KR101845814B1 - 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 기술은 능동잠금 레이저를 이용한 테라헤르츠파 발생 장치가 개시된다. 본 발명의 구체적인 예에 따르면, 테라헤르츠파의 주파수 가변 속도를 상기 능동잠금 레이저의 주파수 속도에 의존하여 고속으로 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생함에 따라, 연속적으로 주파수 가변되는 테라헤르츠파를 고속 검출할 수 있고, 이에 고속 테라헤르츠파 분광이 가능하며, 테라헤르츠파 주파수 스캔 속도를 줄일 수 있고, 테라헤르츠파 영상을 고속으로 획득할 수 있게 된다.

Description

능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치{APPARATUS FOR GENERATING THz WAVE USING ACTIVE MODE LOCKING LASER}

본 발명은 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파장 고정 레이저 및 변동 가능한 능동잠금 레이저를 이용하여 연속 테라헤르츠파를 생성함에 따라 반도체 웨이퍼 물성 분석 및 의료 진단용 테라헤르츠 영상 획득을 실행할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

스펙트럼 위치상 전파의 유전체 투과성과 광파의 직진성을 동시에 가기는 테라헤르츠파(THz Wave)는 마이크로파와 적외선 사이에 위치하는 전자기파로서, 주파수는 대략 0.1~10 THz의 구간으로 정의된다.

또한, 수분에 흡수가 잘 되는 테라헤르츠파는 영상과 분광 및 통신 분야 등에서 새로운 기술로 적용이 가능하다. 테라헤르츠파를 이용하여 불투명한 사물의 내부를 투시하거나, 분자 운동 에너지 레벨의 생체 메커니즘과 우주 신호 등을 분석할 수 있다. 또한, 테라헤르츠파를 사용하면 마이크로파 및 밀리미터파보다 훨씬 우수한 초고속 근거리 무선 통신이 가능해진다.

이러한 펄스 광원 기술을 이용한 테라헤르츠파 발생 장치는 광전도체 안테나 (Photoconductive Antenna)와 광정류(Optical Rectification) 방식 등이 있고, 연속파 광원 기술을 이용한 테라헤르츠파 발생 장치는 포토믹서(Photomixer)와 핫홀 레이저(Hothole Laser), 자유전자 레이저(Free Electron Laser), 양자 캐스케이드 레이저(Quantum Cascade Laser) 등이 있다.

한편, 테라헤르츠 시영역 분광법은 테라헤르츠 펄스파를 이용하여 물질을 분석하는 방법으로 테라헤르츠 신호의 진폭과 위상을 동시에 알 수 있으므로 물질의 유전율 또는 두께를 근사 없이 계산할 수 있다. 테라헤르츠 펄스형 분광 시스템은 고가의 펨토초 레이저를 이용하여 구성하므로 크기가 커지고 가격이 비싸지는 단점이 있다.

이러한 단점을 극복, 보완하기 위하여 개발된 테라헤르츠 주파수영역 분광 시스템은 테라헤르츠 연속파를 이용하여 물질을 분석함에 있어 펄스형 대비 크기가 작고 가격이 저렴하게 구성할 수 있다.

그러나, 테라헤르츠 주파수영역 분광 시스템은 주파수 변조를 고정 레이저의 온도를 변화시켜 테라헤르츠파의 주파수 변조를 수행하므로, 높은 온도에서 광원의 선폭(line-width)가 늘어나서 테라헤르츠파의 발생이 불가하거나 파워가 떨어지는 문제점이 존재하였다.

본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 테라헤르츠파의 주파수 가변 속도를 상기 능동잠금 레이저의 주파수 속도에 의존하여 고속으로 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생함에 따라, 연속적으로 주파수 가변되는 테라헤르츠파를 고속으로 검출할 수 있고, 이에 고속 테라헤르츠파 분광이 가능하며, 테라헤르츠파 주파수 스캔 속도를 줄일 수 있고, 테라헤르츠파 영상을 고속으로 획득할 수 있는 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치를 제공하고자 함에 있다.

또한, 기존의 주파수 가변 광원이 가지는 필터가 제거되므로 테라 헤르츠파 발생장치에 대한 제조 비용을 줄일 수 있고, 저렴한 고속의 테라 헤르츠파 발생장치를 제작할 수 있는 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치를 제공하고자 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 과제는,

고정된 파장의 제1 레이저 광을 발진하는 파장 고정 레이저; 생성된 교류 신호에 따라 제2 레이저 광의 파장을 주파수 변조하여 제2 레이저광을 발진하는 능동잠금 레이저; 및 상기 제1 레이저 광과 제2 레이저 광을 혼합하여 혼합광을 출력하는 커플러를 포함하는 광원부;

상기 광원부의 혼합광의 일부를 제공하는 포토믹스 송신기와 상기 광원부의 혼합광의 나머지를 지연 라인선을 경유하여 포토믹서의 수신기를 통해 상기 제 1 레이저광과 제2 레이저광의 파장 차이값으로 변동하고 설정된 주파수 속도로 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생하는 테라헤르츠파 발생부;

상기 테라헤르츠파 발생부의 테라헤르츠파 신호를 검출하는 검출부; 및

상기 검출부의 테라헤르츠파 신호가 상기 교류 신호에 트리거되어 최종 테라헤르츠파 신호를 연속적으로 고속 획득하는 분석부를 포함하는 것을 특징한다.

바람직하게 상기 능동잠금 레이저는, 외부로부터 공급되는 교류 신호에 따라 설정된 주파수 속도로 설정된 파장 가변 범위의 제2 레이저광을 연속 반복 발진하는 함수 발생기와, 외부로부터 공급되는 톱니파 형태로 신호에 따라 파장가변범위를 설정하는 신호 발생기와, 직류 전압을 생성하는 직류전압 생성기와, 상기 신호 발생기에서 설정된 파장가변범위(λ2 ~ λn)로 상기 함수 발생기의 주파수 속도에 따라 연속 반복 발진하는 제2 레이저광을 기 정해진 이득으로 증폭하는 반도체 광 증폭기를 포함하는 고주파 드라이버; 상기 제2 레이저 광의 일부를 상기 커플러로 전달하고 나머지 제2 레이저광을 피드백하여 상기 반도체 광 증폭기로 전달하기 위해 광섬유에 결합되는 출력 광 커플러; 및 상기 제2 레이저 광의 선폭(linewidth) 및 파장 변화를 줄이기 위해 상기 커플러와 상기 출력 광 커플러 사이의 광섬유에 결합되는 첩 광섬유 격자를 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 능동잠금 레이저는, 상기 반도체 광 증폭기와 상기 출력 광 커플러 사이의 광섬유에 결합되어 상기 제2 레이저 광의 편광입자를 조절하는 편광 조절기를 더 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 능동잠금 레이저는, 상기 출력 광 커플러를 통해 피드백된 제2 레이저 광의 일부의 방향을 단속하는 광고립기를 더 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 능동잠금 레이저는, 외부로부터 공급되는 교류 신호에 따라 설정된 주파수 속도로 설정된 파장 가변 범위의 제2 레이저광을 연속 반복 발진하는 함수 발생기와, 외부로부터 공급되는 톱니파 형태로 신호에 따라 파장가변범위를 설정하는 신호 발생기와, 직류 전압을 생성하는 직류전압 생성기와, 상기 신호 발생기에서 설정된 파장가변범위(λ2 ~ λn)로 상기 함수 발생기의 주파수 속도에 따라 연속 반복 발진된 제2 레이저광을 기 정해진 이득으로 증폭하는 반도체 광 증폭기를 포함하는 고주파 드라이버; 상기 제2 레이저 광을 상기 커플러로 전달하고 피드백되는 제2 레이저 광을 상기 반도체 광 증폭기로 전달하기 위해 광섬유에 결합되는 출력 광 커플러; 및 상기 제2 레이저 광의 선폭(linewidth) 및 파장 변화를 줄이기 위해 상기 고주파 드라이버와 상기 출력 광 커플러 사이의 광섬유에 결합되는 분산 보상 광섬유(DCF: Dispersion Compensation Fiber)를 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 광원부는, 상기 능동잠금 레이저의 제2 레이저광을 기 정해진 이득으로 증폭시키는 광섬유 증폭기를 더 포함하고, 상기 광섬유 증폭기는 어븀 첨가 광섬유 증폭기(erbium-doped fiber amplifier: EDFA)로, 이테르븀(Yb) 첨가 광섬유 증폭기로 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 테라헤르츠파 발생부는, 상기 커플러를 통과한 혼합광의 일부를 포토믹스 송신기를 전달하고, 상기 혼합광의 일부를 제외한 나머지를 지연 라인선을 경유하여 포토믹스 수신기로 전달하여 테라헤르츠파를 발생하되, 상기 지연 라인선에 의거하여 제1 레이저광 및 제2 레이저광의 파장 차이값으로 변동하고 함수 발생기에서 설정된 주파수 속도로 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생하도록 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 파장 차이값의 변동 속도는 상기 함수 발생기의 교류 신호에 대응되어 설정된 제2 레이저광의 스캔 속도를 토대로 도출되도록 구비될 수 있다.

본 발명에 의하면, 테라헤르츠파의 주파수 가변 속도를 상기 능동잠금 레이저의 주파수 속도에 의존하여 고속으로 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생함에 따라, 연속적으로 주파수 가변되는 테라헤르츠파를 고속 검출할 수 있고, 이에 고속 테라헤르츠파 분광이 가능하며, 테라헤르츠파 주파수 스캔 속도를 줄일 수 있고, 테라헤르츠파 영상을 고속으로 획득할 수 있는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명에 따르면, 기존의 주파수 가변 광원이 가지는 필터가 제거되므로 테라 헤르츠파 발생장치에 대한 제조 비용을 줄일 수 있고, 저렴한 고속의 테라 헤르츠파 발생장치를 제작할 수 있게 된다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치의 능동잠금 레이저의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치의 능동잠금 레이저의 다른 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치의 교류 신호에 따른 중심 파장의 변화를 보인 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치의 분석부의 시간 영역 및 주파수 영역 별 검출 신호를 보인 파형도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판 가공 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 기상해일 도달시각 분석방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치의 구성을 보인 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 능동잠금 레이저(130)의 세부적인 구성을 보인 예시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 능동잠금 레이저(130)이 세부적인 구성을 보인 다른 예시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 신호 발생기(133)의 출력 신호에 따른 중심 파장의 변화를 도시한 그래프이고, 도 5는 도 1에 도시된 분석부의 시간 영역 별 및 주파수 영역에 대한 검출 신호를 별로 보인 도들이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치는, 광원부(100), 테라헤르츠파 발생부(200), 검출부(300), 및 분석부(400)를 포함할 수 있다.

광원부(100)는, 파장고정 레이저(110), 능동잠금 레이저(130), 광섬유 증폭기(150), 및 커플러(170)를 포함할 수 있다.

파장고정 레이저(110)는 고정된 제 1 파장(λ1)을 가지는 제 1 레이저 광을 발진할 수 있다.

능동잠금 레이저(130)는 고정된 제1 파장을 제외한 다수의 파장(λ2 ~ λn)을 가지는 제2 레이저 광을 발진할 수 있으며, 연속적인 파장(λ2 ~ λn)을 주파수 가변 을 고속으로 스캔할 수 있다.

능동잠금 레이저(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 고주파 드라이버를 포함할 수 있다.

고주파 드라이버는 외부로부터 공급되는 교류 신호에 따라 설정된 주파수 속도로 설정된 파장 가변 범위의 제2 레이저광를 연속 반복 발진하는 함수 발생기(131), 외부로부터 공급되는 톱니파 형태로 신호에 따라 파장가변범위를 설정하고 설정된 파장가변범위을 설정하는 신호 발생기(132), 일정한 파형의 직류 전압을 생성하는 직류전압 생성기(133), 신호 발생기(132)에서 설정된 파장가변범위(λ2 ~ λn)로 함수 발생기(131)의 주파수 속도에 따라 연속 반복 발진하는 제2 레이저 광을 기 정해진 이득에 의거 증폭하는 반도체 광 증폭기(semiconductor optical amplifier: 134)를 포함할 수 있다.

여기서, 신호발생기(132)의 1 MHz ~ 수백 MHz의 신호를 토대로 제 2레이저 광의 파장(λ2 ~ λn)이 가변될 수 있고, 신호발생기(132)에 의거하여 정해진 파장 가변 범위의 제2 레이저광을 함수 발생기 (131)의 1Hz ~ 수MHz의 교류신호를 토대로 정해진 주파수 속도에 따라 연속적으로 반복할 수 있다. 즉, 함수 발생기(131)의 교류 신호는 신호 발생기(132)로 전송되고, 신호 발생기(132)는 발생된 교류 신호를 톱니파 형태로 변환할 수 있다. 예를 들어, 신호 발생기(132)의 출력 신호를 토대로 제2 레이저광의 파장이 1550 nm 에서 0.5 nm　간격으로 1560 nm까지 가변된다면, 함수발생기(131)는 신호 발생기(132)의 제2 레이저광의 1550 nm ~1560 nm의 파장 가변 범위를 교류 신호에 따라 정해진 주파수 속도로 반복하는 기능을 수행한다. 이에 신호 발생기(132)에서 설정된 제2 레이저 광의 파장 가변 범위의 반복 속도가 함수 발생기(131)의 교류 신호에 따라 설정된 주파수 속도에 의거하여 제어될 수 있다.

여기서, 신호 발생기(132)의 주파수를 토대로 제1 레이저광과 제2 레이저 광의 파장 차이값을 변화시키기 위한 주파수 스캔 속도가 설정될 수 있으며, 반복은 함수발생기(131)에서 결정된다. 이에 테라헤르츠파의 주파수 가변 속도는 신호발생기(132)의 스캔 속도에 의존할 수 있다. 예를 들어, 제1 파장이 1530nm 이고, 상기 제2 파장이 1530nm~1562nm이면, 0.1~1THz까지 테라헤르츠파는 신호 발생기(132)에 의해 빠른 속도로 가변될 수 있을 뿐만 아니라, 함수발생기(132)에 의해 빠른 속도로 반복이 가능하다.

한편, 직류전압 생성기(133)는 일정한 파형의 직류 전압을 생성할 수 있다.

이에 신호 발생기(132)의 출력 신호 및 직류 전압을 바이어스된 반도체 광 증폭기(134)는 다수 파장(λ2 ~ λn)의 제2 레이저 광을 기 정해진 이득으로 증폭할 수 있다.

그리고, 능동잠금 레이저(130)는 편광 조절기(135)를 포함할 수 있으며, 편광 조절기(135)는 광섬유에 결합되어 반도체 광 증폭기(134)의 제2 레이저광의 편광 입자를 조절할 수 있다.

능동잠금 레이저(130)는 상기 편광 조절기(135)에 의거 편광 조절된 제2 레이저 광을 출력하는 출력 광 커플러(136)를 포함할 수 있다. 출력 광 커플러(136)의 제2 레이저 빔의 일부는 커플러(170)로 전달될 수 있고, 제2 레이저 빔의 일부를 제외한 나머지는 반도체 광 증폭기(134)로 피드백될 수 있다. 예를 들어, 출력 광 커플러(136)를 통과한 제2 레이저 광의 30%인데 반해, 피드백되는 제2 레이저광은 70%이다.

한편, 능동잠금 레이저(130)는 첩 광섬유 격자(chirped fiber grating: 137)를 더 포함할 수 있다. 첩 광섬유 격자는 출력 광 커플러(136)과 커플러(170)의 사이의 광섬유에 결합되어 제2 레이저 광의 특정 파장을 선택적으로 반사할 수 있다. 여기서, 첩 광섬유 격자(137)은 분산 보상용 소자로 이용되는 첨 격자에 의거하여 빔에 대하여 장파장에서 반사되는 시간 지연과 단파장에서 반사되는 시간지연의 차이를 이용하여 이러한 펄스의 퍼짐을 줄일 수 있고, 이에 따라 반사된 특정 파장의 제2 레이저 광의 선폭(linewidth)을 작게 분산 보상할 수 있다.

능동잠금 레이저(130)는 광섬유에 결합되어 반사된 제2 레이저 광의 방향을 일방향으로 단속하는 광고립기(138)를 더 포함할 수 있다.

이에 능동잠금 레이저(130)에서 출력되는 제 2 레이저 광 중 30%의 제2 레이저광은 커플러(170)로 전달되며, 약 70%의 제2 레이저광은 상기 광고립기(138)를 통해 반도체 광 증폭기(134)로 피드백될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동잠금 레이저(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 광 증폭기(134)와 편광 조절기(135) 사이의 광섬유에 결합되는 분산 보상 광섬유(Dispersion compensation fiber: 139)를 더 포함할 수 있다.

이에 함수 발생기(131)에 생성된 교류 신호를 톱니파형으로 변환된 신호 발생기(132)의 출력 신호 및 직류 전압이 바이어스된 반도체 광 증폭기 (134)에서 다수 파장(λ2 ~ λn)의 제2 레이저 광을 기 정해진 이득으로 증폭하고, 출력 광 커플러(136)을 통해 광섬유에 결합되어 반도체 광 증폭기(134)의 제2 레이저광의 편광을 조절하고, 피드백된 제2 레이저광의 진행 방향을 조절하여 반도체 광 증폭기(134)로 전달하는 방법은, 도 2에서 전술한 함수 발생기(131), 신호 발생기(132), 직류전압 발생기(133), 반도체 광 증폭기(134), 편광 조절기(135), 출력 광 커플러(136), 및 광고립기(138)에서 수행되는 기능으로 자세한 원용은 생략한다.

한편, 분산 보상 광섬유(139)는 제2 레이저 광과 반대의 분산값을 가지는 광섬유를 광섬유의 중간에 배치하여 광섬유의 모드 간의 분산 보상을 수행할 수 있고, 이에 따라 제2 레이저 광의 선폭을 작게 분산 보상할 수 있다.

한편, 광원부(100)는 능동잠금 레이저(130)의 제2 레이저 광을 증폭시키는 광섬유 증폭기(150)를 더 포함할 수 있다. 광섬유 증폭기(150)는 어븀 첨가 광섬유 증폭기(erbium-doped fiber amplifier: EDFA)일 수 있으며, 이테르븀(Yb) 첨가 광섬유 증폭기일 수 있다.

그리고, 광원부(100)의 커플러(170)는, 상기 제 1 레이저 광과 상기 제 2 레이저 광을 결합시킨다. 다시 말하면, 상기 커플러(170)는 상기 제 1 레이저 광과 상기 제 2 레이저 광을 혼합시켜 혼합광을 방출할 수 있다. 상기 커플러(170)에서 방출된 혼합광은 테라헤르츠파로 변환하는 테라헤르츠파 발생기(200)로 제공된다.

상기 테라헤르츠파 발생기(200)는 포토믹서 송신기(photomixer: 210)로 구비될 수 있다. 즉, 테라헤르츠파 발생부(200)는 혼합광의 일부를 포토믹서 송신기(210)에 제공되고 상기 혼합광이 나머지를 광섬유에 설치된 지연 라인선(delay line: 220)을 통과하여 포토믹서 수신기(230)에 제공하여 연속 테라헤르츠파 신호를 발생할 수 있다.

각각의 포토믹서 송신기(210) 및 수신기(230) 각각은 광전도체(photoconductor) 및 안테나(antenna)를 포함할 수 있다. 이에 상기 광전도체는 혼합광을 광전류로 변환하고, 광전류가 상기 안테나를 통하여 테라헤르츠파로 복사될 수 있다.

한편, 테라헤르츠파 발생부(200)는 커플러(170)와 포토믹서 송신기(210) 및 커플러(170)와 지연 라인선(220) 사이의 광섬유에 각각 결합되는 편광조절기(240)(250)를 더 포함할 수 있다.

편광조절기(240)(250)는 혼합광의 일부 또는 혼합광 일부를 제외한 나머지 광에 대한 편광입자를 조절할 수 있게 된다.

이에 테라헤르츠파 발생부(200)는 상기 제 1 파장과 상기 제 2 파장의 파장 차이값에 대응하는 주파수를 가지는 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다. 따라서, 고정된 제 1 파장과 가변되는 제 2 파장에 의하여 상기 파장 차이값이 상기 함수 발생기(131)에 설정된 주파수 속도로 연속적으로 변동되며, 이에 따라 테라헤르츠파의 주파수가 연속적으로 가변될 수 있다.

상기 테라헤르츠파 발생기(200)에서 발생된 테라헤르츠파 신호는 검출부(300)로 전달된다.

상기 검출부(300)는 테라헤르츠파 신호를 기 정해진 소정 이득으로 증폭하는 프리 증폭기(310)와, 기 정해진 주파수 대역의 증폭된 테라헤르츠파 신호를 추출하는 럭인(lock-in) 증폭기(320)을 포함할 수 있다. 이에 따라 프리 증폭기(310)에서 소정 이득으로 증폭된 테라헤르츠파 신호는 록인 증폭기(320)에 의해 소정 주파수 대역의 테라헤르츠파 신호를 추출한 후 분석부(400)로 전달될 수 있다.

분석부(400)는 광원부(100)의 고주파 드라이버의 함수 발생기(131)의 교류 신호를 이용하여 트리거(trigger)하면서 검출부(300)로부터 최종 테라헤르츠파 신호를 연속적으로 고속 획득할 수 있다. 고속으로 주파수가 가변되는 테라헤르츠파를 검출할 수 있으므로, 고속 테라헤르츠파 분광이 가능할 수 있다.

본 발명은, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 레이저광이 고정되고 제2 레이저광을 가변됨에 따라 테라헤르츠파 신호의 주파수 변조가 가능함을 확인할 수 있다. 이에 따라, 0.1~ 1THz 의 테라헤르츠파의 스캔 시간이 수 분 걸리는데 반해 1/10000 ~ 1/1000000 초 이하로 줄일 수 있게 된다.

그리고, 분석부(400)의 시간 영역 및 주파수 영역 별 검출 신호는 도 5에 도시된 바와 같다. 도 5를 참조하면, 테라헤르츠파의 세기는 지연 라인선(220)에 위치에 따라 변동됨을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 테라헤르츠파의 주파수 가변 속도를 상기 능동잠금 레이저의 파장 스캔 속도에 의존하여 고속으로 주파수 가변할 수 있는 테라헤르츠파를 발생함에 따라, 연속적으로 주파수 가변되는 테라헤르츠파를 고속 검출할 수 있고, 이에 고속 테라헤르츠파 분광이 가능하며, 테라헤르츠파 주파수 스캔 속도를 줄일 수 있고, 테라헤르츠파 영상을 고속으로 획득할 수 있게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

테라헤르츠파의 주파수 가변 속도를 상기 능동잠금 레이저의 주파수 속도에 의존하여 고속으로 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생함에 따라, 연속적으로 주파수 가변되는 테라헤르츠파를 고속 검출할 수 있고, 이에 고속 테라헤르츠파 분광이 가능하며, 테라헤르츠파 주파수 스캔 속도를 줄일 수 있고, 테라헤르츠파 영상을 고속으로 획득할 수 있는 능동잠금 레이저를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 반도체 웨이퍼 물선 분석 장치 및 의료 진단용 테라헤르츠파 영상 획득 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (8)

1. 고정된 파장의 제1 레이저 광을 발진하는 파장 고정 레이저; 생성된 교류 신호에 따라 제2 레이저 광의 파장을 주파수 변조하여 제2 레이저광을 발진하는 능동잠금 레이저; 및 상기 제1 레이저 광과 제2 레이저 광을 혼합하여 혼합광을 출력하는 커플러를 포함하는 광원부;
   상기 광원부의 혼합광의 일부를 제공하는 포토믹스 송신기와 상기 광원부의 혼합광의 나머지를 지연 라인선을 경유하여 포토믹서의 수신기를 통해 상기 제 1 레이저광과 제2 레이저광의 파장 차이값으로 변동하고 설정된 주파수 속도로 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생하는 테라헤르츠파 발생부;
   상기 테라헤르츠파 발생부의 테라헤르츠파 신호를 검출하는 검출부; 및
   상기 검출부의 테라헤르츠파 신호가 상기 교류 신호에 트리거되어 최종 테라헤르츠파 신호를 연속적으로 고속 획득하는 분석부를 포함하되,
   상기 능동잠금 레이저는,
   외부로부터 공급되는 교류 신호에 따라 설정된 주파수 가변 속도로 설정된 파장 가변 범위의 제2 레이저광을 연속 반복 발진하는 함수 발생기와, 외부로부터 공급되는 톱니파 형태로 신호에 따라 파장가변범위를 설정하는 신호 발생기와, 직류 전압을 생성하는 직류전압 생성기와, 상기 신호 발생기에서 설정된 파장가변범위(λ2 ~ λn)로 상기 함수 발생기의 주파수 속도에 따라 연속 반복 발진된 제2 레이저광을 기 정해진 이득으로 증폭하는 반도체 광 증폭기를 포함하는 고주파 드라이버;
   상기 제2 레이저 광의 일부를 상기 커플러로 전달하고 나머지 제2 레이저광을 피드백하여 상기 반도체 광 증폭기로 전달하기 위해 광섬유에 결합되는 출력 광 커플러; 및
   장파장에서의 시간 지연과 단파장의 시간 지연의 차를 이용하여 분사된 특정 파장의 제2 레이저광의 선폭을 작게 분산 보상하도록 상기 커플러와 상기 출력 광 커플러 사이의 광섬유에 결합된 첩 광섬 유 격자를 포함하고,
   제2 레이저 광과 반대의 분산값을 가지는 광섬유를 광섬유의 중간에 배치하여 광섬유의 모드 간의 분산 보상을 수행하도록 상기 고주파 드라이버와 상기 출력 광 커플러 사이의 광섬유에 결합된 분산 보상 광섬유(DCF: Dispersion Compensation Fiber)를 포함하는 특징으로 하는 능동잠금 레이저를 이용한 테라헤르츠파 발생 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 테라헤르츠파 발생부는,
   상기 커플러를 통과한 혼합광의 일부를 포토믹스 송신기를 전달하고, 상기 혼합광의 일부를 제외한 나머지를 지연 라인선을 경유하여 포토믹스 수신기로 전달하여 테라헤르츠파를 발생하되,
   상기 지연 라인선에 의거하여 제1 레이저광 및 제2 레이저광의 파장 차이값으로 변동하고 상기 함수 발생기에서 설정된 주파수 속도로 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 능동잠금 레이저를 이용한 테라헤르츠파 발생 장치.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 파장 차이값의 변동 속도는
   상기 함수 발생기의 교류 신호에 대응되어 설정된 제2 레이저광의 스캔 속도를 토대로 도출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 능동잠금 레이저를 이용한 테라헤르츠파 발생 장치.
   
   

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