KR20150103488A - 시료 집합체 및 이를 이용한 광학 상수 측정 장치 - Google Patents

시료 집합체 및 이를 이용한 광학 상수 측정 장치 Download PDF

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KR20150103488A
KR20150103488A KR1020140025001A KR20140025001A KR20150103488A KR 20150103488 A KR20150103488 A KR 20150103488A KR 1020140025001 A KR1020140025001 A KR 1020140025001A KR 20140025001 A KR20140025001 A KR 20140025001A KR 20150103488 A KR20150103488 A KR 20150103488A
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Abstract

본 발명은 시료 집합체 및 이를 이용한 광학 상수 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명의 시료 집합체는 레이저 광선 발진기로부터 조사된 레이저 광선과 상호작용하여 제1 전자기파를 발진시키는 전자기파 발생부 및 상기 전자기파 발생부에 시료가 적층되는 시료층을 포함하고, 상기 제1 전자기파는 상기 시료층에서 반사되어 제2 전자기파로 발진되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 시료 집합체를 이용한 광학 상수 측정 장치는 레이저 광선을 발진시키는 레이저 광선 발진기, 상기 레이저 광선 발진기로부터 조사된 상기 레이저 광선과 상호작용하여 제1 전자기파를 발진시키는 시료 집합체 및 상기 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 수신하고, 상기 제1 전자기파 및 상기 제2 전자기파를 이용하여 상기 시료에 대한 광학 상수를 산출하는 광학 상수 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 레이저 광선과 상호 작용하여 전자기파를 발진시키는 전자기파 발생부에 전자기파를 투과 또는 반사시키는 시료층을 적층함으로써, 다중 경로로 발진하는 전자기파들을 이용하여 시료에 대한 광학 상수를 측정할 수 있는 이점이 있다.

Description

시료 집합체 및 이를 이용한 광학 상수 측정 장치{SAMPLE AGGREGATE AND APPARATUS FOR MEASURING A OPTICAL CONSTANT USING THE SAME}
본 발명은 시료 집합체 및 이를 이용한 광학 상수 측정 장치에 관한 것이다.
물질에 대한 정보를 얻기 위하여 시료의 광학 상수를 측정하는 장치가 사용된다. 이러한 광학 상수를 측정하는 장치를 사용하면 비침습적으로 시료 또는 시료에 포함되는 물질에 대한 정보를 얻을 수 있다.
종래의 광학 상수 측정 장치는 시료의 투명 또는 불투명 여부에 따라 서로 다른 구성을 갖는 투과형, 반사형 장치를 구별해서 사용하여야 한다. 이러한 광학 상수 측정 장치는 광학 상수를 측정하기 위하여 렌즈나 거울을 이용하여 전자기파를 집속한다.
한편, 불투명한 시료의 광학 상수를 측정하기 위한 반사형 광학 상수 측정 장치는 특성상 투과형 광학 상수 측정 장치보다 복잡한 구성으로 이루어진다. 이러한 장치 구성의 복잡성은 특히 주파수 특성이 테라헤르츠인 영역에서 기술적인 문제점을 야기한다. 즉, 렌즈나 거울을 이용하여 빛을 집속할 경우 최소 집속 면적은 파장에 비례해서 커지는데(회절 한계), 이로 인하여 파장이 대략 mm에 이르는 테라헤르츠파의 경우 집속된 광선의 직경은 대략 수 mm에 이르게 된다.
이와 같이, 불투명한 시료의 광학 상수를 측정하는 경우 시료의 샘플의 크기가 작으면 그에 따라 렌즈나 거울의 크기가 커질 수 밖에 없다. 따라서 종래의 광학 상수 측정 장치에 의하면 크기가 작은 샘플의 시료는 측정하기 어려운 문제점이 존재한다.
본 발명의 시료 집합체는 레이저 광선과 상호 작용하여 전자기파를 발진시키는 전자기파 발생부에 발진된 전자기파를 투과 또는 반사시키는 시료층을 적층함으로써, 전자기파들을 다중 경로로 발진시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 이러한 시료 집합체를 이용한 본 발명의 광학 상수 측정 장치는 시료 집합체에서 다중 경로로 발진하는 전자기파들을 이용하여 시료에 대한 광학 상수를 측정하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시료 집합체는 레이저 광선 발진기로부터 조사된 레이저 광선과 상호작용하여 제1 전자기파를 발진시키는 전자기파 발생부 및 상기 전자기파 발생부에 시료가 적층되는 시료층을 포함하고, 상기 제1 전자기파는 상기 시료층에서 반사되어 제2 전자기파로 발진되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 시료 집합체를 이용한 광학 상수 측정 장치는 레이저 광선을 발진시키는 레이저 광선 발진기, 상기 레이저 광선 발진기로부터 조사된 상기 레이저 광선과 상호작용하여 제1 전자기파를 발진시키는 시료 집합체 및 상기 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 수신하고, 상기 제1 전자기파 및 상기 제2 전자기파를 이용하여 상기 시료에 대한 광학 상수를 산출하는 광학 상수 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 레이저 광선과 상호 작용하여 전자기파를 발진시키는 전자기파 발생부에 발진된 전자기파를 투과 또는 반사시키는 시료층을 적층함으로써, 다중 경로로 발진하는 전자기파들을 이용하여 시료에 대한 광학 상수를 측정할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 불투명 시료에 대한 광학 상수를 측정하기 위한 종래의 광학 상수 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 불투명 시료에 대한 광학 상수를 측정하기 위한 종래의 광학 상수 측정 장치의 구성도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 시료 집합체의 구성도.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 시료 집합체의 투시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 상수 측정 장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 상수 산출 과정을 설명하기 위한 그래프.
도 6은 예시적인 시료들에 대한 광학 상수 측정 결과를 나타낸 그래프.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 불투명 시료에 대한 광학 상수를 측정하기 위한 종래의 광학 상수 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 광학 상수 측정 방법은 불투명 시료에 대한 광학 상수를 측정하기 위하여 참조 시료(102) 및 반사 시료(104) 각각에 전자기파를 조사한다. 여기서, 참조 시료(102)는 금, 은과 같이 전자기파를 100% 가까이 반사하는 물질이다. 반사 시료에 전자기파를 조사하면, 전자기파는 시료를 통과하지 못하고 반사된다. 종래의 광학 상수 측정 방법은 참조 시료(102)에서 반사되는 광선 및 반사 시료(104)에서 반사되는 광선을 측정하고, 양 측정치를 비교하여 광학 상수를 산출한다.
보다 상세하게는, 참조 시료(102)에 입사하는 광선의 전계(
Figure pat00001
)는 참조 시료(102)에서 반사되는 전계(
Figure pat00002
)와 다음의 수학식 1과 같은 관계를 갖는다.
[수학식 1]
Figure pat00003
여기서,
Figure pat00004
은 반사 프레넬 계수로 n과 k의 함수로 나타날 수 있으며, n은 굴절 계수, k는 흡광 계수를 의미한다. 즉, 반사 프레넬 계수는
Figure pat00005
과 같이 굴절 계수, 흡광 계수에 관한 함수이다. 수학식 1을 이용하여, 참조 시료(102)와 마찬가지로 반사 시료(104)에 대한 반사 프레넬 계수를 산출할 수 있고, 그에 따라 굴절 계수 및 흡광 계수를 산출할 수 있다.
즉, 도 1의 종래의 광학 상수 측정 방법은 공기 또는 참조 시료와 같은 기준 시료에 대하여 반사되는 전자기파를 측정하고, 이를 측정하고자 하는 반사 시료(104)를 통해 반사되는 전자기파와 비교하여 광학 상수를 획득한다.
그러나, 이와 같이 참조 시료에 대한 측정치를 기준으로 대상 시료에 대한 측정치를 비교하여 광학 상수를 측정하면 참조 시료와 대상 시료의 반사율이 비슷해지는 영역(예를 들어 반사율이 99%에 가깝거나, n과 k의 값이 대략 100 이상인 영역)에서는 광학 상수를 측정하기 어려운 문제점이 존재한다.
도 2는 불투명 시료에 대한 광학 상수를 측정하기 위한 종래의 광학 상수 측정 장치의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 종래의 광학 상수 측정 장치는 레이저 광선 발진기(202), 다수의 평면 거울을 포함하는 시간 지연 장치(204), 전자기파 발생부(206), 포물면 거울(208), 볼록 렌즈(210), 시료(212) 및 전자기파 검출부(214)를 포함한다.
보다 상세하게는, 레이저 광선 발진기(202)에서 발진되는 레이저 광선은 다수의 평면 거울들을 포함하는 시간 지연 장치(204)를 통해 진행하는 경로가 변경되고 레이저 광선이 시료 또는 샘플에 도달하는데 걸리는 시간이 지연된다. 레이저 광선은 전자기파 발생부(206)에서 전자기파로 발진하는데, 이러한 전자기파의 주파수 특성은 테라헤르츠 영역일 수 있다. 전자기파 발생부(206)에서 서로 다른 방향으로 발진하는 전자기파는 포물면 거울(208) 및 볼록 렌즈(210)를 통해 시료(212)에 집속된다. 반사 시료(212)에서 반사된 전자기파의 전계는 전자기파 검출부(214)를 통해 검출될 수 있고 이러한 측정치를 이용하여 시료(212)에 대한 광학 상수를 획득할 수 있다.
즉, 도 2의 종래의 광학 상수 측정 장치는 레이저 광선과 상호작용하여 전자기파를 발진시키는 전자기파 발생부(206)와는 별도로 다른 위치에 시료(212)가 배치된다. 이러한 구조는 측정 장치의 복잡도를 증가시키고, 측정 시마다 달라지는 시료의 측정 위치 및 온도 변화에 따른 시료 부분의 수축/팽창으로 인하여 광학 상수 측정 시 오차가 발생하는 문제점이 존재한다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 시료 집합체의 구성도이다. 도 3a를 참조하면, 시료 집합체는 전자기파 발생부(302) 및 시료층(304)을 포함한다.
전자기파 발생부(302)는 레이저 광선 발진기로부터 조사된 레이저 광선(
Figure pat00006
)과 상호작용하여 제1 전자기파(
Figure pat00007
)를 발진시키는 기능을 수행한다. 즉, 레이저 광선은 1차적으로 전자기파 발생부(302) 표면과 상호작용하여 제1 전자기파(
Figure pat00008
)로 발진할 수 있다. 또한, 제1 전자기파(
Figure pat00009
)는 전자기파 발생부(302) 외부로 방사됨과 동시에 한편으로는 내부로 투과되어 전파할 수 있다.
시료층(304)은 전자기파 발생부(302)에 시료가 적층되어 형성된다. 시료층(304)을 형성하는 시료들은 전자기파 발생부(302) 내부로 투과된 제1 전자기파(
Figure pat00010
)를 반사시킬 수 있다. 시료층(304)을 형성하는 시료가 반사 시료인 경우, 전자기파 발생부(302)를 투과하는 제1 전자기파(
Figure pat00011
)는 전자기파 발생부(302) 및 시료층(304)의 경계면(306)에서 반사 시료로 구성되는 시료층(304)에 의해 반사된다. 반사된 제1 전자기파(
Figure pat00012
)는 전자기파 발생부(302)를 투과하여 외부로 방사되며, 제2 전자기파(
Figure pat00013
)는 전자기파 발생부(302) 내부로 투과된 제1 전자기파(
Figure pat00014
)가 시료층(304)에서 반사되어 전자기파 발생부(302) 외부로 방사될 때의 전자기파를 의미한다. 동일한 과정을 통해 제3 전자기파, 제4 전자기파가 발진될 수 있으나, 본 발명에서는 이러한 제2 전자기파, 제3 전자기파, 제4 전자기파와 같이 2차적인 전자기파를 모두 포함하여 제2 전자기파로 기술한다.
보다 상세하게는, 레이저 광선은 전자기파 발생부(302)에 조사된 다음 전자기파 발생부(302)의 표면과 상호작용하여 제1 전자기파(
Figure pat00015
)로 발진될 수 있다. 제1 전자기파(
Figure pat00016
)는 전자기파 발생부(302) 외부로 방사되거나, 동시에 내부로 투과될 수 있다. 전자기파 발생부(302) 내부로 투과된 전자기파는 시료층에서 반사되어 전자기파 발생부(302) 외부로 방사되며, 이것이 제2 전자기파(
Figure pat00017
)이다.
다시 말하면, 제1 전자기파(
Figure pat00018
)는 전자기파 발생부(302)의 표면과 상호작용하여 1차적으로 발진하는 전자기파이며, 제2 전자기파는 전자기파 발생부(302) 내부로 투과되는 일부 제1 전자기파(
Figure pat00019
)가 시료층에서 반사됨으로써 전자기파 발생부(302) 외부로 방사되는 전자기파이다. 따라서, 제1 전자기파(
Figure pat00020
)에 비하여 제2 전자기파(
Figure pat00021
)의 광 경로가 보다 길게 되고, 이는 시간 축 상에서 제1 전자기파(
Figure pat00022
) 및 제2 전자기파(
Figure pat00023
)가 서로 분리될 수 있음을 의미한다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 시료 집합체의 투시도이다. 도 3b를 참조하면, 시료 집합체(310)는 시료(312), 전자기파 발생부(314), 샘플 받침대(316)를 포함할 수 있다. 즉, 전자기파 발생부(314)에 시료(312)가 적층되고 샘플 받침대(316)를 통해 고정되어 시료 집합체(310)를 형성한다.
도 3a 및 도 3b의 전자기파 발생부는 주파수 특성이 테라헤르츠(1012 Hz) 영역인 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 발진시킬 수 있다. 즉, 레이저 광선은 전자기파 발생부와 상호작용하여 테라헤르츠 영역의 주파수 특성을 갖는 전자기파로 발진할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 전자기파 발생부는 레이저 광선 발진기로부터 조사된 레이저 광선과 상호작용하여 1차적으로 발진하는 제1 전자기파 및 전자기파 발생부에 적층되는 시료층에서 반사되어 제2 전자기파로 발진될 수 있다. 이러한 제1 전자기파 및 제2 전자기파는 테라헤르츠 영역의 주파수 특성을 갖는 테라헤르츠파일 수 있다.
본 발명의 시료 집합체에 의하면, 레이저 광선과 상호 작용하여 전자기파를 발진시키는 전자기파 발생부(302)에 제1 전자기파를 반사시키는 시료층(304)을 적층함으로써, 시간 축에서 분리 가능한 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 발진시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 상수 측정 장치의 구성도이다. 본 발명의 광학 상수 측정 장치는 도 3a의 시료 집합체를 포함한다. 도 4를 참조하면, 광학 상수 측정 장치는 레이저 광선 발진기(402), 레이저 광선 분산기(404), 시간 지연 장치(406), 시료 집합체(408), 포물면 거울(414) 및 광학 상수 산출부(420)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 상수 측정 장치는 도 3a에 기술된 시료 집합체를 이용할 수 있다. 상술한 바와 같이, 시료 집합체(408)는 레이저 광선 발진기로부터 조사된 레이저 광선과 상호작용하여 제1 전자기파를 발진시킨다. 보다 상세하게는, 시료 집합체(408)는 전자기파 발생부(410) 및 전자기파 발생부(410)에 시료가 적층되는 시료층(412)을 포함한다. 전자기파 발생부(410)는 레이저 광선과 상호작용하여 제1 전자기파를 발진시키고, 제1 전자기파는 시료층(412)에서 반사되어 제2 전자기파로 발진된다. 또한, 제1 전자기파 및 제2 전자기파는 주파수 특성이 테라헤르츠(1012 Hz)일 수 있다.
레이저 광선 발진기(402)는 레이저 광선을 발진시키는 기능을 수행한다. 예를 들어, 펨토초 레이저가 사용될 수 있는데, 펨토초 레이저란 극히 짧은 시간 동안 레이저 광선을 조사(laser emission)할 수 있는 레이저를 의미한다. 펨토초 레이저는 일반적으로 수십 펨토초(fs)에서 수백 펨토초(fs)의 펄스폭을 가진다.
레이저 광선 분산기(404)는 레이저 광선 발진기(402)로부터 발진되는 레이저 광선을 투과시키거나 반사시켜 레이저 광선의 경로를 변경하는 기능을 수행한다.
시간 지연 장치(406)는 다수의 평면 거울을 포함할 수 있다. 평면 거울을 통해 레이저 광선의 경로를 변경하고 레이저 광선이 시료 집합체(408)에 도달하는데 걸리는 시간을 지연시킬 수 있다.
본 발명의 광학 상수 측정 장치는 평면 거울, 포물면 거울(414) 및 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 평면 거울은 레이저 광선의 진행 경로를 변경하는 기능을 수행한다. 포물면 거울 및 볼록 렌즈는 시료 집합체(408)에서 발진하는 제1 전자기파, 제2 전자기파를 집속시키는데 사용된다.
광학 상수 산출부(420)는 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 수신하고, 수신된 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 이용하여 시료에 대한 광학 상수를 산출하는 기능을 수행한다. 광학 상수란 물질의 광학적인 특성을 나타내는 값으로 굴절 계수 및 흡광 계수로 표현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 전자기파 및 제2 전자기파는 광 경로를 서로 달리하기 때문에 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 수신하는 광학 상수 산출부(420)는 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 시간 축 상에서 분리할 수 있다. 광학 상수 산출부(420)는 시간적으로 분리된 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 이용하여 시료에 대한 광학 상수를 산출할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 광학 상수 산출부(420)는 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 시간 축에서 분리하고, 분리된 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 푸리에 변환하여 다음과 같은 수학식 2를 이용하여 광학 상수를 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00024

여기서,
Figure pat00025
는 제1 전자기파의 전계,
Figure pat00026
는 제2 전자기파의 전계를 푸리에 변환한 스펙트럼이다.
Figure pat00027
,
Figure pat00028
의 함수는
Figure pat00029
에 대한 함수로 정의될 수 있다.
Figure pat00030
는
Figure pat00031
의 관계를 갖는다(c는 광속, λ은 파장의 길이).
Figure pat00032
는 전자기파 발생부(410)에 조사된 레이저가 전자기파 발생부(410)를 통과하여 시료층(412)에서 반사되기까지의 경로 길이 차를 의미한다.
Figure pat00033
은 공기의 굴절률로 1로 정의된다.
Figure pat00034
는 시료층(412)의 반사 프레넬 계수로 수학식 3으로 정의된다.
[수학식 3]
Figure pat00035
수학식 3은 전자기파 발생부(410)를 통과하여 시료층(412)에서 반사되는 전자기파를 반영한 것이다.
Figure pat00036
은 전자기파 발생부(410)의 투과 프레넬 계수로 수학식 4로 정의된다.
[수학식 4]
Figure pat00037
수학식 4는 시료층(412)에서 반사된 전자기파가 전자기파 발생부(410)와 상호작용하여 제2 전자기파로 발진될 때 전자기파 발생부(410) 및 공기의 경계면에서의 투과를 반영한 것이다.
수학식 3 및 수학식 4에서,
Figure pat00038
은 전자기파 발생부(410)의 굴절률로, 투과 실험을 통해 획득될 수 있다.
입사각
Figure pat00039
은 예를 들어 45°와 같이 레이저 발진기의 설치 위치에 따라 미리 정해질 수 있으며, 굴절각
Figure pat00040
은 스넬의 법칙(
Figure pat00041
)을 이용하여 얻을 수 있다.
수학식 2 내지 수학식 4를 이용하여, 반사 프레넬 계수(
Figure pat00042
) 의
Figure pat00043
가 획득될 수 있다.
Figure pat00044
는 시료층(412)을 형성하는 시료의 광학 상수이다.
또한, 전자기파 발생부(410)의 굴절률(
Figure pat00045
)은 별도의 실험을 통하지 않고 다음의 수학식 5를 이용하여 획득될 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00046
제1 전자기파는 시료층(412)에서 반사된 다음, 전자기파 발생부(410)의 표면에서 투과되거나 또 다시 반사될 수 있다. 이 때, 또 다시 반사되어 전자기파 발생부(410)의 표면에서 투과되는 전계가
Figure pat00047
이다.
그 결과, 수학식 2 및 수학식 5를 통해, 광학 상수
Figure pat00048
및
Figure pat00049
가 동시에 획득될 수 있다.
광학 상수
Figure pat00050
는
Figure pat00051
와 같이 복소 평면으로 나타날 수 있다. 여기서,
Figure pat00052
은 굴절 계수이고,
Figure pat00053
은 흡광 계수이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 상수 산출 과정을 설명하기 위한 그래프이다. 도 5를 참조하면, 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 시간 축에서 나타낸 화면(502), 제1 전자기파(504) 및 제2 전자기파(506)를 분리한 화면 및 시료에 대한 광학 상수 산출 결과를 나타낸 화면(508)이 나타난다.
제1 전자기파 및 제2 전자기파를 시간 축에서 나타난 화면(502)을 참조하면, 제1 전자기파가 먼저 검출된 다음 제2 전자기파가 검출된다. 여기서 제1 전자기파는 전자기파 발생부에 조사된 레이저 광선이 표면에서 상호작용하여 발진하는 전자기파이고, 제2 전자기파는 전자기파 발생부를 투과한 제1 전자기파가 시료층에서 반사된 다음 전자기파 발생부를 투과함으로써 나오는 전자기파이다. 상술한 바와 같이, 전자기파 발생부에서 투과되지 않고 다시 시료층으로 반사되는 성분이 존재할 수 있다. 제2 전자기파는 시료층에서 반사되는 하나 이상의 성분들을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 전자기파(504) 및 제2 전자기파(506)는 시간 축에서 각각 분리될 수 있다. 광학 상수 추출부는 분리된 각각의 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 푸리에 변환한 다음, 시료에 대한 광학 상수를 산출한다.
광학 상수의 산출 과정에서, 수학식 2 내지 수학식 5가 이용될 수 있다.
광학 상수는 주파수에 대한 굴절 계수(
Figure pat00054
) 및 흡광 계수(
Figure pat00055
)로 표시될 수 있다. 시료에 대한 광학 상수 산출 결과를 나타낸 화면(508)에서, 해당 주파수의 시료에 대한 광학 상수를 알 수 있다.
도 6은 예시적인 시료들에 대한 광학 상수 측정 결과를 나타낸 그래프이다. n type InAs 시료(602), n type Si 시료(604)에 대하여, 본 발명의 광학 상수 측정 장치에 의할 때 종래의 광학 상수 측정 장비와 동일한 결과가 측정된다.
특히, 기준 시료와 비슷한 반사율(99% 정도)을 갖는 60nm gold 시료(606)에 대한 광학 상수를 측정하는 경우, 기준 시료와의 측정 값 비교를 통해 광학 상수를 측정하는 종래의 광학 상수 측정 장비에 의하면 양 측정 값에 거의 차이가 없기 때문에 광학 상수를 얻기 어렵다.
그러나, 본 발명의 광학 상수 측정 장치에 의하면 시료로부터 다중 반사된 전자기파들을 서로 비교하여 광학 상수를 측정하기 때문에, 기준 시료와 비슷한 반사율을 갖는 시료에 대해서도 광학 상수의 측정이 가능하다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (8)

  1. 레이저 광선 발진기로부터 조사된 레이저 광선과 상호작용하여 제1 전자기파를 발진시키는 전자기파 발생부; 및
    상기 전자기파 발생부에 시료가 적층되는 시료층을 포함하고,
    상기 제1 전자기파는 상기 시료층에서 반사되어 제2 전자기파로 발진되는
    시료 집합체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전자기파 및 상기 제2 전자기파는
    주파수 특성이 테라헤르츠(1012 Hz)인
    시료 집합체.
  3. 레이저 광선을 발진시키는 레이저 광선 발진기;
    상기 레이저 광선 발진기로부터 조사된 상기 레이저 광선과 상호작용하여 제1 전자기파를 발진시키는 시료 집합체; 및
    상기 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 수신하고, 상기 제1 전자기파 및 상기 제2 전자기파를 이용하여 상기 시료에 대한 광학 상수를 산출하는 광학 상수 산출부
    를 포함하는 시료 집합체를 이용한 광학 상수 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시료 집합체는
    상기 레이저 광선과 상호작용하여 상기 제1 전자기파를 발진시키는 전자기파 발생부; 및
    상기 전자기파 발생부에 시료가 적층되는 시료층
    을 포함하고,
    상기 제1 전자기파는 상기 시료층에서 반사되어 제2 전자기파로 발진되는
    시료 집합체를 이용한 광학 상수 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전자기파 및 상기 제2 전자기파는
    주파수 특성이 테라헤르츠(1012 Hz)인
    시료 집합체를 이용한 광학 상수 측정 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광학 상수는
    굴절 계수 및 흡광 계수를 포함하는
    시료 집합체를 이용한 광학 상수 측정 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 레이저 광선의 진행 경로를 변경하기 위한 평면 거울;
    상기 시료 집합체에서 발진하는 상기 제1 전자기파 및 상기 제2 전자기파를 집속시키기 위한 포물면 거울 및 볼록 렌즈
    를 더 포함하는 시료 집합체를 이용한 광학 상수 측정 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 광학 상수 추출부는
    상기 제1 전자기파 및 상기 제2 전자기파를 시간 축에서 분리하고,
    분리된 각각의 상기 제1 전자기파 및 상기 제2 전자기파를 푸리에 변환하여
    광학 상수를 산출하는
    시료 집합체를 이용한 광학 상수 측정 장치.
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