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UV광 측정용 아조벤젠 코팅된 FBG의 열적 효과 제거 및 파장 의존성에 대한 연구
최동석,김현경,안태정,Choi, Dong-Seok,Kim, Hyun-Kyoung,Ahn, Tae-Jung 한국광학회 2011 한국광학회지 Vol.22 No.2
본 논문에서는 ultraviolet (UV) 광의 세기를 원격으로 측정하기 위한 아조벤젠 (azobenzene) 코팅된 fiber Bragg grating (FBG)를 구현하였다. 아조벤젠 폴리머는 UV 광에 의해서 탄성이 변화하여 FBG의 코어 격자의 주기 변화를 유도하여 중심파장을 이동시킨다. 중심파장의 이동은 UV 광과 UV 이외의 파장대역의 빛에 의해서 복합적으로 발생하는데 중심파장의 이동량은 약 0.18 nm 이다. 측정의 정확성을 향상시키기 위해서 광원의 복사열에 의한 중심파장의 이동을 열차단 필터(thermal filter)를 사용하여 제거한 결과 중심파장의 이동량은 약 0.06 nm로 다소 감소하였지만 분석 결과 열에 의한 이동량이 충분히 제거된 것을 확인하였다. 또한 서로 다른 방법인 열경화법과 UV 경화법으로 각각 제작된 아조벤젠 폴리머를 이용하여 아조벤젠 코팅 FBG를 제작하였고, 각 제조법에 따른 UV센서로서의 적합성을 확인하였다. 몇 개의 밴드패스 필터(band pass filter)를 사용하여 파장에 대한 민감도를 측정한 결과, 단위 UV 세기당 중심파장의 이동량은 370nm 파장 밴드에서 가장 큰 값인 0.029로, 단파장 영역에서 반응성이 우수하다는 사실을 확인 하였다. 아조벤젠 폴리머의 흡수 스펙트럼과 아조벤젠 코팅 FBG의 파장 의존도가 서로 잘 일치하는 것을 확인하였다. In the paper, we have demonstrated an azobenzene-coated fiber Bragg grating (FBG) for monitoring ultraviolet light (UV) intensity in remote measurement. The elasticity of the coated azobenzene polymer is changed by the UV light, which induces a center wavelength change corresponding to the change of the FBG's grating period. The wavelength shift resulting from both UV light and other light with the wavelength out of the UV range was about 0.18 nm. In order to improve the accuracy of the measurement, the center wavelength shift caused by radiant heat of the light source was sufficiently removed by using a thermal filter. The amount of the center wavelength shift was consequently reduced to 0.06 nm, compared to the result without the thermal filter. Also, the FBGs coated by using azobenzene polymer were produced by two different methods; thermal casting and UV curing. Considering temperature dependence, UV curing is more suitable than thermal casting in UV sensor application of the azobenzene-coated FBG. In addition, we have confirmed the wavelength dependence of the optical sensor by means of four different band pass filters. Thus, we found out that the center wavelength shift per unit intensity is 0.029 [arb. unit] as a maximum value at 370 nm wavelength region and that the absorption spectrum of the azobenzene polymer was very consistent with the wavelength dependence of the azobenzene-coated FBG.
광반응 재료가 코팅된 단주기 광섬유격자 기반 자외선센서의 광민감도 향상 연구
김우영,김찬영,김현경,안태정,Kim, Woo Young,Kim, Chan-Young,Kim, Hyun-Kyoung,Ahn, Tae-Jung 한국광학회 2015 한국광학회지 Vol.26 No.2
This study was focused on developing an optical sensor that monitors ultraviolet (UV) light. Recently, we proposed and demonstrated a novel, highly sensitive UV sensor based on a fiber Bragg grating (FBG). To ensure that the incident UV light is focused on the FBG surface, the sensor was coated with an azobenzene polymer material that acts as a UV-induced stretchable functional material, in combination with a cylindrical focal lens. In this study we have improved the sensitivity of the sensor by employing a cylindrical focal mirror as a curved reflector, to refocus the UV light passing through the FBG. We considered the performance of several different types of reflectors and chose the optimal radius of curvature for the reflector. Compared to the UV sensor without an auxiliary device, the sensitivity of the FBG sensor with a focal lens and a curved reflector was 15 times as high. 본 논문은 자외선 광학센서 개발에 관한 것이다. 기존에 반도체 기반 자외선 센서를 대체하기 위해 개발된 단주기 광섬유격자기반 자외선 센서에 대한 측정 민감도를 향상시키기 위한 다양한 장치들을 설계하고 실험을 통해 성능을 확인하였다. 최근 연구를 통해 자외선 흡수에 따라 인장력이 유도되는 아조벤젠 폴리머 재료와 장력에 따른 광섬유격자 특성 변화를 조합하여 새로운 자외선 센서의 개념이 제시되었다. 본 연구에서는 광섬유격자 기반 자외선 센서에서 흡수하지 못하고 통과되는 자외선 잔광을 반사판을 이용해서 다시 반사시켜 센서에서 재흡수되는 원리로 센서의 민감도를 향상시켰다. 본 논문에서는 반사판의 종류를 선정하고 반사판의 곡률반경을 최적화하였다. 또한 기존의 원통형 집광렌즈를 이용한 민감도 향상 기술을 접목 시켜 아무런 장치가 없을 때와 비교해서 약 15배의 성능을 향상시키는 결과를 얻었다. 또한 외부 환경 효과를 줄이기 위한 패키지 모듈을 제작하여 적용하고 그 특성을 분석하였다.
유종수 ( Jong Su Yu ),이성윤 ( Seong Yun Lee ),나희영 ( Hee Yeong Na ),안태정 ( Tae Jung Ahn ),김현경 ( Hyun Kyoung Kim ) 한국고무학회 2012 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.47 No.4
최근 들어 광, 온도, pH, 전기, 자성, 압력 등과 같은 외부 환경의 작은 변화에도 반응하여 모양/부피가 변하거나 기계적, 광학적, 전기적, 화학적 특성 등이 가역적으로 바뀌는 스마트 소재에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 스마트 소재들 중 광조사에 의해 소재의 다양한 특성을 가역적으로 제어할 수 있는 광응답 스마트 소재가 많은 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 광에너지를 받아 기계적 에너지로 바로 전환되어 인공근육, 모터 등과 같은 액츄에이터 기능을 할 수 있는 광구동형 스마트 고분자 소재들에 대해 소개하고자 한다. 특히, 광구동형 스마트 고분자 소재중에서도 마이크로와 매크로 스케일 변형이 가능한 아조벤젠을 함유한 비결정성 고분자, 액정 고분자, 자기 조립형 초분자에 대한 다양한 연구들에 대해 설명하고자 한다. Control of shape/volume, mechanical, optical, electrical, and chemical switching of materials by external stimuli such as light, temperature, pH, electric field, and pressure has attracted great attention. Among these materials, photo-responsive materials containing photochromic compounds such as azobenzene, spiropyran, and cinnamic acid groups have been the subject of intense interest in recent years. In this review, we describe the recent progress in the area of azobenzene containing polymer materials that can convert light energy into mechanical energy directly. Especially we focus our attention on light-driven actuators such as artificial muscle, motor, and valve. We summarize the photomechanical effects in liquid crystal elastomer, amorphous polymer, monolayer, and supramolecules containing azobenzene, respectively.
기능성 고분자가 코팅된 스트레인 게이지 기반 자외선 센서 기술
고영민 ( Young-min Ko ),박수정 ( Su-jeong Park ),문종주 ( Jong-ju Moon ),김지훈 ( Ji-hun Kim ),안태정 ( Tae-jung Ahn ) 조선대학교 공학기술연구원 2020 공학기술논문지 Vol.13 No.2
This paper proposes a new type of ultraviolet (UV) sensor coated with Azobenzene polymer material, a functional polymer that has recently been gaining interest in strain gauge equipment. Azovenzene polymers react reversively to ultraviolet rays, transforming the internal structure of the material. It is a technology that measures the change in strain induced by the ultraviolet light to the Azobenzene polymer using an electric strain gauge and detects ultraviolet rays from it. In particular, sensors are designed to determine the direction in which UV rays are introduced.
코팅 형태에 따른 아조벤젠 코팅 FBG 자외선 센서의 특성 연구
최동석 ( Dong Seok Choi ),정회석 ( Hoe Seok Jeong ),김찬영 ( Chan Young Kim ),송일신 ( Il Shin Song ),김현경 ( Hyun Kyoung Kim ),안태정 ( Tae Jung Ahn ) 조선대학교 공학기술연구원 2012 공학기술논문지 Vol.5 No.2
In this study, we have characterized a ultraviolet (UV) sensor based on a fiber Bragg grating (FBG) coated with azobenzene-containing polymer material. The elasticity of the azobenzene polymer as a photo-responsive material that undergoes reversible refractive index change on exposure to ultraviolet light, which induces the center wavelength shift corresponding to the variation of the azobenzene-coated FBG`s period. In comparison with thermal casting method and UV curing method to polymerize the functional material, it turns out that UV curing method is more suitable than thermal curing method for the UV sensors. We prepared an azo-coated FBG attached on slide-glass and made by a homemade Teflon mold. It was found out that azo-coated FBG fabricated by using the Teflon mold is more suitable than the other method for the UV sensors. In order to confirm the reproducibility and reliability of the proposed UV sensor, we repeatedly tested the UV-induced response of the sensor at 60 times for 120 minute.