UV 임프린트 공정을 이용한 평면 광회로 기반 형광 산소 센서 프로브 모듈 제작

• 영문명: Fabrication of Fluorescent Oxygen Sensor Probe Module Based on Planner Lightwave Circuits using UV Imprint Lithography
• 발행기관: 한국마이크로전자및패키징학회
• 간행물 정보: 『마이크로전자 및 패키징학회지』제25권 제3호, 37~41쪽, 전체 5쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2018.09.30

국문 초록

본 논문에서는 UV 임프린트 기반의 평면 광 회로층을 이용한 산소농도 검출용 집적형 형광 프로브 모듈을 제안하였다. 제안된 형광 프로부 모듈은 광원과 형광 신호를 고효율로 전송할 수 있게 동일 광 경로를 가지는 비대칭 $1{\times}2$ 수식 이미지 빔 분배기 형태로 설계되었으며, 이를 UV 임프린트 공정을 통해 제작하였다. 제작된 광 회로층의 끝단에 최적의 형광 염료 농도로 센서막을 코팅하여 산소 농도 검출용 광학 프로브 모듈을 구현하였다. 제작된 형광 프로부 모듈을 이용한 산소 농도 측정용 센서 시스템은 0%에서 20%의 가스 농도 범위에서 약 0.3%의 분해능까지 산소 농도를 검출 할 수 있었다. 이러한, 평면 광회로 기반의 형광 프로브 모듈은 저가의 집적형 산소 센서 검출 시스템을 가능하게 하여, 화학분야, 바이오 분야, 그리고 대기 및 수질 환경을 모니터링 하는 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

영문 초록

This paper presents the integrated fluorescent oxygen sensor probe module based on planner lightwave circuits using UV imprint lithography. The oxygen sensor system is consisted of the optical source part, optical detector part and optical sensing probe part to be composed of the planner lightwave circuit and oxygen sensitive thin film layer. Firstly, we optimally designed the planner lightwave circuit with asymmetric $1{\times}2$ 수식 이미지 beam splitter using beam propagation method. Then, we fabricated the planner lightwave circuits using UV imprint lithography process. This planner lightwave circuits transmitted the optical power with 76% efficiency and the fluorescence signal with 70% efficiency. The oxygen sensitive thin film layer is coated on the end face of planner lightwave circuit. The oxygen sensor system using this sensor probe module with planner lightwave circuit could measure the concentration with 0.3% resolution from 0% to 20% gas range. This optical oxygen sensor probe module make it possible to compact, simple and cheap measurement system.

목차

1. 서론

2. 평면 광 회로층 기반 산소 가스 센서 검출 원리

3. 1×2 비대칭 빔 분배기 평면 광 회로 기반 산소 센서 프로브 구조 설계

4. UV 임프린트 공정에 의한 산소 센서용 평면 광 회로 제작

5. 형광 센서막 코팅 및 산소 센서 모듈 패키징 공정

6. 산소 센서 모듈 특성평가

감사의 글

References

키워드

Oxygen sensor probe module UV imprint lithography Fluorescence signal Planner lightwave circuits