KR20180005447A - APPARATUS FOR GENERATING THz WAVE USING PHASE MODULATION - Google Patents
APPARATUS FOR GENERATING THz WAVE USING PHASE MODULATION Download PDFInfo
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Abstract
Description
본 발명은 위상 변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파장 고정 레이저 및 파장 가변 레이저를 이용하여 연속 테라헤르츠파를 생성함에 있어 위상 변조기를 이용하여 테라헤르츠파의 파워 세기를 단속하여 안정적인 테라헤르츠파를 발생할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a continuous terahertz wave generating apparatus using a phase modulator, and more particularly, to a continuous terahertz wave generating apparatus using a phase modulator, and more particularly, to a continuous terahertz wave generating apparatus using a phase modulator, To generate a stable terahertz wave.
테라헤르츠는 잠재된 발전 가능성이 매우 큰 분야이다. 특히 매우 중요한 전자파 자원으로 활용될 것으로 예상되고 있으며, 그 응용 범위가 크게 확장되고 있다. Terahertz is a very potent field of development. Especially, it is expected to be used as a very important electromagnetic wave resource, and its application range is greatly expanding.
연속테라헤르츠 발생 중에 포토믹싱(Photomixing)을 이용한 방법은 두 레이저를 광전변환기에 입력하여 비팅 주파수에 해당하는 전자기파를 발생시키는 기법으로 반도체의 조합으로 만들어지고 있다. Photomixing during continuous THz is a technique for generating electromagnetic waves corresponding to the beating frequency by inputting two lasers into a photoelectric transducer.
이러한 방법은 발진 특성이 연속적이고 주파수 가변이 가능한 매우 좁은 대역폭을 가지는 테라헤르츠파를 생성하기에 적합하며, 발생하는 테라헤르츠를 검출하기 위하여 광지연라인 같은 광경로변경 장치를 이용하여 검출기에서 발생되는 테라헤르츠를 검출할 수 있다. This method is suitable for generating a terahertz wave having a very narrow bandwidth in which oscillation characteristics are continuous and variable in frequency, and is generated in a detector using a light path changing device such as an optical delay line to detect the generated terahertz Terahertz can be detected.
그러나 광지연 라인의 이용은 자동구동이 되는 선형 스테이지와 광정렬을 위한 콜리메이터, 렌즈 등을 구성하는 부품으로 정렬이 필요하여 시스템 크기가 커지고, 구성을 위한 비용이 증가됨에 따라 시스템의 저가 및 소형화를 추구하기 위해서 많은 걸림돌이 되고 있다. However, the use of the optical delay line requires alignment with a component constituting a linear stage for automatic driving, a collimator for a light alignment, a lens, etc., resulting in an increase in the size of the system and an increase in the cost for the configuration. It is becoming a lot of obstacles to pursue.
또한 광지연라인의 사용은 사용시 진동의 발생으로 위상변조 및 노이즈가 발생할 수 있고 기계적인 결함 또한 발생할 수 있어 시스템 구성에 어려움이 따른다. In addition, the use of the optical delay line may cause phase modulation and noise due to the occurrence of vibration at the time of use, and may also cause mechanical defects, which makes the system configuration difficult.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고속으로 주파수 가변된 테라헤르츠파를 발생에 있어 테라헤르츠 파워를 위상 변조기를 통해 제어되는바, 안정적인 테라헤르츠파의 발생이 가능하고, 테라헤르츠파 발생 장치의 경박단소화가 가능하며, 반도체 샘플의 종류 별 분광학적 특성 및 반도체 샘플 별 테라헤르츠파에 대한 특성 분석이 가능한 위상변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치를 제공하고자 함에 있다.The present invention has been made in order to solve all the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for generating a terahertz wave at a high frequency by controlling terahertz power through a phase modulator, It is an object of the present invention to provide a continuous terahertz wave generating device using a phase modulator capable of thinning and narrowing a terahertz wave generating device and analyzing spectroscopic characteristics of semiconductor samples and characteristics of terahertz waves according to semiconductor samples.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 과제는,Technical Solution In order to achieve the above object,
고정된 파장의 제1 레이저 광을 발진하는 파장 고정 레이저; 상기 고정된 파장을 제외한 나머지 다수의 파장이 가변된 제2 레이저 광을 발진하는 파장 가변 레이저; 및 상기 제1 레이저 광과 제2 레이저 광을 혼합하여 혼합광을 분배하여 비팅 광원을 출력하는 광분배기를 포함하는 광원부;A wavelength-stabilized laser for oscillating a first laser light of a fixed wavelength; A tunable laser for oscillating a second plurality of wavelength-tunable laser lights other than the fixed wavelength; And a light distributor for mixing the first laser light and the second laser light to distribute mixed light and outputting a beating light source;
함수 발생기에 의거하여 구동하는 상기 광원부의 비팅 광원을 수신하는 포토믹스 송신기와, 위상 변조기를 경유한 비팅 광원을 수신하는 포토믹서 수신기를 포함하여 상기 제 1 레이저광과 제2 레이저광의 파장 차이 값에 해당되는 주파수를 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생하여 반도체 샘플로 조사하는 테라헤르츠파 발생부;A photomixer receiver for receiving a beating light source of the light source unit driven based on a function generator and a photomixer receiver for receiving a beating light source via a phase modulator, wherein the wavelength difference value of the first laser light and the second laser light is A terahertz wave generating unit for generating a terahertz wave continuously oscillating the corresponding frequency and irradiating the semiconductor sample with the terahertz wave;
상기 반도체 샘플을 통과한 테라헤르츠파를 상기 함수 발생기의 주파수에 동기되어 검출하여 검출 신호를 출력하는 검출부; 및 A detector for detecting a terahertz wave passing through the semiconductor sample in synchronism with a frequency of the function generator and outputting a detection signal; And
상기 검출부의 검출 신호를 상기 주파수 속도에 기초하여 연속적으로 고속 획득하여 반도체 샘플 별 테라헤르츠파에 대한 특성을 분석하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.And an analyzer for analyzing characteristics of the terahertz wave for each semiconductor sample by successively acquiring a detection signal of the detecting section on the basis of the frequency velocity.
바람직하게 상기 테라헤르츠파 발생장치는, 상기 광분배기와 포토믹스 송신기 사이와 상기 광분배기와 위상 변조기 사이의 광섬유에 각각 결합되어 각 비팅 광원의 편광입자를 조절하는 다수의 편광 조절기를 더 포함할 수 있다.The terahertz wave generator may further comprise a plurality of polarization controllers, each coupled to the optical fiber between the optical splitter and the photomix transmitter and between the optical splitter and the phase modulator to adjust the polarization particles of each beating light source have.
바람직하게 상기 포토믹스 송신기 및 수신기 각각은, InGaAs 물질의 바우(bow)-타이(tie) 형태인 포토컨덕티브 안테나(Photoconductive antenna)를 포함할 수 있다.Preferably, each of the photomix transmitter and the receiver may comprise a photoconductive antenna in the form of a bow-tie of an InGaAs material.
바람직하게 상기 검출부는, 발생된 테라헤르츠파를 기 정해진 이득으로 증폭하는 프리 증폭기와, 증폭된 테라헤르츠파를 상기 함수 발생기의 교류 신호에 따라 트리거되어 상기 검출 신호를 검출하는 럭인(lock-in) 증폭기를 포함할 수 있다.Preferably, the detector comprises: a preamplifier for amplifying the generated terahertz wave with a predetermined gain; a lock-in unit for detecting the detected signal by triggering the amplified terahertz wave according to the alternating signal of the function generator; And may include an amplifier.
바람직하게 상기 검출부는, 상기 광분배기를 통해 포토믹서의 송신기로 전달되는 비팅 광원에 대한 특성을 분석하는 광스펙트럼 분석기를 더 포함할 수 있다.The detector may further include an optical spectrum analyzer for analyzing characteristics of the beating light source transmitted to the transmitter of the photomixer through the optical splitter.
바람직하게 상기 위상 변조기는 테라헤르츠파의 파워의 세기가 기 정해진 임계치를 초과하는 것을 방지하기 위해 상기 분석부로부터 제공된 위상 신호를 토대로 테라헤르츠파의 파워의 세기를 검색하여 안정적인 테라헤르츠파를 발생하도록 구비될 수 있다. Preferably, the phase modulator detects the intensity of the power of the terahertz wave based on the phase signal provided from the analyzing section to prevent the power of the terahertz wave from exceeding the predetermined threshold to generate a stable terahertz wave .
바람직하게 상기 위상 변조기는, 광섬유 지연기 및 광변조기 중 하나로 구비될 수 있다.Preferably, the phase modulator is provided as one of an optical fiber delay unit and an optical modulator.
상기 반도체 샘플은, P형 또는 N형 타입 실리콘 웨이퍼로 구비될 수 있다.The semiconductor sample may be provided as a P type or N type silicon wafer.
본 발명에 의하면, 테라헤르츠파를 발생에 있어 테라헤르츠파의 파워의 세기가 기 정해진 임계치를 초과하는 것을 방지하기 위해 상기 분석부로부터 제공된 위상 신호를 토대로 테라헤르츠파의 파워를 위상 변조기를 통해 제어함에 따라, 안정적인 테라헤르츠파의 발생이 가능하고, 테라헤르츠파 발생 장치의 구성의 경박단소화가 가능하며, 사용된 반도체 샘플의 종류 별 분광학적 특성 및 반도체 샘플 별 테라헤르츠파에 대한 특성 분석을 수행할 수 있는 잇점을 가진다. According to the present invention, in order to prevent the power of the terahertz wave from exceeding a predetermined threshold value in the generation of the terahertz wave, the power of the terahertz wave is controlled through the phase modulator based on the phase signal provided from the analyzer As a result, it is possible to generate stable THz waves, and the configuration of the THz wave generating apparatus can be made light and thin, and the spectroscopic characteristics of the semiconductor samples used and the characteristics of the THz waves according to the semiconductor samples are analyzed It is advantageous.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위상 변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 위상 변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치의 검출 신호를 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 위상 변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치의 200 GHz와 500 GHz에서의 검출 신호를 보인 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 적용되는 반도체 샘플로부터 측정된 실측 데이터를 보인 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 적용되는 각 반도체 샘플의 시간 영역에서의 검출 신호를 보인 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 적용되는 각 반도체 샘플의 주파수 영역에서의 검출 신호를 보인 도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 적용되는 P형 반도체 실리콘 웨이퍼에 대한 100GHz에서의 검출 신호를 보인 도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 적용되는 N형 반도체 실리콘 웨이퍼에 대한 100GHz에서의 검출 신호를 보인 도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further understand the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a diagram illustrating a configuration of a continuous terahertz wave generator using a phase modulator according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a detection signal of a continuous terahertz wave generator using a phase modulator according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing detection signals at 200 GHz and 500 GHz of a continuous terahertz wave generator using a phase modulator according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing measured data measured from a semiconductor sample applied to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a detection signal in a time domain of each semiconductor sample applied to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing detection signals in the frequency domain of each semiconductor sample applied to the embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing detection signals at 100 GHz for a P-type semiconductor silicon wafer applied to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing detection signals at 100 GHz for an N-type semiconductor silicon wafer applied to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판 가공 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus and a method for processing a glass substrate according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 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.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 위상 변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a continuous terahertz wave generating apparatus using a phase modulator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 위상 변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치의 구성을 보인 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 검출부(300) 및 분석부(400)의 출력 신호를 보인 파형도이고, 도 3은 중심 주파수가 200 GHz와 500 GHz에서의 검출부(300) 및 분석부(400)의 출력 신호를 보인 파형도이며, 도 4는 반도체 샘플로부터 측정된 검출 신호의 값을 표시한 표이고, 도 5 및 도 6은 각 반도체 샘플의 시간 영역 및 주파수 영역 별 검출 신호를 보인 도이며, 도 7 및 도 8은 P형 반도체 실리콘 웨이퍼 및 N형 반도체 실리콘 웨이퍼 각각에 대해 중심 주파수가 100GHz에서의 검출 신호를 보인 도이다.2 is a waveform diagram showing output signals of the
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 위상 변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치는, 광원부(100), 테라헤르츠파 발생부(200), 검출부(300), 및 분석부(400)를 포함할 수 있다.1, a continuous terahertz wave generating apparatus using a phase modulator according to an embodiment of the present invention includes a
광원부(100)는, 파장고정 레이저(110), 파장가변 레이저(130), 및 광 분배기(150)를 포함할 수 있다. The
파장고정 레이저(110)는 고정된 제 1 파장(λ1)을 가지는 제 1 레이저 광을 발진할 수 있다.The
파장가변 레이저(130)는 고정된 제1 파장을 제외한 다수의 파장(λ2 ~ λn)을 가지는 제2 레이저 광을 발진할 수 있으며, 연속적인 파장(λ2 ~ λn)의 제2 레이저광을 고속으로 변조할 수 있다.The wavelength
한편, 광원부(100)의 광 분배기(150)는, 상기 제 1 레이저 광과 상기 제 2 레이저 광을 결합시킨다. 다시 말하면, 상기 광 분배기(150)는 상기 제 1 레이저 광과 상기 제 2 레이저 광을 혼합시켜 혼합광을 비팅 광원으로 방출할 수 있다. 상기 광 분배기(150)에서 방출된 비팅 광원은 테라헤르츠파로 변환하는 테라헤르츠파 발생기(200)로 제공된다.Meanwhile, the
상기 테라헤르츠파 발생기(200)는 포토믹서 송신기(photomixer: 210)로 구비될 수 있다. 즉, 테라헤르츠파 발생부(200)는 혼합광의 일부를 포토믹서 송신기(210)에 제공되고 상기 비팅 광원은 광섬유에 설치된 위상 변조기(220)을 통과하여 포토믹서 수신기(230)에 제공하여 연속 테라헤르츠파 신호를 발생할 수 있다.The terahertz
각각의 포토믹서 송신기(210) 및 수신기(230) 각각은 광전도체(photoconductor) 안테나(antenna)를 포함할 수 있다. 이에 상기 광전도체는 혼합광을 광전류로 변환하고, 광전류가 상기 안테나를 통하여 테라헤르츠파로 복사될 수 있다. 이에 안테나는, InGaAs 물질의 바우(bow)-타이(tie) 형태인 포토컨덕티브 안테나(Photoconductive antenna)로 구비될 수 있다.Each of the
한편, 테라헤르츠파 발생부(200)는 광분배기(150)와 포토믹서 송신기(210) 및 광분배기(150)와 위상 변조기(220) 사이의 광섬유에 각각 결합되는 편광조절기(240)(250)를 더 포함할 수 있다. 이에 광원부(100)의 비팅 광원은 편광 조절기(240)을 경유하여 포토믹서 송신기(210)로 전달되고, 또한, 평광 조절기(250)를 경유한 비팅 광원은 위상 변조기(220)를 경유하여 포토믹서 수신기(230)로 전달될 수 있다. 이에 따라 포토믹서 송신기(210) 및 포토믹스 수신기(230)에서 테라헤르츠파가 연속 고속으로 발생될 수 있다.The
즉, 이에 테라헤르츠파 발생부(200)는 상기 제 1 파장과 상기 제 2 파장의 파장 차이값에 대응하는 주파수를 가지는 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다. 따라서, 고정된 제 1 파장과 가변되는 제 2 파장에 의하여 상기 파장 차이값은 위상 변조기(220)에 의한 주파수 변조 속도에 따라 연속적으로 변동될 수 있고, 이에 따라 테라헤르츠파의 주파수는 연속적으로 가변될 수 있다. That is, the terahertz
여기서, 위상 변조기(220)는 테라헤르츠파의 파워의 세기가 기 정해진 임계치를 초과하는 것을 방지하기 위해 상기 분석부(400)로부터 제공된 위상을 토대로 테라헤르츠파의 파워의 세기를 검색하여 안정적인 테라헤르츠파를 발생할 수 있다. Here, the phase modulator 220 searches the power of the terahertz wave based on the phase supplied from the analyzing
그리고, 포토믹서 송수신기(210)(230)으로 전달되는 비팅 광원의 광학 경로는 동일한 유효 광학 지연 시간을 가진다.The optical path of the beating light source, which is transmitted to the
이에 테라헤르츠파 발생부(200)는 상기 제 1 파장과 상기 제 2 파장의 파장 차이값에 대응하는 주파수를 가지는 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다. 따라서, 고정된 제 1 파장과 가변되는 제 2 파장에 의하여 상기 파장 차이값이 연속적으로 변동되며, 이에 따라 테라헤르츠파의 주파수가 연속적으로 가변될 수 있다.Thus, the terahertz
상기 테라헤르츠파 발생기(200)에서 발생된 연속 테라헤르츠파 신호는 검출부(300)로 전달된다.The continuous terahertz wave signal generated in the
상기 검출부(300)는 테라헤르츠파 신호를 기 정해진 소정 이득으로 증폭하는 프리 증폭기(310)와, 함수 발생기(320)의 교류 신호를 이용하여 트리거(trigger)하면서 기 정해진 주파수 대역의 증폭된 반도체 샘플의 테라헤르츠파 신호를 추출하는 검출 신호를 출력하는 럭인(lock-in) 증폭기(330)을 포함할 수 있다. 이에 따라 프리 증폭기(310)에서 소정 이득으로 증폭된 반도체 샘플의 테라헤르츠파 신호는 함수 발생기(320)의 교류 신호를 이용하여 트리거(trigger)하면서 록인 증폭기(330)에 의해 추출된 후 분석부(400)로 전달될 수 있다.The
한편 검출부(300)는, 상기 광분배기(150)를 통해 포토믹스 송신기(210)로 전달되는 비팅 광원에 대한 특성을 분석하는 광스펙트럼 분석기(340)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the detecting
분석부(400)는 검출부(300)로부터 반도체 샘플의 테라헤르츠파 신호를 연속적으로 고속 획득할 수 있다. 이어 분석부(400)는, 상기 반도체 샘플별 테라헤르츠파 신호를 기반으로 위상 변조기(220)의 위상을 단속할 수 있다. 이에 상기 분석부(400)는 테라헤르츠파의 파워의 세기를 검색하고 검색된 결과를 토대로 테라헤르츠파의 파워의 세기가 기 정해진 임계치를 초과하는 것을 방지하는 위상 변조기(220)의 위상을 단속할 수 있다. 이에 따라 테라헤르츠파의 파워 세기가 기 정해진 임계치를 초과하지 아니한 안정적인 테라헤르츠파가 발생될 수 있다. The
또한, 분석부(400)는, 획득된 반도체 샘플의 테라헤르츠파 신호는 디지타이저(digitizer)일 수 있고, 평균화할 수 있다.In addition, the
즉, 도 1에 도시된 검출부(300)의의 검출 신호 및 분석부(400)의 3회 평균화된 연속 테라헤르츠파는 도 2에 도시된 바와 같다.That is, the detection signal of the
또한, 그리고, 중심 주파수가 200 GHz와 500 GHz에서의 검출부(300) 및 분석부(400)의 검출 신호는 도 3에 도시된 바와 같고, 반도체 샘플로부터 측정된 검출 신호의 값은 도 4의 표에서 확인할 수 있다.The detection signals of the
그리고, 각 반도체 샘플의 시간 영역 및 주파수 영역 별 검출 신호는 도 5 및 도 6에서 확인할 수 있고, P형 반도체 실리콘 웨이퍼 및 N형 반도체 실리콘 웨이퍼 각각에 대해 중심 주파수가 100GHz에서의 검출 신호는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같다.5 and 6, detection signals at a center frequency of 100 GHz for each of the P-type semiconductor silicon wafer and the N-type semiconductor silicon wafer are shown in FIG. 7 And as shown in Fig.
이에 따라, 테라헤르츠파를 발생에 있어 테라헤르츠파의 파워의 세기가 기 정해진 임계치를 초과하는 것을 방지하기 위해 상기 분석부로부터 제공된 위상 신호를 토대로 테라헤르츠파의 파워를 위상 변조기를 통해 제어함에 따라, 안정적인 테라헤르츠파의 발생이 가능하고, 테라헤르츠파 발생 장치의 구성의 경박단소화가 가능하며, 사용된 반도체 샘플의 종류 별 분광학적 특성 및 반도체 샘플 별 테라헤르츠파에 대한 특성 분석을 수행할 수 있다.Accordingly, by controlling the power of the terahertz wave through the phase modulator based on the phase signal provided from the analyzing section in order to prevent the power of the terahertz wave from exceeding the predetermined threshold value in generation of the terahertz wave, , It is possible to generate a stable THz wave, and the configuration of the THz wave generating apparatus can be made light and thin, and the spectroscopic characteristics of the semiconductor samples used and the characteristics of the THz waves per semiconductor sample can be analyzed have.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
테라헤르츠파를 발생에 있어 테라헤르츠파의 파워의 세기가 기 정해진 임계치를 초과하는 것을 방지하기 위해 상기 분석부로부터 제공된 위상 신호를 토대로 테라헤르츠파의 파워를 위상 변조기를 통해 제어함에 따라, 안정적인 테라헤르츠파의 발생이 가능하고, 테라헤르츠파 발생 장치의 구성의 경박단소화가 가능하며, 사용된 반도체 샘플의 종류 별 분광학적 특성 및 반도체 샘플 별 테라헤르츠파에 대한 특성 분석을 수행하는 위상 변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 반도체 웨이퍼 물성 분석 장치 및 의료 진단용 테라헤르츠파 영상 획득 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.By controlling the power of the terahertz wave through the phase modulator based on the phase signal provided from the analyzing section in order to prevent the intensity of the terahertz wave from exceeding a predetermined threshold value in generation of the terahertz wave, Hertz waves can be generated and the configuration of the terahertz wave generating device can be made light and thin, and a phase modulator for analyzing the spectroscopic characteristics of the semiconductor samples used and the characteristics of the terahertz wave for each semiconductor sample It is possible to make a great progress in terms of accuracy and reliability of operation of the continuous terahertz wave generating device and further in terms of performance efficiency and it is possible to realize a semiconductor wafer property analyzing device and a terahertz wave capturing device for medical diagnosis, Not only is it enough, Since the invention in the industrial applicability.
Claims (8)
함수 발생기에 의거하여 구동하는 상기 광원부의 비팅 광원을 수신하는 포토믹스 송신기와, 위상 변조기를 경유한 비팅 광원을 수신하는 포토믹서 수신기를 포함하여 상기 제 1 레이저광과 제2 레이저광의 파장 차이 값에 해당되는 주파수를 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생하여 반도체 샘플로 조사하는 테라헤르츠파 발생부;
위상 변조기를 경유한 비팅 광원을 수신하는 포토믹서 수신기를 포함하여 상기 제 1 레이저광과 제2 레이저광의 파장 차이값 및 상기 주파수 속도에 따라 연속 발진하는 테라헤르츠파를 발생하여 반도체 샘플로 조사하는 테라헤르츠파 발생부;
상기 반도체 샘플을 통과한 테라헤르츠파를 상기 함수 발생기의 주파수 속도에 동기되어 검출하여 검출 신호를 출력하는 검출부; 및
상기 검출부의 검출 신호를 상기 주파수 변조 속도에 기초하여 연속적으로 고속 획득하여 반도체 샘플 별 테라헤르츠파에 대한 특성을 분석하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치.
A wavelength-stabilized laser for oscillating a first laser light of a fixed wavelength; A tunable laser for oscillating a second plurality of wavelength-tunable laser lights other than the fixed wavelength; And a light distributor for mixing the first laser light and the second laser light to distribute mixed light and outputting a beating light source;
A photomixer receiver for receiving a beating light source of the light source unit driven based on a function generator and a photomixer receiver for receiving a beating light source via a phase modulator, wherein the wavelength difference value of the first laser light and the second laser light is A terahertz wave generating unit for generating a terahertz wave continuously oscillating the corresponding frequency and irradiating the semiconductor sample with the terahertz wave;
And a photomixer receiver for receiving the beating light source via the phase modulator, wherein a terahertz wave continuously oscillating in accordance with the wavelength difference value of the first laser light and the second laser light and the frequency speed is generated, A Hertz wave generating part;
A detector for detecting a terahertz wave passing through the semiconductor sample in synchronism with the frequency of the function generator and outputting a detection signal; And
And an analysis unit for continuously acquiring a detection signal of the detection unit based on the frequency modulation rate and analyzing characteristics of the terahertz wave for each semiconductor sample.
상기 광분배기와 포토믹스 송신기 사이와 상기 광분배기와 위상 변조기 사이의 광섬유에 각각 결합되어 각 비팅 광원의 편광입자를 조절하는 다수의 편광 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치.
The apparatus according to claim 1, wherein the terahertz wave generating device comprises:
Further comprising a plurality of polarization controllers coupled to the optical fiber between the optical distributor and the photomix transmitter and between the optical splitter and the phase modulator to control the polarization particles of each beating light source. Wave generator.
InGaAs 물질의 바우(bow)-타이(tie) 형태인 포토컨덕티브 안테나(Photoconductive antenna)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치.
3. The apparatus of claim 2, wherein each of the photo-
Characterized in that the device comprises a photoconductive antenna in the form of a bow-tie of an InGaAs material.
발생된 테라헤르츠파를 기 정해진 이득으로 증폭하는 프리 증폭기; 및
증폭된 테라헤르츠파를 상기 함수 발생기의 교류 신호에 따라 트리거되어 상기 검출 신호를 검출하는 럭인(lock-in) 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치.
4. The apparatus according to claim 3,
A preamplifier for amplifying the generated terahertz wave to a predetermined gain; And
And a lock-in amplifier for detecting the detection signal by triggering the amplified terahertz wave according to the AC signal of the function generator.
상기 광분배기를 통해 포토믹서의 송신기로 전달되는 비팅 광원에 대한 특성을 분석하는 광스펙트럼 분석기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치.
5. The apparatus according to claim 4,
Further comprising an optical spectrum analyzer for analyzing characteristics of the beating light source transmitted to the transmitter of the photomixer through the optical splitter.
테라헤르츠파의 파워의 세기가 기 정해진 임계치를 초과하는 것을 방지하기 위해 상기 분석부로부터 제공된 위상을 토대로 테라헤르츠파의 파워의 세기를 검색하여 안정적인 테라헤르츠파를 발생하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 위상변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the phase modulator
And a controller for generating a stable terahertz wave by searching the power of the terahertz wave based on the phase supplied from the analyzer to prevent the power of the terahertz wave from exceeding a predetermined threshold value. Continuous terahertz wave generator using modulator.
광섬유 지연기 및 광변조기 중 하나로 구비되는 것을 특징으로 하는 위상변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치.
The apparatus of claim 1, wherein the phase modulator comprises:
An optical fiber delay unit, and an optical modulator.
P형 또는 N형 타입 실리콘 웨이퍼로 구비되는 것을 특징으로 하는 위상변조기를 이용한 연속 테라헤르츠파 발생장치.
9. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 8,
P type or N type silicon wafers using a phase modulator.
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