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광섬유를 통해 광원으로부터 빛을 입력 받아 수소를 감지하는 광학식 센서에 있어서, 수소 가스와 반응하여 팽창 또는 수축하는 감지 물질을 포함한 센싱 유닛; 측벽으로 상기 센싱 유닛의 적어도 일부를 둘러싸는 바디 케이스; 상기 광섬유가 삽입된, 상기 바디 케이스의 일 단에 배치된 제1 페룰; 및 상기 제1 페룰에 대향하여 상기 바디 케이스의 타 단에 배치되어, 상기 제1 페룰과 사이에 공동(cavity)을 형성하는 제2 페룰 - 상기 센싱 유닛은 상기 제2 페룰의 구멍을 관통하여 상기 센싱 유닛의 일 단이 상기 제1 페룰과 상기 제2 페룰 사이의 공동(cavity)에 배치됨 - 을 포함하고, 상기 광섬유에서 출력되어 상기 공동을 통해 진행한 빛에 대하여 패브리-페롯 간섭계에 따른 간섭파를 형성하는 광학식 센서
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제1항에 있어서, 상기 센싱 유닛은: 상기 제2 페룰의 구멍을 관통하고 상기 제1 페룰을 향해 연장된 지지체; 및 상기 지지체의 적어도 일부를 코팅하여 형성된 수소 반응층을 포함하고, 상기 수소 반응층은 상기 제2 페룰의 구멍을 관통하여 상기 공동에 노출된 상기 지지체의 제1 부분의 일부 또는 전부에 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제1항에 있어서, 상기 측벽은 적어도 하나의 개구(aperture)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 개구는 상기 공동에 대응하는 측벽의 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제3항에 있어서, 상기 간섭파는, 상기 센싱 유닛의 표면과 상기 광섬유에서 빛이 방출되는 지점 사이에 반복적인 빛의 반사로 인해 형성되며, 상기 센싱 유닛의 코팅된 감지 물질의 부피변화에 따라 상기 표면과 지점 사이의 거리가 변화함으로써 상기 간섭파의 스펙트럼 주기성이 변화하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제1항에 있어서, 상기 센싱 유닛을 고정하기 위해, 상기 제2 페룰의 구멍의 일 단에 형성된 제1 고정체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제2항에 있어서, 상기 제2 페룰의 구멍 내부에서 상기 제2 페룰의 구멍과 상기 센싱 유닛 간의 갭(gap)이 형성되도록 상기 제2 페룰의 구멍은 상기 센싱 유닛의 너비 보다 더 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제6항에 있어서, 상기 수소 반응층은 상기 제2 페룰의 구멍 내부에 삽입된 상기 센싱 유닛의 제2 부분의 일부 또는 전부 삽입 부분의 일부 또는 전부에 형성된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제2항에 있어서, 상기 지지체는 광섬유인 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제2항에 있어서, 상기 수소 반응층은 팔라듐을 포함한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제1항에 있어서, 상기 제2 페룰의 구멍에서 상기 제1 페룰에 대향하는 상기 구멍의 타 단에 배치되어 상기 센싱 유닛을 고정하는 제2 고정체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제2항에 있어서, 상기 센싱 유닛은: 상기 제1 페룰에 대향하여 상기 센싱 유닛의 표면 상에 형성된, 상기 수소 반응층 보다 더 높은 반사율을 갖는 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제11항에 있어서, 상기 반사층은 Au을 포함한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제6항에 있어서, 상기 센싱 유닛이 제1 페룰 및 제2 페룰에 걸쳐서 고정되도록, 상기 제2 페룰의 구멍을 관통한 센싱 유닛은 상기 제1 페룰의 구멍에 삽입되는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제13항에 있어서, 상기 제1 페룰의 구멍 내부에서 상기 제1 페룰의 구멍과 상기 센싱 유닛 간의 갭(gap)이 형성되도록, 상기 제1 페룰의 구멍은 센싱 유닛의 너비 보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제13항에 있어서, 상기 광학식 센서는 기체 또는 유체 중에 분포하는 수소를 감지하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서
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제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 따른 광학식 센서; 상기 광원을 포함한 광원부; 광 써큘레이터; 및상기 광학식 센서에서 형성된 간섭파의 스펙트럼 주기성의 변화에 기초하여 수소 가스의 존재 여부를 검출하거나 또는 수소 가스의 농도를 측정하는 광 스펙트럼 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 가스 검출 시스템
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제16항에 있어서, 상기 광원부는: 상기 광원의 빛을 수신하여 증폭하는 EDFA(Er-doped fiber amplifier)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 가스 검출 시스템
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제16항에 있어서, 상기 광원은 단일 파장 광원인 것을 특징으로 하는 수소 가스 검출 시스템
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제16항에 있어서, 상기 광 써큘레이터는 제 1, 제2, 및 제 3 포트를 가지고,상기 광원부에서 출력된 빛을 상기 제2 포트에 연결된 상기 광학식 센서로 출력하고, 상기 광학식 센서에서 형성되어 상기 제2 포트로 입력되는 상기 간섭파를 상기 제3 포트에 연결된 상기 광 스펙트럼 분석기로 출력하는 것을 특징으로 하는 수소 가스 검출 시스템
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제16항에 있어서, 상기 광원은 제1 시간 동안 빛을 방출하고, 제2 시간 동안 빛을 비-방출하며, 상기 제2 시간은 상기 제1 시간 동안 방출된 빛이 상기 센싱 유닛의 표면에서 반사되어 상기 광 스펙트럼 분석기로 진행하는 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 가스 검출 시스템
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