• 전자통신동향분석
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• 제29권6호
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• pp.14-21
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• 2014

중적외선 파장 영역대는 환경, 산업, 안전, 군수, 의료 등 다양한 분야에 걸쳐 넓은 응용성을 가지고 있다. 하지만, 중적외선 영역대의 광원은 기술개발의 어려움으로 인해 관련 산업이 크게 발달하지 못한 측면이 있다. 최근 들어 광원기술의 급속한 발전은 새로운 산업군 형성에 대한 기대를 증폭시키고 있다. 특히 중적외선 광원 중 가장 비약적인 발전을 이루고 있는 중적외선 QCL(Quantum Cascade Laser)은 미국의 Bell 연구소에서 1994년 처음으로 레이저 펄스 발진을 시현한 이후, 현재는 100mW 정도의 높은 광 세기를 갖는 소자가 제작되어 발표된 바 있고, 상온 연속 발진으로 20%의 WPE(Wall Plug Efficiency)를 갖는 소자가 제작되었다는 보고 또한 이루어지기도 하였다. 본고에서는 이처럼 급속하게 진행되고 있는 중적외선 레이저를 포함한 중적외선 광원의 기술동향과 아울러 태동하고 있는 중적외선 광원의 시장동향과 향후 전망에 대해 기술한다.

• Current Optics and Photonics
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• 제7권6호
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• pp.761-765
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• 2023

We analyzed the absorption spectra of acetone in the 3.37 ㎛ mid-infrared range using the off-axis integrated cavity output spectroscopy technique to develop a real-time, in-line breath analysis device. The linear relationship between acetone concentration and absorption increase was confirmed as 0.32%/ppm, indicating that the developed device allows for a quantitative analysis of acetone concentration in exhaled breath. To further confirm the feasibility of using our device for breath analysis, we measured the acetone concentration of human breath samples at the sub-ppm level.

• 한국가스학회지
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• 제27권1호
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• pp.70-77
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• 2023

인체의 건강과 환경 오염으로 인해 대기환경 규제가 강화되었고 배출가스 저감 목표가 높아지면서 가스 측정법에 관한 관심이 늘어나고 있다. 측정법에는 표본 방식이 주로 사용되고 있으나 공간적 시간적 측정 한계로 인해, 실시간 In-situ 방식인 레이저 흡수분광법이 주목받고 있다. 본 연구에서는 파장 변조 분광법을 연구하였고 무보정 알고리즘에 대하여 설명하였다. 개발된 알고리즘은 46개의 다중 흡수선을 반영할 수 있도록 변경하였고 가시광선과 중적외선 영역의 광 흡수 신호 분석에 적용하였다. 추가로 레이저 변조 매개변수에 대한 차이를 분석하였고 다양한 농도 조건의 O₂, NO 가스 측정 실험을 통해 성능을 검토한 결과, 선형성은 R²_O2=0.99999, R²_NO=0.99967로 나타났다.

• 센서학회지
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• 제31권2호
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• pp.115-119
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• 2022

A readout circuit for a mercury-cadmium-telluride (MCT)-amplified mid-wave infrared (IR) photodetector was realized and applied to noncontact chemical agent detectors based on a quantum cascade laser (QCL). The QCL emitted 250 times for each wavelength in 0.2-㎛ steps from 8 to 12 ㎛ with a frequency of 100 kHz and duty ratio of 10%. Because of the nonconstant QCL emission power during on-duty, averaging the photodetector signals is essential. Averaging can be performed in digital back-end processing through a high-speed analog-to-digital converter (ADC) or in analog front-end processing through an integrator circuit. In addition, it should be considered that the 250 IR data points should be completely transferred to a PC during each wavelength tuning period of the QCL. To average and minimize the IR data, we designed a readout circuit using the analog front-end processing method. The proposed readout circuit consisted of a switched-capacitor integrator, voltage level shifter, relatively low-speed analog-to-digital converter, and micro-control unit. We confirmed that the MCT photodetector signal according to the QCL source can be accurately read and transferred to the PC without omissions.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.293-303
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• 2020

세계보건기구에 따르면 대기오염은 건강에 대한 주요 위험원으로 대기오염으로 인해 매년 약 700만 명의 조기 사망이 발생하고 있다. 이산화황(SO2)은 대표적인 대기오염물질로 황 성분이 포함된 연료의 연소에서 다량 발생한다. SO2 발생량을 감소시키기 위해서는 대형 연소 환경에서 이를 실시간으로 정밀하게 측정하고 측정 값을 바탕으로 저감 설비를 최적화하는 과정이 필요하다. 이 논문에서는 미세먼지 전구물질인 SO2의 농도를 측정하기 위해 파장 가변형 다이오드 레이저 흡수 분광법 중 파장 변조 분광법을 이용하였다. 광원으로는 7.6 ㎛ 양자 폭포 레이저를 사용하였고 7623.7 ~ 7626.0 nm 사이의 64개 다중 광흡수선으로 SO2 농도 측정이 가능함을 증명하였다. 실험은 1 atm, 296 K에서 28, 76 m multi-pass cell을 사용하여 수행되었다. SO2 농도는 고농도(1000 ~ 5000 ppm)와 저농도(10 ppm 이하)로 두 종류로 실험 하였다. 추가적으로 가스 셀 외에 레이저가 지나가는 경로에 질소를 채워 대기 중의 H2O가 SO2 측정에 미치는 영향을 확인하였다. SO2는 3 ppm까지 측정하였고 측정된 SO2 농도는 전기 화학식 센서와 NDIR 센서 측정 결과와 비교되었다.