초록 ▼

3차년도의 연구목표는 실시간 모니터링 시스템의 제품화 연구임.
연구 내용은 제품화 개발, 분광 시스템 최적화, 시제품 완성 및 측정, 응용 S/W(software) 개발임.제품화에 적합한 설계를 통해서 동조가능필터를 채용한 근적외선 3차 분광 시스템 제작.
OSA(optical spectrum analyzer) 및 DFB(distributed feedback) LD(laser diode)를 이용한 주파수와 파장의 교정 및 분광 분해능에 대해 실험적으로 검증함으로써 분광 시스템의 최적화 수행.
3차원 설계프로그램을 이

3차년도의 연구목표는 실시간 모니터링 시스템의 제품화 연구임.
연구 내용은 제품화 개발, 분광 시스템 최적화, 시제품 완성 및 측정, 응용 S/W(software) 개발임.제품화에 적합한 설계를 통해서 동조가능필터를 채용한 근적외선 3차 분광 시스템 제작.
OSA(optical spectrum analyzer) 및 DFB(distributed feedback) LD(laser diode)를 이용한 주파수와 파장의 교정 및 분광 분해능에 대해 실험적으로 검증함으로써 분광 시스템의 최적화 수행.
3차원 설계프로그램을 이용하여 시제품 설계 및 제작.
시스템의 운영 및 안정적인 결과를 고속으로 획득하기 위한 S/W 완성.
물, 아세톤 혼합물, IR(Infrared Ray) cutoff 필터, ND(Neutral Density) 필터의 투과율 측정.

Abstract ▼

Near Infrared Ray (NIR) analysis is widely used to qualitative and quantitative analysis of unknown material which contains -CH,-OH,-NH, etc. With the aid of optical fiber, it can be applied not only to the laboratory experiment but also to the industrial on-line process monitoring. NIR spectrometer

Near Infrared Ray (NIR) analysis is widely used to qualitative and quantitative analysis of unknown material which contains -CH,-OH,-NH, etc. With the aid of optical fiber, it can be applied not only to the laboratory experiment but also to the industrial on-line process monitoring. NIR spectrometer is composed of four main parts: light source, monochromator, test materials, and sensor. As for light source, Tungsten-Halogen lamp was used because it illuminates continuous spectrum from UV to near IR. There are four kinds of mainly used monochromator: filter, grating, Fourier Transform (FT), acousto-optic tunable filter(AOTF). In this research, we developed high spectral resolution NIR AOTF and its Driver to make spectrophotometer.
The specifications of the AOTF and its driver are as follows:
ㆍ Spectral range: 1200 nm - 2200 nm
ㆍ Scanning speed: < 1.0 sec
ㆍ Driver RF power: lW - 3W
ㆍ Frequency range: 40 MHz - 80 MHz
ㆍ Frequency step: 50 kHz
We also designed the spectroscopic optical system with the analysis of optical fiber probe and developed the temperature controlled photo diode circuits. it is impossible to operate the system for a long time without the temperature controlled sensors because sensor is very sensitive to the change of temperature.
The user friendly software which was made based on the Windows platform was developed to operate the whole system - PC, data interface board, AOTF Driver, Photo diode. The user can set up the system parameter and get the graphical display of NIR spectrum of background or sample.
Finally, we made the proto type of AOTF NIR spectrophotometer. And we did some experiment (the transmittance of water, acetone, IR cutoff filter, ND filters) with OSA (optical spectrum analyzer) or DFB LD to certify the system performance. The results were quite good. We could get the improved AOTF NIR spectrophotometer than some commercial products.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...6
• CONTENTS...7
• 목차...9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...11
• 제1절 연구 개발의 필요성...11
• 제2절 연구 범위...12
• 제3절 국제 공동 연구...13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...16
• 제1절 국내 기술개발 현황...16
• 제2절 국외 기술개발 현황...16
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...18
• 제1절 AOTF의 설계 및 개발...18
• 1. 이론적 배경 및 설계 변수 결정...18
• 가. 개요...18
• 나. 입사 각도 범위...20
• 다. 회절광의 각도...21
• 라. 주파수와 파장 사이의 관계...23
• 마. 분광 분해능...24
• 2. AOTF 제작...26
• 제2절 AOTF Driver의 설계 및 개발...29
• 1. Driver의 설계 및 제작...29
• 2. Driver 성능의 실험적 검증...34
• 가. AOTF Driver 구동 소프트웨어...34
• 나. 주파수 영역 분석...35
• 다. 출력의 Amplitude...36
• 제3절 AOTF NIR 분광분석시스템 개발...39
• 1. 분광시스템 광학 설계...39
• 가. 광원...39
• 나. 광파이버 프로브...42
• 다. AOTF 분광 광학계...46
• 2. 광센서 driver 및 온도 controller...48
• 제4절 AOTF NIR 분광분석시스템 통합...52
• 1. 분광분석 시스템...52
• 2. OSA를 이용한 파장 교정...57
• 3. OSA를 이용한 분광 분해능 측정...61
• 4. OSA를 이용한 물의 투과율 측정...62
• 제5절 실시간 모니터링 시스템 제품화 연구...64
• 1. 시제품 개발...64
• 2. 시스템 구동 Software 개발...67
• 3. 각종 시료의 투과율 측정...70
• 가. 물의 투과율 측정...70
• 나. 아세톤 투과율 측정을 통한 시스템 민감도 확인...72
• 다. IR cutoff filter 측정...73
• 라. DFB laser 측정...74
• 마. ND 필터 측정...75
• 4. 상용장비와의 사양 비교...77
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...78
• 제1절 연도별 목표 달성도...78
• 제2절 관련분야 기술 발전 기여도...79
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...80
• 제1절 추가 연구의 필요성...80
• 제2절 타연구에의 응용...80
• 제3절 기업화 추진방안...80
• 제 6 장 참고문헌...81