극구조에 따라 크게 달라지는 것을 알 수 있었다. 이의 확인을 위한 실험적 연구로서 플레이트(plate)형 프로브안테나를 부착한 광변조기를 제작하여 저주파 전계강도를 측정하였다. 전계강도의 측정은 주파수범위 60㎐ 에서 100㎑ 까지, 전계강도 0.1V/㎝ 에서 60V/㎝ 까지의 범위를 측정하였다. 10㎜×10㎜ 프로브안테나의 경우, 60㎐, 0.1 V/㎝의 피측정전계에서 10㎷의 감도를 얻을 수 있었다. 저주파 전계강도를 측정하기 위해서는 넓은 유효면적을 갖는 플레이트형 프로브안테나가 일반적인 다이폴 안테나보다 유용하다는 것을 확인하였다. 피측정 전자계의 주파수 범위에 따라 안테나의 유효면적을 적당히 조절한다면 더 좋은 센서의 감도를 얻을 수도 있다.


    The use of an asymmetric Mach-Zehnder interferometric amplitude modulator to measure a relatively low frequency electric field strength is described. The sensitivity of an electric field sensor using a Ti:LiNbO $_3$ optical modulator is strongly affected by the shape of a electrode(probe antenna). To measure the low frequency electric field, a probe antenna of wide effective area is more useful than the usual dipole antenna. As a proof of this, the optical modulator was fabricated with a plate-type probe antenna and the usefulness of this antenna tested for measuring low frequency electric field strength. Measurements were performed in the range 0.1V/cm to 60V/cm at 60Hz through 100KHz. Using a probe antenna of 10mm $\times$ 10mm, the output voltage of 10㎷ was measured with respect to the electric field strength of 0.1V/cm at 60Hz. By increasing the effective area of the probe antenna, better sensitivity is obtainable over the measured range.


  • 참고문헌 (9)

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