KR101376290B1 - Polychromator comprising multi reflection filter - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 분광 진단 장치 및 톰슨산란 진단용 폴리크로메이터에 관한 것이다. 더욱 특이적으로 본 발명은 제 1 반사형 간섭 필터를 사용한 캐스케이드 방식으로 입사광을 분광시킨 이후, 제 2 반사형 간섭 필터를 이용해 다중 반사를 일으킨 이후 광을 검출하는 폴리크로메이터에 관한 것이다.The present invention relates to a spectroscopic diagnostic apparatus and a thomson scattering diagnostic polychromator. More specifically, the present invention relates to a polychromator which detects light after spectroscopically incident light in a cascade manner using a first reflective interference filter and then causing multiple reflections using a second reflective interference filter.

Description

다중 반사 필터를 포함한 폴리크로메이터 {POLYCHROMATOR COMPRISING MULTI REFLECTION FILTER}POLYCHROMATOR COMPRISING MULTI REFLECTION FILTER}

본 발명은, 분광 진단 장치 및 톰슨산란 진단용 폴리크로메이터에 관한 것이다. 더욱 특이적으로 본 발명은 제 1 반사형 간섭 필터를 사용한 캐스케이드 방식으로 입사광을 분광시킨 이후, 제 2 반사형 간섭 필터를 이용해 다중 반사를 일으킨 이후 광을 검출하는 폴리크로메이터에 관한 것이다.
The present invention relates to a spectroscopic diagnostic apparatus and a thomson scattering diagnostic polychromator. More specifically, the present invention relates to a polychromator which detects light after spectroscopically incident light in a cascade manner using a first reflective interference filter and then causing multiple reflections using a second reflective interference filter.

플라즈마란, 물질을 수억 도까지 가열하게 되면 분자 상태의 기체에서 전자가 하나 둘씩 떨어져 나가 음전하를 띠는 전자와, 양전하를 띠는 이온으로 분리되며 이러한 상태를 말한다. 이처럼 플라즈마가 전하를 띠는 입자들로 이루어졌다는 점에 착안하여 강력한 자기장을 가하여 하전입자들이 그 주위를 맴돌게 함으로써 플라즈마를 공중에 띄워놓고 가열하는 것이 토카막에 적용되는 자기 구속 핵융합 방식이다. Plasma means that when a substance is heated up to several hundred million degrees, electrons are separated one by one from the gas of the molecular state and separated into negatively charged electrons and positively charged ions. It is a self-restraint fusion method applied to the tokamak by applying a strong magnetic field around the charged particles to float the plasma in the air and heating the plasma, considering that the plasma is composed of charged particles.

한국형 토카막 장치로는 KSTAR(KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) 장치가 있다. 여느 토카막 장치와 마찬가지로, KSTAR 장치 역시 플라즈마 진단이 중요하다. Korean tokamak device is a KSTAR (KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) device. As with any Tokamak device, plasma diagnostics are important for KSTAR devices.

이를 위해 다양한 플라즈마 진단 장치가 있으며, 분광 진단 장치 및 톰슨산란 진단 장치 등과 같이 KSTAR에 배치되어 광학 측정 방식으로 플라즈마를 진단하는 장치가 있을 수 있다. To this end, there are a variety of plasma diagnostic apparatus, there may be a device that is disposed in KSTAR, such as a spectroscopic diagnostic apparatus and a Thomson scattering diagnostic apparatus for diagnosing the plasma by an optical measurement method.

분광 진단 장치는 시간의 변화에 따라 신속하게 단시간에 측정해야하고, 전 파장 영역의 데이터 측정의 효율을 높여야 하는 토카막 장치 내의 플라즈마 진단을 위해, 모노크로메이터보다는 폴리크로메이터가 바람직하게 하다.The spectroscopic diagnostic apparatus is preferably polychromator, rather than monochromator, for plasma diagnosis in the Tokamak apparatus, which must be measured quickly and in a short time according to the change of time, and the efficiency of data measurement in the entire wavelength range should be improved.

또한 이러한 진단 장치는 특히, 토카막과 같은 고자기장 고에너지의 장치의 경우는, 장치의 크기 및 장치의 배치 구조의 유연성을 필요로 한다.This diagnostic device also requires flexibility in the size of the device and the arrangement of the device, especially in the case of high magnetic field high energy devices such as Tokamak.

종래에는 다양한 타입의 폴리크로메이터가 있다. 널리 사용되는 타입으로 Paschen Runge 타입 폴리크로메이터(JP 58-190731)가 있다. 이는 입구 슬릿, 오목한 회절발 및 출구 슬릿으로 구성되어 있다. 즉, 일반적으로 입사 빛의 스펙트럼의 스캐터링(scattering) 및 스캐터링된 빛의 분리(isolation)를 위해 회절발을 사용한다. 이와 같은 회절발을 이용한 진단 장치는 미광 차단(stray light rejection), 독립적 채널 반응, 나아가 노이지한 환경(noisy environments)에서의 부정확한 빛 측정의 단점이 있다. 또한 분광된 빛의 진단 장치의 설치에 있어서 공간적 크기적 제한이 많이 있다.There are various types of polychromators in the prior art. A widely used type is the Paschen Runge type polychromator (JP 58-190731). It consists of an inlet slit, a concave grating and an outlet slit. That is, in general, diffraction gratings are used for scattering of the spectrum of incident light and for isolation of the scattered light. Diagnostic devices using such diffraction grafts have the disadvantages of stray light rejection, independent channel response, and inaccurate light measurement in noisy environments. There are also many spatial and size limitations in the installation of diagnostic devices for spectroscopic light.

이에, 대한민국특허공개 10-2005-0111579에서 공개된 바와 같은 간섭필터를 이용하여 입사광을 다단계로 분광시키는 분광장치가 고려되었다. 이 장치는 회절발을 사용하지 아니한 장점은 있으나, 투과형 간섭필터를 사용하는 방식으로 투과형 간섭필터를 투과한 특정 대역의 파장을 검출하는 광검출기의 위치 및 상기 분광장치의 구조적 제한에 문제가 있다.Accordingly, a spectroscopic apparatus for spectroscopy of incident light in multiple stages using an interference filter as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2005-0111579 has been considered. This device has the advantage of not using a diffraction grating, but there is a problem in the position of the photodetector detecting the wavelength of a specific band transmitted through the transmission interference filter and the structural limitation of the spectrometer by using a transmission interference filter.

더욱이, 토카막 장치의 사용을 위한 진단 장치는 앞서 언급한 토카막의 고유의 특성 때문에 고성능의 진단장치가 필요하고, 장치의 배치 및 크기의 유연성이 필요하다.Moreover, diagnostic devices for the use of tokamak devices require high performance diagnostic devices due to the inherent properties of the above mentioned tokamak, and require flexibility in placement and size of the devices.

또한, 기존의 폴리크로메이터의 경우 선택된 파장의 파장 특성이 이웃한 필터의 파장 대역을 침범하여 채널 간의 상호 간섭성으로 인하여 필터를 투과한 특정한 파장 대역의 정확한 검출이 어려웠다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 필터의 층(layer) 수를 증가시킨 고성능 필터를 이용하기도 하였다. 그러나, 이러한 고성능 필터는 그 제작 비용이 매우 비싸다는 문제점을 갖고 있다.
In addition, in the conventional polychromator, it is difficult to accurately detect a specific wavelength band transmitted through the filter due to mutual interference between channels because the wavelength characteristics of the selected wavelength invade neighboring filter wavelength bands. In order to solve this problem, a high performance filter using an increase in the number of layers of the filter has been used. However, such a high performance filter has a problem that its manufacturing cost is very expensive.

이에, 본 발명자는 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고 및 요구사항을 충족시키기 위해, 콜리메이팅 렌즈부(collimating lens), 반사형 간섭 필터 등의 구성을 이용하여, 입사 빛의 캐스케이드 방식의 분리를 통한 콜리크로메이터 톰슨 산란 분광 장치를 고안하였다.In order to solve the problems of the prior art and to satisfy the requirements, the present inventors use a configuration of a collimating lens, a reflective interference filter, and the like, through the separation of the cascade method of incident light. A collimator Thomson scattering spectrometer was designed.

또한, 폴리크로메이터의 경우, 다수개의 투과형 간섭 필터가 이용될 경우, 파장에 따른 필터의 파장 특성이 이웃한 필터의 파장 대역을 침범하지 아니하여야 정확한 결과를 얻을 수 있다. 즉, 채널 간의 간섭성을 최소화함으로써 정확한 파장 선택성을 높일 수 있다. 이러한 채널간의 간섭성을 최소화하기 위해, 본 발명자는 반사형 간섭 필터를 이용해 선택된 파장의 빛을 추출한 이후 서로 마주보는 반사형 필터의 배치를 동해 다중 반사를 일으킴으로써 노이즈를 제거하고 채널간 신호 간섭성을 최소화한 이후 포토 디텍터로 검출하는 다중 반사 필터를 포함한 폴리크로메이터를 고안하였다.
In addition, in the case of a polychromator, when a plurality of transmissive interference filters are used, accurate results may be obtained only when the wavelength characteristics of the filter according to the wavelength do not infringe the wavelength bands of neighboring filters. That is, accurate wavelength selectivity can be increased by minimizing the interference between channels. In order to minimize such inter-channel coherence, the present inventors use a reflective interference filter to extract light of a selected wavelength, and then arrange the reflective filters facing each other to generate multiple reflections to remove noise and to reduce signal coherence between channels. After minimizing, we designed a polychromator that includes multiple reflection filters to detect with photodetector.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 반사형 간섭 필터를 이용한 폴리크로메이터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 반사형 간섭 필터 및 대향하는 반사형 필터 배치를 이용한 폴리크로메이터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 반사형 간섭 필터 및 대향하는 반사형 필터 배치를 이용한 폴리크로메이터에 의해 검출된 결과로서, 필터를 투과한 파장 대역의 그래프이다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
1 is a cross-sectional view of a polychromator using the reflective interference filter of the present invention in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a polychromator using the reflective interference filter and opposing reflective filter arrangement of the present invention, in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a graph of wavelength bands transmitted through a filter as a result of detection by a polychromator using the reflective interference filter and opposing reflective filter arrangement of the present invention.
Various embodiments are now described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used throughout the drawings to refer to like elements. For purposes of explanation, various descriptions are set forth herein to provide an understanding of the present invention. It is evident, however, that such embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to facilitate describing the embodiments.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.The following description provides a simplified description of one or more embodiments in order to provide a basic understanding of embodiments of the invention. This section is not a comprehensive overview of all possible embodiments and is not intended to identify key elements or to cover the scope of all embodiments of all elements. Its sole purpose is to present the concept of one or more embodiments in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 반사형 간섭 필터를 이용한 폴리크로메이터의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 반사형 간섭 필터 및 대향하는 반사형 필터 배치를 이용한 폴리크로메이터의 단면도이다. 도 1은 반사형 간섭 필터의 쌍이 배치되지 아니한 상태의 모습이고, 도 2는 서로 대향하는 반사형 간섭 필터의 쌍이 배치된 모습을 나타낸다. 이하에서는 도 2를 기준으로 설명하도록 하겠다.1 is a cross-sectional view of a polychromator using the reflective interference filter of the present invention, in accordance with an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a reflective interference filter of the present invention and opposing, in accordance with an embodiment of the present invention. A cross-sectional view of a polychromator using a reflective filter arrangement. 1 is a state in which a pair of reflective interference filters are not disposed, and FIG. 2 is a state in which pairs of reflective interference filters facing each other are arranged. Hereinafter will be described with reference to FIG.

도 2에서 보는 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 반사 필터를 포함한 폴리크로메이터는, 콜리메이션 렌즈부(110); 투과 및 반사 파장 대역이 상이한 복수 개의 제 1 반사형 간섭 필터(120a, 120b, 120c, 120d, 120e), 복수 개의 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍(150a, 150b, 150c, 150d. 150e) 및 복수 개의 광 검출부(130a, 130b, 130c, 130d. 130e)를 포함한다.As shown in FIG. 2, a polychromator including a multiple reflection filter according to an embodiment of the present invention includes a collimation lens unit 110; A plurality of first reflective interference filters 120a, 120b, 120c, 120d and 120e having different transmission and reflection wavelength bands, a plurality of pairs of second reflective interference filters 150a, 150b, 150c, 150d. 150e and a plurality of Light detectors 130a, 130b, 130c, and 130d.

콜리메이션 렌즈부(110)는 광원으로부터의 빛을 집광하거나 또는 평행광으로 만든다. 예를 들어, 볼록렌즈와 오목렌즈 또는 슬릿의 조합으로 이뤄진 콜리메이션 렌즈부를 생각할 수 있을 것이며, 이러한 방식에 제한되지 아니함은 당업자는 명확한 부분이다.The collimation lens unit 110 collects the light from the light source or makes the parallel light. For example, a collimation lens portion consisting of a combination of a convex lens and a concave lens or a slit may be considered, and it is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to this manner.

복수 개의 제 1 반사형 간섭필터(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)는 상기 콜리메이션 렌즈부(110)로부터 발사되는 평행한 광(140)의 경로를 따라 상기 반사형 간섭필터의 평면이 상기 광의 경로와 수직 하지 않게 일렬로 배치된다. 바람직하게는 상기 입사광의 진행 경로 축선과 상기 간섭필터 면이 이루는 각의 예각이 45도이다. The plurality of first reflective interference filters 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e may have planes of the reflective interference filter along a path of parallel light 140 emitted from the collimation lens unit 110. It is arranged in a line not perpendicular to the path of light. Preferably, the acute angle of the angle formed by the traveling path axis of the incident light and the interference filter plane is 45 degrees.

이러한 제 1 반사형 간섭필터는 특정 파장 대역의 광만을 반사시키고 나머지 파장 대역의 광을 통과시키는 필터이다. 즉, 제 1 반사형 간섭필터는 검출을 원하는 파장 대역의 광만을 반사시키며 그 이외의 파장은 투과된다.The first reflective interference filter is a filter that reflects only light of a specific wavelength band and passes light of the remaining wavelength band. That is, the first reflective interference filter reflects only light of a wavelength band desired to be detected and other wavelengths are transmitted.

이러한 제 1 반사형 필터들은 입사광의 진행 방향에 따라 일렬로 순차 배열되어 있다. 이러한 배열에 따라, 광 경로를 최소화하여 초소형 폴리크로메이터를 구현할 수 있고, 광축을 일치시켜 광신호처리시의 손실이 최소화되고 손쉽게 제작 가능한 간단한 구조의 폴리크로메이터를 제공할 수 있다.These first reflective filters are sequentially arranged in a line according to the advancing direction of the incident light. According to this arrangement, it is possible to implement a miniaturized polychromator by minimizing the optical path, it is possible to provide a polychromator of a simple structure that can minimize the loss during the optical signal processing by matching the optical axis and easily manufactured.

사기 복수 개의 제 1 반사형 간섭 필터의 광의 반사 경로 상에는 각각 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍이 배치된다. 이 경우 제 2 반사형 간섭 필터의 투과 및 반사 대역은 해당하는 제 1 반사형 간섭 필터의 투과 및 반사 대역과 동일하다. 즉, 도 2에서 제 1 반사형 간섭 필터(120a)의 투과 및 반사 대역과 제 2 반사형 간섭 필터(150a)의 투과 및 반사 대역은 동일하다.A pair of second reflective interference filters is disposed on the reflection path of the light of the first plurality of reflective interference filters. In this case, the transmission and reflection bands of the second reflection interference filter are the same as the transmission and reflection bands of the corresponding first reflection interference filter. That is, in FIG. 2, the transmission and reflection bands of the first reflection interference filter 120a and the transmission and reflection bands of the second reflection interference filter 150a are the same.

제 2 반사형 간섭 필터(150a, 150b, 150c, 150d, 150e)는 한 쌍을 이루며 서로 대향하도록 배치되는데, 왜냐하면 한 쌍의 대향한 반사 필터에 제 1 반사형 간섭 필터에서 선택된 파장의 광이 입사된 경우 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍 내부에서 다중 반사를 일으키게 하기 위함이다. 이러한 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍을 서로 대향하도록 배치하는 것을 필터 슬랩(filter slap)이라고도 한다. 단, 이 경우 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍의 반사면은 상기 제 1 반사형 간섭 필터에서 반사된 광의 진행 경로와 평행하지 아니하게 배치되어야 한다. 왜냐하면 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍의 반사면은 상기 제 1 반사형 간섭 필터에서 반사된 광의 진행 경로와 평행하다면, 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍의 내부에서 다중 반사가 일어나지 아니하기 때문이다.The second reflective interference filters 150a, 150b, 150c, 150d and 150e are arranged in pairs to face each other, because light of the wavelength selected by the first reflective interference filter is incident on the pair of opposite reflective filters. To cause multiple reflections within the pair of second reflective interference filters. Arranging such pairs of second reflective interference filters to face each other is also referred to as filter slap. In this case, however, the reflective surfaces of the pair of the second reflective interference filter should be arranged not parallel to the traveling path of the light reflected by the first reflective interference filter. This is because multiple reflections do not occur inside the pair of second reflective interference filters if the reflective surfaces of the pair of second reflective interference filters are parallel to the traveling path of the light reflected by the first reflective interference filter.

이러한 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍을 통해 그 내부에서 제 1 반사형 간섭 필터에서 반사된 파장 대역의 광을 다중 반사시키게 되고, 이에 의해 노이즈를 제거하고 채널간 신호 간섭성을 최소화한 이후 후술하는 바와 같이 광 검출부에 의해 광이 검출될 수 있게 된다.Through the pair of the second reflective interference filter to multi-reflect the light of the wavelength band reflected by the first reflective interference filter therein, thereby removing noise and minimizing the inter-channel signal coherence will be described later As described above, light can be detected by the light detector.

이러한 다중 반사를 가능하게 하는 제 2 반사형 간섭 필터의 배치는, 상기 종래 기술에서 언급한 층(layer) 수가 다수 필요한 고성능 필터를 대체할 수 있고, 또한 파장 특성 결과도 매우 뛰어나다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 반사 필터를 포함한 폴리크로메이터에 의해 검출된 결과를 나타낸다.The arrangement of the second reflective interference filter to enable such multiple reflections can replace a high performance filter that requires a large number of layers mentioned in the prior art, and also has excellent wavelength characteristics results. Figure 3 shows the results detected by the polychromator including a multiple reflection filter in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3에서 보는 것처럼, 필터를 투과한 파장 대역의 그래프 모양이 거의 직사각형에 가까운 모습을 나타냄을 확인할 수 있고, 이에 의해 서로 이웃한 파장 대역의 필터 간의 상호 영역의 침범이 최소화됨을 확인할 수 있다. 만일 본 발명과 같은 다중 반사를 일으키는 필터 슬랩 구성이 없는 경우 파장 영역이 도 3과 같이 샤프하게 떨어지는 모습이 아니라 완만하게 곡선을 이루면서 떨어지게 되어 필터 간에 서로 상호 영역을 침범하는 모습을 나타낼 수 있다.As shown in Figure 3, it can be seen that the shape of the graph of the wavelength band transmitted through the filter is almost rectangular, thereby minimizing the invasion of the mutual area between the filters of wavelength bands adjacent to each other. If there is no filter slab configuration that causes multiple reflections as in the present invention, the wavelength region may fall apart while forming a smooth curve rather than falling sharply as shown in FIG.

즉, 본 발명에서는 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍을 서로 대향하도록 배치하는 필터 슬랩의 구성을 통해, 고성능 필터를 사용하지 아니하고도 채널간의 간섭성을 최소화한 폴리크로메이터를 구현하였다.That is, the present invention implements a polychromator that minimizes interference between channels without using a high-performance filter by configuring a filter slab in which a pair of second reflective interference filters are disposed to face each other.

이 경우 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍의 반사면을 제 1 반사형 간섭 필터로부터 반사된 광의 축선과 거의 수직되게 놓음으로써 짧은 거리 내에서 다수 번의 반사가 일어나도록 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍을 배치할 수 있고, 이에 의해 폴리크로메이터의 전체 크기를 소형으로 만들 수 있다. 이와 같이 배치할 경우 제 2 반사형 간섭 필터의 크기가 작아도 충분히 다중 반사의 효과를 얻을 수 있다.In this case, the pair of the second reflective interference filter is placed so that a plurality of reflections occur within a short distance by placing the reflective surfaces of the pair of the second reflective interference filter almost perpendicular to the axis of the light reflected from the first reflective interference filter. Can be arranged, thereby making the overall size of the polychromator small. In this arrangement, even if the size of the second reflective interference filter is small, the effect of multiple reflections can be sufficiently obtained.

한편, 상기 제 1 반사형 필터로부터 반사되고 상기 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍에서 다중 반사된 특정 파장의 광의 경로 상에 상기 반사된 특정 파장의 광을 검출할 수 있는 광 검출부(130a, 130b, 130c, 130d, 130e)가 배치된다.On the other hand, the light detector 130a, 130b, which detects the light of the specific wavelength reflected on the path of the light of the particular wavelength reflected from the first reflective filter and multiple reflections in the pair of the second reflective interference filter, 130c, 130d, 130e are disposed.

이러한 광 검출부는 포토다이오드를 포함할 수 있고, 포커싱 렌즈를 포함할 수 있다.The light detector may include a photodiode and may include a focusing lens.

본 발명의 폴리크로메이터는 광을 제 1 반사형 간섭 필터로 다단계(cascade)로 분광시키며, 또한 제 2 반사형 간섭 필터를 이용해 제 1 반사형 간섭 필터에서 반사된 특정 파장의 광을 다중 반사시킨 이후에 광을 검출할 수 있다. 광 검출기는 광의 경로에 따라 주위에 다양한 구조로 배치될 수 있는데, 상기 다양한 구조는 환경에 따라 임의 선택가능하여 사용 환경의 적합성을 높일 수 있으며, 검출할 광만을 분지형으로 반사시켜 주위의 검출기로 분지시키고, 남은 대부분의 광은 진행 경로를 변경시키지 않는 구성으로서, 특히 토카막과 같은 고에너지원에서 방출되는 전자기파를 검출하는데 있어서 원격으로 진단하여야 하는 환경에서는 광의 진행 경로의 제한이 없는 또는 광의 진행 경로를 일정하게 유지할 수 있는 본 장치는 매우 이로울 수 있다.
The polychromator of the present invention multiplies the light in a cascade with the first reflective interference filter and multi-reflects the light of a specific wavelength reflected by the first reflective interference filter using the second reflective interference filter. The light can then be detected. The photo detector may be arranged in various structures around the light path, and the various structures may be arbitrarily selected according to the environment, thereby increasing the suitability of the use environment, and branching only the light to be detected to the surrounding detector. Branched, most of the remaining light does not change the traveling path, in particular in the environment to be diagnosed remotely in the detection of electromagnetic waves emitted from a high-energy source such as tokamak there is no limitation of the light traveling path or the light traveling path It can be very beneficial for the device to keep it constant.

본 발명의 폴리크로메이터의 분광 및 광 검출의 일련의 방법을 설명하면 다음과 같다. 상기 콜리메이션 렌즈부로부터 형성된 집광 또는 평행광은 본 발명의 폴리크로메이터 내의 제 1 간섭필터(120a)로 전달된다. 제 1 간섭필터(120a)가 가진 특정 파장 대역(λ1 ~ λ2)을 반사시키고 이외 파장 영역의 광을 투과시킨다. 상기 투과된 광은 다음에 위치한 제 1 간섭필터(120b)로 전달된다. 제 1 간섭필터(120b)가 가진 특정 파장 대역(λ2 ~ λ3)을 반사시키고 이외 파장 영역의 광을 투과시킨다. 마찬가지로 상기 투과된 광은 그 다음의 제 1 간섭필터(120c)로 전달된다. 제 1 간섭필터(120c)가 가진 특정 파장 대역(λ3 ~ λ4)을 반사시키고 이외 파장 영역의 광을 투과시킨다. 이러한 방식으로 나머지 간섭필터를 통해 다단 분류(cascade)된다.A series of methods for spectroscopic and light detection of the polychromator of the present invention will be described below. Condensed or parallel light formed from the collimation lens unit is transmitted to the first interference filter 120a in the polychromator of the present invention. Specific wavelength bands λ1 to λ2 included in the first interference filter 120a are reflected and light in other wavelength ranges is transmitted. The transmitted light is transmitted to the first interference filter 120b located next. Specific wavelength bands λ2 to λ3 of the first interference filter 120b are reflected and light in other wavelength regions is transmitted. The transmitted light is likewise transmitted to the next first interference filter 120c. Specific wavelength bands λ3 to λ4 included in the first interference filter 120c are reflected and light in other wavelength ranges is transmitted. In this way, the remaining interference filters are cascaded.

이와 같이 제 1 간섭 필터(120a, 120b, 120c, ...)에서 반사된 특정 파장 대역의 광은 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍(150a, 150b, 150c, ...)에서 다중 반사된다. 제 1 간섭 필터(120a)에서 반사된 (λ1 ~ λ2) 파장 대역의 광은 (λ1 ~ λ2) 파장 대역의 광을 반사시키는 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍(150a)에서 다중 반사가 일어나게 된다. 150b, 150c 등의 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍에서도 동일한 과정이 일어나게 된다.As such, the light of a specific wavelength band reflected by the first interference filter 120a, 120b, 120c, ... is multi-reflected by the pair of second reflective interference filter 150a, 150b, 150c, .... The light of the (λ1 to λ2) wavelength band reflected by the first interference filter 120a causes multiple reflection to occur in the pair 150a of the second reflective interference filter that reflects the light of the (λ1 to λ2) wavelength band. The same process occurs in a pair of second reflective interference filters such as 150b and 150c.

이와 같이 제 1 반사형 간섭 필터에서 다단 분류되고 제 2 반사형 간섭 필터에서 다중 반사된 광이 최종적으로 광 검출기에서 검출되고, 이렇게 검출된 광의 파장 특성은 도 3에서 보는 것처럼 직사각형 모양과 같이 필터의 파장이 떨어지는 곳이 샤프(sharp)하게 떨어지는 모습을 확인할 수 있다.
In this way, the multi-stage classified light in the first reflective interference filter and the multi-reflected light in the second reflective interference filter are finally detected by the photo detector, and the wavelength characteristics of the detected light are shown in FIG. You can see the sharp drop in the place where the wavelength falls.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (2)

콜리메이션 렌즈부;
투과 및 반사 파장 대역이 다른 복수 개의 제 1 반사형 간섭 필터;
상기 복수 개의 제 1 반사형 간섭 필터의 각각과 동일한 투과 및 반사 대역을 가진 제 2 반사형 간섭 필터 한 쌍을 각각 대응하는 상기 제 1 반사형 간섭 필터의 광의 반사 경로 상에 서로 대향하도록 배치하여 상기 제 1 반사형 간섭 필터에서 반사된 광을 다중 반사시키는, 복수 개의 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍; 및
복수 개의 광 검출부를 포함하고,
상기 복수 개의 제 1 반사형 간섭 필터는 상기 콜리메이션 렌즈부로부터 발사되는 광의 경로를 따라 일렬로 순차적으로 배열되어 있으며, 상기 제 1 반사형 간섭 필터의 각각의 평면은 상기 광의 진행 경로 축선과 45도의 예각을 이루며,
상기 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍의 반사면은 상기 제 1 반사형 간섭 필터에서 반사된 광의 진행 경로와 평행하지 아니하게 배치되고,
상기 제 1 반사형 간섭 필터로부터 반사되고 상기 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍에서 다중 반사된 특정 파장의 광의 경로 상에 상기 특정 파장의 광을 검출할 수 있는 광 검출부가 각각 배치되며,
상기 제 2 반사형 간섭 필터의 쌍의 반사면이 상기 제 1 반사형 간섭 필터로부터 반사된 광의 진행 경로의 축선에 수직하게 배치된,
다중 반사 필터를 포함한 초소형 폴리크로메이터.
Collimation lens unit;
A plurality of first reflective interference filters having different transmission and reflection wavelength bands;
A pair of second reflective interference filters having the same transmission and reflection bands as each of the plurality of first reflective interference filters are disposed so as to face each other on a reflection path of light of the corresponding first reflective interference filter; A plurality of second reflective interference filter pairs for multiple reflection of light reflected by the first reflective interference filter; And
Including a plurality of light detectors,
The plurality of first reflective interference filters are sequentially arranged in a line along the path of the light emitted from the collimation lens unit, and each plane of the first reflective interference filter has a 45 degree angle with the traveling path axis of the light. At an acute angle,
Reflecting surfaces of the pair of the second reflective interference filter are disposed not parallel to the traveling path of the light reflected by the first reflective interference filter,
A light detector which detects light of the specific wavelength is disposed on a path of the light of the specific wavelength reflected from the first reflective interference filter and multiple reflected by the pair of the second reflective interference filter,
The reflective surfaces of the pair of second reflective interference filters are disposed perpendicular to the axis of the propagation path of light reflected from the first reflective interference filter,
Ultra-compact polychromator with multiple reflection filters.
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