[논문]비동기성 광샘플링 방식을 사용한 테라헤르츠 시간영역 분광법

[국내논문] 비동기성 광샘플링 방식을 사용한 테라헤르츠 시간영역 분광법
Terahertz time-domain spectroscopy using asynchronous optical sampling method 원문보기

임창익 (포항공과대학교, 전자전기공학과) , 문기원 (포항공과대학교, 전자전기공학과) , 정은아 (포항공과대학교, 전자전기공학과) , 임미현 (포항공과대학교, 전자전기공학과) , 한해욱 (포항공과대학교, 전자전기공학과)

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본 논문에서는 비동기성 광샘플링 방식의 고속 테라헤르츠 시간영역 분광법을 이용하여 슈퍼미러(supermirror)를 투과한 테라헤르츠 파를 측정하였다. 여기서 슈퍼미러는 실리콘 웨이퍼와 공기층의 반복된 형태로 만든 구조물이다.
본 논문에서는 두 대의 펨토초 모드잠김(mode-locked) 티타늄-사파이어(Ti:Sapphire) 레이저를 사용하여 비동기성 광샘플링 방식에 기초한 초고속, 초정밀 분광 기술을 논하였다. 시료로는 슈퍼미러를 사용하여 실제로 수 ns까지 길게 늘어지는 신호를 측정할 수 있음을 보였다.

여기서 시간 지연은 반복률의 역수이기 때문에 10 ns이고, 펨토초 레이저들의 시간 지터(timing jitter)는 60 fs 이하로 측정되었다. 테라헤르츠 파를 생성하고 탐지하기 위해서 InAs 웨이퍼와 광전도성의 안테나(photoconductive antenna)를 사용하였다. 신호와 잡음의 비(signal-to noise ratio; SNR)는 한번 주사한 경우에는 30 ^～ 40 dB 정도였고, 1000번 주사 후 평균을 냈을 때는 60 dB 이상이었다.

본 논문에서는 두 대의 펨토초 모드잠김(mode-locked) 티타늄-사파이어(Ti:Sapphire) 레이저를 사용하여 비동기성 광샘플링 방식에 기초한 초고속, 초정밀 분광 기술을 논하였다. 시료로는 슈퍼미러를 사용하여 실제로 수 ns까지 길게 늘어지는 신호를 측정할 수 있음을 보였다. 기계식 이동 스테이지를 사용하는 기존 방식으로는 이러한 긴 신호를 측정할 수 없지만, 본 논문에서 사용한 비동기성 광샘플링 방식으로는 훨씬 빠르고 정밀하게 고분해능을 갖는 신호를 측정할 수 있었다.
시료로는 슈퍼미러를 사용하여 실제로 수 ns까지 길게 늘어지는 신호를 측정할 수 있음을 보였다. 기계식 이동 스테이지를 사용하는 기존 방식으로는 이러한 긴 신호를 측정할 수 없지만, 본 논문에서 사용한 비동기성 광샘플링 방식으로는 훨씬 빠르고 정밀하게 고분해능을 갖는 신호를 측정할 수 있었다.

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