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표제지

제출문

목차

요약문 11

I. 서론 22

II. 미이용 주파수 대역의 테라헤르츠파 기술 개요 26

1. 테라헤르츠 기술 28

2. 테라헤르츠 기술현황, 기술과제 및 전망 32

2.1. 테라헤르츠 기술의 국내·외 개발 현황 32

2.2. 테라헤르츠 기술의 과제 및 전망 37

III. 테라헤르츠파 기술개발 현황 42

1. 테라헤르츠 전자기파의 발생 45

1.1. 광전도 스위칭 방법(Photoconductive switching method) 45

1.2. 광정류 방법(Optical rectification) 45

1.3. 테라헤르츠 파라메트릭 발생장치 46

1.4. 양자폭포레이저(QCL) 47

1.5. MEMS 가공 진공소자 기반 연속파 광원 48

1.6. 광전자공학적 테라헤르츠파 광원 51

2. 검출(Detection) 54

2.1. 광전도 표본화 방법(Photoconductive sampling method) 54

2.2. 전기-광학적 신호 검출법(Electro-optic detection) 55

3. 테라헤르츠파의 편광 특성 56

IV. 미이용 테라헤르츠 대역의 응용 64

1. 밀리미터파 무선통신 64

1.1. 밀리미터파 응용 기술의 배경 64

1.2. 밀리미터파 기술의 무선통신 응용 65

2. 테라헤르츠파 기반 무선통신 70

3. 초고감도 광대역 광-무선 송·수신 기술 75

4. 환경 및 우주과학 78

5. 기초과학 분야 79

V. 미이용 테라헤르츠 대역 활성화 방안 82

1. 고성능 이미징 디바이스의 개발 87

1.1. 공진회로형 테라헤르츠파 배열형 검출기 87

1.2. 기판 흡수형 광대역 테라헤르츠파 검출기 90

1.3. 시간영역 분광 검출기 93

2. 테라헤르츠 이미징 기술의 응용 분야 97

2.1. THz파를 사용한 우편물 검사 97

2.2. THz파의 산란과 흡수 분말 및 수분 함량 검사 100

2.3. 테라헤르츠 기술의 천문광학기기 분야 응용 105

2.4. 반도체 웨이퍼의 불순물 및 전자회로 불량 검사 107

2.5. 테라헤르츠 기술의 생체의학 응용 109

VI. 테라헤르츠 기술 표준화 118

1. 표준화 요소 121

1.1. 전파환경의 전자파 적합성 121

1.2. 방사 면역성 규제 122

1.3. 생체에 대한 전자파 적합성 123

1.4. 테라헤르츠 계측 표준 124

1.5. 데이터베이스 표준 125

1.6. 주파수 및 전력 표준 126

2. 표준화 현황 및 활동 128

2.1. 세계적인 표준화 현황 128

2.2. 국내의 표준화 현황 및 정책 129

2.3. IEEE P802.15 THz IG 133

VII. 결론 및 제언 136

1. 결론 138

2. 미래 전망과 시장예측 142

2.1. 기술적 측면(기술경쟁력) 142

2.2. 경제/사회적 측면(시장경쟁력) 142

참고문헌 144

표목차

표 2.1. 테라헤르츠 기술과 6T 기술과의 상호 연관성. 31

표 2.2. 주요 선진국들의 테라헤르츠 기술 관련 연구·개발 동향. 35

표 2.3. 테라헤르츠 기술의 이용 가능 분야와 서비스 분류. 38

표 3.1. 테라헤르츠파 발생을 위한 신호원 개발 방식의 요약. 53

표 4.1. 한국전자통신연구원의 광-무선 송수신 기술 로드맵. 76

표 6.1. 테라헤르츠 관련 기기와 측정량. 124

그림목차

그림 2.1. 주파수대역의 분류와 응용기술 분야. 29

그림 2.2. 테라헤르츠파의 특징과 응용분야. 30

그림 2.3. Tera View의 테라헤르츠 펄스이미저. 34

그림 2.4. 테라헤르츠 기술의 연구 인프라와 산업 및 응용기술 연결도. 37

그림 3.1. 테라헤르츠 광원의 주파수대역 대비 출력. 44

그림 3.2. 주입식 테라헤르츠 파라메트릭 광원 발생기. 46

그림 3.3. 양자폭포레이저를 이용한 테라헤르츠파 광원. 48

그림 3.4. MEMS 기반 연속파 광원으로 가공된 구리 및 실리콘 구조물 (a) LIGA 방법 (b) DRIE 방법. 49

그림 3.5. DRIE와 eutectic bonding 방법을 이용하여 제작된 0.1 THz급 CCBWO 회로. 50

그림 3.6. (a) 0.1 THz 광결정 reflex klystron (b) 0.5 THz 플라즈몬 결정의 구조. 51

그림 3.7. 펨토-초 레이저를 이용한 전자기파 발생 및 검출 장치. 55

그림 3.8. 전기-광학적 신호 검출법. 56

그림 3.9. 포토믹싱에 의한 테라헤르츠파의 출력과 주파수 관계. 57

그림 3.10. Spiral 안테나와 bow-tie 안테나의 편광 특성. 59

그림 3.11. 광믹서와 조합된 Spiral 안테나의 편광 특성. 58

그림 3.12. 광믹서와 조합된 spiral 안테나의 주파수대역별 편광 특성. 60

그림 4.1. NICT의 광대역 무선 접속시스템의 개념도. 65

그림 4.2. NICT의 점-대-다중점 무선 링크시스템. 66

그림 4.3. IBM사의 60 GHz 무선통신시스템 구현 개념. 67

그림 4.4. IBM사가 개발한 60 GHz 무선통신 송수신기. 67

그림 4.5. 버클리대학의 60 GHz 무선통신 시스템의 구현 개념. 68

그림 4.6. 버클리 무선연구센터에서 개발한 60 GHz 칩. 68

그림 4.7. 밀리미터파 혁신기술 연구센터가 개발한 무선통신시스템과 칩. 69

그림 4.8. 무압축 초고화질 방송을 위한 THz 고속 무선 통신시스템의 개요. 70

그림 4.9. 초 고감도 광대역 광-무선 송수신 기술을 사용하는 FTTE. 71

그림 4.10. 테라헤르츠 기술 기반 초고속 근거리 무선통신 네트워크. 72

그림 4.11. 테라헤르츠파 광통신 및 무선통신의 기술 개발 로드맵. 73

그림 4.12. 테라헤르츠 대역에서 전자기파의 대기 감쇄 특성. 73

그림 5.1. BWO 광원을 이용한 테라헤르츠 이미징 기술. 84

그림 5.2. 테라헤르츠파를 이용한 투시 이미지의 예. 85

그림 5.3. 테라헤르츠 분광학 및 이미징 응용 기술 로드맵. 86

그림 5.4. 단소자의 박막구조. 88

그림 5.5. 기판 �� 상에 제작된 검출소자 어레이와 확대 사진. 88

그림 5.6. STJ 검출기를 이용한 IC 카드와 분말밀크 속에 숨겨진 바늘의 테라헤르츠 투시 이미지. 89

그림 5.7. 기판 흡수형 광대역 테라헤르츠 검출기의 구조. 91

그림 5.8. 기판 흡수형 테라헤르츠 검출기의 실제 셋업. 92

그림 5.9. LiNbO₃ 기판 위에 제작된 STJ 소자의 검출 파형. 93

그림 5.10. 테라헤르츠 시간영역 분광법을 사용한 측정 결과. (a) 물의 복소 유전율 (b) 고온 초전도 박막의 복소 전기전도도. 94

그림 5.11. 테라헤르츠파 발생의 실측 결과. (a) 광스위치 방식 (b) 전기광학 효과를 이용한 방식. 95

그림 5.12. 금지 약물과 이를 포함하는 봉투에 대한 테라헤르츠 투과 스펙트럼. 98

그림 5.13. 봉투에 들어 있는 금지 약물의 분광이미지와 참고용 지문 스펙트럼을 이용한 주성분 분석에 의한 은닉 위치 결정. 99

그림 5.14. 투과광학계를 이용한 산란검출실험. 101

그림 5.15. 반사광학계를 이용한 산란검출실험. 101

그림 5.16. 테라헤르츠파에 의한 이미징의 예. (a) 채취 후 48시간이 경과된 나뭇잎의 영상 (b) 밀가루 속에 포함된 수지의 파편. 102

그림 5.17. 테라헤르츠를 이용한 마약 감지결과. (a) 검사 중인 시편의 테라헤르츠 영상 (위)와 일반 사진(아래)으로, 세 가지의 분말 약품 (코데인, 코카인, 자당(sucrose))이 봉투 안에 감추어져 있으며 테라헤르츠 영상을 통하여 구분... 103

그림 5.18. 0.3 THz, 0.6 THz의 광원과 상온 검출기를 결합하여 얻은 산란 강도비의 입경 의존성. 105

그림 5.19. 프로토타입 제작을 위한 시험기기 구성. (a) 전체적인 프로토타입의 구성. (b) 프로토타입에 사용된 입사광학계. 106

그림 5.20. n형 실리콘 웨이퍼와 보론(boron) 이온을 주입한 시료의 테라헤르츠 이미지. 107

그림 5.21. LTEM으로 검출한 MOSFET의 손상. (a) 여러 개의 MOSFET에 대한 레이저 반사영상. 원으로 표시한 세 개의 MOSFET소자에 FIB를 이용해서 의도적으로 선을 단락시킨 것임. 하나의 소자를 확대하였다.... 108

그림 5.22. 치아의 사진 영상과 테라헤르츠 이미지 영상의 비교. 115

그림 5.23. 피부암의 실제 사진과 테라헤르츠 영상. 116

그림 5.24. 절개된 폐암 부위와 이의 테라헤르츠 영상. 117

그림 6.1. 고속 데이터 통신을 이용한 서비스의 예. 128

그림 6.2. 테라헤르츠 기술개발 추진체계 및 핵심 개발 분야. 130

그림 6.3. 테라헤르츠 기술 관련 주요 분야에 대한 표준화 로드맵. 131

그림 6.4. 전자기파의 에너지 및 회로 표준 현황. 132

그림 6.5. 테라헤르츠 기술의 초고속 무선통신 응용에 대한 개념도. 134

그림 7.1. 테라헤르츠 응용 기술 로드맵. 139

그림 7.2. 테라헤르츠 관련 기술분야의 상관관계. 140

그림 7.3. 테라헤르츠 응용 기술의 2007년 시장점유율. 143

그림 7.4. 향후 예상되는 테라헤르츠 응용 기술의 시장점유율. 143

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