KR20020085625A - 목적물의 성분 농도 측정 장치 및 방법 - Google Patents
목적물의 성분 농도 측정 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
Description
Claims (27)
- 목적물에 포함된 성분의 농도를 측정하는 목적물의 성분 농도 측정 장치에 있어서,소정값 이상의 피크 전력을 갖는 단일 파장의 입사광을 조사하는 펌핑 광원;상기 입사광을 적어도 하나의 이산적인 파장을 갖는 광으로 변환하여 출력하는 제1 파장 변환부;상기 제1 파장 변환부로부터 출력되는 광을 분할하고, 분할된 광들중 하나를상기 목적물로 조사하는 제1 빔 분할부;상기 제1 빔 분할부에서 분할된 광들중 다른 하나를 평행하게 변환시키고, 평행하게 변환된 광을 파장별로 분리시키고, 분리된 결과를 기준 광으로서 출력하는 기준 광 발생부;상기 목적물을 통과한 광을 평형하게 변환시켜 출력하는 제1 시광부;상기 제1 시광부로부터 출력되는 광과 상기 기준 광의 파장별 세기를 상기 기준 광을 이용하여 측정하는 광 세기 측정부; 및상기 광 세기 측정부에서 측정된 상기 파장별 세기로부터 상기 성분의 농도를 측정하는 농도 측정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 목적물에 포함된 성분의 농도를 측정하는 목적물의 성분 농도 측정 장치에 있어서,소정값 이상의 피크 전력을 갖는 단일 파장의 입사광을 조사하는 펌핑 광원;제2 ∼ 제2V(여기서, V는 2이상의 양의 정수이다.) 빔 분할부들;제2 ∼ 제V+1 파장 변환부들;전 반사부;상기 제V+1 ∼ 제2V 빔 분할부들 각각에서 분할된 광들중 다른 하나를 평행하게 변환시키고, 평행하게 변환된 광을 파장별로 분리시키고, 분리된 결과들을 기준 광으로서 출력하는 기준 광 발생부;상기 목적물을 통과한 광을 평형하게 변환시켜 출력하는 제1 시광부;상기 제1 시광부로부터 출력되는 광과 상기 기준 광의 파장별 세기를 상기 기준 광을 이용하여 측정하는 광 세기 측정부; 및상기 광 세기 측정부에서 측정된 상기 파장별 세기로부터 상기 성분의 농도를 측정하는 농도 측정부를 구비하고,상기 제2 빔 분할부는 상기 입사광을 분할하고, 분할된 광들중 하나를 제2 파장 변환부로 출력하고,제v(3≤v≤V) 빔 분할부는 제v-1 빔 분할부에서 분할된 광들중 다른 하나를 입력하여 분할하고, 분할된 광들중 하나를 제v 파장 변환부로 출력하고,상기 전 반사부는 상기 제V 빔 분할부에서 분할된 광들중 다른 하나를 전 반사하여 상기 제V+1 파장 변환부로 출력하고,제w(2≤w≤V+1) 파장 변환부는 입력한 광을 적어도 하나의 이산적인 파장을 갖는 광으로 변환하여 출력하고,제V+w-1 빔 분할부는 제w 파장 변환부로부터 출력되는 광을 분할하고 분할된 광들중 하나를 상기 목적물로 조사하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 농도 측정부는상기 광 세기 측정부에서 측정된 상기 파장별 세기를 증폭하고, 증폭된 결과를 출력하는 증폭기;상기 증폭기에서 증폭된 결과를 디지탈 형태로 변환하고, 변환된 디지탈 신호를 출력하는 아날로그/디지탈 변환부; 및상기 디지탈 신호를 분석하여 상기 목적물에 포함된 상기 성분의 농도를 측정하는 신호 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 목적물의 성분 농도 측정 장치는제x(여기서, x는 1, V+1, ... 또는 2V이다.) 빔 분할부에서 분할된 광들중 상기 하나를 집속시키고, 집속된 결과를 상기 목적물로 조사하는 제1 집속 렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 목적물의 성분 농도 측정 장치는상기 제x(여기서, x는 1, V+1, ... 또는 2V이다.) 빔 분할부에서 분할된 광들중 상기 하나를 상기 목적물로 조사하는 굴절율 정합 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 목적물의 성분 농도 측정 장치는상기 제1 시광부로부터 출력되는 광을 상기 파장별로 분리시켜 상기 광 세기 측정부로 출력하는 파장 분리부를 더 구비하고,상기 광 세기 측정부는 상기 파장 분리부로부터 출력되는 상기 파장별 광의세기를 상기 기준광과 함께 측정하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 제1 ∼ 제V+1 파장 변환부들 각각은서로 직렬 연결된 제1 ∼ 제Y(여기서, Y는 1이상의 양의 정수) 파장 변환기를 구비하고,상기 제y(1≤y≤Y) 파장 변환기는 입력한 광을 집속하여 적어도 하나의 파장을 갖는 광으로 변환하고, 변환된 광을 평행하게 변환시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제7 항에 있어서, 상기 제y 파장 변환기는입력한 광을 집속시키고, 집속된 광을 출력하는 광 집속부;상기 광 집속부에서 집속된 광을 받아서 상기 적어도 하나의 파장을 갖는 광을 내보내는 광 섬유; 및상기 광 섬유로부터 나오는 상기 광을 평행하게 변환시켜 출력하는 제2 시광부를 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 광 집속부는입력한 광을 집속시키고, 집속된 광을 상기 광 섬유의 코어의 입사면으로 보내는 제2 집속 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 광 집속부는입력한 광을 집속시키고, 집속된 광을 상기 광 섬유의 코어의 입사면으로 보내는 점점 가늘어지는 섬유(tapered fiber)를 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제10 항에 있어서, 상기 점점 가늘어지는 섬유와 상기 광 섬유는 용융 접착되는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 광 섬유의 코어는 순수 실리카에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 광 섬유의 코어는 Ge02로 도핑되는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 광 섬유의 코어는 P205로 도핑되는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 광 섬유는 단일 모드인 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 광 섬유는 다중 모드인 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 광 섬유는 계단 굴절율 광 섬유인 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 광 섬유는 경사 굴절율 광 섬유인 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 목적물은 생체에 해당하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 펌핑 광원은 펄스 레이져 또는 연속파(CW) 레이져인 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제20 항에 있어서, 상기 펄스 레이져는 Nd:YAG 레이져, Ho:YAG 레이져, Tm:YAG 레이져, 광 파라메트릭 발진(OPO) 레이져, 솔리드-스테이트 레이져 또는 광섬유 레이져에 해당하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 광 세기 측정부는상기 제1 시광부로부터 출력되는 광의 파장별 세기를 상기 기준 광과 함께 측정하는 근 적외선 광 세기 측정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 광 세기 측정부는상기 제1 시광부로부터 출력되는 광의 파장별 세기를 상기 기준 광과 함께 측정하는 어레이 광 세기 측정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 장치.
- 목적물에 포함된 성분의 농도를 측정하는 목적물의 성분 농도 측정 방법에 있어서,(a) 소정값 이상의 피크 전력을 갖는 단일 파장의 입사광을 조사하는 단계;(b) 상기 입사광을 적어도 하나의 파장을 갖는 광으로 변환시키는 단계;(c) 상기 변환된 광을 분할하고, 분할된 광들중 하나를 상기 목적물로 조사하고, 분할된 광들중 다른 하나를 평행하게 변환시킨 후 파장별로 분리시켜 기준 광을 생성하는 단계;(d) 상기 목적물을 통과한 광을 평형하게 변환시키는 단계;(e) 상기 (d) 단계에서 변환된 광의 파장별 세기를 상기 기준 광과 함께 측정하는 단계; 및(f) 측정된 상기 파장별 세기를 이용하여 상기 성분의 농도를 측정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 방법.
- 제24 항에 있어서, 상기 목적물의 성분 농도 측정 방법은(g) 상기 (a) 단계에서 조사된 상기 입사광을 적어도 둘 이상으로 분할하는 단계를 더 구비하고,상기 (b) 단계는 상기 (g) 단계에서 분할된 광들 각각을 적어도 하나의 파장을 갖는 광으로 변환하고,상기 (c) 단계는 상기 (b) 단계에서 변환된 광들 각각을 분할한 후, 분할된 광들중 하나를 상기 목적물로 조사하며 분할된 광들중 다른 하나를 평행하게 변환시킨 후 파장별로 분리시켜 상기 기준 광을 생성하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 방법.
- 제24 항 또는 제25 항에 있어서, 상기 (f) 단계는상기 (e) 단계에서 측정된 상기 파장별 세기를 증폭하는 단계;상기 증폭된 결과를 디지탈 형태로 변환하여 디지탈 신호를 구하는 단계; 및상기 디지탈 신호를 분석하여 상기 목적물에 포함된 상기 성분의 농도를 측정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 방법.
- 제24 항 또는 제25 항에 있어서, 상기 목적물의 성분 농도 측정 방법은상기 (c) 단계에서 분할된 광들중 상기 하나를 집속시키고, 집속된 결과를 상기 목적물로 조사하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 목적물의 성분 농도 측정 방법.
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