초록 ▼

본 연구의 목표는 Mid-IR 영역에서 고출력 파장 가변 Quantum Cascade Laser (QC laser)를 개발하여 환경오염.유독 가스 감지를 위한 고 신뢰성 가스 감지 시스템 개발하는 것을 최종목표로 하며, 1단계 2년간의 연구를 통하여 수행된 연구내용은 다음과 같다. o QC laser 분야 - pA-meter를 이용한 flux monitoring 시스템 구축, MBE cell 온도 자동화 및 기판 온도의 정밀제어($\pm$ 0.1 $\circ$)를 통하여 성장의 균일성 및 신뢰

본 연구의 목표는 Mid-IR 영역에서 고출력 파장 가변 Quantum Cascade Laser (QC laser)를 개발하여 환경오염.유독 가스 감지를 위한 고 신뢰성 가스 감지 시스템 개발하는 것을 최종목표로 하며, 1단계 2년간의 연구를 통하여 수행된 연구내용은 다음과 같다. o QC laser 분야 - pA-meter를 이용한 flux monitoring 시스템 구축, MBE cell 온도 자동화 및 기판 온도의 정밀제어($\pm$ 0.1 $\circ$)를 통하여 성장의 균일성 및 신뢰성 확보 - GaAs/AlGaAs QC laser 구조, InGaAs/InAlAs QC laser 구조를 성장하여 TEM, 고분해능 X-ray, FTIR, DLTS 등을 이용한 특성 분석 - GaAs/AlGaAs 및 InGaAs/InAlAs QC laser 제작기술 확보 o 송수신 광학계 및 검지기 분야 - Herriott 방식과 White 방식의 Multipass cell 설계 및 개발을 통하여 $NH_3$ 가스 검출 - Lock-im amp(LIA)을 이용한 S/N 증가, MCT 신호 증폭단 구성 및 잡음 제거 등을 위한 신호처리 기술 개발 o VC++ based DAQ 및 QC laser system control code 개발을 포함하는 실시간 측정 가능한 S/W를 개발하여 실시간 모니터링 가스시스템의 기반 기술 확보 - Mid-IR 광학계 구성 및 beam combiner 등을 이용한 광 정렬 기술을 이용하여 QC laser 기반 중적외선 가스 센서 시스템 구축

Abstract ▼

1. Development of design and growth technology for the QC lasers - Development of structural design tool for mid-IR QC lasers - MBE system preparation for - Precise control of the thickness and the composition of superlattice - Development of wavelength control technology in the mid-IR range. - Esti

1. Development of design and growth technology for the QC lasers - Development of structural design tool for mid-IR QC lasers - MBE system preparation for - Precise control of the thickness and the composition of superlattice - Development of wavelength control technology in the mid-IR range. - Estimation of QC laser structures and fabrication of QC lasers 2. Set-up of optical system for transmission/detection - Optical system design depending on the gas species - Optical component design and system stabilization 3. Making detector module and gas sensing system - Design and characterization of detector depending on the gas species ($NH_3$ or organic phosphorous gas etc.) - Making detector and development of measurement technique/real time monitoring technique - Development of contact gas system

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...14
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...19
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...33
• 제 1 절 QC laser 기술...33
• 1. QC laser 구조의 성장...51
• 2. QC laser 제작 및 특성 평가...69
• 3. QC laser 제작 및 특성 평가...69
• 제 2 절 Mid-IR 송수신 광학계 구성 연구...72
• 1. 이론적 접근방법...72
• 2. 실험적 접근방법...72
• 3. Mid-IR 광학시스템 설계 및 효율화 연구...72
• 4. Near-IR 광원에 의한 $NH_3$ 가스 검지...77
• 5. Mid-IR 송수신 광학계 구성...82
• 6. 검지기 및 가스센서 조절 시스템 구축...84
• 제 3 절 검지기 모듈 제작 및 성능평가...88
• 1. 이론적 배경...88
• 2. 연구내용...90
• 3. 연구결과...91
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...96
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...100
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...101
• 제 7 장 참고문헌...104