KR102302604B1 - 분광 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따르면, 광섬유를 통과한 광이 입사하는 평면도파회로; 상기 평면도파회로를 통과한 광의 파장을 분할하는 파장 분할부; 상기 파장 분할부를 통과한 광의 진행방향을 외장형 시료 삽입부와 내장형 시료 삽입부로 구분하고, 상기 구분된 광의 파워를 조절하는 빔 스플리터; 상기 내장형 시료 삽입부를 투과한 광을 전기적 신호로 변환하거나, 상기 외장형 시료 삽입부에서 반사된 광을 전기적 신호로 변환하는 CCD 이미지 센서; 상기 변환된 전기적 신호가 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 처리하는 제어 및 신호처리부; 상기 처리된 전기적 신호를 이용하여 파장에 따른 스펙트럼 분석을 수행하는 입출력 인터페이스부를 포함하는 분광 장치일 수 있다.

Description

분광 장치{Spectroscopy Device}
아래 실시예들은 평면도파회로를 이용한 분광 장치에 관한 것으로, 분광특성을 분석하려는 시료의 투과하거나 반사하는 광에 따라 시료 삽입부를 선택적으로 포함할 수 있는 분광 장치에 관한 것이다.
종래 분광 장치에 적용하는 광학소자로 프리즘(Prism) 혹은 회절 격자(Diffraction grating)를 사용하였다. 이러한 분광 장치를 구성할 때, 광은 핀홀과 같은 작은 구멍인 슬릿(slit)을 통해 분광 장치에 입력될 수 있다. 슬릿을 통과한 광은 분광 장치의 내부 구성에 따라 파장이 분리될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 핀홀과 같은 작은 구멍인 슬릿을 대신하여 평면도파회로를 이용하여 시료의 분광특성을 분석하는 분광 장치를 제안할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 분광특성을 분석하려는 시료가 광을 반사하거나 투과하는 정도에 따라, 선택적으로 시료삽입부를 배치하는 분광 장치를 제안할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 평면도파회로에서 분할된 파장을 프리즘 또는 회절 격자와 결합하여 다양한 분광 장치를 구성할 수 있다.
일측에 따른, 분광 장치는, 광섬유를 통과한 광이 평면도파회로; 상기 평면도파회로를 통과한 광의 파장을 분할하는 파장 분할부; 상기 파장 분할부를 통과한 광의 진행방향을 외장형 시료 삽입부와 내장형 시료 삽입부로 구분하고, 상기 구분된 광의 파워를 조절하는 빔 스플리터; 상기 내장형 시료 삽입부를 투과한 광을 전기적 신호로 변환하거나, 상기 외장형 시료 삽입부에서 반사된 광을 전기적 신호로 변환하는 CCD 이미지 센서; 상기 변환된 전기적 신호가 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 처리하는 제어 및 신호처리부; 상기 처리된 전기적 신호를 이용하여 파장에 따른 스펙트럼 분석을 수행하는 입출력 인터페이스부를 포함할 수 있다.
상기 분광 장치는, 상기 평면도파회로를 통과한 광의 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할시키는 파장 분할부를 더 포함할 수 있다.
상기 분광 장치에서 상기 평면도파회로는, 1개 포트로 광을 입력 후 1개 포트로 광을 출력하여 슬릿 역할을 하거나 또는 광의 파장을 분할할 수 있다.
상기 분광 장치는, 시료가 투과하거나 반사하는 광의 양에 따라, 상기 내장형 시료 삽입부 또는 상기 외장형 시료 삽입부 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
상기 분광 장치는, 상기 광을 통과시키는 렌즈를 더 포함하고, 상기 렌즈는, 상기 평면도파회로의 출력단 또는 상기 파장 분할부의 출력단 또는 상기 빔 스플리터의 출력단 또는 상기 CCD 이미지 센서의 입력단에 위치할 수 있다.
일측에 따른, 분광 장치는, 광섬유를 통과한 광이 입사하는 평면도파회로; 상기 평면도파회로를 통과한 광의 파장을 분할하는 파장 분할부; 상기 파장 분할부를 통과한 광을 통과시키는 렌즈; 상기 파장이 분할된 광을 투과시키는 시료 삽입부; 상기 시료 삽입부를 통해 투과된 광을 전기적 신호로 변환하는 CCD 이미지 센서; 상기 변환된 전기적 신호를 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 처리하는 제어 및 신호처리부; 상기 처리된 전기적 신호를 이용하여 파장에 따른 스펙트럼 분석을 수행하는 입출력 인터페이스부를 포함할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 평면도파회로는 1개 포트로 광을 입력 후 1개 포트로 광을 출력하여 슬릿역할을 하거나 또는 광의 파장을 분할할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 평면도파회로의 출력단은, 상기 광의 경로를 변환하기 위해 일정한 각도로 기울어질 수 있다.
상기 분광 장치에서 상기 파장 분할부는 반사형 파장 분할부 또는 투과형 파장 분할부를 포함할 수 있고, 상기 반사형 파장 분할부는 광을 반사하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할하거나, 상기 투과형 파장 분할부는 광을 투과하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 평면도파회로는 상기 반사형 파장 분할부 또는 상기 투과형 파장 분할부와 일정 각도 기울어지거나 또는 평행할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 시료 삽입부는, 상기 광섬유의 입력단에 위치하거나 또는 상기 렌즈의 출력단에 위치할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 렌즈는, 상기 투과형 파장 분할부 또는 상기 반사형 파장 분할부의 출력단에 위치하거나, 또는 상기 평면도파회로의 출력단에 위치할 수 있다.
일측에 따른, 분광 장치는, 광섬유를 통과한 광이 평면도파회로; 상기 평면도파회로를 통과한 광의 파장을 분할하는 파장분할부; 상기 파장이 분할된 광을 반사하는 미러; 상기 미러에서 반사된 파장이 분할된 광을 투과시키는 시료 삽입부; 상기 시료 삽입부를 통해 투과된 광을 전기적 신호로 변환하는 CCD 이미지 센서; 상기 변환된 전기적 신호를 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 처리하는 제어 및 신호처리부; 상기 처리된 전기적 신호를 이용하여 파장에 따른 스펙트럼 분석을 수행하는 입출력 인터페이스부를 포함할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 평면도파회로는, 1개 포트로 광을 입력 후 1개 포트로 광을 출력하여 슬릿역할을 하거나 또는 광의 파장을 분할할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 평면도파회로의 출력단은 상기 파장이 분할된 광의 경로를 변환하기 위해 일정한 각도로 기울어질 수 있다.
상기 분광 장치에서 상기 파장 분할부는 반사형 파장 분할부 또는 투과형 파장 분할부이고, 상기 반사형 파장 분할부는 광을 반사하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할하거나, 상기 투과형 파장 분할부는 광을 투과하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 평면도파회로는 상기 반사형 파장 분할부 또는 상기 투과형 파장 분할부와 일정 각도 기울어지거나 또는 평행할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 시료 삽입부는, 상기 광섬유의 입력단에 위치하거나 또는 상기 미러에서 반사된 광의 진행방향에 위치할 수 있다.
일측에 따른, 분광 장치는, 광섬유를 통과한 광이 입사하는 평면도파회로; 상기 평면도파회로를 통과한 광이 시료 삽입부로 진행하도록 상기 광을 조절하고, 상기 시료 삽입부로부터 반사된 광을 파장 분할부로 진행하도록 상기 광을 조절하는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터로부터 진행된 광의 파장을 분할하는 파장 분할부; 상기 파장이 분할된 광을 전기적 신호로 변환하는 CCD 이미지 센서; 상기 변환된 전기적 신호가 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 처리하는 제어 및 신호처리부; 상기 처리된 전기적 신호를 이용하여 파장에 따른 스펙트럼 분석을 수행하는 입출력 인터페이스부를 포함할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 평면도파회로는 1개 포트로 광을 입력 후 1개 포트로 광을 출력하여 슬릿 역할을 하거나 또는 광의 파장을 분할할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 파장 분할부는 반사형 파장 분할부이고, 상기 반사형 파장 분할부는, 광을 반사하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할할 수 있다.
상기 분광 장치에서, 상기 시료삽입부는, 상기 분광 장치 내부에 위치하거나, 또는 상기 분광 장치 외부에 위치할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 평면도파회로를 이용하는 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 평면도파회로 및 빔스플리터를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 평면도파회로 및 투과형 파장분할부를 이용하는 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 평면도파회로, 투과형 파장분할부 및 미러를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 경로를 변환하는 평면도파회로 및 투과형 파장분할부를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 6는 일 실시예에 따른, 경로를 변환하는 평면도파회로 및 투과형 파장분할부 및 미러를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 평면도파회로 및 반사형 파장분할부를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 평면도파회로, 반사형 파장분할부 및 미러를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른, 경로를 변환하는 평면도파회로, 반사형 파장분할부를 이용하는 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 경로를 변환하는 평면도파회로, 반사형 파장분할부 및 미러를 이용하는 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예로서, 평면도파회로를 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 평면도파회로, 빔스플리터 및 시료삽입부를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른, 평면도파회로, 반사형 파장 분할부 및 미러를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제 1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 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 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른, 평면도파회로를 이용하는 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광은 광섬유(110)를 통해 평면도파회로(120)에 입력될 수 있다. 즉, 광섬유(110)의 출력단은 평면도파회로(120)의 입력단과 연결되어, 광섬유(110)를 통과한 백색광은 평면도파회로(120)에 입력될 수 있다. 여기서, 백색광은 모든 파장의 빛이 균등하게 혼합된 광을 의미할 수 있다. 이때, 백색광은 광섬유(110)를 통해 평면도파회로(120)에 입력되는 광의 일례로서, 광은 백색광 뿐만 아니라 가시광선, 자외선 및 적외선 등도 포함할 수 있다.
광섬유(110)를 통해 백색광이 입사한 평면도파회로(120)는 슬릿역할을 할 수 있도록 1개 포트로 광을 입력 후 1개 포트로 광을 출력할 수 있거나또는 광의 파장을 분할하여 출력할 수 있다. 따라서, 1개 포트로 입력된 광을 1개 포트로 출력하는 기능을 가지는 평면도파회로(120)는 입력된 백색광의 파장
Figure 112017108420096-pat00001
을 그대로 같은 위치에 출력할 수 있다. 또는 광의 파장을 분할하는 평면도파회로(120)는 파장
Figure 112017108420096-pat00002
에 따라 다른 위치로 출력단에서 출력할 수 있다.
평면도파회로(120)을 통과하며 광의 파장이 분할된 경우, 백색광은 파장분할부(130)을 통과하며 평면도파회로(120)에서 출력되는 광신호 보다
Figure 112017108420096-pat00003
으로 더욱 파장간 간격을 작게 하여 세밀하게 파장이 분할될 수 있다. 따라서, 파장이 세밀하게 분할된 백색광은 파장분할부(130)의 출력단에서 파장에 따라 다른 위치로 출력될 수 있다.
파장분할부(130)을 통과한 백색광은 시료삽입부(140)에 입력될 수 있다. 시료삽입부(140)는 분광특성을 분석하려는 시료를 포함할 수 있다. 파장이 분할된 백색광이 시료삽입부(140)에 포함된 시료와 반응할 수 있다. 시료삽입부(140)의 출력단에서 출력된 광의 출력파워는 물질(시료)에 반응되는 파장별 농도량에 따라 물질별 광 흡수량, 광 반사량, 광 투과량의 변화가 발생된다.할 수 있다.
CCD(150)는 전하결합소자(CCD, Charge Coupled Device) 구조를 포함하는 CCD 이미지 센서를 나타낼 수 있다. CCD(150)는 시료삽입부(140)를 통과한 광을 전기적 신호로 변환할 수 있다. 변환된 전기적 신호는 제어 및 신호처리부(160)에 입력되며, 제어 및 신호처리부(160)은 파장별 광의 세기를 나타내도록 전기적인 값으로 변환하여 X축은 파장, Y축은 intensity로 출력하는 처리장치 이다. 제어 및 신호처리부(160)에서 처리된 전기적 신호는 입출력 인터페이스부(170)에 의해 파장에 따른 물질의 투과도, 흡광도 등의 파장 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광 기능에 이용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 분광 장치(100)을 이용하여 광학 분석, 생체조직 분석, 물질성분 분석, 표면 분석, 수질 분석 과 같은 다양한 분석을 수행할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른, 평면도파회로 및 빔스플리터를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유(201)를 통해 평면도파회로(202)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(201)의 출력단은 평면도파회로(202)의 입력단과 연결될 수 있다.
광섬유(201)의 출력단은 평면도파회로(202)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입력되는 광섬유(201)의 입력단의 크기를 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(202)에 입력된 백색광은 슬릿역할을 할 수 있도록 1개 포트로 입력 후 1개 포트로 출력이 될 수 있거나 혹은 파장이 분할되어 출력될 수 있다. 파장분할 기능을 가지는 평면도파회로(202)의 출력단은 파장 별로 분해된 광을 다른 위치에서 출력할 수 있다. 또는, 슬릿으로 기능하는 평면도파회로(202)의 출력단은 입력된 파장을 그대로 같은 위치에 출력할 수 있다.
이때, 파장이 분해된 광은 파장분할부(203)으로 입력될 수 있다. 파장분할부(203)은 앞의 파장분할 기능을 가지는 평면도파회로(202)에서 출력되는 광신호 보다
Figure 112017108420096-pat00004
으로 파장간 간격을 작게 하여 더욱 세밀하게 광의 파장을 분해할 수 있다. 파장분할부(203)는 생략된 상태로, 분광 장치(200)는 구성될 수 있다.
파장분할부(203)는 투과형 파장분할부와 반사형 파장분할부를 포함할 수 있다. 투과형 파장분할부는 입력된 광을 투과함으로써 평면도파회로(202)보다 광을 세밀하게 분할할 수 있으며, 반사형 파장분할부는 입력된 광을 반사함으로써 평면도파회로(202)보다 광을 세밀하게 분할할 수 있다.
투과형 파장분할부에서 출력된 광은 렌즈를 통해 빔스플리터(205)로 입력될 수 있다. 여기서, 렌즈는 포커싱 혹은 콜리메이션과 같은 다양한 렌즈를 포함할 수 있다.
렌즈(204)는 투과형 파장분할부의 출력단에 위치할 수 있거나, 또는 평면도파회로(202)의 출력단에 위치할 수 있다. 또한, 빔스플리터(205)의 출력단 또는 CCD(207, 210)의 입력단에 추가하여 부착할 수 있다.
빔스플리터(205)에 입력된 일부 광은 외장형 시료삽입부(100)로 진행하거나 나머지 광은 내장형 시료삽입부(206)으로 진행할 수 있다. 여기서, 외장형 시료삽입부(100)은 분광 장치(200)의 외부에 위치하는 시료삽입부를 나타낼 수 있다. 또한, 외장형 시료삽입부(100)는 별도의 시료삽입부를 이용하거나, 또는 분광 분석하려는 대상을 외장형 시료삽입부(100)의 위치에 설치함으로써 별도의 외장형 시료삽입부(100)를 대신할 수 있다.
내장형 시료삽입부(206)는 분광 장치(200) 내부에 분광 분석하려는 시료를 시료삽입부에 포함할 수 있다. 내장형 시료 삽입부(206)을 통과한 광은 CCD(207)로 입력될 수 있으며, CCD(207)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 제어 및 신호처리부(208)을 통해 파장별 광의 세기를 나타내도록 전기적인 값으로 변환 후 출력하도록 하여 X축은 파장, Y축은 intensity로 신호 및 데이터를 처리할 수 있다. 제어 및 신호처리부(208)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(209)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다.
외장형 시료삽입부(100)로부터 반사된 광은 다시 빔스플리터(205)로 입력될 수 있고, 광은 경로 변환되어 CCD(210)으로 입력되어 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 제어 및 신호처리부(208)을 통해 신호 및 데이터 처리될 수 있다. 제어 및 신호처리부(208)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(209)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다.
빔스플리터(205)는 광을 내장형 시료삽입부(206)와 외장형 시료삽입부(100)으로 경로 변환할 수 있다. 또한, 시료(혹은 물질)에 광이 진행시 반사량 및 투과량이 다를 수 있어 이를 위해 빔스플리터(205)는 경로 변환되는 광의 파워를 조절할 수 있다. 예를 들면, 시료별 광 흡수량, 광 반사량, 광 투과량이 다르므로 CCD로 입력되는 광의 출력을 크게 하기 위해 내장형 시료삽입부:외장형 시료삽입부로 향하는 광의 파워를 50%:50% 또는 40%:60%, 또는 30%:70%와 같이 다양하게 조절할 수 있다.
내장형 시료삽입부(206)은 구성에서 제외할 수 있으며, 외장형 시료삽입부(100)은 별도로 시료삽입부를 이용하지 않고, 분광 분석을 하려는 대상을 직접 외장형 시료삽입부의 위치에 설치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시료가 광을 투과/반사하는 정도에 따라, 선택적으로 시료삽입부 이용할 수 있다. 예를 들면, 시료가 투과하는 광이 많을 경우 내장형 시료삽입부를 이용할 수 있으며, 시료가 반사하는 광이 많을 경우 외장형 시료삽입부를 이용할 수 있다. 또한, 시료에서 반사되는 광과 투과되는 광이 비슷할 경우, 내장형 시료삽입부(206)만을 이용하여 반사되는 광은 빔스플리터(205)를 통해 CCD(210)을 이용할 수 있으며, 투과되는 광은 CCD(207)을 이용할 수 있다. CCD(207, 210)을 통과하여 제어 및 신호처리부(208, 211)을 통한 분광 특성을 분석할 수 있다. 예를 들면, 시료에서 반사되는 광과 투과되는 광이 비슷한 경우는 50:50인 경우를 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른, 평면도파회로 및 투과형 파장분할부를 이용하는 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유(310)를 통해 평면도파회로(320)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(310)의 출력단은 평면도파회로(320)의 입력단과 연결될 수 있다.
광섬유(310)의 출력단은 평면도파회로(320)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입력되는 광섬유(310)의 입력단의 크기를 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(320)에 입력된 백색광은 평면도파회로(320)를 통과하며 파장 별로 분해될 수 있다. 따라서, 평면도파회로(320)의 출력단은 파장 별로 분해된 광을 다른 위치에서 출력할 수 있다.
이때, 파장이 분해된 광은 투과형 파장분할부(330)으로 입력될 수 있다. 투과형 파장분할부(330)은 입력된 광을 투과함으로써 더욱 세밀하게 광의 파장을 분해할 수 있다. 투과형 파장분할부(330)는 생략된 상태로, 분광 장치(300)는 구성될 수 있다.
투과형 파장분할부(330)에서 출력된 광은 렌즈(340)을 통해 시료삽입부(350)에 입력될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분광 장치(300)에서 렌즈(340)는 투과형 파장분할부(330)의 출력단 또는 평면도파회로(320)의 출력단에 위치할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 분광 장치(300)에서 렌즈(340)는 생략될 수 있으며, 투과형 파장분할부(330)의 출력단을 통과한 광이 직접 시료삽입부(350)에 입력될 수 있다. 여기서, 시료삽입부(350)은 내장형 시료삽입부를 나타낼 수 있다.
시료 삽입부(350)을 통과한 광은 CCD(360)로 입력될 수 있으며, CCD(360)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 제어 및 신호처리부(370)을 통해 처리될 수 있다. 제어 및 신호처리부(370)로부터 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(380)를 통해 물질에 반응되는 파장별 농도량에 따라 물질의 투과도, 흡광도 등의 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다.
필요시 시료삽입부(350)는 분광 장치(300)의 구성에서 제외될 수 있으며, 광섬유(310)의 앞에 위치할 수도 있다. 예를 들면, 시료삽입부(350)가 제외된 분광 장치(300) 또는 시료삽입부(350)이 광섬유(310)의 앞에 위치하는 분광 장치(300)을 나타낼 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른, 평면도파회로, 투과형 파장분할부 및 미러를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유(410)를 통해 평면도파회로(420)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(410)의 출력단은 평면도파회로(420)의 입력단과 연결될 수 있다.
광섬유(410)의 출력단은 평면도파회로(420)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입력되는 광섬유(410)의 입력단의 크기를 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(420)에 입력된 백색광은 평면도파회로(420)를 통과하며 파장 별로 분해될 수 있다. 따라서, 평면도파회로(420)의 출력단은 파장 별로 분해된 광을 다른 위치에서 출력할 수 있다.
이때, 파장이 분해된 광은 투과형 파장분할부(430)으로 입력될 수 있다. 투과형 파장분할부(430)은 입력된 광을 투과함으로써 더욱 세밀하게 광의 파장을 분해할 수 있다. 투과형 파장분할부(430)는 생략된 상태로, 분광 장치(400)는 구성될 수 있다.
투과형 파장분할부(430)에서 출력된 광은 미러(440)에서 반사되어 경로 변환된 후, 시료삽입부(450)에 입력될 수 있다. 여기서, 일실시예로서, 미러(440)는 오목거울을 포함할 수 있다.
분광 장치(400)는 미러(440)이외에 추가로 렌즈를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분광 장치(400)에서 렌즈는 투과형 파장분할부(430)의 출력단 또는 평면도파회로(420)의 출력단에 위치할 수 있다.
시료 삽입부(450)을 통과한 광은 CCD(460)로 입력될 수 있으며, CCD(460)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 제어 및 신호처리부(470)을 통해 처리될 수 있다. 제어 및 신호처리부(470)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(480)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다.
필요시 시료삽입부(450)는 분광 장치(400)의 구성에서 제외될 수 있으며, 광섬유(410)의 앞에 위치할 수도 있다.
도 5는 일 실시예에 따른, 경로를 변환하는 평면도파회로 및 투과형 파장분할부를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유(510)를 통해 평면도파회로(520)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(510)의 출력단은 평면도파회로(520)의 입력단과 연결될 수 있다.
광섬유(310)의 출력단은 평면도파회로(520)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입력되는 광섬유(510)의 입력단은 크기를 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(520)에 입력된 백색광은 평면도파회로(520)를 통과하며 파장 별로 분해될 수 있다. 따라서, 평면도파회로(520)의 출력단은 파장 별로 분해된 광을 다른 위치에서 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 평면도파회로(520)의 출력단은 광의 경로를 변환하기 위해 일정한 각도로 식각될 수 있다. 즉, 평면도파회로(520)의 출력단은 식각되어, 일정한 각도로 기울어질 수 있다. 따라서, 평면도파회로(520)의 식각된 출력단에서 출력된 파장이 분할된 광은 경로가 변환 될 수 있다. 광의 경로가 변환되는 정도는, 식각된 각도에 따라 결정될 수 있다. 예를들어 45도 식각을 하게 되면 광은 90도 경로를 변환하여 위로 나오게 된다.
이때, 파장이 분해된 광은 투과형 파장분할부(530)으로 입력될 수 있다. 투과형 파장분할부(530)은 입력된 광을 투과함으로써 더욱 세밀하게 광의 파장을 분해할 수 있다. 투과형 파장분할부(530)는 생략된 상태로, 분광 장치(500)는 구성될 수 있다.
투과형 파장분할부(530)에서 출력된 광은 렌즈(540)을 통해 시료삽입부(550)에 입력될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분광 장치(500)에서 렌즈(540)는 투과형 파장분할부(530)의 출력단 또는 평면도파회로(520)의 출력단에 위치할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 분광 장치(500)에서 렌즈(540)는 생략될 수 있으며, 투과형 파장분할부(530)의 출력단을 통과한 광이 직접 시료삽입부(550)에 입력될 수 있다.
시료 삽입부(550)을 통과한 광은 CCD(560)로 입력될 수 있으며, CCD(560)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 제어 및 신호처리부(570)을 통해 처리될 수 있다. 제어 및 신호처리부(570)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(580)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다.
필요시 시료삽입부(550)는 분광 장치(500)의 구성에서 제외될 수 있으며, 광섬유(510)의 앞에 위치할 수도 있다.
도 6은 일 실시예에 따른, 경로를 변환하는 평면도파회로 및 투과형 파장분할부 및 미러를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유(610)를 통해 평면도파회로(620)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(610)의 출력단은 평면도파회로(620)의 입력단과 연결될 수 있다. 분광 장치(600)은 광섬유를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
광섬유(610)의 출력단은 평면도파회로(620)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입력된 광섬유(610)의 입력단의 크기는 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(620)에 입력된 백색광은 평면도파회로(620)를 통과하며 파장 별로 분해될 수 있다. 따라서, 평면도파회로(620)의 출력단은 파장 별로 분해된 광을 다른 위치에서 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 평면도파회로(620)의 출력단은 광의 경로를 변환하기 위해 일정한 각도로 식각될 수 있다. 즉, 평면도파회로(620)의 출력단은 식각되어, 일정한 각도로 기울어질 수 있다. 따라서, 평면도파회로(620)의 식각된 출력단에서 출력된 파장이 분할된 광은 경로가 변환 될 수 있다. 광의 경로가 변환되는 정도는, 식각된 각도에 따라 결정될 수 있다.
이때, 파장이 분해된 광은 투과형 파장분할부(630)으로 입력될 수 있다. 투과형 파장분할부(630)은 입력된 광을 투과함으로써 더욱 세밀하게 광의 파장을 분해할 수 있다. 투과형 파장분할부(630)는 생략된 상태로, 분광 장치(600)는 구성될 수 있다.
투과형 파장분할부(630)에서 출력된 광은 미러(640)에서 반사되어 경로 변환된 후, 시료삽입부(650)에 입력될 수 있다.
분광 장치(600)는 미러(640)이외에 추가로 렌즈를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분광 장치(600)에서 렌즈는 투과형 파장분할부(630)의 출력단 또는 평면도파회로(620)의 출력단에 위치할 수 있다.
시료 삽입부(650)을 통과한 광은 CCD(660)로 입력될 수 있으며, CCD(660)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 제어 및 신호처리부(670)을 통해 신호 및 데이터 처리될 수 있다. 제어 및 신호처리부(670)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(680)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다.
필요시 시료삽입부(650)는 분광 장치(600)의 구성에서 제외될 수 있으며, 광섬유(610)의 앞에 위치할 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른, 평면도파회로 및 반사형 파장분할부를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유(710)를 통해 평면도파회로(720)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(710)의 출력단은 평면도파회로(720)의 입력단과 연결될 수 있다.
광섬유(710)의 출력단은 평면도파회로(720)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입력되는 광섬유(710)의 입력단의 크기는 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(720)에 입력된 백색광은 평면도파회로(720)를 통과하며 파장 별로 분해될 수 있다. 따라서, 평면도파회로(720)의 출력단은 파장 별로 분해된 광을 다른 위치에서 출력할 수 있다.
이때, 파장이 분해된 광은 반사형 파장분할부(730)으로 입력될 수 있다. 반사형 파장분할부(730)는 입력된 광을 반사함으로써 더욱 세밀하게 광의 파장을 분해할 수 있다. 반사형 파장분할부(730)는 생략된 상태로, 분광 장치(700)는 구성될 수 있다.
반사형 파장분할부(730)에서 반사된 광은 렌즈(740)을 통해 시료삽입부(750)에 입력될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분광 장치(700)에서 렌즈(740)는 반사형 파장분할부(730)의 출력단 또는 평면도파회로(720)의 출력단에 위치할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 분광 장치(700)에서 렌즈(740)는 생략될 수 있으며, 반사형 파장분할부(730)에서 반사된 광이 직접 시료삽입부(750)에 입력될 수 있다.
시료 삽입부(750)을 통과한 광은 CCD(760)로 입력될 수 있으며, CCD(760)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 제어 및 신호처리부(770)을 통해 처리될 수 있다. 제어 및 신호처리부(770)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(780)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다.
필요시 시료삽입부(750)는 분광 장치(700)의 구성에서 제외될 수 있으며, 광섬유(710)의 앞에 위치할 수도 있다.
도 8은 일 실시예에 따른, 평면도파회로, 반사형 파장분할부 및 미러를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유(810)를 통해 평면도파회로(820)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(810)의 출력단은 평면도파회로(820)의 입력단과 연결될 수 있다.
광섬유(810)의 출력단은 평면도파회로(820)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입력되는 광섬유(810)의 입력단의 크기는 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(820)에 입력된 백색광은 평면도파회로(820)를 통과하며 파장 별로 분해될 수 있다. 따라서, 평면도파회로(820)의 출력단은 파장 별로 분해된 광을 다른 위치에서 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 평면도파회로(820)과 반사형 파장분할부(830)는 광의 경로를 변경하기 위해 일정 각도 기울어질 수 있다. 따라서, 평면도파회로(820)에서 출력된 광은 반사형 파장분할부(830)에 반사되어 미러(840)에 입력될 수 있다.
이때, 평면도파회로(820)에서 출력된 파장이 분해된 광은 반사형 파장분할부(830)으로 입력될 수 있다. 반사형 파장분할부(830)은 입력된 광을 반사함으로써 더욱 세밀하게 광의 파장을 분해할 수 있다. 반사형 파장분할부(830)는 생략된 상태로, 분광 장치(800)는 구성될 수 있다.
반사형 파장분할부(830)에서 반사된 광은 미러(840)에서 반사되어 경로 변환된 후, 시료삽입부(850)에 입력될 수 있다.
분광 장치(800)는 미러(840)이외에 추가로 렌즈를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분광 장치(800)에서 렌즈는 투과형 파장분할부(830)의 출력단 또는 평면도파회로(820)의 출력단에 위치할 수 있다.
시료 삽입부(850)을 통과한 광은 CCD(860)로 입력될 수 있으며, CCD(860)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 제어 및 신호처리부(870)을 통해 처리될 수 있다. 제어 및 신호처리부(870)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(880)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다.
필요시 시료삽입부(850)는 분광 장치(800)의 구성에서 제외될 수 있으며, 광섬유(810)의 앞에 위치할 수도 있다.
도 9는 일실시예에 따른, 경로를 변환하는 평면도파회로, 반사형 파장분할부를 이용하는 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유(910)를 통해 평면도파회로(920)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(910)의 출력단은 평면도파회로(920)의 입력단과 연결될 수 있다. 광섬유(910)의 출력단은 평면도파회로(920)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입력되는 광섬유(910)의 입력단의 크기는 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(920)에 입력된 백색광은 평면도파회로(920)를 통과하며 파장 별로 분해될 수 있다. 따라서, 평면도파회로(920)의 출력단은 파장 별로 분해된 광을 다른 위치에서 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 평면도파회로(920)의 출력단은 광의 경로를 변환하기 위해 일정한 각도로 식각될 수 있다. 즉, 평면도파회로(920)의 출력단은 식각되어, 일정한 각도로 기울어질 수 있다. 따라서, 평면도파회로(920)의 식각된 출력단에서 출력된 파장이 분할된 광은 경로가 변환 될 수 있다. 광의 경로가 변환되는 정도는, 식각된 각도에 따라 결정될 수 있다.
이때, 파장이 분해된 광은 반사형 파장분할부(930)으로 입력될 수 있다. 반사형 파장분할부(930)은 입력된 광을 반사함으로써 더욱 세밀하게 광의 파장을 분해할 수 있다. 반사형 파장분할부(930)는 생략된 상태로, 분광 장치(900)는 구성될 수 있다.
반사형 파장분할부(930)에서 반사된 광은 렌즈(940)을 통해 시료삽입부(950)에 입력될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분광 장치(900)에서 렌즈(940)는 반사형 파장분할부(930)의 출력단 또는 평면도파회로(920)의 출력단에 위치할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 분광 장치(900)에서 렌즈(940)는 생략될 수 있으며, 반사형 파장분할부(930)의 출력단에서 반사된 광이 직접 시료삽입부(950)에 입력될 수 있다.
시료 삽입부(950)을 통과한 광은 CCD(960)로 입력될 수 있으며, CCD(960)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 제어 및 신호처리부(970)을 통해 처리될 수 있다. 제어 및 신호처리부(970)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(980)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다.
필요시 시료삽입부(950)는 분광 장치(900)의 구성에서 제외될 수 있으며, 광섬유(910)의 앞에 위치할 수도 있다.
도 10은 일 실시예에 따른, 경로를 변환하는 평면도파회로, 반사형 파장분할부 및 미러를 이용하는 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유(1010)를 통해 평면도파회로(1020)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(1010)의 출력단은 평면도파회로(1020)의 입력단과 연결될 수 있다. 광섬유(1010)의 출력단은 평면도파회로(1020)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입력되는 광섬유(1010)의 입력단의 크기는 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(1020)에 입력된 백색광은 평면도파회로(1020)를 통과하며 파장 별로 분해될 수 있다. 따라서, 평면도파회로(1020)의 출력단은 파장 별로 분해된 광을 다른 위치에서 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 평면도파회로(1020)의 출력단은 광의 경로를 변환하기 위해 일정한 각도로 식각될 수 있다. 즉, 평면도파회로(1020)의 출력단은 식각되어, 일정한 각도로 기울어질 수 있다. 따라서, 평면도파회로(1020)의 식각된 출력단에서 출력된 파장이 분할된 광은 경로가 변환 될 수 있다. 광의 경로가 변환되는 정도는, 식각된 각도에 따라 결정될 수 있다.
이때, 평면도파회로(1020)에서 출력된 파장이 분해된 광은 반사형 파장분할부(1030)으로 입력될 수 있다. 반사형 파장분할부(1030)은 입력된 광을 반사함으로써 더욱 세밀하게 광의 파장을 분해할 수 있다. 반사형 파장분할부(1030)는 생략된 상태로, 분광 장치(1000)는 구성될 수 있다.
반사형 파장분할부(1030)에서 반사된 광은 미러(1040)에서 반사되어 경로 변환된 후, 시료삽입부(1050)에 입력될 수 있다.
분광 장치(1000)는 미러(1040)이외에 추가로 렌즈를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분광 장치(1000)에서 렌즈는 반사형 파장분할부(1030)의 출력단 또는 평면도파회로(1020)의 출력단에 위치할 수 있다.
시료 삽입부(1050)을 통과한 광은 CCD(1060)로 입력될 수 있으며, CCD(1060)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 제어 및 신호처리부(1070)을 통해 처리될 수 있다. 제어 및 신호처리부(1070)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(1080)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다.
필요시 시료삽입부(1050)는 분광 장치(1000)의 구성에서 제외될 수 있으며, 광섬유(1010)의 앞에 위치할 수도 있다.
도 2에서 도 10까지 사용한 평면도파회로는 입력단이 한 개 포트이고 출력단도 한 개 포트인 평면도파회로를 포함할 수 있다. 이때, 평면도파회로는 파장이 분할되지 않은 단순한 전송 통로의 역할을 하는 슬릿 기능을 할 수 있다. 따라서, 평면도파회로를 통과한 광은, 입력된 광의 파장
Figure 112017108420096-pat00005
그대로 같은 위치에 출력될 수 있다.
또한, 평면도파회로는 입사한 광의 파장을 분할하여 출력할 수 있다. 즉, 평면도파회로를 통과한 광은, 평면도파회로의 출력단에서 파장
Figure 112017108420096-pat00006
에 따라 다른 위치로 출력될 수 있다.
도 11은 일 실시예로서, 평면도파회로를 나타낸 도면이다.
여기서, 평면도파회로(1120)는 입력단이 한 개 포트이고 출력단도 한 개 포트인 평면도파회로를 나타내고 있다. 평면도파회로는 광섬유(1110)와 연결되어 있으며, 광섬유를 통과한 광은 평면도파회로의 입력단으로 입력되어 평면도파회로의 출력단으로 출력될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른, 평면도파회로, 빔스플리터 및 시료삽입부를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광은 과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유 (1210)를 통해 평면도파회로(1220)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(1210)의 출력단은 평면도파회로(1220)의 입력단과 연결될 수 있다.
광섬유(1210)의 출력단은 평면도파회로(1220)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입사하는 광섬유(1110)의 입력단의 크기를 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(1220)에 입력된 백색광은 슬릿역할을 할 수 있도록 1개 포트로 입력 후 1개 포트로 출력될 수 있다. 평면도파회로(1220)에서 출력된 광은 렌즈(1230)를 통해 빔스플리터(1240)로 입력될 수 있다. 빔스플리터(1240)에 입력된 광은 시료삽입부(1250)로 진행하고 시료삽입부(1250)에서 반사 후 다시 빔스플리터(1240)로 진행된 후 반사형 파장분할부(1260)로 입력될 수 있다.
반사형 파장분할부(1260)를 통해 반사된 광은 반사되어 파장
Figure 112017108420096-pat00007
에 따라 다른 위치로 출력되어 CCD(1270)로 입력될 수 있으며, CCD(1270)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 제어 및 신호처리부(1180)을 통해 파장별 광의 세기를 나타내도록 전기적인 값으로 변환 후 출력될 수 있다. 제어 및 신호처리부(1280)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(1290)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다. CCD(1270) 입력단의 앞에 추가로 렌즈를 더 부착할 수 있다. 시료삽입부(1250)은 분광장치(1200) 내부에 혹은 외부에 부착할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른, 평면도파회로, 반사형 파장분할부 및 미러를 이용한 분광 장치를 나타낸 도면이다.
백색광은 과 같은 여러 파장이 합쳐진 광은 얇은 유리 또는 플라스틱 섬유의 일례인 광섬유 (1310)를 통해 평면도파회로(1320)에 전달될 수 있다. 즉, 광섬유(1310)의 출력단은 평면도파회로(1320)의 입력단과 연결될 수 있다.
광섬유(1310)의 출력단은 평면도파회로(1320)의 입력단과 연결될 수 있으므로, 슬릿(slit)으로 기능할 수 있다. 슬릿의 크기에 따라 분해능(resolution)이 상이하므로, 광이 입력하는 광섬유(1310)의 입력단의 크기를 작게 할수록 분해능 성능은 향상될 수 있다.
평면도파회로(1320)에 입력된 백색광은 슬릿역할을 할 수 있도록 1개 포트로 입력 후 1개 포트로 출력될 수 있다. 평면도파회로(1320)에서 출력된 광은 반사형 파장분할부(1330)로 입력된다. 반사형 파장분할부(1330)로 입력된 광은 반사되어 파장
Figure 112017108420096-pat00008
에 따라 다른 위치로 출력되어 미러(1340)를 통해 다시 반사되어 CCD(1350)로 입력될 수 있으며, CCD(1350)을 통해 전기적 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 제어 및 신호처리부(1360)을 통해 파장별 광의 세기를 나타내도록 전기적인 값으로 변환 후 출력될 수 있다. 제어 및 신호처리부(1360)에서 출력된 신호는 입출력 인터페이스부(1370)를 통해 파장별 스펙트럼 분석과 같은 다양한 분광기능에 이용될 수 있다. CCD(1350) 앞단에 추가로 렌즈를 더 부착할 수 있다. 시료삽입부는 분광장치(1300)의 평면도파회로(1320) 출력단 혹은 CCD(1350) 입력단의 앞에 부착될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 분광 장치
120: 평면도파회로
130: 파장분할부
140: 시료삽입부

Claims (20)

  1. 광섬유를 통과한 광이 입사하는 평면도파회로;
    상기 평면도파회로를 통과한 광의 파장을 분할하는 파장 분할부;
    상기 파장 분할부를 통과한 광의 진행방향을 외장형 시료 삽입부와 내장형 시료 삽입부로 구분하고, 상기 구분된 광의 파워를 조절하는 빔 스플리터;
    상기 내장형 시료 삽입부를 투과한 광을 전기적 신호로 변환하거나, 상기 외장형 시료 삽입부에서 반사된 광을 전기적 신호로 변환하는 CCD 이미지 센서;
    상기 변환된 전기적 신호가 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 처리하는 제어 및 신호처리부;
    상기 처리된 전기적 신호를 이용하여 파장에 따른 스펙트럼 분석을 수행하는 입출력 인터페이스부
    를 포함하고,
    상기 파장 분할부는,
    광을 반사하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할하는 반사형 파장 분할부인 분광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평면도파회로는 1개 포트로 광을 입력 후 1개 포트로 광을 출력하여 슬릿 역할을 하거나 또는 광의 파장을 분할하는 분광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    시료가 투과하거나 반사하는 광의 양에 따라, 상기 내장형 시료 삽입부 또는 상기 외장형 시료 삽입부 중 적어도 하나를 이용하는 분광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광을 통과시키는 렌즈를 더 포함하고,
    상기 렌즈는,
    상기 평면도파회로의 출력단 또는 상기 파장 분할부의 출력단 또는 상기 빔 스플리터의 출력단 또는 상기 CCD 이미지 센서의 입력단에 위치하는 분광 장치.
  5. 광섬유를 통과한 광이 입사하는 평면도파회로;
    상기 평면도파회로를 통과한 광의 파장을 분할하는 파장 분할부;
    상기 파장 분할부를 통과한 광을 통과시키는 렌즈;
    상기 렌즈를 통과한 파장이 분할된 광을 투과시키는 시료 삽입부;
    상기 시료 삽입부를 통해 투과된 광을 전기적 신호로 변환하는 CCD 이미지 센서;
    상기 변환된 전기적 신호를 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 처리하는 제어 및 신호처리부;
    상기 처리된 전기적 신호를 이용하여 파장에 따른 스펙트럼 분석을 수행하는 입출력 인터페이스부
    를 포함하는 분광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 평면도파회로는, 1개 포트로 광을 입력 후 1개 포트로 광을 출력하여 슬릿역할을 하거나 또는 광의 파장을 분할하는 분광 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 평면도파회로의 출력단은,
    상기 광의 경로를 변환하기 위해 일정한 각도로 기울어진 분광 장치
  8. 제5항에 있어서,
    상기 파장 분할부는, 반사형 파장 분할부 또는 투과형 파장 분할부이고,
    상기 반사형 파장 분할부는, 광을 반사하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할하거나,
    상기 투과형 파장 분할부는, 광을 투과하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할하는 분광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 평면도파회로는 상기 반사형 파장 분할부 또는 상기 투과형 파장 분할부와 일정 각도 기울어지거나 또는 평행한 분광 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 시료 삽입부는,
    상기 광섬유의 입력단에 위치하거나 또는 상기 렌즈의 출력단에 위치하는 분광 장치.
  11. 광섬유를 통과한 광이 입사하는 평면도파회로;
    상기 평면도파회로를 통과한 광의 파장을 분할하는 파장 분할부;
    상기 파장이 분할된 광을 반사하는 미러;
    상기 미러에서 반사된 파장이 분할된 광을 투과시키는 시료 삽입부;
    상기 시료 삽입부를 통해 투과된 광을 전기적 신호로 변환하는 CCD 이미지 센서;
    상기 변환된 전기적 신호를 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 처리하는 제어 및 신호처리부;
    상기 처리된 전기적 신호를 이용하여 파장에 따른 스펙트럼 분석을 수행하는 입출력 인터페이스부
    를 포함하는 분광 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 평면도파회로는, 1개 포트로 광을 입력 후 1개 포트로 광을 출력하여 슬릿역할을 하거나 또는 광의 파장을 분할하는 분광 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 평면도파회로의 출력단은,
    상기 파장이 분할된 광의 경로를 변환하기 위해 일정한 각도로 기울어진 분광 장치
  14. 제11항에 있어서,
    상기 파장 분할부는, 반사형 파장 분할부 또는 투과형 파장 분할부이고,
    상기 반사형 파장 분할부는, 광을 반사하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할하거나,
    상기 투과형 파장 분할부는, 광을 투과하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할하는 분광 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 평면도파회로는 상기 반사형 파장 분할부 또는 상기 투과형 파장 분할부와 일정 각도 기울어지거나 또는 평행한 분광 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 시료 삽입부는,
    상기 광섬유의 입력단에 위치하거나 또는 상기 미러에서 반사된 광의 진행방향에 위치하는 분광 장치.
  17. 광섬유를 통과한 광이 입사하는 평면도파회로;
    상기 평면도파회로를 통과한 광이 시료 삽입부로 진행하도록 상기 광을 조절하고, 상기 시료 삽입부로부터 반사된 광을 파장 분할부로 진행하도록 상기 광을 조절하는 빔 스플리터;
    상기 빔 스플리터로부터 진행된 광의 파장을 분할하는 파장 분할부;
    상기 파장이 분할된 광을 전기적 신호로 변환하는 CCD 이미지 센서;
    상기 변환된 전기적 신호가 파장에 따른 광의 세기를 나타내도록 처리하는 제어 및 신호처리부;
    상기 처리된 전기적 신호를 이용하여 파장에 따른 스펙트럼 분석을 수행하는 입출력 인터페이스부
    를 포함하고,
    상기 파장 분할부는,
    광을 반사하여 파장을 상기 평면도파회로 보다 세밀하게 분할하는 반사형 파장 분할부인 분광 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 평면도파회로는 1개 포트로 광을 입력 후 1개 포트로 광을 출력하여 슬릿 역할을 하거나 또는 광의 파장을 분할하는 분광 장치.
  19. 삭제
  20. 제17항에 있어서,
    상기 시료삽입부는,
    상기 분광 장치 내부에 위치하거나, 또는 상기 분광 장치 외부에 위치하는 분광 장치.
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