KR20240008173A - 테라파 생성기 및 이를 포함하는 테라헤르츠 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단일 주파수를 갖는 제1 비팅 신호를 생성하도록 구성된 제1 광원, 주파수 밴드를 갖는 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 제2 광원, 상기 제1 비팅 신호 및 상기 제2 비팅 신호를 수신하여 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 신호를 생성하도록 구성된 포토 믹서 및 상기 테라헤르츠 신호에 기초하여 상기 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르트 전자기파를 생성하도록 구성된 송신 안테나를 포함하는 테라파 생성기를 제공한다.
Description
본 발명은 테라헤르츠 생성기 및 이를 포함하는 테라헤르츠 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 주파수 대역을 갖는 테라헤르츠 전자기파를 생성하는 테라헤르츠파 생성기에 관한 것이다.
모바일 기기의 이용 확대 및 멀티미디어 서비스의 증가로 인해 혁신적인 차세대 통신을 위한 광대역 근거리 무선 통신의 필요성이 대두되고 있다. 통신량이 증가함에 따라, 무선 통신의 속도 또한 증가될 것이 요구된다. 무선 통신의 속도 증가를 위하여 기본적으로 캐리어 주파수를 높여야 한다. 최근 상용화된 5G 무선 통신은 4G 무선 통신보다 전송 속도를 향상시키기 위하여 캐리어(carrier) 주파수를 상향하였고, 5G 무선 통신을 위하여 3.5GHz 및 28GHz의 캐리어 주파수 대역이 할당되었다.
차세대 무선 통신인 6G 무선 통신은 보다 높은 전송 속도를 요구한다. 6G 무선 통신이 도입되면, 무선 통신의 속도는 유선 통신의 속도와 비등하게 될 것이다. 유선 통신의 전송 속도와 비슷한 무선 통신의 속도를 구현하기 위하여, 무선 통신망은 100GHz 이상의 캐리어 주파수를 사용하여야 한다. 따라서, 6G 무선 통신 네트워크의 구축을 위하여 테라헤르츠(terahertz) 대역의 무선망이 이용될 수 있다.
테라헤르츠파는 0.1~10THz(1THz=1012Hz)의 진동수를 가지는 전자기파를 의미한다. 테라헤르츠파는 밀리미터파(millimeter wave)보다 파장이 짧기 때문에 높은 직진성을 가지며 빔 집속이 가능하고, 가시광선 및 적외선보다 비금속 또는 비분극성 물질에 대한 높은 투과성을 가진다. 또한, 테라헤르츠파의 광자 에너지는 수 meV에 불과하므로 테라헤르츠파의 이용은 인체에 무해하고, 활용 범위가 광범위하다는 장점이 있다. 상술한 장점에 기반한 테라헤르츠파의 상용화를 위하여, 보다 효율성 높은 테라헤르츠파를 생성하기 위한 장치에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 테라헤르츠 검출기에 의해 주파수에 따른 반응도가 다른 검출 전류가 측정되는 것을 개선하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는 단일 주파수를 갖는 제1 비팅 신호를 생성하도록 구성된 제1 광원, 주파수 밴드를 갖는 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 제2 광원, 상기 제1 비팅 신호 및 상기 제2 비팅 신호를 수신하여 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 신호를 생성하도록 구성된 포토 믹서 및 상기 테라헤르츠 신호에 기초하여 상기 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르트 전자기파를 생성하도록 구성된 송신 안테나를 포함하는 테라파 생성기를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제2 광원은 게이트 단자, 소스 단자, 및 드레인 단자를 포함하는 트랜지스터, 상기 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 연결되는 저항, 상기 저항에 직렬로 연결되어 상기 저항에 흐르는 전류에 따른 주파수를 갖는 상기 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 레이저 생성기, 제1 입력 전압 및 제2 입력 전압에 기초하여 상기 게이트 단자에 출력 전압을 인가하도록 구성된 비교회로, 상기 제1 입력 전압을 상기 비교회로에 출력하도록 구성된 컨버터 및 상기 저항에 흐르는 상기 전류를 측정하여 이를 기초로 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 전류 센서를 포함하고, 상기 저항에 흐르는 상기 전류는 일정한 진동 주기를 갖도록 구성된 테라파 생성기를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전류 센서와 상기 비교회로 사이 노드에 연결되는 일 단자가 연결된 커패시터를 더 포함하고, 상기 커패시터의 나머지 일 단자는 접지되는 테라파 생성기한다.
일 실시예에서, 상기 전류 센서는 상기 저항에 흐르는 상기 전류를 기준 값과 비교하여, 상기 전류가 상기 기준 값보다 더 큰 경우 제1 전압을 상기 제2 입력 전압으로 출력하고, 상기 전류가 상기 기준 값보다 더 작은 경우 제2 전압을 상기 제2 입력 전압으로 출력하며, 상기 제1 입력 전압은 상기 제2 입력 전압보다 더 크고, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 더 크며, 상기 제1 전압이 상기 제2 입력 전압인 경우 상기 비교회로의 출력 전압이 감소하고, 상기 제2 전압이 상기 제2 입력 전압인 경우 상기 비교회로의 출력 전압이 증가하고, 상기 저항에 흐르는 전류는 상기 진동 주기에 증가하고 감소하는 테라파 생성기를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제2 광원은 게이트 단자, 소스 단자, 및 드레인 단자를 포함하는 트랜지스터, 상기 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 연결되는 저항, 상기 저항에 직렬로 연결되어 상기 저항에 흐르는 전류에 따른 주파수를 갖는 상기 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 레이저 생성기, 제1 입력 전압 및 제2 입력 전압에 기초하여 상기 게이트 단자에 출력 전압을 인가하도록 구성된 비교회로. 직류 전압을 출력하도록 구성된 컨버터, 상기 직류 전압을 수신하고 교류 전압을 더 인가하여 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 교류 전압 생성기 및 상기 저항에 흐르는 상기 전류를 측정하여 이를 기초로 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 전류 센서를 포함하고, 상기 저항에 흐르는 상기 전류는 일정한 진동 주기를 갖도록 구성된 테라파 생성기를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 교류 전압 생성기에서 인가되는 상기 교류 전압의 진동 주기는 상기 저항에 흐르는 상기 전류의 진동 주기와 동일한 테라파 생성기를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제1 광원은 분포 궤환형 레이저 다이오드(Distributed Feedback Laser Diode, DFB LD), 브래그 반사경 레이저 다이오드(Distributed Bragg Reflector Laser Diode, DBR LD) 또는 SGDBR 레이저 다이오드(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector Laser Diode, SGDBR LD) 중 어느 하나를 포함하는 테라파 생성기를 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 실시예는 테라파 생성기 및 검출기를 포함하는 테라헤르츠 시스템에 있어서, 상기 테라파 생성기는 단일 주파수를 갖는 제1 비팅 신호를 생성하도록 구성된 제1 광원, 주파수 밴드를 갖는 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 제2 광원, 상기 제1 비팅 신호 및 상기 제2 비팅 신호를 수신하여 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 신호를 생성하도록 구성된 포토 믹서, 및 상기 테라헤르츠 신호에 기초하여 상기 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 전자기파를 생성하도록 구성된 송신 안테나를 포함하고, 상기 검출기는, 상기 테라헤르츠 전자기파를 수신하도록 구성된 수신 안테나 및 상기 테라헤르츠 전자기파를 검출하여 검출 전류를 생성하도록 구성된 검출부를 포함하는 테라헤르츠 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제2 광원은 게이트 단자, 소스 단자, 및 드레인 단자를 포함하는 트랜지스터, 상기 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 연결되는 저항, 상기 저항에 직렬로 연결되어 상기 저항에 흐르는 전류에 따른 주파수를 갖는 상기 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 레이저 생성기, 제1 입력 전압 및 제2 입력 전압에 기초하여 상기 게이트 단자에 출력 전압을 인가하도록 구성된 비교회로, 상기 제1 입력 전압을 상기 비교회로에 출력하도록 구성된 컨버터 및 상기 저항에 흐르는 상기 전류를 측정하여 이를 기초로 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 전류 센서를 포함하고, 상기 저항에 흐르는 상기 전류는 일정한 진동 주기를 갖도록 구성된 테라헤르츠 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전류 센서와 상기 비교회로 사이 노드에 연결되는 일 단자가 연결된 커패시터를 더 포함하고, 상기 커패시터의 나머지 일 단자는 접지되는 테라헤르츠 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전류 센서는 상기 저항에 흐르는 상기 전류를 기준 값과 비교하여, 상기 전류가 상기 기준 값보다 더 큰 경우 제1 전압을 상기 제2 입력 전압으로 출력하고, 상기 전류가 상기 기준 값보다 더 작은 경우 제2 전압을 상기 제2 입력 전압으로 출력하며, 상기 제1 입력 전압은 상기 제2 입력 전압보다 더 크고, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 더 크며, 상기 제1 전압이 상기 제2 입력 전압인 경우 상기 비교회로의 출력 전압이 감소하고, 상기 제2 전압이 상기 제2 입력 전압인 경우 상기 비교회로의 출력 전압이 증가하고, 상기 저항에 흐르는 전류는 상기 진동 주기에 증가하고 감소하는 테라헤르츠 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제2 광원은 게이트 단자, 소스 단자, 및 드레인 단자를 포함하는 트랜지스터, 상기 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 연결되는 저항, 상기 저항에 직렬로 연결되어 상기 저항에 흐르는 전류에 따른 주파수를 갖는 상기 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 레이저 생성기, 제1 입력 전압 및 제2 입력 전압에 기초하여 상기 게이트 단자에 출력 전압을 인가하도록 구성된 비교회로, 직류 전압을 출력하도록 구성된 컨버터, 상기 직류 전압을 수신하고 교류 전압을 더 인가하여 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 교류 전압 생성기 및 상기 저항에 흐르는 상기 전류를 측정하여 이를 기초로 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 전류 센서를 포함하고, 상기 저항에 흐르는 상기 전류는 일정한 진동 주기를 갖도록 구성된 테라헤르츠 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 교류 전압 생성기에서 인가되는 상기 교류 전압의 진동 주기는 상기 저항에 흐르는 상기 전류의 진동 주기와 동일한 테라헤르츠 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 진동 주기는 상기 검출기의 신호 처리 주기의 0.01배 내지 0.2배인 테라헤르츠 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제1 광원은 분포 궤환형 레이저 다이오드(Distributed Feedback Laser Diode, DFB LD), 브래그 반사경 레이저 다이오드(Distributed Bragg Reflector Laser Diode, DBR LD) 또는 SGDBR 레이저 다이오드(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector Laser Diode, SGDBR LD) 중 어느 하나를 포함하는 테라헤르츠 시스템을 포함한다.
본 발명에 따른 일 실시예는 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 전자기파를 생성함으로써, 검출부에서 측정되는 검출 전류를 일정하게 유지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 테라헤르츠 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 테라파 생성기의 구체적인 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 포토 믹서의 구체적인 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 검출기의 구체적인 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 제2 광원의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 제2 광원의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 비교예에서 제2 광원에 커패시터 또는 교류 전압 생성기가 제공되지 않는 경우의 비교회로의 출력 전압, 저항에 흐르는 전류, 및 제2 비팅 신호 세기의 그래프들을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예들에서 비교 회로의 출력 전압, 저항에 흐르는 전류, 및 제2 비팅 신호의 세기의 그래프들을 나타낸 도면이다.
도 9a, 및 도 9b는 본 발명의 일 비교예에서 테라헤르츠파 검출부에서 검출된 검출 전류를 나타낸 도면이다.
도 10a는 샘플 면에서 테라헤르츠 전자기파가 반사되는 것을 나타낸 도면이다.
도 10b는 주파수 변화에 따른 검출 전류를 나타낸 그래프이다.
도 10c는 샘플 면에서 반사된 전자기파의 간섭 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 10d는 본 발명에 따른 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠파에서의 검출 전류를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11a는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용하여 샘플 내부를 이미징하는 것을 나타낸 도면이다.
도 11b는 일 비교예에서 샘플 내부를 이미징한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11c는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용하여 샘플 내부를 이미징한 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 테라파 생성기의 구체적인 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 포토 믹서의 구체적인 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 검출기의 구체적인 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 제2 광원의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 제2 광원의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 비교예에서 제2 광원에 커패시터 또는 교류 전압 생성기가 제공되지 않는 경우의 비교회로의 출력 전압, 저항에 흐르는 전류, 및 제2 비팅 신호 세기의 그래프들을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예들에서 비교 회로의 출력 전압, 저항에 흐르는 전류, 및 제2 비팅 신호의 세기의 그래프들을 나타낸 도면이다.
도 9a, 및 도 9b는 본 발명의 일 비교예에서 테라헤르츠파 검출부에서 검출된 검출 전류를 나타낸 도면이다.
도 10a는 샘플 면에서 테라헤르츠 전자기파가 반사되는 것을 나타낸 도면이다.
도 10b는 주파수 변화에 따른 검출 전류를 나타낸 그래프이다.
도 10c는 샘플 면에서 반사된 전자기파의 간섭 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 10d는 본 발명에 따른 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠파에서의 검출 전류를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11a는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용하여 샘플 내부를 이미징하는 것을 나타낸 도면이다.
도 11b는 일 비교예에서 샘플 내부를 이미징한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11c는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용하여 샘플 내부를 이미징한 결과를 나타낸 도면이다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)”은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 잇는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서, 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 테라헤르츠 시스템 (TST)의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 테라헤르츠 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 테라파 생성기의 구체적인 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 2의 포토 믹서의 구체적인 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 도 2의 검출기의 구체적인 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 테라헤르츠 시스템에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 테라헤르츠 시스템(TST)은 테라파 생성기(TGN) 및 검출기(TSN)를 포함할 수 있다. 테라헤르츠 시스템(TST)은 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 생성하고, 이를 검출하도록 구성될 수 있다.
테라파 생성기(TGN)는 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 생성하도록 구성될 수 있다. 테라헤르츠 전자기파(T_THz)는 테라헤르츠 대역의 주파수 밴드를 가질 수 있다. 본 명세서에서, 주파수 밴드는 어느 하나의 단일한 주파수가 아닌, 연속적으로 분포된 일정 범위의 주파수 분포를 의미할 수 있다.
테라파 생성기(TGN)는 비팅(beating) 광원을 포함할 수 있다. 비팅 광원은 각각 비팅 신호(beating signal)를 생성하는 제1 광원 및 제2 광원을 포함할 수 있다. 제1 광원 및 제2 광원은 각각 단일 모드 레이저일 수 있다. 예를 들어, 제1 광원은 주파수가 고정된 제1 비팅 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 광원은 주파수가 가변하여 밴드를 형성하는 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
제1 비팅 신호와 제2 비팅 신호는 상이한 발진 주파수를 가질 수 있다. 제1 비팅 신호 및 제2 비팅 신호의 발진 주파수의 차이를 비팅 주파수라고 한다. 제2 광원은 주파수 밴드를 갖는 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 비팅 주파수도 일정한 밴드를 형성될 수 있다.
검출기(TSN)는 테라파 생성기(TGN)로부터 출력된 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 검출하도록 구성될 수 있다. 검출기(TSN)는 검출 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출 소자는 테라헤르츠 전자기파(T_THz)의 주파수에 의존하는 검출 전류를 생성하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 검출 소자는 검출기(TSN)에 수신되는 테라헤르츠 전자기파(T_THz)의 주파수에 따른 반응도가 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 테라파 생성기(TGN)는 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 단일 주파수를 갖는 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 출력하는 경우에 비해 검출기(TSN)에서 생성되는 검출 전류의 편차가 감소될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 테라파 생성기(TGN)에 대하여 구체적으로 설명한다.
테라파 생성기(TGN)는 제1 광원(FLS), 제2 광원(VLS), 포토 믹서(MIX), 및 송신 안테나(TAT)를 포함할 수 있다.
제1 광원(FLS)은 제1 비팅 신호(L_fix)를 생성하도록 구성될 수 있다. 제1 비팅 신호(L_fix)는 제1 주파수를 가질 수 있다. 제1 주파수는 시간에 따라 일정할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 연속적으로 변할 수 있다.
제1 광원(FLS)은 분포 궤환형 레이저 다이오드(Distributed Feedback Laser Diode, DFB LD), 브래그 반사경 레이저 다이오드(Distributed Bragg Reflector Laser Diode, DBR LD) 또는 SGDBR 레이저 다이오드(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector Laser Diode, SGDBR LD) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 광원(VLS)은 제2 비팅 신호(L_var)를 생성하도록 구성될 수 있다. 제2 비팅 신호(L_var)는 주파수가 고속으로 변하여 주파수 밴드를 가질 수 있다. 다시 말해, 제2 비팅 신호(L_var)는 단일한 주파수가 아닌 일정한 대역에 있어서 연속된 주파수 분포를 가질 수 있다.
제2 광원(VLS)에서 주파수 밴드를 갖는 제2 비팅 신호(L_var)를 생성하는 구체적인 내용은 이하에서 도 5 내지 도 8을 참조하여 후술될 것이다.
포토 믹서(MIX)는 제1 비팅 신호(L_fix) 및 제2 비팅 신호(L_var)를 수신하여 혼합할 수 있다. 포토 믹서(MIX)는 두 개의 비팅 신호를 혼합하고, 혼합된 비팅 신호들에 기초하여 테라헤르츠 신호(S_THz)를 생성하도록 구성될 수 있다. 제1 비팅 신호(L_fix) 및 제2 비팅 신호(L_var)의 발진 주파수의 차이를 비팅 주파수라고 한다. 테라헤르츠 신호(S_THz)의 주파수는 비팅 주파수일 수 있고, 일 실시예에서, 비팅 주파수는 테라헤르츠 대역에 포함되는 테라헤르츠 주파수 밴드일 수 있다.
송신 안테나(TAT)는 포토 믹서(MIX)에서 생성된 테라헤르츠 신호(S_THz)를 수신할 수 있다. 송신 안테나(TAT)는 수신된 테라헤르츠 신호(S_THz)를 기초로 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 생성하도록 구성될 수 있다. 송신 안테나(TAT)에서 생성된 테라헤르츠 전자기파(T_THz)는 자유 공간으로 방사될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 포토 믹서의 구성을 나타내는 도면이다.
포토 믹서(MIX)는 제1 광원(FLS) 및 제2 광원(VLS)으로부터 제1 비팅 신호(L_fix) 및 제2 비팅 신호(L_var)를 수신하여 혼합할 수 있다. 포토 믹서(MIX)는 혼합된 비팅 신호들의 비팅 주파수에 기반하여 포토 믹서(MIX)에 공급되는 전류를 변조할 수 있다. 변조된 전류에 기초하여 포토 믹서(MIX)는 테라헤르츠 신호(S_THz)를 생성할 수 있다.
테라헤르츠 신호(S_THz)의 주파수는 테라헤르츠 주파수 밴드를 가질 수 있다. 테라헤르츠 신호(S_THz)는 포토 믹서(MIX)에 직렬로 연결된 송신 안테나(TAT)로 출력될 수 있다. 송신 안테나(TAT)는 테라헤르츠 신호(S_THz)에 기초하여 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 자유공간으로 방사할 수 있다.
포토 믹서(MIX)는 커플러(coupler, CLR) 및 광-전기 변환기(Optical-to-electrical converter, CVT)를 포함할 수 있다. 포토 믹서(MIX)에서 생성된 테라헤르츠 전자기파(T_THz)는 테라헤르츠 주파수 밴드를 가질 수 있다.
도 3에 게시된 도면은 포토 믹서(MIX)의 원리에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 포토 믹서(MIX)의 구조를 한정하지 않는다. 예로서, 포토 믹서(MIX)는 일방향 주행 캐리어 광 다이오드(Unitravelling Carrier Photodiode, UTC-PD), 감쇠장 광 다이오드(Evanescent Photodiode, EC-PD) 또는 저온 성장 포토 믹서(MIX) (Low Temperature Grown Photomixer, LTG Photomixer)일 수 있다.
커플러(CLR)는 제1 파장(λ1)을 갖는 제1 비팅 신호(L_fix) 및 제2 파장(λ2)을 갖는 제2 비팅 신호(L_var)를 혼합하여 혼합 비팅 신호(S_Mix)를 생성할 수 있다. 혼합 비팅 신호(S_Mix)의 주파수는 제1 비팅 신호(L_fix)와 제2 비팅 신호(L_var)의 주파수 차와 동일하다. 커플러(CLR)에서 혼합된 혼합 비팅 신호(S_Mix)는 광-전기 변환기(CVT)로 입사될 수 있다.
광-전기 변환기(CVT)는 입사된 혼합 비팅 신호(S_Mix)에 기초하여 포토 다이오드의 광 전류를 변조하여 테라헤르츠 신호(S_THz)를 생성할 수 있다. 테라헤르츠 신호(S_THz)의 크기는 제1 비팅 신호(L_fix)와 제2 비팅 신호(L_var)의 광 세기의 내적에 비례할 수 있다. 광-전기 변환기(CVT)에서 생성된 테라헤르츠 신호(S_THz)는 포토 믹서(MIX)와 직렬로 연결된 송신 안테나(TAT)로 출력되고, 송신 안테나(TAT)로부터 자유 공간으로 방사될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도 1의 검출기의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 검출기(TSN)는 수신 안테나(RAT) 및 테라헤르츠파 수신 장치(TSD)를 포함할 수 있다. 테라헤르츠파 수신 장치(TSD)는 테라헤르츠파 검출부(TRC) 및 무선 신호 증폭기(Radio Frequency Amplifier, RF Amplifier)(AMP)를 포함할 수 있다. 자유 공간으로 방사된 테라헤르츠파 전자기파(T_THz)는 수신 안테나(RAT)로 수신될 수 있다. 수신 안테나(RAT)로 수신된 테라헤르츠파 전자기파(T_THz)는 테라헤르츠파 검출부(TRC)로 출력될 수 있다.
테라헤르츠파 검출부(TRC)는 입력된 테라헤르츠파 전자기파(T_THz)의 캐리어 신호(carrier signal)와 기저 대역 신호를 분리할 수 있다. 테라헤르츠파 검출부(TRC)는 쇼트키 배리어 다이오드(Schottky Barrier Diode, SBD) 또는 믹서(mixer)와 로컬 오실레이터(Local Oscillator, LO)를 이용한 헤테로다인 수신 방식을 이용할 수 있다.
테라헤르츠파 검출부(TRC)는 검출 전류를 생성하도록 구성된 검출 소자를 포함할 수 있다. 검출 소자는, 예를 들어, 쇼트키 배리어 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 쇼트키 배리어 다이오드는 III-V 기반 쇼트키 배리어 다이오드, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기반 쇼트키 배리어 다이오드 또는 초점면 배열(Focal Plane Array, FPA)형 테라헤르츠파 검출 소자를 포함할 수 있다.
테라헤르츠파 검출부(TRC)에 포함된 쇼트키 배리어 다이오드는 수신되는 신호의 주파수에 따른 상이한 반응도를 가질 수 있다. 다시 말해, 테라헤르츠파 검출부에 수신되는 주파수에 따라 검출 소자에서 생성되는 검출 전류도 달라질 수 있다.
무선 신호 증폭기(AMP)는 테라헤르츠파 검출부(TRC)의 후단에 직렬로 연결될 수 있다. 무선 신호 증폭기(AMP)는 테라헤르츠파 검출부(TRC)에서 분리된 기저 대역 신호를 입력 받을 수 있다. 무선 신호 증폭기(AMP)는 분리된 기저 대역 신호를 증폭할 수 있다. 테라헤르츠파 시스템(TST, 도 1 참조)은 분리된 기저 대역 신호를 기반으로 송신된 정보를 해석할 수 있다.
도 5는 도 2의 제2 광원의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 이하, 도 2 및 도 5를 참조하여 제2 광원(VLS)의 구성 및 동작에 대해 구체적으로 설명한다.
일 실시예에서, 제2 광원(VLS)은 트랜지스터(FET), 저항(R), 레이저 생성기(LGN), 비교회로(OP), 컨버터(DAC), 커패시터(C) 및 전류 센서(ISN)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(FET), 저항(R), 및 레이저 생성기(LGN)는 직렬로 연결될 수 있다.
트랜지스터(FET)는 게이트 단자, 소스 단자, 및 드레인 단자를 포함할 수 있다.
트랜지스터(FET)의 소스 단자에는 전압(VCC)이 인가될 수 있다. 트랜지스터(FET)의 드레인 단자는 저항(R)과 연결될 수 있다. 트랜지스터(FET)의 게이트 단자에는 비교회로(OP)의 출력 단자와 연결될 수 있다.
트랜지스터(FET)의 게이트 단자에 인가되는 전압(이하, 게이트 전압이라 칭한다)이 활성 전압 이상이면 트랜지스터(FET)는 온(ON) 상태가 될 수 있다. 트랜지스터(FET)가 온 상태일 때 게이트 전압이 증가하는 경우, 트랜지스터(FET)에 흐르는 전류의 세기가 증가할 수 있다.
레이저 생성기(LGN)는 저항(R)과 연결되어 저항(R)에 흐르는 전류의 세기에 대응하는 주파수를 갖는 제2 비팅 신호(L_var)를 생성하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 저항(R)에 흐르는 전류의 세기가 더 클수록 레이저 생성기(LGN)에서 생성되는 제2 비팅 신호(L_var)의 주파수도 더 높을 수 있다.
비교회로(OP)는 제1 입력 전압(IN1) 및 제2 입력 전압(IN2)을 수신하여 이를 기초로 출력 전압을 트랜지스터(FET)의 게이트 단자에 인가할 수 있다. 예를 들어, 출력 전압은 제1 입력 전압(IN1)과 제2 입력 전압(IN2)의 차이 값일 수 있다. 예를 들어, 제1 입력 전압(IN1)은 제2 입력 전압(IN2) 보다 더 클 수 있고, 제1 입력 전압(IN1)과 제2 입력 전압(IN2)의 차이가 클수록 출력 전압은 더 클 수 있다.
컨버터(DAC)는 제1 입력 전압(IN1)을 비교회로(OP)로 출력하도록 구성될 수 있다. 컨버터(DAC)는, 예를 들어, 디지털-아날로그 컨버터일 수 있다. 제1 입력 전압(IN1)은 설정 값으로 일정한 평균값을 가질 수 있다.
전류 센서(ISN)는 저항(R)에 흐르는 전류를 측정하여 기준 값과 비교할 수 있다. 전류 센서(ISN)는 저항(R)에 흐르는 전류가 기준 값 이상인 경우, 제1 전압을 비교회로(OP)의 제2 입력 전압(IN2)으로 제공할 수 있다. 전류 센서(ISN)는 저항(R)에 흐르는 전류가 기준 값 미만인 경우, 제2 전압을 비교회로(OP)의 제2 입력 전압(IN2)으로 제공할 수 있다. 제1 전압은 제2 전압보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 제1 전압은 제1 입력 전압(IN1)과 동일할 수 있다.
제1 전압이 비교회로(OP)의 제2 입력 전압(IN2)으로 제공되는 경우, 제2 전압이 비교회로(OP)의 제2 입력 전압(IN2)으로 제공되는 경우에 비해 비교회로(OP)의 출력 전압이 더 작을 수 있다. 다시 말해, 저항(R)에 흐르는 전류가 기준 값보다 더 큰 경우, 트랜지스터(FET)에 흐르는 전류가 감소할 수 있다. 트랜지스터(FET)(또는 저항(R))에 흐르는 전류가 기준 값보다 더 작아지는 경우, 트랜지스터(FET)(또는 저항(R))에 흐르는 전류는 증가할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전류 센서(ISN)에서 저항(R)에 흐르는 전류와 기준 값을 비교함으로써 저항(R)에 흐르는 전류는 주기적으로 상승과 하강을 반복할 수 있다. 이러한 상승과 하강의 반복 주기를 단축시키는 경우, 다시 말해, 상승과 하강이 고속으로 동작하는 경우, 저항(R)에 흐르는 전류는 평균값으로 일정하게 나타날 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 전류 센서(ISN)와 비교회로(OP) 사이 노드에 연결되는 커패시터(C)가 제공될 수 있다. 커패시터(C)의 일 단자는 전류 센서(ISN) 및 비교회로(OP)와 연결될 수 있고, 커패시터(C)의 나머지 일 단자는 접지될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 광원(VLS)에 커패시터(C)가 제공됨으로써 저항(R)에 흐르는 전류의 상승 하강 주기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제2 광원(VLS)에 커패시터(C)가 제공되는 경우, 저항(R)에 흐르는 전류는 커패시터(C)가 제공되지 않는 경우에 비해 전류의 상승과 하강이 저속으로 동작할 수 있다. 이에 따라, 저항(R)에 흐르는 전류는 최대 값과 최소 값 사이을 가지면서 저속으로 진동할 수 있다.
저항(R)에 흐르는 전류의 진동 주기는 테라헤르츠파 검출부(도 4 참조)의 신호 처리 시간보다 더 작을 수 있다. 저항(R)에 흐르는 전류의 진동 주기는 테라헤르츠파 검출부의 신호 처리 시간의 0.01배 내지 0.2배일 수 있다. 예를 들어, 테라헤르츠파 검출부는 0.1 msec의 신호 처리 시간을 가질 수 있고, 저항(R)에 흐르는 전류의 진동 주기는 0.0001 msec 내지 0.02 msec일 수 있다. 전류의 진동 주기가 신호 처리 시간보다 5분의 1 이하로 작아지는 경우, 검출는 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 일정한 주파수 밴드를 갖는 전자기파로 검출하게 된다.
도 6은 도 2의 제2 광원의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 이하, 도 2 및 도 6을 참조하여 제2 광원(VLS)의 구성 및 동작에 대해 구체적으로 설명한다.
일 실시예에서, 제2 광원(VLS)은 트랜지스터(FET), 저항(R), 레이저 생성기(LGN), 비교회로(OP), 컨버터(DAC), 교류 전압 생성기(ACG) 및 전류 센서(ISN)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(FET), 저항(R), 레이저, 전류 센서(ISN) 및 비교회로(OP)의 구성과 동작은 도 5에서의 실시예와 실질적으로 동일할 수 있고, 이하에서는 도 5를 통해 설명한 것과의 차이점에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서는 컨버터(DAC)와 비교회로(OP) 사이에 교류 전압 생성기(ACG)가 제공될 수 있다.
컨버터(DAC)는 직류 전압(Idc)을 출력하여 교류 전압 생성기(ACG)에 제공할 수 있다. 직류 전압(Idc)은 일정한 값을 가질 수 있다.
교류 전압 생성기(ACG)는 수신된 직류 전압(Idc)에 교류 전압을 더 인가하여 제1 입력 전압(IN1) 출력하도록 구성될 수 있다. 교류 전압 생성기(ACG)에서 출력되는 제1 입력 전압(IN1)은 최대값과 최소값 사이에서 일정한 주기를 갖고 진동할 수 있다. 이에 따라, 비교회로(OP)에서 출력되는 출력 전압도 반복적으로 진동하게되고, 저항(R)에 흐르는 전류도 최대 값과 최소 값을 가지면서 반복적으로 진동할 수 있다. 교류 전압 생성기(ACG)에서 인가되는 교류 전압의 진동 주기는 저항에 흐르는 전류의 진동 주기와 동일할 수 있다.
도 7은 일 비교예에서 제2 광원(VLS)에 커패시터(C) 또는 교류 전압 생성기(ACG)가 제공되지 않는 경우의 비교회로(OP)의 출력 전압, 저항(R)에 흐르는 전류, 및 제2 비팅 신호(L_var) 세기의 그래프들을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제2 광원(VLS)에 커패시터(C) 또는 교류 전압 생성기(ACG)가 제공되지 않는 경우, 비교회로(OP)의 출력 전압이 고속으로 상승과 하강을 반복하게 된다. 이에 따라, 저항(R)에 흐르는 전류는 일정 값에 수렴하여 일정하게 유지되며, 레이저 생성기(LGN)에서 생성되는 제2 비팅 신호(L_var)는 특정 주파수(f2) 성분만을 갖게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예들에서 비교 회로의 출력 전압, 저항(R)에 흐르는 전류, 및 제2 비팅 신호(L_var)의 세기의 그래프들을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 비교회로(OP)에서 출력되는 출력 전압도 반복적으로 진동하게되고, 저항(R)에 흐르는 전류도 최대 값과 최소 값을 가지면서 반복적으로 진동할 수 있다. 예를 들어, 출력 전압과 전류는 사인파 형태로 진동할 수 있으며, 비교예에 비해 진동 주기는 증가하거나 감소할 수 있다.
이에 따라, 레이저 생성기(LGN)는 저항(R)에 흐르는 전류의 세기에 대응하는 주파수를 갖도록 제2 비팅 신호(L_var)를 생성하므로, 중심 주파수(f2)를 기준으로 일정한 주파수 밴드(BW)를 갖는 제2 비팅 신호(L_var)를 생성할 수 있다. 주파수 밴드는 저항(R)에 흐르는 전류의 최대값에 대응하는 최대 주파수와 최소값에 대응하는 최소 주파수 사이에서 형성될 수 있다.
도 9a, 및 도 9b는 본 발명의 일 비교예에서 테라헤르츠파 검출부에서 검출된 검출 전류를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 비교예에서, 측정된 검출 전류는 레이저 λ1(고정)=1534.828nm, 레이저 λ2(가변)=1531.7nm(399.1669GHz)~1531.784m(388.4263GHz), 0.084nm 가변 시, 최대 크기=145.4μV, 최소 크기=68.6μV로 급격한 신호 변화를 보인다. 이는 검출 소자의 주파수에 따른 검출 전류 반응도가 상이하고, 테라파 생성기(TGN)에서 생성되는 테라헤르츠 전자기파(T_THz)의 주파수가 각 소자의 렌즈 및 안테나에서 발생되는 신호 간섭 현상 등 여러 변수에 의해 민감하게 반응하여 달라지기 때문이다.
본 발명의 실시예의 경우, 비교예와 달리 검출 소자에서 검출 전류의 세기의 주파수 의존성이 감소된 것을 알 수 있다. 즉, 테라헤르츠파 전자기파가 주파수 밴드를 가지므로, 주파수에 대한 반응도가 평균화되어 검출 전류가 일정하게 유지될 수 있다.
도 10a는 샘플 면에서 테라헤르츠 전자기파(T_THz)가 반사되는 것을 나타낸 도면이다. 도 10b는 주파수 변화에 따른 검출 전류를 나타낸 그래프이다. 도 10c는 샘플 면에서 반사된 전자기파의 간섭 형상을 설명하기 위한 도면이다. 도10 d는 본 발명에 따른 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠파에서의 검출 전류를 설명하기 위한 그래프이다.
일 비교예에서, 단일 주파수 테라헤르파를 이용하여 샘플을 측정할 때, 신호 간섭 현상이 나타날 수 있다(도 10a 참조). 일 비교예에서, 측정 위치(노란색 원)에서 주파수에 대한 신호를 측정하게 되면 샘플의 앞뒤 표면에서 반사된 신호의 간섭에 의해 주기적인 신호 왜곡 현상이 일어난다(도 10b 참조).
이는 실제 샘플의 앞(A1-표면 반사)과 샘플 뒷면(A2-뒷면 반사)에서 반사되는 신호 간의 위상 차(간섭)에 의해 측정되는 신호(A1+A2)의 크기가 왜곡되기 때문이다(도 10c 참조).
본 발명에 따른 실시예에서, 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 이용할 수 있다. 예를 들어, 검은색 선의 간섭 주기(15GHz)와 동일한 주파수 폭을 가진 신호를 이용하면 주파수에 따라 검출 전류의 진폭이 없어져 마치 간섭이 일어나지 않는 것처럼 보이는 신호를 만들 수 있다. 다른 예로, 간섭 주기와 동일하지 않는 주파수 폭을 가진 신호라도 기존 간섭 신호에 비하여 진폭이 상당히 줄어들 수 있다.
도 11a는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 이용하여 샘플 내부를 이미징하는 것을 나타낸 도면이다. 도 11b는 일 비교예에서 샘플 내부를 이미징한 결과를 나타낸 도면이다. 도 11c는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 이용하여 샘플 내부를 이미징한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 동일한 중심 주파수에 대해 비교예에 비해 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파(T_THz)를 이용하는 경우의 이미지에서 코일 및 칩이 더 선명하게 나타나며, 칩과 코일이 없는 배경 이미지도 낮은 노이즈 신호를 가지므로 더 선명하게 측정된다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
TGN: 테라파 생성기
TSN: 테라파 검출기
TST: 테라헤르츠 시스템
TSN: 테라파 검출기
TST: 테라헤르츠 시스템
Claims (15)
- 단일 주파수를 갖는 제1 비팅 신호를 생성하도록 구성된 제1 광원;
주파수 밴드를 갖는 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 제2 광원;
상기 제1 비팅 신호 및 상기 제2 비팅 신호를 수신하여 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 신호를 생성하도록 구성된 포토 믹서; 및
상기 테라헤르츠 신호에 기초하여 상기 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르트 전자기파를 생성하도록 구성된 송신 안테나를 포함하는 테라파 생성기. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 광원은:
게이트 단자, 소스 단자, 및 드레인 단자를 포함하는 트랜지스터;
상기 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 연결되는 저항;
상기 저항에 직렬로 연결되어 상기 저항에 흐르는 전류에 따른 주파수를 갖는 상기 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 레이저 생성기;
제1 입력 전압 및 제2 입력 전압에 기초하여 상기 게이트 단자에 출력 전압을 인가하도록 구성된 비교회로;
상기 제1 입력 전압을 상기 비교회로에 출력하도록 구성된 컨버터; 및
상기 저항에 흐르는 상기 전류를 측정하여 이를 기초로 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 전류 센서를 포함하고,
상기 저항에 흐르는 상기 전류는 일정한 진동 주기를 갖도록 구성된 테라파 생성기. - 제2 항에 있어서,
상기 전류 센서와 상기 비교회로 사이 노드에 연결되는 일 단자가 연결된 커패시터를 더 포함하고,
상기 커패시터의 나머지 일 단자는 접지되는 테라파 생성기. - 제2 항에 있어서,
상기 전류 센서는 상기 저항에 흐르는 상기 전류를 기준 값과 비교하여, 상기 전류가 상기 기준 값보다 더 큰 경우 제1 전압을 상기 제2 입력 전압으로 출력하고, 상기 전류가 상기 기준 값보다 더 작은 경우 제2 전압을 상기 제2 입력 전압으로 출력하며,
상기 제1 입력 전압은 상기 제2 입력 전압보다 더 크고,
상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 더 크며,
상기 제1 전압이 상기 제2 입력 전압인 경우 상기 비교회로의 출력 전압이 감소하고, 상기 제2 전압이 상기 제2 입력 전압인 경우 상기 비교회로의 출력 전압이 증가하고,
상기 저항에 흐르는 전류는 상기 진동 주기에 증가하고 감소하는 테라파 생성기.
- 제1 항에 있어서,
상기 제2 광원은:
게이트 단자, 소스 단자, 및 드레인 단자를 포함하는 트랜지스터;
상기 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 연결되는 저항;
상기 저항에 직렬로 연결되어 상기 저항에 흐르는 전류에 따른 주파수를 갖는 상기 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 레이저 생성기;
제1 입력 전압 및 제2 입력 전압에 기초하여 상기 게이트 단자에 출력 전압을 인가하도록 구성된 비교회로;
직류 전압을 출력하도록 구성된 컨버터;
상기 직류 전압을 수신하고 교류 전압을 더 인가하여 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 교류 전압 생성기; 및
상기 저항에 흐르는 상기 전류를 측정하여 이를 기초로 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 전류 센서를 포함하고,
상기 저항에 흐르는 상기 전류는 일정한 진동 주기를 갖도록 구성된 테라파 생성기.
- 제5 항에 있어서,
상기 교류 전압 생성기에서 인가되는 상기 교류 전압의 진동 주기는 상기 저항에 흐르는 상기 전류의 진동 주기와 동일한 테라파 생성기.
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 광원은 분포 궤환형 레이저 다이오드(Distributed Feedback Laser Diode, DFB LD), 브래그 반사경 레이저 다이오드(Distributed Bragg Reflector Laser Diode, DBR LD) 또는 SGDBR 레이저 다이오드(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector Laser Diode, SGDBR LD) 중 어느 하나를 포함하는 테라파 생성기.
- 테라파 생성기 및 검출기를 포함하는 테라헤르츠 시스템에 있어서,
상기 테라파 생성기는:
단일 주파수를 갖는 제1 비팅 신호를 생성하도록 구성된 제1 광원;
주파수 밴드를 갖는 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 제2 광원;
상기 제1 비팅 신호 및 상기 제2 비팅 신호를 수신하여 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 신호를 생성하도록 구성된 포토 믹서; 및
상기 테라헤르츠 신호에 기초하여 상기 테라헤르츠 주파수 밴드를 갖는 테라헤르츠 전자기파를 생성하도록 구성된 송신 안테나를 포함하고,
상기 검출기는:
상기 테라헤르츠 전자기파를 수신하도록 구성된 수신 안테나; 및
상기 테라헤르츠 전자기파를 검출하여 검출 전류를 생성하도록 구성된 검출부를 포함하는 테라헤르츠 시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 제2 광원은:
게이트 단자, 소스 단자, 및 드레인 단자를 포함하는 트랜지스터;
상기 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 연결되는 저항;
상기 저항에 직렬로 연결되어 상기 저항에 흐르는 전류에 따른 주파수를 갖는 상기 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 레이저 생성기;
제1 입력 전압 및 제2 입력 전압에 기초하여 상기 게이트 단자에 출력 전압을 인가하도록 구성된 비교회로;
상기 제1 입력 전압을 상기 비교회로에 출력하도록 구성된 컨버터; 및
상기 저항에 흐르는 상기 전류를 측정하여 이를 기초로 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 전류 센서를 포함하고,
상기 저항에 흐르는 상기 전류는 일정한 진동 주기를 갖도록 구성된 테라헤르츠 시스템. - 제9 항에 있어서,
상기 전류 센서와 상기 비교회로 사이 노드에 연결되는 일 단자가 연결된 커패시터를 더 포함하고,
상기 커패시터의 나머지 일 단자는 접지되는 테라헤르츠 시스템. - 제9 항에 있어서,
상기 전류 센서는 상기 저항에 흐르는 상기 전류를 기준 값과 비교하여, 상기 전류가 상기 기준 값보다 더 큰 경우 제1 전압을 상기 제2 입력 전압으로 출력하고, 상기 전류가 상기 기준 값보다 더 작은 경우 제2 전압을 상기 제2 입력 전압으로 출력하며,
상기 제1 입력 전압은 상기 제2 입력 전압보다 더 크고,
상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 더 크며,
상기 제1 전압이 상기 제2 입력 전압인 경우 상기 비교회로의 출력 전압이 감소하고, 상기 제2 전압이 상기 제2 입력 전압인 경우 상기 비교회로의 출력 전압이 증가하고,
상기 저항에 흐르는 전류는 상기 진동 주기에 증가하고 감소하는 테라헤르츠 시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 제2 광원은:
게이트 단자, 소스 단자, 및 드레인 단자를 포함하는 트랜지스터;
상기 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 연결되는 저항;
상기 저항에 직렬로 연결되어 상기 저항에 흐르는 전류에 따른 주파수를 갖는 상기 제2 비팅 신호를 생성하도록 구성된 레이저 생성기;
제1 입력 전압 및 제2 입력 전압에 기초하여 상기 게이트 단자에 출력 전압을 인가하도록 구성된 비교회로;
직류 전압을 출력하도록 구성된 컨버터;
상기 직류 전압을 수신하고 교류 전압을 더 인가하여 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 교류 전압 생성기; 및
상기 저항에 흐르는 상기 전류를 측정하여 이를 기초로 상기 제2 입력 전압을 출력하도록 구성된 전류 센서를 포함하고,
상기 저항에 흐르는 상기 전류는 일정한 진동 주기를 갖도록 구성된 테라헤르츠 시스템. - 제12 항에 있어서,
상기 교류 전압 생성기에서 인가되는 상기 교류 전압의 진동 주기는 상기 저항에 흐르는 상기 전류의 진동 주기와 동일한 테라헤르츠 시스템. - 제12 항에 있어서,
상기 진동 주기는 상기 검출기의 신호 처리 주기의 0.01배 내지 0.2배인 테라헤르츠 시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 제1 광원은 분포 궤환형 레이저 다이오드(Distributed Feedback Laser Diode, DFB LD), 브래그 반사경 레이저 다이오드(Distributed Bragg Reflector Laser Diode, DBR LD) 또는 SGDBR 레이저 다이오드(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector Laser Diode, SGDBR LD) 중 어느 하나를 포함하는 테라헤르츠 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020220085229A KR20240008173A (ko) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 테라파 생성기 및 이를 포함하는 테라헤르츠 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220085229A KR20240008173A (ko) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 테라파 생성기 및 이를 포함하는 테라헤르츠 시스템 |
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|---|---|
| KR20240008173A true KR20240008173A (ko) | 2024-01-18 |
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ID=89716217
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220085229A KR20240008173A (ko) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 테라파 생성기 및 이를 포함하는 테라헤르츠 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240008173A (ko) |
-
2022
- 2022-07-11 KR KR1020220085229A patent/KR20240008173A/ko unknown
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