KR100926032B1 - Time-resolved terahertz pump-probe spectrometer - Google Patents

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KR100926032B1 KR1020070114647A KR20070114647A KR100926032B1 KR 100926032 B1 KR100926032 B1 KR 100926032B1 KR 1020070114647 A KR1020070114647 A KR 1020070114647A KR 20070114647 A KR20070114647 A KR 20070114647A KR 100926032 B1 KR100926032 B1 KR 100926032B1
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Abstract

본 발명은 시간분해 THz 펌프-프로브 분광기에 관한 것으로, 특히 펨토초 레이저 빔을 3개로 분리하여 2개의 빔을 THz 프로브와 THz 펌프를 통해 샘플에 입사하여 THz파를 생성하고, THz 펌프 빔과 THz 프로브 빔이 샘플에 도달하는 시간 차이를 달리하여 시간 차이에 따른 THz 프로브 빔에 변화를 주고 샘플을 투과한 THz 프로브 빔과 제3빔을 집광하여 테라헤르츠파를 검출할 수 있도록 함으로써, 기존과 달리 테라헤르츠 주파수 영역에서 시간에 따른 테라헤르츠파의 변화량을 측정할 수 있는 시간분해 THz 펌프-프로브 분광기에 관한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 펨토초 초고속 레이저빔을 생성하는 빔 생성기(10); 펨토초 초고속 레이저빔을 제1, 제2 및 제3빔으로 분리하는 제1 및 제2빔분리기(20,30); 제1빔을 이용하여 테라헤르츠파를 생성하여 샘플(100)에 입사시켜 주는 THz 프로브(40); 제2빔을 이용하여 테라헤르츠파를 생성하고 샘플(100)에 입사하여 테라헤르츠파의 주파수를 가변시켜 주는 THz 펌프(50); 및 샘플(100)을 투과한 테라헤르츠 프로브 빔과 제3빔을 집광하여 테라헤르츠파를 측정하는 측정수단(60);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Figure R1020070114647

티타늄-사파이어 레이저빔, THz 프로브, THz 펌프, 광전달 딜레이, 검출기

The present invention relates to a time-resolved THz pump-probe spectrometer, and in particular, two femtosecond laser beams are separated, and two beams are incident on a sample through a THz probe and a THz pump to generate THz waves, and a THz pump beam and a THz probe. By varying the time difference at which the beam reaches the sample, the THz probe beam is changed according to the time difference, and the THz probe beam and the third beam that have passed through the sample can be collected to detect terahertz waves. A time-resolved THz pump-probe spectrometer capable of measuring the amount of change in terahertz waves over time in the hertz frequency domain. The present invention for achieving this object, the beam generator 10 for generating a femtosecond ultra-fast laser beam; First and second beam separators 20 and 30 for separating the femtosecond ultrafast laser beam into first, second and third beams; A THz probe 40 generating a terahertz wave by using the first beam and incident the sample 100 into the sample 100; A THz pump 50 which generates a terahertz wave using the second beam and enters the sample 100 to vary the frequency of the terahertz wave; And measuring means 60 for condensing the terahertz probe beam and the third beam that have passed through the sample 100 and measuring the terahertz wave.

Figure R1020070114647

Titanium-Sapphire Laser Beam, THz Probe, THz Pump, Transmitter Delay, Detector

Description

시간분해 THz 펌프-프로브 분광기{Time-resolved terahertz pump-probe spectrometer}Time-resolved terahertz pump-probe spectrometer

본 발명은 시간분해 THz 펌프-프로브 분광기에 관한 것으로, 종래의 시간분해 펨토초 레이저 펌프-THz 프로브 분광기술보다 우수한 THz 펌프-프로브 분광기를 제공하고자 하는 것이다.The present invention relates to a time resolved THz pump-probe spectrometer, and to provide a THz pump-probe spectrometer superior to conventional time resolved femtosecond laser pump-THz probe spectroscopy.

일반적으로 테라헤르츠(THz)파는 전파와 광파의 경계 영역의 주파수로 오랫동안 도달하지 못했던 주파수 영역대였으나 최근 들어 광대역 광원과 고감도 검출 소자의 개발등 광-나노 기술의 발전에 힘입어 테라헤르츠 이미징으로 대표되는 물질 동정, 생체 계측 등의 산업 용도를 위한 새로운 분야로 개척되고 있는 분야이다.In general, the terahertz (THz) wave has been a frequency band that has not been reached for a long time at the boundary between the radio wave and the light wave. It is a field that is being pioneered as a new field for industrial use such as identification of materials and biometrics.

이러한 THz파는 전파천문과 분석과학 분야에서 매우 제한적으로 연구ㆍ이용되어 왔으나, 최근에 들어서는 공업ㆍ의료ㆍ바이오ㆍ농업ㆍ안전 분야 등 다양한 분야에 응용이 기대되고 있다.These THz waves have been researched and used in radio astronomy and analytical science in a limited manner, but they are expected to be applied to various fields such as industrial, medical, bio, agricultural, and safety in recent years.

게다가 최근에 와서는 초고속 신호처리 기술이라든가 THz파를 이용하는 장치 등의 개발이 가능해지면서 THz파 대역에 있어서도 1)THz전자파를 이용하는 광공 학(photonics) 분야, 2)THz 전자공학 분야 그리고 3)THz파 영사(Imaging) 분야로 대별되며 각 분야에서의 크게 사용이 늘어가고 있다.In addition, in recent years, it has become possible to develop ultra-high speed signal processing technology and devices using THz waves, and thus, 1) photonics field using THz electromagnetic waves, 2) THz electronic engineering field, and 3) THz waves in the THz wave band. It is roughly classified into the field of imaging and is increasingly used in each field.

광공학 분야에서는 포토믹싱(photo-mixing)을 이용하여 120GHz 대역의 무선 통신 기술이 개발로 수십 Gbps의 정보 전달이 가능하게 되었으며, 나노 기술의 발전에 힘입어서 고정밀도로 제어되는 반도체 양자우물구조의 제작이 가능하여 1.9THz대의 저주파화가 진행되고 있다.In the field of optical engineering, photo-mixing has enabled the development of wireless communication technology in the 120 GHz band, which enables the transfer of information of several tens of Gbps, and the development of semiconductor quantum well structures that are highly precisely controlled with the development of nanotechnology. The low frequency of 1.9THz band is progressing.

전자공학 분야에서는 화합물 반도체에 의한 집적회로(MMIC)라든가 고속 AD변환기의 개발도 진행되고 있다. 또한, 초전도 단일 자속양자(SFQ) 논리회로의 개발로 120GHz 대역에서 동작하는 쉬프트 레지스터라든가 160Gbps의 광 포켓 스위치의 실현으로 THz 디지털 신호처리 기술에도 활용할 수 있게 되어 무선이나 계측 응용 등의 다양하게 활용되고 있다.In the field of electronics, the development of integrated circuits (MMICs) or high-speed AD converters using compound semiconductors is also underway. In addition, the development of a superconducting single magnetic flux quantum (SFQ) logic circuit enables the shift registers operating in the 120 GHz band and the optical pocket switch of 160 Gbps to be used for THz digital signal processing technology, which is widely used in wireless and measurement applications. have.

THz 전자파를 이용하는 분야에서는, 특히 펨토초 레이저(Femto-Second Laser)의 개발에 힘입어 THz파의 시간 영역 분광법 등이 개발되면서 수십 GHz~100THz 이상의 초광대역 극초단파 펄스의 생성과 시간 영역 등의 측정을 통하여 새로운 THz 분광ㆍ영사(Imaging) 기술이 개발되고 있다.In the field of using THz electromagnetic waves, in particular, the development of the time domain spectroscopy of THz waves with the development of femto-second lasers, the generation of ultra-wideband microwave pulses over tens of GHz to 100 THz and measurement of the time domain New THz spectroscopy and imaging techniques are being developed.

그러나, 종래의 THz 분광 및 영사 기술은 THz영역에서 테라헤르츠파의 변화량을 제대로 측정할 수 없는 문제가 있다.However, conventional THz spectroscopy and projection techniques have a problem that the amount of change in terahertz waves in the THz region cannot be measured properly.

본 발명은 특히 펨토초 레이저 빔을 3개로 분리하여 2개의 빔을 THz 프로브와 THz 펌프를 통해 샘플에 입사하여 THz파를 생성하고, THz 펌프 빔과 THz 프로브 빔이 샘플에 도달하는 시간 차이를 달리하여 시간 차이에 따른 THz 프로브 빔에 변화를 주고 샘플을 투과한 THz 프로브 빔과 제3빔을 집광하여 테라헤르츠파를 검출할 수 있도록 함으로써, 기존과 달리 테라헤르츠 주파수 영역에서 시간에 따른 테라헤르츠파의 변화량을 측정할 수 있는 시간분해 THz 펌프-프로브 분광기에 관한 것이다.According to the present invention, the femtosecond laser beam is separated into three, and the two beams are incident on the sample through the THz probe and the THz pump to generate the THz wave, and by varying the time difference between the THz pump beam and the THz probe beam reaching the sample. By changing the THz probe beam according to the time difference and concentrating the THz probe beam and the third beam passing through the sample, the terahertz wave can be detected. A time resolved THz pump-probe spectrometer capable of measuring the amount of change.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving this object,

펨토초 초고속 레이저빔을 생성하는 빔 생성기(10);A beam generator 10 for generating a femtosecond ultrafast laser beam;

펨토초 초고속 레이저빔을 제1, 제2 및 제3빔으로 분리하는 제1 및 제2빔분리기(20,30);First and second beam separators 20 and 30 for separating the femtosecond ultrafast laser beam into first, second and third beams;

제1빔을 이용하여 테라헤르츠파를 생성하여 샘플(100)에 입사시켜 주는 THz 프로브(40);A THz probe 40 generating a terahertz wave by using the first beam and incident the sample 100 into the sample 100;

제2빔을 이용하여 테라헤르츠파를 생성하고 샘플(100)에 입사하여 테라헤르츠파의 주파수를 가변시켜 주는 THz 펌프(50); 및A THz pump 50 which generates a terahertz wave using the second beam and enters the sample 100 to vary the frequency of the terahertz wave; And

샘플(100)을 투과한 테라헤르츠 프로브 빔과 제3빔을 집광하여 테라헤르츠파를 측정하는 측정수단(60);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.And measuring means (60) for measuring the terahertz wave by condensing the terahertz probe beam and the third beam transmitted through the sample (100).

또한, 빔 생성기는 펨토초 초고속 레이저빔을 생성하는 빔 생성기로, 빔 생성기에서 생성된 빔은 펄스폭 10~100fs이고 반복률이 10MHz인 빔인 것을 특징으로 한다.In addition, the beam generator is a beam generator for generating a femtosecond ultrafast laser beam, characterized in that the beam generated in the beam generator is a beam having a pulse width of 10 ~ 100fs and a repetition rate of 10MHz.

또한, 제2 및 제3빔은 각각 광전달 딜레이(31,21)을 통과하여 각각 THz 펌프(50)와 측정수단(60)에 입사되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second and third beams respectively pass through the light transmission delays 31 and 21 and are incident on the THz pump 50 and the measuring means 60, respectively.

또한, 제1빔분리기(20)는 초고속 레이저빔의 반사광을 THz 프로브(40)에 입사시켜 주는 것을 특징으로 한다.In addition, the first beam splitter 20 is characterized in that the reflected light of the ultra-fast laser beam is incident on the THz probe 40.

또한, 제2빔분리기(30)는 투과된 제2빔을 THz 펌프(50)에 입사하고, 반사된 제3빔을 측정수단(60)에 입사시켜 주는 것을 특징으로 한다.In addition, the second beam separator 30 is characterized in that the incident second beam is incident on the THz pump 50 and the reflected third beam is incident on the measuring means 60.

또한, THz 프로브(40) 및 THz 펌프(50)는 각각 집광용 렌즈(41,51)와 THz 생성용 ZnTe 결정(42,52) 및 빔 증폭용 비축미러(43,53)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the THz probe 40 and the THz pump 50 each include a condenser lens 41 and 51, a ZnTe crystal 42 and 52 for generating THz, and axle mirrors 43 and 53 for beam amplification. It features.

또한, 측정수단(60)은 제3빔을 집광시켜 주는 비축미러(63)와, 테라헤르츠파를 생성시켜 주는 THz 생성용 ZnTe 결정(62)과, 선형편광이 변화된 제3빔을 집광시켜 주는 집광용 렌즈(61)와, 제3빔을 편광시켜 주는 편광판(64)과, 집광된 빔을 분리시켜 주는 빔분리 편광기(65) 및 분리된 각 빔을 검출하는 검출기(66)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the measuring means 60 collects the non-axis mirror 63 for condensing the third beam, the THz-generating ZnTe crystal 62 for generating the terahertz wave, and the third beam for changing the linear polarization. A light collecting lens 61, a polarizing plate 64 for polarizing the third beam, a beam splitting polarizer 65 for separating the focused beam, and a detector 66 for detecting each split beam. It is characterized by.

또한, 편광판(64)은 제3빔을 원형으로 편광시켜 주는 것으로, λ/4편광판인 것을 특징으로 한다.In addition, the polarizing plate 64 polarizes the third beam circularly, and is characterized by being a λ / 4 polarizing plate.

본 발명에 따르면, 종래의 시간분해 레이저빔 펌프-THz 프로브 분광기는 THz 영역의 에너지보다 수백배 높은 에너지를 펌프로 사용하기 때문에 THz 영역에서의 시간분해 분광의 신뢰도가 낮은 반면, THz 펌프-프로브 분광기는 THz 영역의 에너지로 펌프 빔으로 사용하기 때문에 높은 측정 신뢰도를 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the conventional time resolution laser beam pump-THz probe spectrometer uses several hundred times higher energy than the energy in the THz region as a pump, while the reliability of time resolution spectroscopy in the THz region is low, whereas the THz pump-probe spectrometer is low. Since is used as the pump beam in the energy of the THz region, there is an effect that can obtain a high measurement reliability.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 시간분해 THz 펌프-프로브 분광기의 구성을 보여주는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the construction of a time resolved THz pump-probe spectrometer according to the present invention.

본 발명은 펨토초 초고속 레이저빔을 생성하는 빔 생성기(10)와, 이 초고속 레이저빔을 3개로 분광시켜 주는 2개의 제1 및 제2빔분할기(20,30)를 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명은 분광된 2개의 레이저빔을 각각 집광하여 테라헤르츠(THz)를 생성시켜 주는 THz 프로브(40) 및 THz 펌프(50)와, 테라헤르츠를 측정하는 측정수단(60)을 포함한다.The present invention includes a beam generator 10 for generating a femtosecond ultrafast laser beam, and two first and second beam splitters 20 and 30 for spectroscopically analyzing the ultrafast laser beam into three. In addition, the present invention includes a THz probe 40 and a THz pump 50 for concentrating two spectroscopic laser beams to generate terahertz (THz), and a measuring means 60 for measuring terahertz. .

빔 생성기(10)는 초광대역 극초단파 펄스의 생성과 시간 영역 등의 측정을 할 수 있도록 펨토초 티타늄-사파이어 초고속 레이저빔을 생성할 수 있는 것을 사용한다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 초고속 레이저빔은 펄스폭 10~100fs인 것을 이용하여, THz 발생세기 및 넓은 THz 주파수 영역을 극대화 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The beam generator 10 uses a femtosecond titanium-sapphire ultrafast laser beam that can generate ultra-wideband microwave pulses and measure time domains. In particular, in a preferred embodiment of the present invention, it is preferable to use the ultrafast laser beam having a pulse width of 10 to 100fs to maximize the THz generation intensity and the wide THz frequency range.

제1 및 제2빔분리기(20,30)는 통상의 기술로 제작되는 것을 사용하게 된다. 이때, 제1빔분리기(20)는 빔 생성기(10)로부터 입사된 레이저빔을 일부 반사시켜 제1빔을 형성하고, 나머지는 투과시켜 제2빔을 형성하게 된다. 또한, 제2빔분리기(30)는 입사된 제2빔을 일부 투과시켜 제2빔을 형성하고 나머지는 반사시켜 제3빔을 생성하게 된다.The first and second beam separators 20 and 30 may be manufactured by conventional techniques. At this time, the first beam splitter 20 partially reflects the laser beam incident from the beam generator 10 to form a first beam, and transmits the remaining beam to form a second beam. In addition, the second beam splitter 30 partially transmits the incident second beam to form a second beam and reflects the rest to generate a third beam.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 제2 및 제3빔이 각각 THz 펌프(50)와 측정수단(60)에 입사되기 전에 각각의 광전달 딜레이(21,31)를 투과할 수 있도록 구성함으로써, 펨토초의 시간분해능을 실시할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.In a preferred embodiment of the present invention, the femtoseconds are constructed by allowing the second and third beams to pass through each of the light transmission delays 21 and 31 before being incident on the THz pump 50 and the measuring means 60, respectively. It is preferable to configure so that time resolution of can be performed.

THz 펌프(50)는 제2빔을 집광하여 테라헤르츠파를 생성하고, 생성된 테라헤르츠파를 샘플(100)에 주사한다. 이러한 THz 펌프(50)는 집광용 렌즈(51)와 적당한 파장의 광원을 얻기 위한 파장 생성용 ZnTe 결정(52)을 포함하여 이루어진다. 여기서, ZnTe 결정은 두께가 얇을수록 테라헤르츠파의 신호 크기가 작으면서 광대역의 주파수를 가진 스펙트럼을 얻을 수 있다.The THz pump 50 collects the second beam to generate terahertz waves, and scans the generated terahertz waves into the sample 100. The THz pump 50 includes a condenser lens 51 and a ZnTe crystal 52 for wavelength generation for obtaining a light source of a suitable wavelength. Here, the thinner the ZnTe crystal, the smaller the magnitude of the signal of the terahertz wave and the wider spectrum can be obtained.

특히, THz 펌프(50)에는 생성된 테라헤르츠파를 증폭시키기 위한 비축미러(Off-Axis Mirrors, 53)를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 여기서, 비축미러는 빔을 집광하면서 빔의 경로가 모두 같도록 해준다.In particular, it is preferable that the THz pump 50 includes off-axis mirrors 53 for amplifying the generated terahertz waves. Here, the non-axis mirror condenses the beams so that the beam paths are all the same.

이와 같이 생성된 테라헤르츠파는 샘플(100)에 투사되어 블럭(110)에 의해 소멸되게 된다.The terahertz wave generated as described above is projected onto the sample 100 to be extinguished by the block 110.

THz 프로브(40)는 THz 펌프(50)와 동일한 구성, 제1빔을 집광하기 위한 집광용 렌즈(41)와, 적절한 파장의 테라헤르츠파를 얻기 위한 ZnTe 결정(42)과, 이 테라헤르츠파를 증폭시켜 주기 위한 비축미러(43)를 포함하여 구성된다. 이들 구성 요소들은 상술한 THz 프로브(40)의 구성요소들과 기능이 동일하기 때문에 여기서는 그 설명을 생략한다.The THz probe 40 has the same configuration as the THz pump 50, a condensing lens 41 for condensing the first beam, a ZnTe crystal 42 for obtaining terahertz waves of an appropriate wavelength, and the terahertz waves. It includes a stock mirror 43 for amplifying the. Since these components have the same function as those of the above-described THz probe 40, the description thereof is omitted here.

이와 같이 THz 프로브(40)에서 생성된 테라헤르츠파는 샘플(100)에 주사되고 THz 펌프(50)로부터 입사된 테라헤르츠파와 도달된 시간 차이에 의하여 그 세기가 변화하게 되고, 샘플(100)을 통과한 변화된 테라헤르츠 광원은 측정수단(60)에 의해 검출된다.Thus, the terahertz wave generated by the THz probe 40 is injected into the sample 100 and its intensity is changed by the time difference reached from the terahertz wave incident from the THz pump 50 and passes through the sample 100. One changed terahertz light source is detected by the measuring means 60.

측정수단(60)은 상술한 THz 펌프(50) 및 THz 프로브(40)와 마찬가지로 제3빔을 집광하기 위한 집광용 렌즈(61)와, 테라헤르츠파와 제3빔을 상호작용하기 위한 매질인 ZnTe 결정(62)과, 이 테라헤르츠파와 제3빔을 집광하기 위한 비축미러(63)를 포함하여 구성된다.The measuring means 60, like the THz pump 50 and the THz probe 40 described above, is a condenser lens 61 for condensing the third beam, and ZnTe, which is a medium for interacting the terahertz wave and the third beam. It comprises a crystal 62, and a storage mirror 63 for condensing the terahertz wave and the third beam.

이들 구성 요소들은 상술한 THz 프로브(40)와 THz 펌프(50)의 구성요소들과 기능이 동일하나, 그 배치에 있어서 차이가 있다. 즉, 측정수단(60)은 샘플(100)을 투과하여 비축미러(63)에서 집광된 테라헤르츠파와 제3빔을 함께 ZnTe 결정(62)을 통해 상호작용시키고, 광정류에 의해 임의의 각으로 돌아간 선형편광의 제3빔을 집광용 렌즈(61)로 집광하는 구조이다.These components have the same function as the components of the THz probe 40 and the THz pump 50 described above, but differ in their arrangement. That is, the measuring means 60 transmits the terahertz wave and the third beam, which are transmitted through the sample 100 and collected by the non-mirror mirror 63, together with the third beam through the ZnTe crystal 62, and at an arbitrary angle by light rectification. The third beam of the linearly polarized light is condensed by the condensing lens 61.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 측정수단(60)은 THz 프로브(40)로부터 주사된 테라헤르츠파에 의하여 선형편광이 변화된 제3빔이 편광판(64)에 투과되도록 하여 원형 또는 타원형의 편광으로 변화시키는 효과를 얻을 수 있게 하는 것이 바람직하다. 여기서, 편광판(64)은 λ/4편광판을 이용하는 것이 더욱 바람직하며, λ는 파장을 의미한다. In a preferred embodiment of the present invention, the measuring means 60 changes the circular or elliptical polarization by transmitting the third beam whose linear polarization is changed by the terahertz wave scanned from the THz probe 40 to the polarizing plate 64. It is desirable to be able to obtain the effect of making it. Here, it is more preferable that the polarizing plate 64 uses a λ / 4 polarizing plate, and λ means a wavelength.

또한, 측정수단(60)은 빔분리 편광기(65)를 더 포함하여 집광용 렌즈(63)를 통해 집광된 광원을 편광에 따라 분리하고, 각각 분리된 광원을 검출하기 위한 검출기(balanced detecter, 66)를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the measuring means 60 further includes a beam splitting polarizer 65 to separate the light sources collected through the light collecting lens 63 according to the polarization, respectively, a detector for detecting the separated light sources (balanced detecter, 66) It is preferable to include).

이와 같이 이루어진 구성을 포함하는 본 발명은, THz 프로브 빔이 샘플(100)에 도달하는 시간과 THz펌프빔이 샘플(100)에 도달하는 시간의 차이를 조절할 수 있게 된다. 따라서, THz펌프빔에 의해 변화된 샘플(100)의 흡수량을 시간에 따라 측정할 수 있게 된다.According to the present invention including the configuration thus made, it is possible to control the difference between the time when the THz probe beam reaches the sample 100 and the time when the THz pump beam reaches the sample 100. Therefore, the amount of absorption of the sample 100 changed by the THz pump beam can be measured with time.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.

도 1은 본 발명에 따른 시간분해 THz 펌프-프로브 분광기의 구성을 보여주는 개략도.1 is a schematic view showing the construction of a time resolved THz pump-probe spectrometer according to the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 빔 생성기10: beam generator

20 : 제1빔 분리기20: first beam separator

21, 31 : 광전달 릴레이21, 31: photoelectric relay

30 : 제2빔 분리기30: second beam separator

40 : THz 프로브40: THz probe

41, 51, 61 : 집광용 렌즈41, 51, 61: condensing lens

42, 52, 62 : ZnTe 결정42, 52, 62: ZnTe crystal

43, 53, 63 : 비축미러43, 53, 63: Stock Mirror

50 : THz 펌프50: THz Pump

60 : 측정수단60 measuring means

64 : 편광판64: polarizer

65 : 빔분리 편광기65: beam splitting polarizer

66 : 검출기66: detector

100 : 샘플100: sample

110 : 블럭110: block

Claims (10)

펄스폭 10~100fs이고, 반복률이 10MHz인 펨토초 초고속 레이저빔을 생성하는 빔 생성기(10);A beam generator 10 generating a femtosecond ultrafast laser beam having a pulse width of 10 to 100 fs and a repetition rate of 10 MHz; 상기 펨토초 초고속 레이저빔을 제1, 제2 및 제3빔으로 분리하는 제1 및 제2빔분리기(20,30);First and second beam splitters 20 and 30 for separating the femtosecond ultrafast laser beam into first, second and third beams; 분리된 제1빔을 이용하여 테라헤르츠파를 생성하여 샘플(100)에 입사시켜 주는 집광용 렌즈(41)와 THz 생성용 ZnTe 결정(42) 및 빔 증폭용 비축미러(43)를 구비한 THz 프로브(40);THz including a condenser lens 41 for generating a terahertz wave using the separated first beam and incident on the sample 100, a ZnTe crystal 42 for generating THz, and a non-axis mirror 43 for beam amplification. Probe 40; 분리된 제2빔을 이용하여 테라헤르츠파를 생성하고 상기 샘플(100)에 입사하여 상기 테라헤르츠파의 주파수를 가변시켜 주는 집광용 렌즈(51)와 THz 생성용 ZnTe 결정(52) 및 빔 증폭용 비축미러(53)를 구비한 THz 펌프(50); 및A terahertz wave is generated using the separated second beam and is incident on the sample 100 to condense the lens 51 for varying the frequency of the terahertz wave, the ZnTe crystal 52 for THz generation, and beam amplification. A THz pump (50) having a stockpile mirror (53); And 상기 샘플(100)을 투과한 테라헤르츠 프로브 빔과 제3빔을 집광하여 테라헤르츠파를 측정하는 측정수단(60)을 포함하여 이루어지되, 상기 제2빔분리기(30)는 투과된 상기 제2빔을 광전달 딜레이(31)를 통하여 상기 THz 펌프(50)에 입사하고, 반사된 제3빔을 광전달 딜레이(21)를 통하여 상기 측정수단(60)에 입사시켜 주는 것을 특징으로 하는 시간분해 THz 펌프-프로브 분광기.It comprises a measuring means 60 for measuring the terahertz wave by collecting the terahertz probe beam and the third beam transmitted through the sample 100, the second beam splitter 30 is the second transmitted The beam is incident on the THz pump 50 through the light transmission delay 31, and the reflected third beam is incident on the measuring means 60 through the light transmission delay 21. THz pump-probe spectrometer. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측정수단(60)은 상기 제3빔을 집광시켜 주는 비축미러(63)와,The measuring means 60 includes a stock mirror 63 for condensing the third beam, 테라헤르츠파를 생성시켜 주는 THz 생성용 ZnTe 결정(62)과,ZnTe crystal (62) for THz generation which produces terahertz waves, 선형편광이 변화된 상기 제3빔을 집광시켜 주는 집광용 렌즈(61)와,A condenser lens 61 for condensing the third beam having the linearly polarized light; 상기 제3빔을 편광시켜 주는 편광판(64)과,A polarizing plate 64 for polarizing the third beam, 집광된 상기 빔을 분리시켜 주는 빔분리 편광기(65) 및 분리된 각 빔을 검출하는 검출기(66);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 시간분해 THz 펌프-프로브 분광기.And a detector (66) for detecting each beam separated by a beam splitting polarizer (65) for separating the condensed beams. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 편광판(64)은 상기 제3빔을 원형으로 편광시켜 주는 것을 특징으로 하는 시간분해 THz 펌프-프로브 분광기.The polarizing plate (64) is a time-resolved THz pump-probe spectrometer, characterized in that for circularly polarizing the third beam. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 편광판(64)은 λ/4편광판인 것을 특징으로 하는 시간분해 THz 펌프-프로브 분광기.The polarizing plate (64) is a λ / 4 polarizing plate, characterized in that the THz pump-probe spectrometer.
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