KR20110138587A - 테라­헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치 및 방법 - Google Patents

테라­헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110138587A
KR20110138587A KR1020100058559A KR20100058559A KR20110138587A KR 20110138587 A KR20110138587 A KR 20110138587A KR 1020100058559 A KR1020100058559 A KR 1020100058559A KR 20100058559 A KR20100058559 A KR 20100058559A KR 20110138587 A KR20110138587 A KR 20110138587A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pulse signal
optical pulse
femtosecond optical
repetition rate
femtosecond
Prior art date
Application number
KR1020100058559A
Other languages
English (en)
Inventor
이왕주
최재익
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020100058559A priority Critical patent/KR20110138587A/ko
Publication of KR20110138587A publication Critical patent/KR20110138587A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10038Amplitude control
    • H01S3/10046Pulse repetition rate control
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106Mode locking
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0262Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
    • H01S5/0264Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은, 광대역의 테라-헤르츠(㎔) 대역의 신호를 이용하여 소정 물질의 성분을 신속하게 검출 및 분석하기 위한 테라-헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치 및 방법에 관한 것으로, 일정한 소정 반복율을 갖는 하나의 펨토초(fs: femto second) 광 펄스 신호(pulse signal)를 생성하고, 상기 생성된 펨토초 광 펄스 신호를 동일한 반복율을 갖는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들로 분할하고, 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들의 반복율을 변경하고, 상기 반복율이 변경된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 이용하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성하며, 상기 생성된 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 샘플로 투사한 후, 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를, 상기 반복율이 변경된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호로 게이팅(gating)하여, 상기 샘플을 통과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출한다.

Description

테라­헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치 및 방법{Apparatus and method for analyzing sample using signal of ㎔ band}
본 발명은 소정 물질의 성분 검출 및 분석 장치에 관한 것으로서, 특히 광대역의 테라-헤르츠(㎔) 대역의 신호를 이용하여 소정 물질의 성분을 신속하게 검출 및 분석하기 위한 테라-헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 물질들의 성분을 저가의 비용으로 정확하고 신속하게 검출 및 분석하기 위한 방안들이 제안되고 있으며, 이러한 방안으로 많은 물질들이 광대역인 테라 헤르츠 대역에서 특정한 흡수 특성을 보임에 따라 테라-헤르츠 대역에서의 테라-헤르츠 분광을 이용하여 물질의 성분을 검출 및 분석하는 방안이 제안되고 있으며, 아울러 활발한 연구가 시도되고 있다.
그리고, 전술한 테라-헤르츠 분광을 이용하여 물질의 성분을 검출 및 분석하기 위해서는 광대역의 테라-헤르츠 대역의 신호인 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(pulse signal) 발생 및 상기 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호 검출이 수행되어야 한다. 여기서, 상기 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호는, 모드잠김(mode-locking) 레이저에서 일정한 반복율로 출력되는 펨토초(fs: femto second) 광 펄스 신호가 에미터(emitter)에 입력됨에 따라 상기 에미터에서 발생되며, 이때 상기 에미터에 입력되는 하나의 펨토초 광 펄스 신호에 하나의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 발생한다. 즉, 상기 에미터는, 하나의 펨토초 광 펄스 신호 당 하나의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 발생하며, 상기 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호는 펨토초 광 펄스 신호와 비교하여 통상 지속되는 시간폭이 훨씬 길고 복잡한 형태를 가진다.
또한, 상기 에미터에서 발생한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호는, 물질의 성분을 검출 및 분석하고자 하는 해당 물질의 샘플로 투사되며, 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호는 디텍터(detector)로 입력된다. 여기서, 상기 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호는 샘플을 투과하는 동안 특정 주파수 성분이 흡수되며, 그에 따라 샘플 투과 전후의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 스펙트럼은 차이가 발생함에 따라, 이러한 스펙트럼의 차이를 통해 물질의 성분을 분석하게 된다. 상기 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 스펙트럼은 퓨리에 변환의 원리를 이용하여 먼저 펄스의 형태를 구한 다음 스펙트럼을 구하는 방법을 사용한다. 그러나 펨토초 광 펄스 신호에 의해 에미터에서 생성된 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호는, 통상 수 테라-헤르츠 주파수 대역의 극 초고주파 전자기 신호임으로 일반적인 안테나 또는 광 검출기로는 형태를 측정할 수 없음으로, 펨토초 광 펄스 신호를 스캐닝하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 게이팅(gating)하는 방식으로 측정한다.
도 1은 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호 검출을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 1은, 스캐닝 및 게이팅에 의해 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출하기 위해 매 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 입력 주기에 동기된 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 펨토초 광 펄스 신호를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 디텍터에 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(102)와 펨토초 광 펄스 신호(104,106)가 입력되면, 상기 입력된 두 펄스 신호들이 겹치는 순간에만 상기 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(102)가 검출되며, 이때 검출되는 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(102)의 크기는, 겹치는 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 펨토초 광 펄스 신호의 크기에 비례한다. 여기서, 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호(104,106)는, 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(102)와 비교하여 시간폭이 훨씬 짧으며 순수한 펄스 형태를 하고 있으며, 그에 따라 일정한 진폭을 가진다. 그러므로, 디텍터에서 펨토초 광 펄스 신호(104,106)와 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(102)가 겹치는 부분을 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(102)의 첫 부분에서 끝까지 이동시키면 디텍터의 출력 신호는 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(102)의 형상을 나타낸다.
여기서, 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호는, 하나의 펨토초 레이저를 사용하는 경우 에미터에 펨토초 광 펄스 신호가 입력되기 전에 하나의 펨토초 레이저에서 출력되는 펨토초 광 펄스 신호를 두개의 펨토초 광 펄스 신호들로 분할한 후, 상기 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 에미터로 입력시키고 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 디텍터에 입력시키거나, 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호를 출력하는 펨토초 레이저와는 다른 별도의 펨토초 레이저를 사용하여 출력된 펨토초 광 펄스 신호가 될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호를 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호에 대해 이동시켜 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출하는 방안으로 두가지 방안이 제안되었다. 먼저, 하나의 펨토초 레이저를 사용하는 경우, 하나의 펨토초 레이저에서 출력되는 펨토초 광 펄스 신호가 에미터에 입력되기 전에 두개의 펨토초 광 펄스 신호들로 분할한 후, 상기 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중에서 하나의 펨토초 광 펄스 신호는 에미터에 입력시켜 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성하며, 상기 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중에서 디텍터에 입력되는 나머지 펨토초 광 펄스 신호는 복수의 미러들로 구현된 광 지연 경로를 거쳐 상기 디텍터에 입력시키는 방안이다. 여기서, 상기 광 지연 경로는, 미러들을 기계적으로 이동시켜 펨토초 광 펄스 신호의 광 경로를 증가시키며, 그에 따라 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 입력 시간을 소정 시간 간격으로 가변하여 측정하며, 이러한 동작을 반복적으로 수행하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출한다.
예컨대, 1㎔를 갖는 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출할 경우, 광 경로를 대략 1㎔의 1/2 파장, 즉 150㎛씩 증가시키면서 측정하여야 만이 1㎔를 갖는 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호 검출이 가능하며, 이때 1㎔를 갖는 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 시간폭이 1㎱이면 공기 중에서 빛의 속도(3x108㎧)를 고려할 경우 1㎔를 갖는 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의의 공간적 길이는 30㎝임으로, 펨토초 광 펄스 신호가 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 한번 스캐닝 시 총 2000번 이상의 광 경로의 가변, 즉 미러들의 기계적 이동 및 측정이 필요하며, 그 결과 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
그리고, 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호를 출력하는 펨토초 레이저와 다른 별도의 펨토초 레이저를 사용하여 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호를 출력하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출하는 방안으로, 별도의 펨토초 레이저에서 출력되는 펨토초 광 펄스 신호는, 상기 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호와는 다른 펄스 반복율을 갖는다.
예컨대, 상기 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 펄스 반복율이 f1(㎐)이면, 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 펄스 반복율은 f1-Δf(㎐)로 한다. 이때, f1>>Δf가 되도록 하면, 상기 에미터와 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 주기 T1과 T2는 각각 1/f1과 이 1/(f1-Δf)이 되고 ΔT(=T2-T1)는 Δf/f1(f1-Δf)≒Δf/(f1)2이 된다. 따라서, 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호는, 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호보다 매 펄스마다 Δf/(f1)2 만큼 지연되어 입력되고, 디텍터에 입력되는 n번째 펨토초 광 펄스 신호는 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호보다 n·Δf/(f1)2 만큼 지연되어 입력된다. 또한, n이 f1/Δf 이 되면 ΔTn=1/f1이 되어 원래 펄스의 한 주기만큼 차이가 나게 되어 처음 상태로 되돌아 간다. 이와 같이 반복율이 서로 다른 두개의 펨토초 광 펄스 신호를 출력하는 펨토초 레이저를 사용함으로써 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호를 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호에 대해 스캐닝 및 게이팅하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출한다.
여기서, 상기 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 펄스 반복율 f1(㎐)이 1㎓이고, Δf가 1㎑이면, 상기 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호와 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 입력 주기는 10-15초 만큼 차이가 발생하며, 이러한 입력 주기의 차이는 전술한 광 지연 경로를 사용하는 경우 한 번에 0.3㎛만큼 광 경로가 가변하는 것과 같은 효과이다. 또한, n=106인 펨토초 광 펄스 신호가 디텍터에 입력될 때, 1㎳ 동안에 디텍터에서 펨토초 광 펄스 신호로 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 한번 스캐닝하여 검출한다. 하지만, 이러한 두개의 펨토초 광 레이저를 통해 서로 다른 반복율의 펨토초 광 펄스 신호를 출력하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출하는 방안은 전술한 광 지연 경로를 가변하여 검출하는 방안보다 검출 시간이 감소하나, 고가인 두개의 펨토초 레이저를 사용함으로 검출 비용이 증가하며 검출하는 장비의 사이즈가 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 저가의 비용으로 테라-헤르츠 대역의 신호인 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 이용하여 물질들의 성분을 신속하게 검출 및 분석하기 위한 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 테라-헤르츠 대역의 신호를 이용하여 소정 물질의 성분을 검출 및 분석하는 샘플 분석 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 테라-헤르츠 대역의 신호로 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 성분 검출 및 분석하고자 하는 물질의 샘플로 투과시켜 상기 물질의 성분을 검출 및 분석하는 샘플 분석 장치 및 방법을 제공함에 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은, 저가의 비용으로 신속하게 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 펨토초 광 펄스 신호를 생성하여 소정 물질의 성분을 검출 및 분석하는 샘플 분석 장치 및 방법을 제공함에 있다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 저가의 비용으로 신속하게 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 펨토초 광 펄스 신호를 생성하고, 상기 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 분석하고자 하는 물질의 샘플로 투과시킨 후, 상기 펨토초 광 펄스 신호로 상기 투과된 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 게이팅하여 신속하게 샘플의 성분을 검출 및 분석하는 샘플 분석 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 테라-헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치에 있어서, 일정한 소정 반복율을 갖는 하나의 펨토초(fs: femto second) 광 펄스 신호(pulse signal)를 생성하는 펨토초 레이저; 상기 생성된 펨토초 광 펄스 신호를 동일한 반복율을 갖는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들로 분할하는 분할기; 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 이용하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성하고, 상기 생성한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 샘플로 투사하는 에미터(emitter); 및 상기 샘플로 투사되어 투과한 테라-헤르츠(㎔) 대역의 펄스 신호를 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 나머지 펨토초 광 펄스 신호로 게이팅(gating)하여, 상기 투과한 테라-헤르츠(㎔) 대역의 펄스 신호를 검출하는 디텍터(detector);를 포함하며, 상기 샘플로 투사되어 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 상기 나머지 펨토초 광 펄스 신호는, 서로 다른 반복율을 갖는다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 일정한 소정 반복율을 갖는 하나의 펨토초(fs: femto second) 광 펄스 신호(pulse signal)를 생성하는 단계; 상기 생성된 펨토초 광 펄스 신호를 동일한 반복율을 갖는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들로 분할하는 단계; 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들의 반복율을 변경하는 단계; 상기 반복율이 변경된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 이용하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성하는 단계: 및 상기 생성된 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 샘플로 투사한 후, 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를, 상기 반복율이 변경된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호로 게이팅(gating)하여, 상기 샘플을 통과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출하는 단계;를 포함한다.
본 발명은, 하나의 펨토초 레이저를 이용하여 펨토초 광 펄스 신호 및 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성함으로써, 물질들의 성분을 저가의 비용으로 신속하게 검출 및 분석할 수 있으며, 또한 물질들의 성분 검출 및 분석을 위한 장치의 가격 및 사이즈를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명은, 하나의 펨토초 레이저에서 출력되는 펨토초 광 펄스 신호를 분할한 후, 분할된 펨토초 광 펄스 신호들이 입력되는 소자들을 이동시켜, 상기 소자들로 입력되는 펨토초 광 펄스 신호들이 서로 다른 반복율을 갖도록 함으로써, 물질들의 성분을 저가의 비용으로 신속하게 검출 및 분석할 수 있다.
도 1은 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호 검출을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 테라-헤르츠 대역 신호를 이용하는 샘플 분석 장치에서 펨토초 광 펄스 신호의 반복율 변경을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 테라-헤르츠 대역 신호를 이용하는 샘플 분석 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 테라-헤르츠 대역 신호를 이용하여 샘플 분석 장치가 물질의 성분을 검출 및 분석하는 과정을 개략적으로 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은, 테라-헤르츠(㎔) 대역에서 물질들이 특정한 흡수 특성을 나타냄에 따라 테라-헤르츠 대역의 신호를 이용하여 저가의 비용으로 신속하게 물질들의 성분을 검출 및 분석하는 샘플 분석 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(pulse signal)를 생성하기 위해, 하나의 펨토초(fs: femto second) 레이저를 이용하여 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 생성하며, 상기 생성한 펨토초 광 펄스 신호를 분할하여 분할된 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 에미터(emitter)에 입력하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성한 후, 상기 생성한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 물질의 성분 검출 및 분석하고자 하는 상기 물질의 샘플에 투사하여 투과시킨 후, 상기 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 디텍터(detector)에 입력하고, 동시에 상기 분할된 펨토초 광 펄스 신호들 중 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 디텍터에 입력하며, 상기 디텍터가 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 게이팅(gating)하여 검출, 즉 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 최종 형태를 산출하고, 상기 산출한 최종 형태를 이용하여 물질의 성분을 검출 및 분석한다. 여기서, 상기 디텍터의 게이팅은, 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호와 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호가 상기 디텍터에서 겹치는 순간에만 상기 디텍터의 검출 신호가 발생하며, 그에 따라 상기 게이팅에 의해 디텍터는 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출한다.
이때, 본 발명의 실시 예에서는, 물질들의 성분을 검출 및 분석하기 위해 상기 디텍터가 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출하도록, 상기 디텍터에 입력되는 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호가 서로 다른 반복율을 갖도록 하며, 이렇게 서로 다른 반복율을 갖는 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 상기 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호가 상기 디텍터에 입력됨에 따라, 상기 디텍터는, 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호에 대해 상기 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 자동적으로 스캐닝하여 게이팅하며, 그 결과 신속하게 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 최종 형태를 산출한다.
이렇게 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이 하나의 펨토초 레이저를 이용하여 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 생성하고, 서로 다른 반복율을 갖는 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 상기 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호가 상기 디텍터에 입력되어 상기 디텍터가 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 최종 형태를 산출함으로, 저가의 비용으로 신속하게 상기 디텍터가 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 최종 형태를 산출하며, 또한 장치의 사이즈를 감소시킨다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 디텍터에 입력되는 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 상기 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호가 서로 다른 반복율을 갖도록, 상기 분할된 펨토초 광 펄스 신호들 중 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 입력받는 에미터와, 상기 분할된 펨토초 광 펄스 신호들 중 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 입력받는 디텍터를 검출하는 동안 기계적으로 계속 이동시키며, 그에 따라 상기 디텍터에 입력되는 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 상기 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호가 서로 다른 반복율을 갖는다.
다시 말해, 본 발명의 실시 예에서는, 검출 시 상기 에미터와 상기 디텍터를 계속 이동시킴에 따라, 상기 에미터로 입력되는 분할된 하나의 펨토초 광 펄스 신호와 상기 디텍터로 입력되는 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호는, 에미터와 디텍터의 입력 지점에서 서로 다른 입사 반복율을 갖게 되며, 그 결과 상기 에미터에서 생성된 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 상기 디텍터로 입력되는 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호는 서로 다른 반복율을 갖게 되어, 상기 디텍터에 입력되는 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 상기 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호가 서로 다른 반복율을 갖는다.
여기서, 검출을 위한 측정 시 상기 에미터와 상기 디텍터의 이동에 따라, 상기 에미터로 입력되는 분할된 하나의 펨토초 광 펄스 신호와 상기 디텍터로 입력되는 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호의 상기 에미터와 상기 디텍터에서의 입력 지점선이 이동하며, 이렇게 상기 입력 지점선이 이동함에 따라, 단위 시간 당 상기 입력 지점선을 통과하는 상기 분할된 하나의 펨토초 광 펄스 신호와 상기 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호의 펄스 개수가 변경되어, 상기 에미터로 입력되는 분할된 하나의 펨토초 광 펄스 신호와 상기 디텍터로 입력되는 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호의 펄스 간격이 변경되며, 결과적으로 상기 디텍터에 입력되는 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 상기 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호가 서로 다른 반복율을 갖는다. 그리고, 상기 디텍터에서 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호가 상기 분할된 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호와 겹치는 순간마다 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출, 즉 상기 디텍터가 게이팅하여 상기 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 최종 형태를 산출한다. 그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 테라-헤르츠 대역 신호를 이용하는 샘플 분석 장치에서 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들의 반복율 변경에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 테라-헤르츠 대역 신호를 이용하는 샘플 분석 장치에서 펨토초 광 펄스 신호의 반복율 변경을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 임의의 모드잠김(mode-locking)된 펨토초 레이저(202)는 임의의 반복율 f로서 일정한 간격(206)의 펨토초 광 펄스 신호(204)를 출력한다. 여기서, 상기 펨토초 광 펄스 신호(204)의 출력 주기는 T =1/f이 되고, 펄스들 간의 간격 d는 d=c/f(여기서, c는 빛의 속도(3x108㎧))가 된다.
예컨대, 상기 펨토초 광 펄스 신호(204)의 출력 반복율이 1㎓이면, 펄스 주기는 1㎱이고, 펄스들 간 간격(206)은 30㎝가 된다. 이때, 소정의 입력 지점선으로, A-B 선이 정지하고 있을 경우, 1㎱마다 하나씩 상기 펨토초 광 펄스 신호(204)의 펄스가 통과, 다시 말해 매초 109개의 펄스가 통과하며, 여기서 A-B 선을 상기 펨토초 광 펄스 신호(204)의 펄스 진행 방향 또는 펄스 진행 반대 방향으로 펄스들 간 간격(206) 이상 이동할 경우 상기 A-B 선을 통과하는 펨토초 광 펄스 신호(204)의 펄스 개수가 가변한다. 예를 들어, A-B선이 v의 속도로 펄스 진행 방향과 반대로 이동할 경우, 1초 동안 v/d(=v·f/c)개 만큼 증가된 펄스가 A-B선을 통과하며, 그에 따라 A-B선에서는 펨토초 광 펄스 신호(204)의 반복율이 v·f/c만큼 증가한다. 일 예로, 펨토초 광 펄스 신호(204)의 반복율 f=1㎓이고 A-B선이 v=30cm/s로 펄스 진행 반대 방향으로 이동할 경우, 펨토초 광 펄스 신호(204)의 반복율은 '1'만큼 증가하며, A-B선이 v=3㎧로 펄스 진행 반대 방향으로 이동할 경우, '10'만큼 증가한다. 아울러, 펨토초 광 펄스 신호(204)의 반복율 f=1㎓이고 A-B선이 v=30cm/s로 펄스 진행 방향으로 이동할 경우, 펨토초 광 펄스 신호(204)의 반복율은 '1'만큼 감소하며, A-B선이 v=3㎧로 펄스 진행 방향으로 이동할 경우, '10'만큼 감소한다.
이러한 방식으로, 본 발명의 실시 예에 따른 테라-헤르츠 대역 신호를 이용하는 샘플 분석 장치에서는, 하나의 펨토초 레이저를 통해 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 출력한 후, 상기 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 두개의 펨토초 광 펄스 신호들로 분할하고, 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들이 에미터와 디텍터로 입력될 시, 상기 에미터와 디텍터를 이동시킴으로써, 전술한 바와 같이 두개의 펨토초 광 펄스 신호들이 입력되는 입력 기준선, 다시 말해 A-B 선이 이동하는 경우와 동일한 효과를 획득하며, 그에 따라 상기 에미터와 디텍터에 입력되는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들은 서로 다른 반복율을 갖게 된다. 그러면 여기서, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 테라-헤르츠 대역 신호를 이용하는 샘플 분석 장치를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 테라-헤르츠 대역 신호를 이용하는 샘플 분석 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 샘플 분석 장치는, 모드잠김되어 일정한 소정 반복율로 펨토초 광 펄스 신호를 생성하여 출력하는 펨토초 레이저(302), 상기 펨토초 레이저(302)에서 출력되는 펨토초 광 펄스 신호(304)를 동일한 소정 반복율을 갖는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들로 분할하는 분할기(306), 상기 분할기(306)에 의해 분할된 펨토초 광 펄스 신호들 중 하나의 펨토초 광 펄스 신호(330)를 디텍터(322)로 전달하는 전달기들, 예컨대 미러1(328)과 미러2(326), 상기 분할기(306)에 의해 분할된 펨토초 광 펄스 신호들 중 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 에미터(314)로 전달하는 전달기, 예컨대 미러3(308), 상기 미러3(308)을 통과한 펨토초 광 펄스 신호(310)를 이용하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성하고, 생성한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(316)를 성분 검출 및 분석하고자 하는 물질의 샘플(318)로 투사하여 투과시키는 에미터(314), 상기 샘플(318)을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(320)와 상기 미러2(326)을 통과한 펨토초 광 펄스 신호(324)를 입력받아 상기 샘플(318)을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(320)를 검출하는 디텍터(322)를 포함한다.
여기서, 상기 분할기(306)에 의해 분할된 펨토초 광 펄스 신호들 중 상기 에미터(314)로 입력되는 하나의 펨토초 광 펄스 신호(310)와 상기 디텍터(322)로 입력되는 나머지 펨토초 광 펄스 신호(324)는, 상기 미러들(328,326,308)의 배열에 의해 동일 선상에서 서로 반대 방향으로 진행하여 상기 에미터(314)와 상기 디텍터(322)로 입력된다. 이때, 상기 에미터(314), 샘플(318), 디텍터(322)는, 상기 펨토초 광 펄스 신호들(310,324)과 같이 동일 선상에 일렬로 배치되어 측정부(312)가 되며, 상기 펨토초 광 펄스 신호들(310,324)가 동일 선상에서 서로 반대 방향으로 진행하여 상기 에미터(314)와 디텍터(322)로 입력될 시, 상기 측정부(312)를 동일 선상에서 상기 에미터(314)로 입력되는 펨토초 광 펄스 신호(310)가 진행하는 방향으로 이동하거나, 또는 상기 디텍터(322)로 입력되는 펨토초 광 펄스 신호(324)가 진행하는 방향으로 이동한다. 다시 말해, 상기 에미터(314)와 디텍터(322)를 상기 펨토초 광 펄스 신호들(310,324)의 진행 방향들 중 하나의 진행 방향으로 이동한다.
이렇게 상기 에미터(314)와 디텍터(322)가 동일 선상에서 상기 에미터(314)로 입력되는 펨토초 광 펄스 신호(310)의 진행 방향 또는 상기 디텍터(322)로 입력되는 펨토초 광 펄스 신호(324)의 진행 방향으로 이동함에 따라, 전술한 도 2에서 펨토초 광 펄스 신호(204)의 입력 지점선으로 A-B 선이 이동하는 경우와 같이, 상기 에미터(314)와 디텍터(322)에 단위 시간 당 입력되는 펨토초 광 펄스 신호들(310,324)의 펄스 개수가 변경되며, 이렇게 상기 펨토초 광 펄스 신호들(310,324)의 펄스 개수가 변경함에 따라 상기 에미터(314)와 디텍터(322)에 입력되는 상기 펨토초 광 펄스 신호들(310,324)의 펄스 간격이 변경되어, 결과적으로 상기 에미터(314)와 디텍터(322)에 입력되는 상기 펨토초 광 펄스 신호들(310,324)은 서로 다른 반복율을 갖는다. 예컨대, 상기 에미터(314)와 디텍터(322)를 상기 펨토초 광 펄스 신호들(310,324)의 진행 방향들 중 하나의 진행 방향으로 이동하여, 상기 에미터(314)에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호(310)의 반복율이 증가하면 상기 디텍터(322)에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호(324)의 반복율이 감소하며, 상기 에미터(314)에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호(310)의 반복율이 감소하면 상기 디텍터(322)에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호(324)의 반복율이 증가한다.
그러므로, 상기 펨토초 광 펄스 신호(310)를 이용하여 에미터(314)에서 생성된 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(316)와 상기 디텍터(322)로 입력되는 펨토초 광 펄스 신호(324) 또한 서로 다른 반복율을 갖게 되며, 상기 디텍터(322)로 입력되는 상기 샘플(318)을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(320)와 펨토초 광 펄스 신호(324)도 서로 다른 반복율을 갖게 된다.
그리고, 상기 디텍터(322)에서는, 전술한 바와 같이 서로 다른 반복율을 가지는 펨토초 광 펄스 신호(324)로 상기 샘플(318)을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(320)를 스캐닝 및 게이팅하여, 상기 샘플(318)을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(320)를 검출, 즉 상기 샘플(318)을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호(320)의 최종 형태를 산출하고, 이렇게 산출한 최종 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 형태를 이용하여 상기 샘플(318)의 성분, 즉 물질의 성분을 검출 및 분석한다. 그러면 여기서, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따라 테라-헤르츠 대역 신호를 이용하여 물질의 성분 검출 및 분석하는 동작을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 테라-헤르츠 대역 신호를 이용하여 샘플 분석 장치가 물질의 성분을 검출 및 분석하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 410단계에서, 상기 샘플 분석 장치는, 하나의 펨토초 레이저를 이용하여 소정 반복율을 갖는 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 생성한다. 그런 다음, 420단계에서, 상기 샘플 분석 장치는, 상기 생성한 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 상기 소정 반복율을 갖는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들로 분할한다.
그리고, 430단계에서, 상기 샘플 분석 장치는, 상기 분할한 펨토초 광 펄스 신호들을 동일 선상에서 서로 다른 방향으로 진행시키며, 여기서, 상기 서로 다른 방향으로 진행하는 펨토초 광 펄스 신호들은 상기 소정 반복율을 갖는다.
다음으로, 440단계에서, 상기 샘플 분석 장치는, 서로 반대 방향으로 진행하는 펨토초 광 펄스 신호들과 동일 선상에 배치되며, 상기 서로 반대 방향으로 진행하는 펨토초 광 펄스 신호들이 각각 입력되는 에미터와 디텍터를 이동시켜, 상기 서로 반대 방향으로 진행하는 펨토초 광 펄스 신호들의 반복율을 변경, 특히 상기 서로 반대 방향으로 진행하는 펨토초 광 펄스 신호들이 서로 다른 반복율을 갖도록 변경한다. 여기서, 상기 에미터와 디텍터을 펨토초 광 펄스 신호들의 진행 방향들 중에서 하나의 진행 방향으로 이동시키며, 상기 에미터와 디텍터의 이동에 상응하여 상기 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 증가하면 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 감소하며, 상기 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 감소하면 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 증가한다.
그런 다음, 450단계에서, 상기 샘플 분석 장치는, 서로 다른 방향으로 진행하는 서로 다른 반복율의 펨토초 광 펄스 신호들 중 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 이용하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성한다. 여기서, 상기 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호는, 상기 펨토초 광 펄스 신호들 중 나머지 펨토초 광 펄스 신호와 서로 다른 반복율을 갖는다.
그리고, 460단계에서, 상기 샘플 분석 장치는, 상기 생성한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 성분 검출 및 분석하고자 하는 물질의 샘플로 투사하여 투과시킨 후, 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 펨토초 광 펄스 신호로 게이팅하여, 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출, 즉 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 최종 형태를 산출한다.
다음으로, 470단계에서, 상기 샘플 분석 장치는, 상기 산출한 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 최종 형태를 이용하여 상기 샘플의 성분, 즉 물질의 성분을 검출 및 분석한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 테라-헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치에 있어서,
    일정한 소정 반복율을 갖는 하나의 펨토초(fs: femto second) 광 펄스 신호(pulse signal)를 생성하는 펨토초 레이저;
    상기 생성된 펨토초 광 펄스 신호를 동일한 반복율을 갖는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들로 분할하는 분할기;
    상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 이용하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성하고, 상기 생성한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 샘플로 투사하는 에미터(emitter); 및
    상기 샘플로 투사되어 투과한 테라-헤르츠(㎔) 대역의 펄스 신호를 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 나머지 펨토초 광 펄스 신호로 게이팅(gating)하여, 상기 투과한 테라-헤르츠(㎔) 대역의 펄스 신호를 검출하는 디텍터(detector);를 포함하며,
    상기 샘플로 투사되어 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호와 상기 나머지 펨토초 광 펄스 신호는, 서로 다른 반복율을 갖는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들은, 동일 선상에서 서로 다른 방향으로 진행하여 상기 에미터와 상기 디텍터로 각각 입력되는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에미터와 상기 디텍터는, 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들과 동일 선상에 배치되며, 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들의 진행 방향들 중 임의의 하나의 진행 방향으로 이동하여 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들을 입력받는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들은, 상기 에미터와 상기 디텍터의 이동에 상응하여 단위 시간 당 상기 에미터와 상기 디텍터에 각각 입력되는 펄스 개수가 변경되며, 상기 펄스 개수의 변경에 상응하여 펄스 간격이 변경되는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에미터와 상기 디텍터는, 상기 펄스 간격의 변경에 상응하여 서로 다른 반복율을 갖는 펨토초 광 펄스 신호들을 각각 입력받는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에미터는, 상기 서로 다른 반복율을 갖는 펨토초 광 펄스 신호들 중 제1반복율의 펨토초 광 펄스 신호를 이용하여 제1반복율의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성한 후, 상기 생성한 제1반복율의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 상기 샘플로 투사하는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 디텍터는, 상기 샘플로 투사되어 투과한 제1반복율의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를, 상기 서로 다른 반복율을 갖는 펨토초 광 펄스 신호들 중 제2반복율의 펨토초 광 펄스 신호로 게이팅하여, 상기 샘플로 투사되어 투과한 제1반복율의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 형태를 산출하는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 에미터와 상기 디텍터의 이동에 상응하여, 상기 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 증가하면 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 감소하며, 상기 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 감소하면 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 증가하는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 상기 에미터로 전달하는 제1전달기; 및
    상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 나머지 펨토초 광 펄스 신호를 상기 디텍터로 전달하는 제2전달기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1전달기 및 상기 제2전달기는, 하나 이상의 미러(mirror)를 포함하며;
    상기 하나 이상의 미러는, 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들을 동일 선상에서 서로 다른 방향으로 진행시켜 상기 에미터 및 상기 디텍터로 각각 전달하는 것을 특징으로 샘플 분석 장치.
  11. 테라-헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 방법에 있어서,
    일정한 소정 반복율을 갖는 하나의 펨토초(fs: femto second) 광 펄스 신호(pulse signal)를 생성하는 단계;
    상기 생성된 펨토초 광 펄스 신호를 동일한 반복율을 갖는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들로 분할하는 단계;
    상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들의 반복율을 변경하는 단계;
    상기 반복율이 변경된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 하나의 펨토초 광 펄스 신호를 이용하여 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성하는 단계: 및
    상기 생성된 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 샘플로 투사한 후, 상기 샘플을 투과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를, 상기 반복율이 변경된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 나머지 하나의 펨토초 광 펄스 신호로 게이팅(gating)하여, 상기 샘플을 통과한 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반복율을 변경하는 단계는, 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 동일 선상에서 서로 다른 방향으로 진행시키고, 상기 서로 다른 방향으로 진행하는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들이 입력되는 에미터(emitter) 및 디텍터(detector)를 이동시키는 것은 특징으로 하는 샘플 분석 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 에미터 및 디텍터를 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들의 진행 방향들 중 하나의 진행 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 반복율을 변경하는 단계는, 상기 에미터 및 디텍터의 이동에 상응하여 상기 에미터 및 디텍터에 단위 시간 당 입력되는 상기 분할된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들의 펄스 개수가 각각 변경되는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 반복율을 변경하는 단계는, 상기 펄스 개수의 변경에 상응하여 상기 에미터 및 디텍터에 입력되는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들의 펄스 간격이 변경되며, 상기 펄스 간격의 변경에 상응하여 상기 에미터 및 디텍터에 입력되는 두개의 펨토초 광 펄스 신호들의 반복율이 변경되는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 에미터와 상기 디텍터의 이동에 상응하여, 상기 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 증가하면 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 감소하며, 상기 에미터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 감소하면 상기 디텍터에 입력되는 펨토초 광 펄스 신호의 반복율이 증가하는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성하는 단계는, 상기 반복율이 변경된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 제1반복율의 펨토초 광 펄스 신호를 이용하여 제1반복율의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 게이팅하는 단계는, 상기 생성한 제1반복율의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를 상기 샘플로 투사한 후, 상기 샘플을 투과한 제1반복율의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호를, 상기 반복율이 변경된 두개의 펨토초 광 펄스 신호들 중 중 제2반복율의 펨토초 광 펄스 신호로 게이팅하는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는, 상기 샘플을 투과한 제1반복율의 테라-헤르츠 대역의 펄스 신호의 최종 형태를 산출하고, 상기 산출한 최종 형태를 이용하여 상기 샘플의 성분을 검출 및 분석하는 것을 특징으로 하는 샘플 분석 방법.
KR1020100058559A 2010-06-21 2010-06-21 테라­헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치 및 방법 KR20110138587A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100058559A KR20110138587A (ko) 2010-06-21 2010-06-21 테라­헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100058559A KR20110138587A (ko) 2010-06-21 2010-06-21 테라­헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110138587A true KR20110138587A (ko) 2011-12-28

Family

ID=45504378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100058559A KR20110138587A (ko) 2010-06-21 2010-06-21 테라­헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110138587A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101378113B1 (ko) * 2012-10-11 2014-03-27 서울시립대학교 산학협력단 테라헤르츠 전자기파를 이용한 성분 분석 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101378113B1 (ko) * 2012-10-11 2014-03-27 서울시립대학교 산학협력단 테라헤르츠 전자기파를 이용한 성분 분석 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101699273B1 (ko) 테라헤르츠파를 이용한 실시간 비접촉 비파괴 두께 측정장치
US7675037B2 (en) Method and apparatus for measuring terahertz time-domain spectroscopy
JP4654996B2 (ja) テラヘルツ波応答測定装置
JP5357531B2 (ja) 情報取得装置及び情報取得方法
US8742353B2 (en) Single terahertz wave time-waveform measuring device
JP5489906B2 (ja) テラヘルツ波トランシーバ及び断層像取得装置
US4988190A (en) Absorption line filter window and method for velocity measurements by light scattering
EP3104165B1 (en) Terahertz wave phase difference measurement device
WO2010076874A1 (en) Terahertz examining apparatus
WO2015178400A1 (ja) 過渡吸収測定方法及び過渡吸収測定装置
US20090302223A1 (en) Method of measuring terahertz wave and terahertz spectroscopic apparatus
JP2008122306A (ja) 検体分析装置、及び検体分析方法
WO2017216942A1 (ja) テラヘルツ波測定装置
CN105974396A (zh) 基于双标准具的测速方法及测速系统
CN103354899A (zh) 通过对渡越时间开窗口以消灭连续的织物和粉末中的散射来增加吸收测量的精确度
WO2017085863A1 (ja) 計測装置、計測方法及びコンピュータプログラム
KR20110138587A (ko) 테라­헤르츠 대역 신호를 이용한 샘플 분석 장치 및 방법
JP6774192B2 (ja) 距離測定装置および距離測定方法
Nissim et al. Free-surface velocity measurements of opaque materials in laser-driven shock-wave experiments using photonic Doppler velocimetry
JP2006266908A (ja) テラヘルツパルス光測定装置および測定方法
JP5127159B2 (ja) 測定装置及び測定方法
US20150241348A1 (en) Information acquiring apparatus and information acquiring method
JP2017015716A (ja) テラヘルツパルス波を用いた粉末中の異物検出装置および異物検出方法
CN110231299A (zh) 光学测量装置和光学测量方法
JP6205907B2 (ja) イメージング装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application