본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭계를 이용한 표적물질 농도 측정 장치는, 표적물질을 포함하는 시료에 명멸 주파수로 변조된 자극광을 조사하는 자극 광원부; 광을 방출하는 탐지 광원부; 상기 광을 기준광과 탐지광으로 분기하고 일단 및 타단에 각각 적어도 3개의 포트를 포함하는 다중포트 커플러; 상기 기준광이 진행하는 제1 광 경로 및 상기 탐지광이 상기 시료로 진행하는 제2 광 경로를 포함하는 광 경로부; 상기 기준광 및 상기 탐지광이 상기 광 경로부를 통과하고 상기 다중포트 커플러로 회귀하여 합해진 간섭광을 검출하는 광 센서부를 포함한다.