KR20190020463A - 테라헤르츠 센서 및 그 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 기술은 테라헤르츠 센서 및 그 제어 방법이 개시된다. 본 기술에 따른 구현 예에 의하면, 적외선 광을 조사하는 저가의 블랙바디 소스 광원과 광속 단속기, 애퍼처, 및 테라헤르츠파 필터를 포함하는 저가 및 정렬 시간이 단축되는 광학부를 이용하여 측정된 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압으로부터 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압을 추정함에 따라, 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 측정 장치에 대한 설치 비용 및 관리 비용을 절감할 수 있고, 광학부의 정렬 시간을 단축함에 따라 테스트하고자 하는 보드의 물성 등을 신속하게 측정할 수 있게 된다.

Description

테라헤르츠 센서 및 그 측정 방법{THz SENSOR AND METHOD FOR DETECTING THEREOF}
본 발명은 테라헤르츠 센서 및 그 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기 정해진 소정 파장의 적외선 광을 생성하는 블랙바디 소스 광원으로부터 보드에 조사된 적외선 광량과 보드를 통과한 방사된 적외선 광량을 토대로 테라헤르츠파장을 이용하여 보드의 물성을 측정할 수 있는 한 기술에 관한 것이다.
스펙트럼 위치상 전파의 유전체 투과성과 광파의 직진성을 동시에 가기는 테라헤르츠파(THz Wave)는 마이크로파와 적외선 사이에 위치하는 전자기파로서, 주파수는 대략 0.1~10 THz의 구간으로 정의된다.
또한, 수분에 흡수가 잘 되는 테라헤르츠파는 영상과 분광 및 통신 분야 등에서 새로운 기술로 적용이 가능하다. 테라헤르츠파를 이용하여 불투명한 사물의 내부를 투시하거나, 분자 운동 에너지 레벨의 생체 메커니즘과 우주 신호 등을 분석할 수 있다. 또한, 테라헤르츠파를 사용하면 마이크로파 및 밀리미터파보다 훨씬 우수한 초고속 근거리 무선 통신이 가능해진다.
이러한 펄스 광원 기술을 이용한 테라헤르츠파 발생 장치는 광전도체 안테나 (Photoconductive Antenna)와 광정류(Optical Rectification) 방식 등이 있고, 연속파 광원 기술을 이용한 테라헤르츠파 발생 장치는 포토믹서(Photomixer)와 핫홀 레이저(Hothole Laser), 자유전자 레이저(Free Electron Laser), 양자 캐스케이드 레이저(Quantum Cascade Laser) 등이 있다.
한편, 테라헤르츠 시영역 분광법은 테라헤르츠 펄스파를 이용하여 물질을 분석하는 방법으로 테라헤르츠 신호의 진폭과 위상을 동시에 알 수 있으므로 물질의 유전율 또는 두께를 근사 없이 계산할 수 있다. 테라헤르츠 펄스형 분광 시스템은 고가의 QCL(Quantum Cascade Laser)를 이용하여 구성하므로 크기가 커지고 가격이 높을뿐만 아니라 관련된 조준렌즈(Collimating Lens), 쵸퍼(chopper), 및 셔터(shutter) 등을 포함하는 광학 부품 역시 고가이고, 한번 측정 시 광학 정렬하는데 드는 준비 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.
이러한 단점을 극복, 보완하기 위하여 본 출원인은 보드에 조사된 테라헤르츠파의 적외선 광량과 보드를 통과한 방사된 적외선 광량으로 보드의 물성을 측정하는 테라헤르츠파 센서를 QCL(Quantum Cascade Laser) 광원 대신에 저가의 적외선 광원을 발생하는 블랙바디 소스 광원으로 제작할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.
따라서 본 발명은 적외선 광선을 조사하는 저가의 블랙바디 소스 광원과 저가의 광학 부품을 이용하여 설치 비용 및 관리 비용을 절감할 수 있는 테라헤르츠 센서 및 그 측정 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 테라헤르츠 센서 및 그 측정 방법에 의해, 광학부의 정렬 시간을 단축함에 따라 측정 시간을 단축할 수 있는 테라헤르츠 센서 및 그 측정 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 의한 기술적 과제는,
기 정해진 소정 파장의 적외선을 생성하는 블랙바디 소스 광원을 조사하는 광원부; 상기 광원부로부터 조사된 적외선 광을 기 정해진 쵸퍼 주파수에 따라 통과시키는 광학부; 보드에 조사된 상기 광학부의 소정 파장의 적외선 광량과 보드를 통과한 적외선 광량으로 보드의 물성을 측정하는 테라헤르츠 센서; 상기 테라헤르츠 센서의 조사된 적외선 광량 및 상기 보드를 통과한 적외선 광량을 검출하는 검출부; 및 상기 검출된 조사된 적외선 광량 및 보드를 통과한 적외선 광량을 분석하여 상기 테라헤르츠 센서의 정량적 평가를 수행하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 광원부는, 테라헤르츠 주기로 적외선 파장의 블랙바디 소스 광원을 통과시키는 광속 단속기; 통과한 블랙바디 소스 광원의 파워 세기를 결정하는 애퍼처; 및 상기 테라헤르츠 주기의 적외선 파장의 블랙바디 소스 광원 중 테라헤르츠 파장의 적외선을 통과시키는 테라헤르츠파 필터로 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 분석부는, QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(QCL NEP)과 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)의 비를 토대로 도출된 테이블값을 광속단속기의 주파수 및 파장에 매칭시켜 저장하는 데이터베이스 구축 모듈; 블랙바디소스(BBS : BlackBody Source) 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)을 연산하는 연산 모듈; 연산된 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)에 매칭되는 저장된 테이블값을 독출하는 테이블값 독출 모듈; 및 독출된 테이블값 및 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)을 토대로 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(QCL NEP)을 추정하는 추정 모듈을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 연산 모듈은, 보드로 제공된 테라헤르츠파의 적외선 광량 및 보드를 통과한 적외선 광량으로 신호대 잡음 비를 측정하고, 측정된 신호대 잡음 비로부터 입사된 적외선 방사조도(E)와 검출 소자의 반응 면적(AD) 비의 곱으로부터 반응도를 연산하며, 연산된 반응도와 잡음비로부터 잡음등가전압(BBS NEP)을 도출하도록 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 잡음은 보드에 제공되는 적외선을 차단한 후 보드에 통과한 적외선 광량으로부터 측정된 전압으로 구비될 수 있다.
전술한 테라헤르츠 센서를 이용한 본 발명의 다른 실시 태양으로, 테라헤스츠 센서 측정 방법은, QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(QCL NEP)과 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)의 비를 토대로 도출된 테이블값을 광속단속기의 주파수 및 파장에 매칭시켜 저장하는 데이터베이스 구축 단계; 블랙바디소스(BBS : BlackBody Source) 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)을 연산하는 연산 단계; 연산된 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)에 매칭되는 저장된 테이블값을 독출하는 테이블값 독출 단계; 및 독출된 테이블값 및 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)를 토대로 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(QCL NEP)을 추정하는 추정 단계를 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 테라헤르츠 센서 및 그 측정 방법에 의하면, 적외선 광을 조사하는 저가의 블랙바디 소스 광원과 광속 단속기, 애퍼처, 및 테라헤르츠파 필터를 포함하는 저가 및 정렬 시간이 단축되는 광학부를 이용하여 측정된 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압으로부터 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압을 추정함에 따라, 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 측정 장치에 대한 설치 비용 및 관리 비용을 절감할 수 있고, 광학부의 정렬 시간을 단축함에 따라 테스트하고자 하는 보드의 물성 등을 신속하게 측정할 수 있는 효과를 얻는다.
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 일 실시예에 따른 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙바디 소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압을 나타낸 파형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압을 나타낸 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 측정 장치의 분석부의 세부적인 구성을 보인 도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 테스트 장치의 구성도로서, 도 1을 참조하면, 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 테스트 장치(S)는 광원부(100), 광학부(200), 테라헤르츠 센서(300) 및 보드(400), 검출부(500), 및 분석부(600)를 포함할 수 있다.
광원부(100)는 기 설정된 소정 범위(1 ∼ 30㎛)의 파장을 가지는 레이저 광을 발진하는 블랙바디 소스로 구비될 수 있다. 즉, 블랙바디 소스는 외부로부터 공급되는 교류 신호에 따라 설정된 주파수 속도로 설정된 파장 가변 범위를 반복 발진한 후 발진된 적외선 광을 기 정해진 이득에 의거 증폭하여 조사한다. 이때 블랙바디 소스의 온도는 50 ∼ 1000 ℃ 로 일정하게 유지된다. 이에 기존의 QCL을 이용한 광원부의 온도는
이때 조사된 적외선 광은 광학부(200)를 통과하여 테라헤르츠파 센서(400)로 전달된다.
여기서 광학부(200)는 광속 단속기(chopper: 210), 애퍼처(aperture: 220), 및 테라헤르츠파 필터(THz filter: 230)가 순차적으로 장착될 수 있다. 여기서 광속 단속기(210)는 블랙바디 소스로부터 공급되는 레이저 광을 기 정해진 소정 주기로 단속하여 교류 출력을 획득한 후 증폭한다. 이러한 광속 단속기(210)는 본 발명의 설명 상의 편의를 위해 부채형 가리기판이 회전하는 방식의 쵸퍼(chopper)로 설명하고 있으나, 캠에 의해 작은 가리기판이 전후로 움직이는 방식 및 음차 발진기에 의해 진동하는 음차판에 가리기판을 정착하는 방식을 적용 가능하며 이에 한정하지 아니한다.
이러한 가리기판은 금속을 이용하면 모든 파장의 빛이 단속되게 되는데, 예를 들어, 염화칼륨의 단결정판의 가리기판을 이용하는 경우 23㎛ 이하의 파장의 레이저 광은 단속되지 않고, 그 이상의 레이저 광만이 단속된다. 이에 23㎛ 파장이 보다 긴 파장의 적외선 파장의 레이저 광이 쵸퍼(210)에서 출력된다.
그리고, 애퍼처(220)는 광속 단속기(210)를 통과한 레이저 광의 치수를 결정하여 레이저 광의 양을 제어한다. 애퍼처(220)를 이용하여 광속 단속기(210)를 통과한 적외선 파장의 레이저 광의 양을 조절하는 일련의 과정은 기존의 레이저 실요 직경, 개구부 및 포물방사면 치수, 및 형상을 토대로 주어진 광의 양을 조절하는 일반적인 과정과 동일 또는 유사하다.
그리고 테라헤르츠파 필터(THz : 230)는 애퍼처(220)를 통과한 레이저 광 중 테라헤르츠파 만을 통과하도록 구비될 수 있다. 즉, 테라헤르츠파 필터(230)는 애퍼처(220)를 통과한 레이저 광 중 테라헤르츠파의 주파수 성분을 가지는 적외선을 통과하는 기능을 수행하며, 테라헤르츠파 필터(230)를 통과한 적외선은 테라헤르츠 센서(300)로 전달된다. 이에 따라 기존의 QCL를 이용한 광원의 경우 조준렌즈, 쵸퍼, 셔터, 및 이미지 렌즈를 이용한 광학계를 이용하여 연속적으로 주파수가 가변되는 테라헤르츠파를 테라헤르츠 센서(300)로 제공하는데 반해, 블랙바디 소스를 이용한 광원의 경우 광속 단속기, 애퍼처, 및 셔터를 이용하여 연속적으로 주파수가 가변되는 테라헤르츠파를 테라헤르츠 센서(300)로 제공함에 따라 저가의 광학 부품으로 인한 설치 비용이 절감되고 광학 정렬 시간이 절감된다.
그리고, 테라헤르츠 센서(300)는 안테나 결합형 볼로미터 센서로 구비될 수 있으며, 이에 테라헤르츠파 필터(230)를 통과한 테라헤르츠파의 적외선 광을 테스트하고자 하는 보드(400)에 조사하고 보드(400)를 통과한 테라헤르츠파의 적외선 광량을 측정하는 기능을 수행하며, 조사된 적외선 광(입사된 적외선 방사조도 E)과 테스트하고자 하는 보드(400)를 통과한 적외선 광량(신호전압 Vs)은 검출부(500)에 전달된다.
검출부(500)는 조사된 적외선 광량 및 보드(400)를 통과한 적외선 광량을 기 정해진 소정 이득으로 증폭한 후 외부로부터 공급된 교류 신호를 이용하여 트리거(trigger)하면서 기 정해진 주파수 대역의 증폭된 보드(400)의 조사된 적외선 광량 및 보드(400)를 통과한 적외선 광량을 추출하는 록인 증폭기(Lock-in Amplifier)를 포함할 수 있다. 이에 따라 소정 이득으로 증폭된 보드(400)의 테라헤르츠파 신호는 상기 교류 신호를 이용하여 트리거(trigger)하면서 록인 증폭기에 의해 추출하여 분석부(600)로 전달될 수 있다.
분석부(600)는 검출부(500)로부터 조사된 적외선 광량 및 출력된 적외선 광량을 연속적으로 고속 획득할 수 있다. 이어 분석부(500)는, 상기 보드(400)의 테라헤르츠파의 파워의 세기를 검색하고 검색된 결과를 토대로 테라헤르츠파의 파워의 세기가 기 정해진 임계치를 초과하는 것을 방지하기 위해 테라헤르츠파의 위상을 단속을 단속하여 테라헤르츠파의 파워 세기가 기 정해진 임계치를 초과하지 아니한 안정적인 적외선 광량이 획득된다.
또한, 분석부(600)는 획득된 보드(400)의 적외선 광량에 대해 디지털라이저(digitalizer) 및 평균화한 후 신호대 잡음 비를 측정하고 측정된 신호대 잡음비를 토대로 반응도(Responsivity), 및 잡음등가전압(NEP: Noise Equivalent Power)을 토대로 테라헤르츠 센서(300)의 정량적 평가를 수행한다.
즉, 테라헤르츠 센서(300)의 정량적 평가는 반응도로부터 도출된 잡음등가전압으로 이루어지며, 반응도(Responsivity)는 보드(400)에 조사된 테라헤르츠파의 적외선 광량(signal output)과 보드(400)를 통과한 적외선 광량에 대한 검출 소자의 반응 면적의 곱의 비로 도출되며 다음 식 1를 만족한다.
Figure pat00001
.. 식 1
그리고, 잡음등가전압(NEP)는 조사되는 적외선 광량을 차단한 후 측정된 잡음을 전술한 반응도로 나누어 도출되며, 다음 식 2를 만족한다.
Figure pat00002
... 식 2
여기서, E는 보드(400)를 통과한 방사 조사된 적외선 광량, AD 는 검출면적, Vn은 잡음전압, 및 Vs는 신호전압이다.
이러한 도 2는 도 1에 도시된 블랙바디 소스 광원을 이용한 보드 테스트 장치에서 측정된 테라헤르츠 센서(300)의 정량적 평가인 잡음등가전압(NEP)을 보인 파형으로서, 도 2를 참조하면, 광속 단속기(210)의 주파수는 24Hz이고, 80 ∼ 120 ㎛ 파장의 적외선인 경우 전압등가전압(NEP)은 2.34x10-12
Figure pat00003
이고, 90 ∼ 110 ㎛ 의 적외선인 경우 전압등가전압(NEP)은 1.06x10- 12
Figure pat00004
임을 확인할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 블랙바디 소스 광원 대신 QCL 광원을 이용하여 측정된 테라헤르츠 센서(300)의 정량적 평가값인 잡음등가전압(NEP)을 보인 파형도이고, 도 3을 참조하면, QCL 3THz 광원을 이용하여 측정된 테라헤르츠 센서(300)의 전압등가전압(NEP)은 2.5x10-12
Figure pat00005
임을 확인할 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 블랙바디 소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)와 QCL 광원을 이용한 잡음등가전압(QCL NEP)는 4 오더 정도의 차이가 발생된다.
즉, 테라헤르츠 센서(300)는 안테나 결합형 볼로미터 형인 경우 QCL 3THz 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(QCL NEP)은 3.54x10-8
Figure pat00006
인 반면 블랙바디 소스(BBS) 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(NEP)은 광속 단속기(210)의 주파수 24Hz에서 80 ∼ 120 ㎛ 의 적외선인 경우 4.17x10-9
Figure pat00007
이고, 90 ∼ 110 ㎛ 의 적외선인 경우 1.89x10-9
Figure pat00008
이다. 따라서, QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(QCL NEP)과 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)의 비는 광원의 파장에 대해 10배 내지 50배의 차이가 발생된다.
이에 분석부(600)는 잡음등가전압(QCL NEP) 및 잡음등가전압(BBS NEP)의 비를 토대로 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(QCL NEP)를 추정할 수 있다.
즉, 분석부(600)는 도 4에 도시된 바와 같이, QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(QCL NEP)과 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)의 비를 토대로 도출된 테이블값을 광속단속기(210)의 주파수 및 파장에 매칭시켜 저장하는 데이터베이스 구축 모듈(610), 블랙바디소스(BBS : BlackBody Source) 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)을 연산하는 연산 모듈(620), 연산된 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)에 매칭되는 저장된 테이블값을 독출하는 테이블값 독출 모듈(630), 및 독출된 테이블값 및 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)를 토대로 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(QCL NEP)을 추정하는 추정모듈(640)을 포함할 수 있다.
즉, 분석부(600)의 데이터베이스 구축 모듈(610)은 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(QCL NEP)과 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)의 비를 광속단속기(210)의 주파수 및 파장에 매칭시켜 테이블값으로 저장한다.
이 후 BBS 연산 모듈(620)에 의거 블랙바디소스 광원을 이용하여 측정된 테라헤르츠 센서의 잡음(Vn) 및 신호전압(Vs)의 비를 토대로 잡음등가전압(BBS NEP)을 연산하여 테이블값 독출 모듈(630)로 전달한다.
이에 테이블값 독출 모듈(630)은 수신된 잡음등가전압(BBS NEP)에 매칭되어 데이터베이스에 기록된 테이블값을 독출한 후 독출된 테이블값 및 잡음등가전압(BBS NEP)는 추정모듈(640)로 전달된다.
추정 모듈(640)은 수신된 잡음등가전압(BBS NEP) 및 테이블값(a)으로부터 기 설정된 관계식을 토대로 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(QCL NEP)를 추정하고 관계식은 다음 식 3을 만족한다.
QCL NEP=a*BBS NEP.. 식 3
여기서, a는 테이블값이며, 테이블값은 동일한 파장의 두 영역에 대해 각각 0.1 또는 0.05 임을 확인할 수 있다.
이에 따라, 적외선 광을 조사하는 저가의 블랙바디 소스 광원과 광속 단속기, 애퍼처, 및 테라헤르츠파 필터를 포함하는 저가 및 정렬 시간이 단축되는 광학부를 이용하여 측정된 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압으로부터 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압을 추정함에 따라, 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 테스트 장치에 대한 설치 비용 및 관리 비용을 절감할 수 있고, 광학부의 정렬 시간을 단축함에 따라 테스트하고자 하는 보드의 물성 등을 신속하게 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 태양으로, 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 테스트 방법은, QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(QCL NEP)과 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)의 비를 토대로 도출된 테이블값을 광속단속기(210)의 주파수 및 파장에 매칭시켜 저장하는 데이터베이스 구축 단계; 블랙바디소스(BBS : BlackBody Source) 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)을 연산하는 연산 단계; 연산된 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)에 매칭되는 저장된 테이블값을 독출하는 테이블값 독출 단계; 및 독출된 테이블값 및 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(BBS NEP)를 토대로 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압(QCL NEP)을 추정하는 추정 단계를 포함할 수 있고, 전술한 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 테스트 방법의 각 단계는 전술한 데이터베이스 구축 모듈(610), 연산 모듈(620), 테이블값 독출 모듈(630), 및 추정모듈(640)에서 수행되는 기능으로 자세한 원용은 생략한다.
이에 적외선 광을 조사하는 저가의 블랙바디 소스 광원과 광속 단속기, 애퍼처, 및 테라헤르츠파 필터를 포함하는 저가 및 정렬 시간이 단축되는 광학부를 이용하여 측정된 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압으로부터 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서(300)의 잡음등가전압을 추정함에 따라, 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 테스트 장치에 대한 설치 비용 및 관리 비용을 절감할 수 있고, 광학부의 정렬 시간을 단축함에 따라 테스트하고자 하는 보드의 물성 등을 신속하게 측정할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
적외선 광을 조사하는 저가의 블랙바디 소스 광원과 광속 단속기, 애퍼처, 및 테라헤르츠파 필터를 포함하는 저가 및 정렬 시간이 단축되는 광학부를 이용하여 측정된 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압으로부터 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압을 추정함에 따라, 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 테스트 장치에 대한 설치 비용 및 관리 비용을 절감할 수 있고, 광학부의 정렬 시간을 단축함에 따라 테스트하고자 하는 보드의 물성 등을 신속하게 측정할 수 있는 테라헤르츠 센서를 이용한 보드 측정 장치 및 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 테라헤르츠 센서의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100 : 광원부
200 : 광학부
210 : 광속 단속기
220 : 애퍼처
230 : 테라헤르츠파 필터
300 : 테라헤르츠 센서
400 : 보드
500 : 검출부
600 : 분석부
610 : 데이터베이스 구축 모듈
620 : 연산 모듈
630 : 테이블값 독출 모듈
640 : 추정 모듈

Claims (6)

  1. 기 정해진 소정 파장의 적외선을 생성하는 블랙바디 소스 광원을 조사하는 광원부;
    상기 광원부로부터 조사된 적외선 광을 기 정해진 쵸퍼 주파수에 따라 통과시키는 광학부;
    보드에 조사된 상기 광학부의 소정 파장의 적외선 광량과 보드를 통과한 적외선 광량으로 보드의 물성을 측정하는 테라헤르츠 센서;
    상기 테라헤르츠 센서의 조사된 적외선 광량 및 상기 보드를 통과한 적외선 광량을 검출하는 검출부; 및
    상기 검출된 조사된 적외선 광량 및 보드를 통과한 적외선 광량을 분석하여 상기 테라헤르츠 센서의 정량적 평가를 수행하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원부는,
    테라헤르츠로 적외선 파장의 블랙바디 소스 광원을 통과시키는 광속 단속기;
    상기 광속 단속기를 통과한 블랙바디 소스 광원의 파워 세기를 결정하는 애퍼처; 및
    상기 테라헤르츠 주기의 적외선 파장의 블랙바디 소스 광원 중 테라헤르츠 파장의 적외선을 통과시키는 테라헤르츠파 필터로 구비되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 센서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 분석부는,
    QCL(Quantum Cascade Laser) 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(QCL NEP)과 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)의 비를 토대로 도출된 테이블값을 광속단속기의 주파수 및 파장에 매칭시켜 저장하는 데이터베이스 구축 모듈;
    블랙바디소스(BBS : BlackBody Source) 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)을 연산하는 연산 모듈;
    연산된 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)에 매칭되는 저장된 테이블값을 독출하는 테이블값 독출 모듈; 및
    독출된 테이블값 및 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)을 토대로 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(QCL NEP)을 추정하는 추정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 센서
  4. 제3항에 있어서, 상기 연산 모듈은,
    상기 보드로 제공된 테라헤르츠파의 적외선 광량 및 보드를 통과한 적외선 광량으로 신호대 잡음 비를 측정하고,
    측정된 신호대 잡음 비로부터 입사된 적외선 방사조도(E)와 검출 소자의 반응 면적(AD) 비의 곱으로부터 반응도를 연산하며,
    연산된 반응도와 잡음비로부터 잡음등가전압(BBS NEP)을 도출하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 센서.
  5. 제4항에 있어서, 상기 잡음은
    상기 보드에 제공되는 적외선을 차단한 후 보드에 통과한 적외선 광량으로부터 측정된 전압으로 구비되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 센서.
  6. QCL(Quantum Cascade Laser) 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(QCL NEP)과 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)의 비를 토대로 도출된 테이블값을 광속단속기의 주파수 및 파장에 매칭시켜 저장하는 데이터베이스 구축 단계;
    블랙바디소스(BBS : BlackBody Source) 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)을 연산하는 연산 단계;
    연산된 블랙바디소스 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)에 매칭되는 저장된 테이블값을 독출하는 테이블값 독출 단계; 및
    독출된 테이블값 및 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(BBS NEP)를 토대로 QCL 광원을 이용한 테라헤르츠 센서의 잡음등가전압(QCL NEP)을 추정하는 추정 단계를 구비되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 센서 측정 방법.
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