KR20090095464A - 테라헤르쯔 분광 장치 - Google Patents
테라헤르쯔 분광 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090095464A KR20090095464A KR20090010115A KR20090010115A KR20090095464A KR 20090095464 A KR20090095464 A KR 20090095464A KR 20090010115 A KR20090010115 A KR 20090010115A KR 20090010115 A KR20090010115 A KR 20090010115A KR 20090095464 A KR20090095464 A KR 20090095464A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical fiber
- fiber
- pulsed light
- optical
- load
- Prior art date
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 77
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 24
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 39
- 230000007480 spreading Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001328 terahertz time-domain spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0245—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using an optical amplifier of light, e.g. doped fiber
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
- G01N21/3586—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation by Terahertz time domain spectroscopy [THz-TDS]
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29371—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating principle based on material dispersion
- G02B6/29374—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating principle based on material dispersion in an optical light guide
- G02B6/29376—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating principle based on material dispersion in an optical light guide coupling light guides for controlling wavelength dispersion, e.g. by concatenation of two light guides having different dispersion properties
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
테라헤르쯔 분광 장치는 광파이버와 이미터를 구비하고, 상기 광파이버는 초단 펄스 발진기를 구성한 게인 파이버로부터 분배되고, 상기 이미터는 상기 게인 파이버로부터 상기 광파이버를 통과하여 유도되는 펄스광을 이용하여 테라헤르쯔파를 발생한다.
테라헤르쯔 분광 장치
Description
본 발명은 JP2008-053804호(2008년 3월 4일 출원)의 우선권 주장출원이다.
본 발명은 약 0.1×1012[THz] 내지 100×1012[THz] 대역의 전자파를 이용하는 기술에 관한 것이다.
종래, 테라헤르쯔파를 발생 또는 검출하는 것으로서, 테라헤르쯔 시간 영역 분광법(THz-TDS : Terahertz Time-Domain Spectoroscopy)이 있다. 테라헤르쯔 시간 영역 분광법은 100펨토(femto)초 정도의 초단(ultra-short) 펄스의 테라헤르쯔파를 이용하기 때문에 시료를 이미징하는데 적합하고, 그에 따라, 공업, 의료, 바이오, 농업 또는 보안 등의 다양한 기술 분야에서 주목받고 있다.
상기 테라헤르쯔 시간 영역 분광법에서는 초단 레이저광원으로부터의 펄스광이 펌프광 및 프로브광으로 분광되고, 펌프광은 테라헤르쯔파 발생 소자에 집광된다. 이로써 테라헤르쯔파 발생 소자에서는 서브피코초 정도의 전류 또는 전기 분극이 생성되고, 상기 시간 미분에 비례한 전계 진폭을 갖는 테라헤르쯔파가 발생한다. 상기 테라헤르쯔파는 광학계를 통하여 테라헤르쯔파 검출 소자에 집광된다. 상 기 때, 테라헤르쯔파 검출 소자에 프로브광이 조사되면, 캐리어가 생성되고, 테라헤르쯔파의 전기장에 의해 가속되어 전기 신호가 된다. 프로브광이 테라헤르쯔파 검출 소자에 도달하는 타이밍을 지연시킴에 의해, 테라헤르쯔파의 진폭 전기장의 시간 파형을 측정하고, 상기 시간 파형을 푸리에 변환함에 의해 테라헤르쯔파의 스펙트럼을 얻을 수 있다.
상기 테라헤르쯔 시간 영역 분광법을 적용한 장치에 있어서, 빔 스플리터로부터 테라헤르쯔파 발생 소자까지의 펌프광의 광경로(optical path)와, 그 빔 스플리터로부터 시간 지연부까지의 프로브광의 광경로를 광파이버로 한 것이 제안되어 있다(예를 들면 WO 01/06915 참조).
근래에는 파이버 레이저에 있어서의 PBS나 파장판, 콜리메이트 렌즈 등의 공간 광학 부품의 일부를 광파이버로 하여, 파이버 레이저의 소형화를 도모하는 등이라는 것이 제안되어 있고, 테라헤르쯔 분야에서도 소형화에 대한 요구가 강해지고 있다. 그러나, 이러한 장치는 파이버 레이저로부터 빔 스플리터까지 펄스광을 유도하기 위한 광학 렌즈 군을 필요로 하게 되어 대형화되는 경향이 있다.
본 발명은 이상의 점을 고려하여 이루어진 것으로, 간이한 구성으로 시료를 측정할 수 있는 테라헤르쯔 분광 장치를 제안하고자 하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 테라헤르쯔 분광 장치로서, 초단 펄스 발진기를 구성하는 게인 파이버로부터 분배되는 광파이버와, 상기 게인 파이버로부터 광파이버를 통과하여 유도되는 펄스광을 이용하여 테라헤르쯔파를 발생하는 이미터를 포함하는 구성으로 한다.
본 발명에 의하면, 초단 펄스 발진기로부터 광학 렌즈를 이용하함이 없이 광파이버를 통과하여 이미터에 펄스광(펌프광)을 유도할 수 있기 때문에, 상기 광학 렌즈를 이용하는 경우에 비하여 소형화를 실현할 수 있다. 이에 더하여, 초단 펄스 발진기로부터 이미터까지에 걸쳐서 펄스광에 대한 자유공간에서의 전파를 회피할 수 있고, 상기 결과, 상기 펄스광의 감쇠의 저감만큼 측정 정밀도를 향상하는 것이 가능해진다. 이리하여 간이한 구성으로 시료를 측정할 수 있는 테라헤르쯔 분광 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 원리 및 활용은 동일 요소에 동일 도면 번호가 부여되어 있는 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 보다 자명하게 될 것이다.
본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
(1) 테라헤르쯔 분광 장치의 전체 구성
도 1에서, 본 실시의 형태에 의한 테라헤르쯔 분광 장치(10)의 전체 구성을 도시한다. 상기 테라헤르쯔 분광 장치(10)는 초단 파이버 레이저기(11), 이미터(12), 디텍터(13) 및 컴퓨터(14)를 포함하는 구성으로 된다.
초단 파이버 레이저기(11)는 예를 들면 100[fs] 정도의 펄스 폭, 800[㎚] 정도의 중심 파장을 갖는 펄스광을 출사한다. 상기 초단 파이버 레이저기(11)는 고체 티탄 사파이어 레이저와 비교하면, 냉각이 불필요하고, 염가, 소형, 펄스의 발신 효율이 높다는 이점을 갖는다.
초단 파이버 레이저기(11)로부터 출사되는 펄스광은 펌프광 및 프로브광으로서 분리되고, 상기 펌프광은 이미터(12)에 유도된다. 한편, 프로브광은 펌프광보다도 도달시간이 지연되어 디텍터(13)에 유도된다.
이미터(12)는 펌프광의 시간 미분에 비례한 전계 진폭을 갖는 테라헤르쯔파를 발생한다. 상기 이미터(12)는 구체적으로는 예를 들면, Si, Ge 또는 GaAs 등의 광 전도막과, 상기 광 전도막에서 여기되는 자유 전자를 가속시키기 위한 전극과, 상기 전극에 바이어스 전압을 주는 인가부로 구성되는 광전도 안테나 또는 ZnTe 등으로 이루어지는 비선형 광학 결정막 등이 적용된다.
디텍터(13)는 이미터(12)에서 발생하고, 시료(SPL)를 경유(투과 또는 반사)한 테라헤르쯔파를 검출한다. 즉 디텍터(13)는 시료(SPL)를 경유한 테라헤르쯔파에 따른 전기장을 발생하고, 상기 때 펌프광보다도 도달시간이 지연된 프로브광이 주어진 경우, 상기 테라헤르쯔파의 전기장 강도의 시간 파형을 나타내는 신호를 생성한다. 상기 디텍터(13)는 구체적으로는 예를 들면, 광전도 안테나나 비선형 광학 결정막 등이 적용된다.
컴퓨터(14)는 소정 위치에 대해 측정 대상이 되는 시료(SPL)가 배치된 상태에서 디텍터(13)로부터 출력되는 신호와, 그 측정 기준이 되는 시료(SPL)가 배치된 상태에서 디텍터(13)로부터 출력되는 신호를 취득한다. 또한 컴퓨터(14)는 이들 신호로부터 테라헤르쯔파의 진폭 정보와 위상 정보를 추출하고, 상기 추출한 진폭 정보의 차 및 위상 정보의 차에 의거하여 측정 대상이 되는 시료(SPL)에 관한 정보를 취득한다. 상기 컴퓨터(14)는 진폭 정보와 위상 정보를 동시에 얻을 수 있기 때문에, 원적외광을 이용한 푸리에 분광법에 비하여 측정 정밀도가 높은 등의 이점을 갖는다.
(2) 도파로의 구성
상기 테라헤르쯔 분광 장치(1)에서는 초단 파이버 레이저기(11)로부터 이미터(12) 및 디텍터(13)까지의 도파로가 광파이버로 이루어진다.
도파로의 구체적인 구성예를 도 2에 도시한다. 상기 도 2에서, 초단 파이버 레이저기(11)에서는 여기원(excitation source)(11A)에 대해, 파장 분할 다중부(11B)를 통하여 Er(Erbium) 등의 희토류 원소가 첨가된 게인 파이버(11C)에 접속되고, 상기 게인 파이버(11C)의 종단에는 광 커플러(11D)의 입력 포트가 접속된다.
상기 광 커플러(11D)에서의 제 1의 출력 포트에 접속되는 광파이버(OF1)는 모드 로크 엘리먼트(11E)에 접속된다. 상기 모드 로크 엘리먼트(11E)는 발신기의 종(vertical)모드가 동기된 펄스광을 생성함과 함께, 상기 모드 동기를 안정화시키는 기능을 갖는 것이다.
또한 광 커플러(11D)에서의 제 2의 출력 포트에 접속되는 광파이버(OF2)는 이미터(12)까지 배선된다. 이로써 게인 파이버(11C)로부터 출력되는 펄스광은 광 커플러(11D)에 의해 분배되어 직접 광파이버(OF2)에 주입되고, 상기 광파이버(OF2)를 통과하여 이미터(12)에 유도된다.
따라서 상기 테라헤르쯔 분광 장치(1)에서는 게인 파이버(11C)로부터 이미터(12)까지에 걸쳐서, 그 게인 파이버(11C)로부터 출력되는 펄스광에 대한 자유공간에서의 전파가 회피된다.
한편, 광 커플러(11D)에서의 제 3의 출력 포트에 접속된 광파이버(OF3)는 디텍터(13)까지 배선된다. 이로써 게인 파이버(11C)로부터 출력되는 펄스광은 광 커플러(11D)에 의해 분배되어 직접 광파이버(OF3)에 주입되고, 상기 광파이버(OF3)를 통과하여 디텍터(13)에 유도된다.
따라서, 상기 테라헤르쯔 분광 장치(1)에서는 게인 파이버(11C)로부터 디텍터(13)까지에 걸쳐서, 상기 게인 파이버(11C)로부터 출력되는 펄스광에 대한 자유 공간에서의 전파가 회피된다.
다양한 종류의 광커넥터(CN)가 예컨대 SC형, FC형, MU형, FC형 또는 SMA형이 이용가능하고, 파이버 형상에 따른 형(shape)에 적합한 어떤 종류의 광커넥터(CN)라도 선택될 수 있다. 또한, 광 커플러(11D)로서, 광파이버를 용융함에 의해 테이퍼 형상으로 한 용융형 커플러를 적용한 경우, 게인 파이버(11C)로부터 출력되는 펄스광을 광파이버(OF2, OF3)에 대해 동시에 전달하는 것이 가능해진다. 상기 결과, 펌프광에 대한 프로브광의 시간 조정이 용이해진다.
그런데, 광파이버는 파장에 의존한 굴절율의 변화에 의거하여 광의 펄스 폭이 퍼진다는 분산(dispersing) 특성을 갖는 것이 알려지고 있고, 상기 펄스 폭의 퍼짐은 일반적으로는 프리즘, 그레이팅, 처프 미러 등의 광학계로 구성되는 분산 보상부에 의해 보상된다.
이 실시의 형태에 있어서의 테라헤르쯔 분광 장치(1)는 광학계로 구성되는 분산 보상부에 의해 분산 보상하는 것이 아니고, 게인 파이버(11C)로부터 출력되는 펄스광의 펄스 폭의 퍼짐이 상쇄되도록, 상기 펄스광의 중심 파장을 기준으로 한 소정 대역에 있어서 분산 특성이 다른 복수의 광파이버를 연결한 광파이버(OF2, OF3)에 의해 분산 보상하도록 되어 있다.
구체적인 예로서 도 3에 도시한 바와 같이, 초단 파이버 레이저기(11)에 있어서의 게인 파이버(11C)로부터 출력되는 펄스의 중심 파장을 기준으로 한 대역에 있어서 정(positive)의 군속도(group velocity) 분산을 갖는 광파이버(도 3에서 「(정)」이라고 부기된 실선 부분)와, 부(negative)의 군속도 분산을 갖는 광파이 버(도 3에서, 「(부)」라고 부기된 실선 부분)를 광커넥터(도 3에서 사각형으로 표기되는 부분)에 의해 교대로 연결한다. 상기와 같이 이루어진 광파이버(OF2, OF3)의 입력단 및 출력단에서의 펄스광은 동일한 펄스 폭을 갖는다.
정의 군속도 분산을 갖는 광파이버와, 부의 군속도 분산을 갖는 광파이버를 동일 길이의 것으로서 교대로 연결하는 도 3에 예시한 연결 양태로 한정하지 않고, 연결된 광파이버 전체로서의 분산이 보상되는 것이라면, 파이버 재료의 특성이나 파이버 길이, 또는 분산 온도 등을 종합적으로 고려하여, 다양한 연결 양태를 취하는 것이 가능하다.
이와 같이 상기 테라헤르쯔 분광 장치(1)는 분산 특성이 다른 복수의 광파이버를 연결함에 의해, 연결된 광파이버 전체로서의 분산을 보상하기 때문에, 물리적으로 독립한 분산 보상부를 회피할 수 있도록 되어 있다.
(3) 시간 조정부의 구성
또한, 상기 실시의 형태에 있어서의 테라헤르쯔 분광 장치(1)에서는 디텍터(13)에 대한 프로브광의 도달시간을, 레트로리플렉터 등의 광학 렌즈를 이용하여 구성되는 시간 지연부에 의해 지연시키는 것이 아니라, 광파이버(OF3)에 대해 온도 부하를 줌에 의해 지연시키도록 되어 있다.
구체적인 예로서 도 4에 도시하는 바와 같이, 코어 및 클래드에 의해 형성되는 광파이버(OF3)에는 광파이버(OF3)에 대해 역학적 내성, 수분 내성을 갖게 하는 것으로서, 플라스틱재 등의 심층 피복부(20A)와, 나일론재 등의 표층 피복부(20B)로 이루어지는 피복부(20)가 피복되고, 상기 피복부(20)의 표층 피복부(20B)의 전 부 또는 일부의 주위에 대해, 온도부하 공급부(30)가 마련된다. 상기 온도부하 공급부(30)는 컴퓨터(14)에서의 부하 가변부(14A)에 의해 설정된 온도 부하를 주어서, 광파이버(OF2)보다도 저온이 되는 일정 온도에 유지하도록 되어 있다.
상기 테라헤르쯔 분광 장치(1)에서는 온도부하 공급부(30)에 의해 일정하게 유지되는 온도에서 분산 보상하도록 광파이버(OF3)가 연결된 상태가 되어 있고, 이로써 온도부하 공급부(30)는 시간 지연부로서 기능하는 결과, 게인 파이버(11C)로부터 광 커플러(14D)에 의해 광파이버(OF3)에 분배되는 펄스광(프로브광)은 상기 광 커플러(14D)에 의해 광파이버(OF2)에 분배되는 펄스광(펌프광)보다도 지연된 상태로 디텍터(13)에 도달하게 된다.
또한, 도 4에는 편의상, 싱글 모드의 광파이버를 예시하였지만, 멀티 모드라도 마찬가지로 하여 지연 조정하는 것이 가능하다.
이와 같이 상기 테라헤르쯔 분광 장치(1)는 디텍터(13)에 대한 프로브광의 도달시간을, 광파이버(OF3)에 대해 온도 부하를 줌에 의해 지연하기 때문에, 물리적으로 독립한 시간 지연부를 회피할 수 있도록 되어 있다.
(4) 동작 및 효과
이상의 구성에 있어서, 상기 테라헤르쯔 분광 장치(10)는 초단 파이버 레이저기(11)에 있어서의 게인 파이버(11C)에 대해, 광 커플러(11D)를 통하여 직접 광파이버(OF2)를 연결하고, 상기 광파이버(OF2)를 통과하여, 게인 파이버(11C)로부터 출력되는 펄스광(펌프광)을 이미터(12)에 유도한다(도 2).
따라서 상기 테라헤르쯔 분광 장치(10)에서는 초단 파이버 레이저기(11)로부 터 광학 렌즈를 이용하는 일 없이 광파이버(OF2)에 펄스광(펌프광)을 주입할 수 있기 때문에, 상기 광학 렌즈를 이용하는 경우에 비하여 소형화를 실현할 수 있다. 이에 더하여, 초단 파이버 레이저기(11)로부터 이미터(12)까지에 걸쳐서 펄스광에 대한 자유공간에서의 전파를 회피할 수 있고, 상기 결과, 상기 펄스광의 감쇠 등을 저감하는 분만큼 측정 정밀도를 향상하는 것이 가능해진다.
본 실시의 형태의 경우, 광파이버(OF2)는 초단 파이버 레이저기(11)에 있어서의 게인 파이버(11C)로부터 출력되는 펄스광의 펄스 폭의 퍼짐이 상쇄되도록, 상기 펄스광의 중심 파장을 기준으로 한 소정 대역에 있어서 분산 특성이 다른 복수의 광파이버를 연결함에 의해 구성된다(도 3).
따라서 상기 테라헤르쯔 분광 장치(10)에서는 광학계 등으로 구성된 분산 보상부를 이용하는 일 없이 분산 보상할 수 있기 때문에, 상기 분산 보상부를 이용하는 경우에 비하여 소형화를 실현할 수 있다. 이에 더하여, 광학계 등으로 구성되는 분산 보상부를 적용하는 경우에 비하면, 메인티넌스를 대폭적으로 저감할 수 있고, 또한 레이저의 중심 파장을 변경한 때의 분산 보상의 조정이 용이해진다.
또한 상기 실시의 형태의 경우, 테라헤르쯔 분광 장치(10)는 광 커플러(11D)를 통하여 직접 광파이버(OF3)를 연결하고, 상기 광파이버(OF3)를 통과하여, 게인 파이버(11C)로부터 출력되는 펄스광(프로브광)을 디텍터(13)에 유도한다(도 2). 또한 테라헤르쯔 분광 장치(10)에는 상기 광파이버(OF3)의 전부 또는 일부에 대해, 광파이버(OF2)의 온도 상태보다도 저온 상태가 유지되도록 온도 부하를 주는 시간 조정부(부하 공급부(30) 및 부하 가변부(14A))가 마련된다(도 4).
따라서 상기 테라헤르쯔 분광 장치(10)에서는 초단 파이버 레이저기(11)로부터 광학 렌즈를 이용하는 일 없이 광파이버(OF3)에 펄스광(프로브광)을 주입할 수 있음과 함께, 레트로리플렉터 등의 광학 렌즈를 이용하는 일 없이 디텍터(13)에 대한 펄스광(프로브광)의 도달시간을 지연할 수 있기 때문에, 상기 광학 렌즈를 이용하는 경우에 비하여 대폭적으로 소형화를 실현할 수 있다. 이에 더하여, 초단 파이버 레이저기(11)로부터 디텍터(13)까지에 걸쳐서 펄스광에 대한 자유공간에서의 전파를 회피할 수 있고, 상기 결과, 상기 펄스광의 감쇠 등을 저감하는 분만큼 측정 정밀도를 향상하는 것이 가능해진다.
이상의 구성에 의하면, 초단 파이버 레이저기(11)로부터 이미터(12) 및 디텍터(13)까지의 도파로를 광파이버로 함에 의해 소형화할 수 있는 테라헤르쯔 분광 장치(10)를 실현할 수 있다.
(5) 다른 실시의 형태
상술한 실시의 형태에서는 광파이버(OF3)를 게인 파이버(11C)로부터 직접 분배시키도록 한 경우에 관해 기술하였지만, 본 발명은 이것으로 한정하지 않고, 상기 광파이버(OF2)로부터 분배시키도록 하여도 좋다. 예를 들면, 광파이버(OF2)의 도파로상에 광 커플러(또는 스플리터)를 마련하도록 하면, 광파이버(OF3)를 게인 파이버(11C)로부터 직접 분배시키는 경우와 같은 효과를 얻는 것이 가능하다.
또한 상술한 실시의 형태에서는 광파이버(OF3)를 피복하는 피복부(20)의 주위에 온도부하 공급부(30)를 마련하도록 한 경우에 관해 기술하였지만, 본 발명은 이것으로 한정하지 않고, 피복부(20)에서의 심층 피복부(20A)의 주위에 대해 온도 부하 공급부(30)를 마련하도록 하여도 좋고, 또한 광파이버(OF3)의 주위에 대해 직접 온도부하 공급부(30)를 마련하도록 하여도 좋다. 이와 같이 하면, 피복부(20)의 전부 또는 일부를 생략하는 분만큼 더욱 소형화를 실현할 수 있다.
또한, 온도 부하를 주는 장소로서 광파이버(OF3)로 하였지만, 상기 광파이버(OF3)에 대신하여 광파이버(OF2)로 하도록 하여도 좋다. 온도 부하 장소를 광파이버(OF2)로 하는 경우, 예를 들면, 컴퓨터(14)에 있어서의 부하 가변부(14A)에 의해 설정된 온도 부하를 주어서, 광파이버(OF3)에 대해 고온으로 유지하면, 상술한 실시의 형태의 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 광 커플러(11D)(광파이버(OF2)의 도파로상에 광 커플러를 마련한 경우에는 상기 광 커플러)로부터 이미터(12)까지의 도파로의 도달시간보다도, 상기 디텍터(13)까지의 도파로의 도달시간이 지연되는 것을 조건으로 하면, 상기 도파로의 한쪽 또는 쌍방에 부하를 주는 등, 온도 부하를 주는 장소는 적절히 변경할 수 있다.
또한, 부하로서 온도를 적용하도록 하였지만, 이에 대신하여 또는 이에 더하여, 압력을 적용하는 등, 상기 밖에 여러가지의 부하를 적용할 수 있다.
또한, 부하 공급 대상의 광파이버에 대해, 비부하 공급 대상의 광파이버의 부하 상태보다 다른 「하나의」 부하 상태가 유지되도록 부하를 주도록 하였지만, 본 발명은 이것으로 한정하지 않고, 복수의 부하 상태중, 「선택된」 부하 상태가 유지되도록 부하를 주게 하여도 좋다. 이와 같이 하면, 디텍터(13)에 대한 펄스광의 도달시간을 전환할 수 있고, 상기 결과, 측정 정밀도를 향상하는 것이 가능해진다.
또한 상술한 실시의 형태에 있어서는 초단 펄스 발진기로서, 도 2에 도시한 초단 파이버 레이저기(11)를 적용하도록 한 경우에 관해 기술하였지만, 본 발명은 이것으로 한정하지 않고, 게인 파이버를 갖는 것이라면, 상기 밖에 여러가지의 초단 펄스 발진기를 적용할 수 있다.
산업상 이용 가능성
본 발명은 공업, 의료, 바이오, 농업, 보안 또는 정보 통신·일렉트로닉스 등의 산업상에 있어서 이용 가능하다.
이상 본 발명을 상기 실시예에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예의 구성에만 한정되는 것이 아니고, 특허청구의 범위의 각 청구항의 발명의 범위 내에서 당업자라면 행할 수 있는 각종 변형, 수정을 포함하는 것은 물론이다.
도 1은 본 실시의 형태에 의한 테라헤르쯔 분광 장치의 전체 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 도파로의 구성예를 도시하는 개략도.
도 3은 다른 특질의 광파이버의 연결에 의한 분산 보상을 설명하는 개략도.
도 4는 광파이버에 대한 온도 가변에 의한 시간 지연 조정을 설명하는 개략도.
Claims (5)
- 초단 펄스 발진기를 구성한 게인 파이버로부터 분배되는 광파이버와,상기 게인 파이버로부터 상기 광파이버를 통과하여 유도되는 펄스광을 이용하여 테라헤르쯔파를 발생하는 이미터를 구비하는 것을 특징으로 하는 테라헤르쯔 분광 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 광파이버는 상기 게인 파이버로부터 출력되는 펄스광의 펄스 폭의 퍼짐이 상쇄되도록, 상기 펄스광의 중심 파장을 기준으로 한 소정 대역에 있어서 분산 특성이 다른 복수의 광파이버를 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 테라헤르쯔 분광 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 게인 파이버 또는 상기 광파이버로부터 분배되는 다른 광파이버와,상기 게인 파이버로부터 상기 다른 광파이버를 통과하여 유도되는 펄스광을 이용하여 테라헤르쯔파를 검출하는 디텍터와,부하 공급 대상이 되는 상기 광파이버 또는 상기 다른쪽의 광파이버에 대해, 비부하 공급 대상의 부하 상태보다 다른 부하 상태가 유지되도록 부하를 주어서, 상기 디텍터에 대한 펄스광의 도달시간을 지연시키는 시간 조정부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 테라헤르쯔 분광 장치.
- 제 3항에 있어서,부하 공급 대상이 되는 상기 광파이버 또는 상기 다른쪽의 광파이버는 상기 게인 파이버로부터 출력되는 펄스광의 펄스 폭의 퍼짐이 상쇄되도록, 상기 펄스광의 중심 파장을 기준으로 한 소정 대역으로서, 상기 부하 공급부에 의해 유지되는 부하 상태에서 분산 특성이 다른 복수의 광파이버를 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 테라헤르쯔 분광 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 시간 조정부는 상기 비부하 공급 대상의 부하 상태보다 다른 복수의 부하 상태중, 선택된 부하 상태가 유지되도록 부하를 주어서, 상기 디텍터에 대한 펄스광의 도달시간을 지연시키는 것을 특징으로 하는 테라헤르쯔 분광 장치.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008053804A JP2009210423A (ja) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | テラヘルツ分光装置 |
JPJP-P-2008-053804 | 2008-03-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090095464A true KR20090095464A (ko) | 2009-09-09 |
Family
ID=40688442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR20090010115A KR20090095464A (ko) | 2008-03-04 | 2009-02-09 | 테라헤르쯔 분광 장치 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8179527B2 (ko) |
EP (1) | EP2098839A3 (ko) |
JP (1) | JP2009210423A (ko) |
KR (1) | KR20090095464A (ko) |
CN (1) | CN101526398B (ko) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101067368B1 (ko) * | 2009-11-12 | 2011-09-23 | 한국과학기술원 | 광섬유 인듐비소 박막 테라헤르츠파 발생 장치 및 제조 방법 |
KR20230083206A (ko) | 2021-12-02 | 2023-06-09 | 아주대학교산학협력단 | 완전 비표지자 바이오 센서 및 그 센서를 사용하는 테라헤르쯔 시간 기반 분광 장치 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8642964B2 (en) * | 2010-08-31 | 2014-02-04 | The United States of America, as represented by the Secretary of Commerce, NIST | High repetition rate photoconductive terahertz emitter using a radio frequency bias |
EP2693200B1 (en) | 2011-03-29 | 2019-06-12 | Hamamatsu Photonics K.K. | Terahertz-wave spectrometer |
EP2693199B1 (en) * | 2011-03-29 | 2018-07-11 | Hamamatsu Photonics K.K. | Terahertz-wave spectrometer and prism member |
JP2013068526A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Aisin Seiki Co Ltd | テラヘルツ波発生検出装置 |
JP6363511B2 (ja) * | 2015-01-08 | 2018-07-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | テラヘルツ波時間波形取得装置 |
CN105737984A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-06 | 深圳市太赫兹系统设备有限公司 | 太赫兹时域光谱辐射与检测装置 |
JP6266719B1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-01-24 | フェムトディプロイメンツ株式会社 | テラヘルツ時間領域分光装置 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH085458A (ja) * | 1994-06-16 | 1996-01-12 | Yokogawa Electric Corp | 分光器 |
EP0723168A3 (de) | 1995-01-23 | 1998-07-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Einstellbare optische Verzögerungsleitung |
US5710430A (en) * | 1995-02-15 | 1998-01-20 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for terahertz imaging |
GB2352512B (en) * | 1999-07-23 | 2002-03-13 | Toshiba Res Europ Ltd | A radiation probe and detecting tooth decay |
US6633379B2 (en) * | 2001-06-08 | 2003-10-14 | Semiconductor 300 Gmbh & Co. Kg | Apparatus and method for measuring the degradation of a tool |
TWI276425B (en) * | 2005-03-23 | 2007-03-21 | Ind Tech Res Inst | System for detecting the burned degree of a skin |
KR20090026165A (ko) * | 2006-06-02 | 2009-03-11 | 피코메트릭스 엘엘씨 | 광섬유 전송을 위한 분산 및 비선형 보상 |
JP4883350B2 (ja) * | 2006-06-29 | 2012-02-22 | アイシン精機株式会社 | テラヘルツ波発生・検出装置 |
JP2008053804A (ja) | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 携帯情報端末装置 |
US7751713B2 (en) * | 2007-01-19 | 2010-07-06 | Infinera Corporation | Communication network with skew path monitoring and adjustment |
-
2008
- 2008-03-04 JP JP2008053804A patent/JP2009210423A/ja active Pending
-
2009
- 2009-02-09 KR KR20090010115A patent/KR20090095464A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-02-27 US US12/395,266 patent/US8179527B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-03-03 EP EP20090003036 patent/EP2098839A3/en not_active Withdrawn
- 2009-03-03 CN CN2009101260414A patent/CN101526398B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101067368B1 (ko) * | 2009-11-12 | 2011-09-23 | 한국과학기술원 | 광섬유 인듐비소 박막 테라헤르츠파 발생 장치 및 제조 방법 |
KR20230083206A (ko) | 2021-12-02 | 2023-06-09 | 아주대학교산학협력단 | 완전 비표지자 바이오 센서 및 그 센서를 사용하는 테라헤르쯔 시간 기반 분광 장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20090225312A1 (en) | 2009-09-10 |
JP2009210423A (ja) | 2009-09-17 |
US8179527B2 (en) | 2012-05-15 |
CN101526398B (zh) | 2012-04-25 |
CN101526398A (zh) | 2009-09-09 |
EP2098839A2 (en) | 2009-09-09 |
EP2098839A3 (en) | 2010-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20090095464A (ko) | 테라헤르쯔 분광 장치 | |
Yao | Microwave photonic sensors | |
US9863815B2 (en) | Method and apparatus for multifrequency optical comb generation | |
US7534990B2 (en) | Compact optical delay devices | |
CA2740880C (en) | Fourier domain mode locking | |
US7719666B2 (en) | Distributed optical fiber sensor | |
US10790634B2 (en) | Laser system with optical feedback | |
WO2018223728A1 (zh) | 全光纤式太赫兹时域光谱仪 | |
US20200006912A1 (en) | An optical plural-comb generator, a method of generating an optical plural comb, and a plurality of mode locked lasers that are mechanically coupled and optically independent | |
KR20130114321A (ko) | 수직 공진 표면발광 레이저를 이용한 물리량 측정 시스템 | |
JP2010237228A (ja) | テラヘルツ分光装置 | |
Lavrov et al. | Measurements and stabilization of the radio signals time delay when their transmitting over long wideband analog fiber optics links | |
JPH11257914A (ja) | バルグ試料における光学的性質の測定のための干渉計 | |
Udvary et al. | New microwave/millimeter wave true time delay device utilizing photonic approaches | |
JP4589620B2 (ja) | 光波長基準装置 | |
Chen et al. | Microwave Photonic Systems for Demodulation of Optical Fiber Interference Signals | |
EP2735862A1 (en) | Optical sensor arrangement and method for measuring an observable | |
JP3830847B2 (ja) | 光サンプリング装置 | |
JP2024534140A (ja) | テラヘルツ相互相関装置 | |
Ali et al. | Analysis of laser linewidth measurements based on Fabry Pérot interferometer system | |
Tajima et al. | Stable CW THz spectroscopy with PLC-LN hybrid phase modulator | |
Fadel | Tunable erbium-doped fiber ring laser using an intra-cavity filter | |
JPH0758397A (ja) | レ−ザ光波長安定化装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |