반사형 마이크로미러와 듀얼 코어 클리메이터를 이용한 광 마이크로폰

Optical Microphone Incorporating a Reflective Micromirror and a Dual-core Collimator

본 논문에서는 듀얼 코어 광섬유 콜리메이터(dual-core fiber collimator)와 멤브레인형 마이크로미러를 이용한 광마이크로폰을 제안하고 구현하였다. 콜리메이터와 미러는 각각 광헤드(optical head)와 반사형 진동판으로서 사용된다. 특히, 미러 진동판은 얇은 실리콘 바(bar)에 의해 프레임에 연결되어 있어서 인가된 음압에 따라 자유롭게 움직인다. 두 개의 콜리메이터가 집적된 광헤드는 음압을 감지하고 변조하는데 사용되는 광을 공급하고 받는 역할을 한다. 이 콜리메이터 광헤드를 사용함으로써 진동판과의 초기 정렬시 기존의 광섬유를 이용한 경우에 비해 허용 오차가 클 뿐만 아니라 전체적으로 광마이크로폰의 구조도 간단해졌다. 본 논문에서는 광헤드와 진동판 사이의 거 리를 변화시켜 가면서 응답 특성을 측정하여 선형성과 민감도가 최대인 지점을 동작점으로 결정하였다. 음성신호의 주파수를 변화시켜 가면서 광마이크로폰의 출력을 측정하여 얻은 주파수 대역폭은 약 $\pm$5 dB 이하 출력 변화에 대해 약 3 kHz였다.

An optical microphone based on a dual-core fiber collimator and a membrane type micromirror serving as an optical head and a reflective diaphragm respectively was implemented. The micromirror diaphragm is suspended by a thin silicon bar linked with a frame, thus it is subject to a displacement induced by acoustic waves. The optical head incorporating two collimators integrated in a single housing gives light to and receives it from the diaphragm, rendering the optical microphone structure simple and compact. This dual-core collimator having a slowing varying beam profile facilitates the initial alignment of the optical head with the diaphragm, especially the distance between them. For the assembled microphone, the static characteristics were investigated tofind the operation point defined as the optimum distance between the head and the diaphragm, and a frequency response with a variation of about $\pm$5 dB for the range of up to 3kHz was achieved.