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KR101907890B1 - CRDS design method using mode matching and time-resolved coupling efficiency - Google Patents

CRDS design method using mode matching and time-resolved coupling efficiency Download PDF

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KR101907890B1
KR101907890B1 KR1020170107426A KR20170107426A KR101907890B1 KR 101907890 B1 KR101907890 B1 KR 101907890B1 KR 1020170107426 A KR1020170107426 A KR 1020170107426A KR 20170107426 A KR20170107426 A KR 20170107426A KR 101907890 B1 KR101907890 B1 KR 101907890B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
computation
input
cavity
designing
spectrometer
Prior art date
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Active
Application number
KR1020170107426A
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Korean (ko)
Inventor
임정식
이정순
윤두현
Original Assignee
한국표준과학연구원
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands

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Abstract

본 발명은 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계를 위한 공진기 변수와 광원 변수를 입력받는 변수 입력 단계(S100), 상기 변수 입력 단계(S100)에 의해 입력된 상기 공진기 변수와 광원 변수를 이용하여, 광공동 안정도를 판단하는 안정도 판단 단계(S200), 상기 안정도 판단 단계(S200)의 판단 결과에 따라, 안정적으로 판단될 경우, 기설정된 기본단위 연산을 수행하고, 기설정된 수식을 적용하여 초기조건을 연산하는 초기 연산 단계(S300) 및 상기 제 1 연산 단계(S300)를 수행하고 난 후, 입력되는 연산 요청 정보에 따라, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 최종 연산 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis using mode matching and time-resolved coupling efficiency modeling, and more particularly, to a method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis, A stability determination step S200 for determining the optical joint stability using the resonator parameter and the light source parameter input by the variable input step S100, the stability determination step S200, (S300) and the first calculation step (S300) in which a predetermined basic unit operation is performed and a predetermined condition is applied to calculate an initial condition, A final computation step (S400) of performing a computation by applying a preset formula according to input operation request information and then passing the result to a graph plotting It relates to a method of designing a light box cavity ring-down spectrometer for gas analysis using a mode that matches the time-resolved coupling efficiency, characterized in that modeling.

Description

모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법 {CRDS design method using mode matching and time-resolved coupling efficiency}{CRDS design method using mode matching and time-resolved coupling efficiency for gas analysis using mode matching and time-resolved coupling efficiency modeling}

본 발명은 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 광원기 변수, 광원 변수들을 입력받아 모드 매칭과 시간에 따른 커플링 효율 모델링을 이용하여 모드 매칭 렌즈의 위치, 공진기의 안정여부와 가스분석용 광공동 감쇄 분광기(CRDS, Cavity Ring-Down Spectrometer)의 설계 스펙을 결정할 수 있는 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling. More specifically, Mode matching and time-resolved coupling efficiency modeling that can determine the position of the mode-matching lens, the stability of the resonator, and the design specifications of the cavity cavity ring-down spectrometer (CRDS) using ring efficiency modeling And to a method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis using the same.

또한, 결정한 설계 스펙에 따른 광공동 감쇄 분광기에 대한 광공동의 광투과 스펙트럼, 시간에 따른 커플링 효율의 변화 추적을 통해 설계 스펙의 정확성을 확인할 수 있는 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법에 관한 것이다.In addition, by using the mode matching and time-resolved coupling efficiency modeling, which can confirm the accuracy of the design specification by tracking the optical transmission spectrum of the optical cavity for the optical cavity cavity spectrometer according to the determined design specification, The present invention relates to a method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis.

공동 링다운 분광법은 과학분야, 산업 고정제어 및 대기 흔적가스 검출 등에 응용되는 중요한 분광기술이다. 공동 링다운 분광법은 종래의 기술들에 비해 부적절한 감도를 가지는 저 흡수대에서 뛰어난 광흡수 측정을 위한 기술로 증명되었으며, 관찰할 수 있는 흡수 감도로서 고정밀 광학 공진기 내의 평균수명을 이용한다.Joint ring-down spectroscopy is an important spectroscopic technique for applications in the scientific field, industrial fixed control, and atmospheric trace gas detection. Cavity ring down spectroscopy has been proven as a technique for superior light absorption measurements at low absorption bands with inadequate sensitivity compared to conventional techniques and utilizes the average lifetime in high precision optical resonators as observable absorption sensitivities.

정통적으로 공진기는 안정한 광학 공진기를 형성하기에 적합한 구조로 된 겉보기엔 동등한 한 쌍의 협대역(narrow band) 초고반사율 유전체 거물로 형성된다. 광자 왕복 통과시간, 공진기의 길이, 흡수단면 및 물질의 수밀도에 의존하는 평균수명과 고유의 공진기 손실 거울을 통해 주사된다. 따라서 광흡수 결정은 종래의 역률 측정으로부터 감퇴시간의 측정으로 전환된다.Traditionally, the resonator is formed of a pair of seemingly equivalent pairs of narrow band ultra-high reflectivity dielectric masses that are structured to form a stable optical resonator. The average lifetime depends on the photon round trip time, the length of the resonator, the absorption cross section, and the number density of materials and is injected through the inherent resonator loss mirror. Thus, the light absorption crystal is switched from the conventional power factor measurement to the measurement of the decay time.

공동 링다운 분광법의 극한감도는 고유 공진기 손실의 크기에 의해 결정되고, 이 손실은 초저손실 광학물을 제조할 수 있을 정도의 초연마와 같은 기술로 최소화할 수 있다.The intrinsic sensitivity of the cavity ring down spectroscopy is determined by the magnitude of the intrinsic resonator loss and this loss can be minimized by techniques such as superabrasive to the extent that ultra-low loss optical materials can be produced.

현재의 공동 링다운 분광법은 고반사율 유전체 거울을 사용할 수 있는 분광영역에 한정되어 있다. 우수한 고반사율 거울은 현재로는 실현되지 않기 때문에, 대부분의 자외선과 적외선 영역에서 이 방법의 유용성은 크게 제한되어 있다. 비록 적당한 유전체 거울을 사용할 수 있는 영역에서도, 각 거울세트는 작은 범위, 통상 수 %의 범위에 한하는 파장에서만 작용 가능하다. 또한 많은 유전체 거울의 제조에서 특히 화학적인 부식 환경에 노출되었을 때, 시간 경과에 따라 저급화되는 재료를 사용해야 한다. 이러한 제약은 많은 잠재적 응용분야에서 공동 링다운 분광법의 사용을 제한하거나 방해하므로, 공진기 제조와 관련한 현재의 기술수준을 개선할 필요가 있음을 명백히 인식할 수 있다.Current joint ring-down spectroscopy is limited to the spectral region where a high reflectivity dielectric mirror can be used. Since excellent high-reflectivity mirrors are not realized at present, the usefulness of this method is largely limited in most ultraviolet and infrared regions. Even in the area where a suitable dielectric mirror can be used, each set of mirrors is operable only at a small range, typically at a wavelength in the range of a few percent. Also, in the manufacture of many dielectric mirrors, materials that are degraded over time should be used, especially when exposed to a chemical corrosive environment. It can be clearly recognized that this constraint restricts or hinders the use of the joint ring-down spectroscopy in many potential applications, so that there is a need to improve the present state of the art with respect to resonator fabrication.

이와 관련해서, 국내 공개 특허 제10-2001-0110675호("브루스터각 프리즘 역행반사기에 근거한 공동 링다운분광법을 위한 향상된 모드 매칭")에서는 종래의 유전체 거울을 브루스터각 프리즘 역행반사기로 대체하고, 이에 의해 개선된 공진기를 개시하고 있다.In this regard, domestic patent publication 10-2001-0110675 ("enhanced mode matching for joint ring down spectroscopy based on Brewster angle prism retrograde reflector") replaces a conventional dielectric mirror with a Brewster angle prism retroflector, Lt; RTI ID = 0.0 > resonator. ≪ / RTI >

국내공개특허공보 제10-2001-0110675호(공개일 2001.12.13.)Korean Patent Laid-Open No. 10-2001-0110675 (published December 13, 2001)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 광원기 변수, 광원 변수들을 입력받아 모드 매칭과 시간에 따른 커플링 효율 모델링을 이용하여 모드 매칭 렌즈의 위치, 공진기의 안정여부와 가스분석용 광공동 감쇄 분광기(CRDS, Cavity Ring-Down Spectroscopy)의 설계 스펙을 결정할 수 있는 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a color matching method and a color matching method, Mode matching and time-resolved coupling to determine design specifications of CRDS (Cavity Ring-Down Spectroscopy), stability of resonator, position of lens, optical cavity attenuation spectrometer for gas analysis using modeling of time-resolved coupling efficiency And a method of designing the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법은, 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계를 위한 공진기 변수와 광원 변수를 입력받는 변수 입력 단계(S100), 상기 변수 입력 단계(S100)에 의해 입력된 상기 공진기 변수와 광원 변수를 이용하여, 광공동 안정도를 판단하는 안정도 판단 단계(S200), 상기 안정도 판단 단계(S200)의 판단 결과에 따라, 안정적으로 판단될 경우, 기설정된 기본단위 연산을 수행하고, 기설정된 수식을 적용하여 초기조건을 연산하는 초기 연산 단계(S300) 및 상기 제 1 연산 단계(S300)를 수행하고 난 후, 입력되는 연산 요청 정보에 따라, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 최종 연산 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling according to an embodiment of the present invention is a method for designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis, A stability determination step S200 for determining the optical joint stability using the resonator parameters and the light source parameters input by the variable input step S100, the stability determination step S200, (S300) for performing a predetermined basic unit operation and calculating an initial condition by applying a predetermined formula when performing a stable calculation according to the result, and after performing the first calculation step (S300) A final computation step (S400) of performing an operation on the basis of the input operation request information by applying a predetermined formula and then transmitting the result to a graph plot And a gong.

더 나아가, 상기 최종 연산 단계(S400)는 Fullscope Beamsize 연산 요청이 입력될 경우, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 제 1 연산 단계(S410)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The final computation step S400 includes a first computation step S410 of performing a computation using a predetermined formula when a fullscope beamsize computation request is input and then passing the result to a graph plot .

더 나아가, 상기 최종 연산 단계(S400)는 Cavity Beamsize 연산 요청이 입력될 경우, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 제 2 연산 단계(S420)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the final calculation step (S400) includes a second calculation step (S420) of performing a calculation by applying a preset formula when a Cavity Beamsize calculation request is input and then transmitting the result to a graph plot .

더 나아가, 상기 최종 연산 단계(S400)는 Fullscope wavefront 연산 요청이 입력될 경우, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 제 3 연산 단계(S430)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the final calculation step (S400) includes a third calculation step (S430) of performing a calculation by applying a predetermined formula when a fullscope wavefront calculation request is input and then transmitting the result to a graph plot .

더 나아가, 상기 최종 연산 단계(S400)는 Cavity wavefront 연산 요청이 입력될 경우, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 제 4 연산 단계(S440)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the final calculation step (S400) includes a fourth calculation step (S440) of performing calculation by applying a predetermined formula when a cavity wavefront calculation request is input and then transmitting the result to the graph plot .

더 나아가, 상기 최종 연산 단계(S400)는 Output intensity 연산 요청이 입력될 경우, 상기 변수 입력 단계(S100)에 의해 입력받은 공진기 변수 외의 또다른 공진기 변수를 입력받는 추가 변수 입력 단계(S451), 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 광공동 길이를 스캔하여, 스캔값을 입력받는 스캔 주파수 입력 단계(S452) 및 입력받은 또다른 공진기 변수, 스캔값을 이용하여 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 제 5 연산 단계(S453)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The final calculation step S400 further includes an additional parameter input step S451 for receiving another resonator parameter other than the resonator parameter input by the variable input step S100 when an output intensity calculation request is input, A scan frequency input step (S452) of scanning the optical cavity length of the optical cavity cavity spectroscopy for analysis, receiving a scan value, and a calculation using a predetermined formula using another received resonator parameter and scan value , And a fifth calculation step (S453) of conveying the result to the graph plot.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법은 다수의 광원기 변수, 광원 변수들, 좀 더 구체적으로, input mirror의 ROC, output mirror의 ROC, 공동(cavity)의 길이, 입사되는 레이저의 파장, 매칭모드 렌즈의 초점거리, 모드매칭 이전의 beam waist size, 레이저 파장의 스캔속도, 광공동 길이의 스캔 속도를 입력받아, 모드매칭 렌즈의 위치, 공진기의 안정여부와 설계 스펙을 결정할 수 있을 뿐 아니라, 광공동의 광투과 스펙트럼, 시간에 따른 커플링 효율(coupling efficiency)의 변화 추적을 모델링하여 설계 결과의 정확성까지 확인할 수 있는 장점이 있다.The method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling according to the present invention as described above is characterized in that a plurality of light source variables and light source parameters, , the ROC of the output mirror, the cavity length, the wavelength of the incident laser, the focal length of the matching mode lens, the beam waist size before mode matching, the scanning speed of the laser wavelength, It is possible to determine the position of the mode matching lens, the stability of the resonator, and the design specification, as well as to track the optical transmission spectrum of the optical cavity and the change in coupling efficiency with time, There is an advantage.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법을 구현하는 프로그램 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법의 초기 연산 단계(S300)에서 이용하는 기본단위 연산을 도식화한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법의 초기 연산 단계(S300)에서 모드매칭을 이용하여 초기조건을 연산하는 과정을 도식화한 도면이다.
도 5 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법의 최종 연산 단계(S400)에서 입력되는 연산 요청 정보에 따라 연산되는 전달되는 그래프 플롯을 도식화한 도면이다.
1 is a flowchart illustrating a method of designing an optical cavity decay spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a program example for implementing a method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis using mode matching and time-division coupling efficiency modeling according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a basic unit operation used in an initial calculation step (S300) of a method of designing an optical cavity decay spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of calculating an initial condition using mode matching in an initial calculation step (S300) of a method for designing an optical cavity decay spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling according to an embodiment of the present invention FIG.
FIGS. 5 to 10 illustrate a method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling according to an embodiment of the present invention, in accordance with operation request information input in a final operation step (S400) FIG. 2 is a diagram illustrating a graph plot to be transmitted.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.In this case, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, A description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the description of the present invention will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법은 외부 관리자(사용자 등)가 입력할 수 있는 입력수단, 입력 정보와 출력 정보를 확인할 수 있는 모니터링 수단 및 입력수단을 이용하여 미리 설정된 수식을 적용하여 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 수행하여, 광공동 감쇄 분광기의 설계 스펙을 연산하고, 설계 스펙의 정확도까지 판단할 수 있는 연산이 가능한 연산수단(CPU 등)에서 각각의 동작이 수행되며, 각각의 수단들은 분리형 또는 일체형으로 구성될 수 있다.The method of designing an optical cavity damping spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling according to an embodiment of the present invention includes input means, input information and output information that can be input by an external manager (user or the like) It is possible to calculate the design specification of the optical cavity damping spectroscope by performing mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling by applying predetermined mathematical formulas using the monitoring means and the input means that can be confirmed, Each operation is performed in an operation means (CPU or the like) capable of being operated, and each of the means can be configured separately or integrally.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법을 나타낸 순서도이며, 도 1을 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법을 상세히 설명한다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of designing an optical cavity decay spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, And a time-resolved coupling efficiency modeling method according to the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 변수 입력 단계(S100)는 상기 외부 관리자로부터 상기 입력수단을 통해서, 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 공진기 변수(parameter)와 광원 변수(parameter)를 입력받을 수 있다. 이 때, 입력받는 변수들로는 Input mirror의 ROC(R1, mm), Input mirror의 반사율(Refl1, %), Output mirror의 ROC(R2, mm), Output mirror의 반사율(Refl2, %), PZT소자의 주파수(

Figure 112017082140175-pat00001
, Hz), 공동(Cavity)의 길이(L, mm), 입사되는 레이저의 파장(wl, nm), 입사되는 레이저의 선폭(wL, kHz), 모드매칭 렌즈의 초점거리(f, mm), 모드매칭 렌즈 이전의 beamwaist size(w1, μm)를 입력받는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, a method of designing an optical cavity decay spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling according to an embodiment of the present invention includes a step of inputting a variable (S100) A resonator parameter and a light source parameter of the optical cavity cavity attenuator for gas analysis can be inputted through the input means. In this case, the input variables are ROC (R1, mm), input mirror reflectance (Refl1,%), input mirror ROC (R2, mm), output mirror reflectance (Refl2,%) frequency(
Figure 112017082140175-pat00001
(F, mm) of the mode-matching lens, the length (L, mm) of the cavities, the wavelength wl, nm of the incident laser, It is desirable to receive the beamwaist size (w1, μm) before the mode matching lens.

상기 안정도 판단 단계(S200)는 상기 연산수단에서, 상기 변수 입력 단계(S100)에 의해 입력된 상기 공진기 변수와 광원 변수를 이용하여, 광공동 안정도를 판단할 수 있다.In the stability determination step S200, the optical joint stability can be determined by using the resonator parameter and the light source variable inputted by the variable input step S100.

즉, 하기의 수학식 1에 입력받은 변수들 중 선택되는 변수들을 적용하여, 안정도를 판단할 수 있다.That is, the stability can be determined by applying the selected variables among the input variables to Equation (1).

Figure 112017082140175-pat00002
Figure 112017082140175-pat00002

여기서, L은 광공동(Cavity)의 길이, R1은 input mirror(거울 1)의 곡률 반지름(Radius of curvature), R2는 output mirror(거울 2)의 곡률 반지름(Radius of curvature)인 것이 바람직하다.Here, L is preferably the length of the optical cavity, R1 is the radius of curvature of the input mirror (mirror 1), and R2 is the radius of curvature of the output mirror (mirror 2).

이 때, 입력받은 변수들 중 선택되는 변수들을 적용하여 상기의 수학식 1을 만족할 경우, 상기 변수 입력 단계(S100)에서 입력받은 변수들을 토대로 광공동 안정도가 미리 설정된 범위에 해당될 만큼 안정적이라고 판단할 수 있다.In this case, when the above-mentioned Equation (1) is satisfied by applying the selected variables among the input variables, it is determined that the optical joint stability is stable enough to be within the predetermined range based on the variables input in the variable input step S100 can do.

여기서, 미리 설정된 범위란, 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계에 있어서 입력받은 변수들의 유효성을 1차로 판단하는 것을 의미한다.Here, the preset range means that the validity of the input variables in the design of the optical cavity cavity spectrometer for gas analysis is first determined.

상기 초기 연산 단계(S300)는 상기 안정도 판단 단계(S200)의 판단 결과에 따라, 안정적으로 판단될 경우, 다시 말하자면, 입력받은 변수들 중 선택되는 변수들을 적용하여 상기의 수학식 1을 만족할 경우, 미리 설정된 기본단위 연산(Self-consistancy)을 이루는 기본단위 ABCD matrix 연산)을 수행할 수 있다.In the initial calculation step S300, when it is determined in a stable manner according to the determination result of the stability determination step S200, that is, when the parameters selected from among the input variables are applied and the equation 1 is satisfied, And a basic unit ABCD matrix operation that forms a preset basic unit operation (self-consistency).

이 때, 상기 기본단위 연산은 도 3에 도시된 바와 같이, 가스분석용 광공동 감쇄 분석기에 포함되는 input mirror와 output mirror 간의 간격을 이용하여 ABCD 매트릭스 연산을 수행할 수 있다.In this case, as shown in FIG. 3, the basic unit operation can perform an ABCD matrix operation using an interval between an input mirror and an output mirror included in the optical cavity attenuator for gas analysis.

이를 토대로 정의된 ABCD 매트릭스 연산식은 하기의 수학식 2와 같다.The ABCD matrix operation expression defined based on this is expressed by Equation 2 below.

Figure 112017082140175-pat00003
Figure 112017082140175-pat00003

여기서, L은 광공동(Cavity)의 길이, R1은 input mirror(거울 1)의 곡률 반지름(Radius of curvature), R2는 output mirror(거울 2)의 곡률 반지름(Radius of curvature)이며,Where L is the length of the cavity, R1 is the radius of curvature of the input mirror and R2 is the radius of curvature of the output mirror,

상기의 수학식 2를 연산함으로써, 도 3에 도시된 바와 같은 q1과 q2 사이의 ABDC, 매트릭스를 연산할 수 있다.By computing Equation (2), the ABDC matrix between q1 and q2 as shown in Fig. 3 can be calculated.

이 때, 거울을 이용하여 공진하는 공진기를 해석할 때에는, 거울을 렌즈로 바꾸어 해석하는 것이 일반적이며, 무한히 반사되는 거울을 R=2f 식을 이용하여, 렌즈로 전환하게 된다.At this time, when analyzing a resonator that resonates using a mirror, it is common to analyze the mirror by turning it into a lens, and an infinitely reflected mirror is converted to a lens by using R = 2f.

여기서, 거울 1의 Radius of curvature인 R1은 2f1의 초점거리를 가지는 렌즈와 동일하게 해석하는 것이 바람직하다. 다시 말하자면, 도 3은 무한히 반사되는 거울을 렌즈화하여 표현한 것으로서, 도 3이 표현하는 바와 같이, 무한히 f1, f2가 번갈아 배치되어 있는 계에 광축을 따라 레이저 빔이 진행하는 상황을 가정하였을 때, f1의 q-parameter와 다음 f1의 q-parameter가 같다면, 이 계에서 레이저 빔은 무한히 같은 패턴을 반복하여 진행할 것이라 해석할 수 있다. 이러한 조건을 공진조건이라 판단하게 된다.Here, it is preferable that the radius of curvature R1 of the mirror 1 is interpreted in the same way as the lens having the focal length of 2f1. In other words, FIG. 3 is a representation of an infinitely reflecting mirror as a lens. Assuming that the laser beam travels along the optical axis in a system in which f1 and f2 are alternately arranged as shown in FIG. 3, If the q-parameter of f1 is equal to the q-parameter of f1, then the laser beam in this system can be interpreted as repeating infinitely the same pattern. This condition is judged as a resonance condition.

또한, 여기서, q-parameter란, 광축을 따라 진행하는 빔의 성질에 대한 정보를 담고 있는 파라미터로서, q 파라미터는 복소수로서,

Figure 112017082140175-pat00004
의 식으로 표현되며, 이 때, R은 Wavefront의 Radius of curvature를 의미하며,
Figure 112017082140175-pat00005
은 빔의 파장을 의미하고,
Figure 112017082140175-pat00006
은 Beamsize을 의미한다.Here, the q-parameter is a parameter containing information on the property of the beam traveling along the optical axis, and the q parameter is a complex number,
Figure 112017082140175-pat00004
, Where R is the Radius of curvature of the wavefront,
Figure 112017082140175-pat00005
Denotes the wavelength of the beam,
Figure 112017082140175-pat00006
Means Beamsize.

이 q 파라미터에서 실수 부분만 추출하면, 빔의 Wavefront 정보를 얻을 수 있고, 빔의 파장에 대한 정보를 알고 있다면, 허수 부분을 추출하여 Beamsize 정보를 얻을 수 있다.By extracting only the real part of this q parameter, we can obtain the beamfront information of the beam, and if we know the information about the wavelength of the beam, we can extract the imaginary part and get Beamsize information.

또한, 상기 초기 연산 단계(S300)는 미리 설정된 수식들을 적용하여 초기조건을 연산할 수 있다.In the initial calculation step S300, initial conditions may be calculated by applying predetermined mathematical equations.

여기서, 미리 설정된 수식들은 하기의 수학식 3과 같다.Here, the predetermined equations are as shown in the following equation (3).

Figure 112017082140175-pat00007
Figure 112017082140175-pat00007

여기서, wl은 빔의 파장이며, R1은input mirror(거울 1)의 곡률 반지름(Radius of curvature), A는 상기 수학식 2에서 연산한 결과의 1행1열, B는 상기 수학식 2에서 연산한 결과의 1행2열, C는 상기 수학식 2에서 연산한 결과의 2행1열, D는 상기 수학식 2에서 연산한 결과의 2행2열이다.Where R1 is the radius of curvature of the input mirror (mirror 1), A is the 1 row and 1 column of the result calculated in Equation (2) above, and B is the radius of curvature of the input mirror C is a 2 row 1 column of the result calculated in the above equation (2), and D is a 2 row 2 column of the result calculated in the above equation (2).

또한, w0는 공진조건이 이루어졌을 때, 공진기 내부에 형성되는 Beamwaist의 Beamsize이며, t는 Beamwaist와 input mirror와의 거리를 의미하며, R은 q에서의 Beam Radius of curvature를 의미한다.In addition, w0 is BeamSize of BeamWaist formed inside the resonator when resonance condition is made, t is the distance between BeamWaist and input mirror, and R is Beam Radius of Curvature at q.

더불어, 상기 초기 연산 단계(S300)는 미리 설정된 수식들을 적용하여 특성길이(f0) 및 output mirror(w1)와 렌즈 사이의 거리(d1), 렌즈와 input mirror(w2) 사이의 거리(d2)를 연산할 수 있다.In addition, the initial calculation step (S300) includes applying the predetermined equations to calculate the characteristic length f 0 and the distance d 1 between the output mirror w 1 and the lens, the distance between the lens and the input mirror w 2 (d 2 ).

이 때, 특성길이, output mirror(w1)와 렌즈 사이의 거리(d1), 렌즈와 input mirror(w2) 사이의 거리(d2)는 도 4에 도시된 바와 같이, 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 변수를 산출할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 수식들은 하기의 수학식 4와 같다.At this time, the characteristic length, output mirror (w 1) and distance (d 1) between the lens, as the distance (d 2) between the lens and the input mirror (w 2) is shown in Figure 4, light for gas analysis The design parameters of the cavity attenuator can be calculated. Here, the predetermined equations are as shown in the following Equation (4).

Figure 112017082140175-pat00008
Figure 112017082140175-pat00008

여기서, f0는 특성길이로서, 이 값보다 큰 초점거리를 가지는 렌즈만이 모드매칭용 렌즈로 사용될 수 있다.Here, f0 is a characteristic length, and only a lens having a focal length greater than this value can be used as a mode matching lens.

f는 사용된 모드매칭 렌즈의 초점거리이며, w1와 w2는 도 4에 도시된 바와 같이, Beamwaist에서의 Beamsize를 의미한다.f is the focal length of the mode matching lens used, and w1 and w2 denote Beamsize in Beamwaist, as shown in FIG.

w1은 최초 레이저를 방사하는 지점(시작점의 Beamwaist)의 Beamsize이며, w2는 공진기 내의 공진조건을 이루는 Beamwaist의 Beamsize이며, d1은 레이저를 방사하는 지점과 모드매칭렌즈와의 거리이며, d2는 렌즈와 공진기 내부의 Beamwaist 사이의 거리이다.w1 is Beamsize of Beamwaist at the starting point of laser emission, w2 is BeamSize of Beamwaist which makes resonance condition in the resonator, d1 is the distance between the laser emitting point and the mode matching lens, The distance between Beamwaist inside the resonator.

상기 최종 연산 단계(S400)는 상기 외부 관리자로부터 입력되는 연산 요청 정보에 따라, 상기 변수 입력 단계(S100)에 의해 입력받은 변수들과 상기 초기 연산 단계(S300)에 의한 계산값들을 미리 설정된 수식들을 적용하여 연산을 수행할 수 있으며, 그래프 플롯으로 결과를 상기 모니터링 수단으로 전달하여 상기 외부 관리자가 용이하게 결과를 확인할 수 있도록 한다.In the final calculation step S400, the variables input by the variable input step S100 and the calculation values by the initial calculation step S300 are calculated according to the predetermined calculation formula according to the calculation request information input from the external manager And the result is transmitted to the monitoring means by a graph plot so that the external manager can easily check the result.

상기 최종 연산 단계(S400)는 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 입력받은 연산 요청 정보에 따라 상이하게 과정이 이루어져, 제 1 연산 단계(S410), 제 2 연산 단계(S420), 제 3 연산 단계(S430), 제 4 연산 단계(S440) 및 제 5 연산 단계(S450)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the final computation step (S400) is performed differently according to each received computation request information, and a first computation step (S410), a second computation step (S420), a third computation (S430), a fourth calculation step (S440), and a fifth calculation step (S450).

상세하게는, 상기 제 1 연산 단계(S410)는 도 5에 도시된 바와 같은, 그래프 플롯의 결과를 전달할 수 있으며, 상기 외부 관리자로부터 Fullscope Beamsize 연산 요청이 입력될 경우, 수행되게 된다.In more detail, the first calculation step (S410) can transmit the result of the graph plot as shown in FIG. 5, and is performed when a fullscope beamsize operation request is input from the external manager.

다시 말하자면, 상기 제 1 연산 단계(S410)는 Fullscope Beamsize 연산 요청이 입력될 경우, 미리 설정된 수식들을 적용하여 연산을 수행할 수 있다.In other words, in the first calculation step (S410), when a fullscope beamsize operation request is inputted, the first calculation step S410 can perform the operation by applying preset equations.

상기 제 1 연산 단계(S410)는 0 ~ output mirror(w1)와 렌즈 사이의 거리(d1)를 미리 설정된 분할단위로 분할한 후, 하기의 수학식 5와 같은 ABCD 매트릭스 연산을 수행할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 분할단위는 1mm이며, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며 가스분석용 광공동 감쇄 분광기를 설계하는 조건에 따라서 상이하게 설정될 수 있다.The first calculation step S410 may divide the distance d 1 between the output mirror (w 1 ) and the lens into a predetermined division unit, and then perform the ABCD matrix operation as shown in the following equation (5) have. Here, the predetermined division unit is 1 mm, which is merely an embodiment of the present invention and can be set differently according to the conditions for designing the optical cavity decay spectroscope for gas analysis.

Figure 112017082140175-pat00009
Figure 112017082140175-pat00009

상기 제 1 연산 단계(S410)는 상기의 ABDC 매트릭스 연산 결과에 대해 하기의 수학식 6으로 정의된 미리 설정된 수식들을 이용하여, d1의 길이에 따른 w값을 산출하기 위한 연산할 수 있다.The first calculation step (S410) by using the pre-set formulas defined in equation (6) below on the matrix of the ABDC operation result, can be calculated for calculating a value w according to the length of d 1.

Figure 112017082140175-pat00010
Figure 112017082140175-pat00010

여기서, q1은 도 4에 도시된 바와 같이, 빔의 출발지점의 q-parameter로서, 이 때, 출발지점은 Beamwaist 지점으로 한정되는 것이 바람직하다.Here, q1 is a q-parameter of the starting point of the beam, as shown in Fig. 4, where the starting point is preferably limited to the Beamwaist point.

w1은 출발지점의 Beamsize이며, wl은 빔의 파장이며, d2는 도 4에 도시된 바와 같이 출발지점에서 광로를 따라 이동하는 빔의 임의지점의 q-parameter이다.w1 is the Beamsize of the starting point, wl is the wavelength of the beam, and d2 is the q-parameter of the arbitrary point of the beam moving along the optical path at the starting point as shown in Fig.

A, B, C, D는 상기 수학식 5, 7에서 도출되는 ABDC 매트릭스의 각 성분들이며,

Figure 112017082140175-pat00011
는 q2의 역수의 허수값을 추출한다는 것을 의미한다.A, B, C, and D are the components of the ABDC matrix derived from Equations (5) and (7)
Figure 112017082140175-pat00011
Means to extract the imaginary value of the reciprocal of q2.

상세하게는, 상기 제 1 연산 단계(S410)는 출발지점과 도착지점 사이를 1mm 단위로 분해하여, 출발지점과 렌즈 사이의 거리, 즉, 도 4에 도시된 d1에 해당하는 경우, 상기 수학식 5의 d1에 구하고자 하는 분해된 길이들을 대입시켜 각 분해 단위별 ABDC 매트릭스를 연산할 수 있으며, 이 때, 연산한 ABCD를 상기 수학식 6에 대입시켜 해당지점의 Beamsize를 연산하여 특정 데이터(data1)에 저장하는 것이 바람직하다.More specifically, in the first calculation step (S410), the distance between the starting point and the arrival point is divided into units of 1 mm, and when the distance between the starting point and the lens, that is, d1 shown in FIG. 4, 5, the ABCD matrix for each decomposition unit can be computed, and the calculated ABCD is substituted into Equation (6) to calculate the Beamsize of the corresponding point to obtain the specific data (data1 ).

또한, 도 4에 도시된 d2에 해당하는 거리인 렌즈와 공진기 내부의 Beamwaist 사이의 Beamsize를 구하기 위해 d2를 1mm 단위로 분해하여 하기의 수학식 7을 이용하여 ABDC 매트릭스를 연산할 수 있으며, 이 때, 연산한 ABDC를 다시 상기 수학식 6에 대입시켜 d2 거리의 Beamsize를 연산하여, 또다른 특정 데이터(data2)에 저장할 수 있다.In order to obtain the Beamsize between the lens corresponding to the distance d2 shown in FIG. 4 and the Beam Waist inside the resonator, the ABDC matrix can be calculated using the following Equation (7) by dividing d2 by 1 mm, , The calculated ABDC may be substituted into Equation (6) to calculate Beamsize of the distance d2, and stored in another specific data (data2).

이와 같이, 분해단위별 Beamsize를 산출한 후, 특정 데이터들을(data1, data2)를 합하여 출발지점에서부터 도착지점까지의 Beamsize에 해당하는 데이터를 연산하여, 그래프 플롯으로 전달하게 된다.After calculating the Beamsize for each decomposition unit, the data corresponding to the Beamsize from the start point to the arrival point is calculated by adding the specific data (data1, data2) and transmitted to the graph plot.

이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며 가스분석용 광공동 감쇄 분광기를 설계하는 조건에 따라서 상이하게 설정될 수 있다.This is merely an embodiment of the present invention and can be set differently according to the conditions for designing the optical cavity decay spectrometer for gas analysis.

Figure 112017082140175-pat00012
Figure 112017082140175-pat00012

여기서, d1은 레이저의 발산지점과 모드매칭 렌즈와의 거리이며,Here, d1 is the distance between the diverging point of the laser and the mode matching lens,

d2는 모드매칭 렌즈와 공진기 내부의 Beamwaist까지의 거리이며,d2 is the distance from the mode matching lens to Beamwaist inside the resonator,

f는 모드매칭 렌즈의 초점거리이다.f is the focal length of the mode matching lens.

Figure 112017082140175-pat00013
Figure 112017082140175-pat00013

여기서, q1은 도 4에 도시된 바와 같이, 공진기 내부에 있는 Beamwaist에서의 q-parameter이며, w1은 Beamwaist에서의 Beamsize이며, wl은 빔의 파장이며, q2는 공진기 내 광로 상 임의지점의 q-parameter이며, A, B, C, D는 하기의 수학식 9에서 도출되는 ABCD 매트릭스의 각 성분들이며,

Figure 112017082140175-pat00014
는 q2의 역수의 허수값을 추출하는 것을 의미한다.Q1 is the q-parameter in Beamwaist inside the resonator, w1 is Beamsize in Beamwaist, wl is the wavelength of the beam, and q2 is the q-parameter at the arbitrary point on the optical path in the resonator, A, B, C, and D are the components of the ABCD matrix derived from Equation (9) below,
Figure 112017082140175-pat00014
Means to extract the imaginary value of the reciprocal of q2.

이를 통해서, d1 ~ d2의 길이에 따른 w값을 산출할 수 있으며, 산출하여 미리 저장되어 있던 d1의 길이에 따른 w값(data1)과 d1 ~ d2의 길이에 따른 w값(data2)을 합산하여 상기 외부 사용자의 요청에 따른 결과(data1+data2)로 저장하여, 그래프 플롯으로 결과를 전달할 수 있다.In this way, the w value according to the length of d 1 to d 2 can be calculated. The w value (data 1 ) according to the length of d 1 and the w value (d 1 to d 2 ) data2), stores the result as a result (data1 + data2) according to the request of the external user, and can transmit the result to the graph plot.

상기 제 2 연산 단계(S420)는 도 6에 도시된 바와 같은 그래프 플롯의 결과를 전달할 수 있으며, 상기 외부 관리자로부터 Cavity Beamsize 연산 요청이 입력될 경우, 수행되게 된다.The second calculation step (S420) can transmit the result of the graph plot as shown in FIG. 6, and is performed when a Cavity Beamsize operation request is input from the external manager.

다시 말하자면, 상기 제 2 연산 단계(S420)는 Cavity Beamsize 연산 요청이 입력될 경우, 미리 설정된 수식들을 적용하여 연산을 수행할 수 있다.In other words, when the Cavity Beamsize operation request is inputted, the second calculation step S420 may perform the calculation by applying predetermined equations.

상세하게는, 상기 제 2 연산 단계(S420)는 - t ~ L - t를 미리 설정된 분할단위로 분할한 후, 분할된 단위를 하기의 수학식 9에 대입하여 ABCD 매트릭스 연산을 수행한 후, 연산에 따른 A, B, C, D 항을 하기의 수학식 10에 대입하여 Beamsize를 도출하고, 이 때의 데이터를 저장하여 그래프 플롯으로 전달할 수 있다.Specifically, the second calculation step (S420) divides -t to L-t into a predetermined division unit, substitutes the divided units into the following equation (9), performs ABCD matrix calculation, B, C, and D according to Equation (10) to derive Beamsize, and the data at this time can be stored and transferred to a graph plot.

이 때, t는 상기 수학식 3에서 연산한 값이며, L은 광공동의 길이를 의미하며, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며 가스분석용 광공동 감쇄 분광기를 설계하는 조건에 따라서 상이하게 설정될 수 있다.In this case, t is a value calculated in Equation (3), and L represents the length of the optical cavity, which is merely an embodiment of the present invention, and is different depending on the conditions for designing the optical cavity decay spectrometer for gas analysis Can be set.

Figure 112017082140175-pat00015
Figure 112017082140175-pat00015

상기 제 2 연산 단계(S420)는 상기의 ABDC 매트릭스 연산 결과에 대해 하기의 수학식 10으로 정의된 미리 설정된 수식들을 이용하여, cavity 길이에 따른 w값을 산출하기 위한 연산할 수 있다.The second calculation step S420 may calculate the w value according to the cavity length using the predetermined mathematical expressions defined by Equation (10) with respect to the ABDC matrix calculation result.

Figure 112017082140175-pat00016
Figure 112017082140175-pat00016

이를 통해서, cavity 길이에 따른 w값을 산출할 수 있으며, 상기 외부 사용자의 요청에 따른 결과로 저장하여, 그래프 플롯으로 결과를 전달할 수 있다.Through this, the w value according to the cavity length can be calculated, and the result can be stored as a result of the request of the external user, and the result can be transmitted as a graph plot.

상기 제 3 연산 단계(S430)는 도 7에 도시된 바와 같은, 그래프 플롯의 결과를 전달할 수 있으며, 상기 외부 관리자로부터 Fullscope wavefront 연산 요청이 입력될 경우, 수행되게 된다.The third calculation step (S430) can transmit the result of the graph plot as shown in FIG. 7, and is performed when a fullscope wavefront calculation request is input from the external manager.

다시 말하자면, 상기 제 3 연산 단계(S430)는 Fullscope wavefront 연산 요청이 입력될 경우, 미리 설정된 수식들을 적용하여 연산을 수행할 수 있다.In other words, in the third calculation step (S430), when a fullscope wavefront calculation request is input, the calculation can be performed by applying predetermined equations.

Figure 112017082140175-pat00017
Figure 112017082140175-pat00017

상기 제 3 연산 단계(S430)는 상기의 ABDC 매트릭스 연산 결과에 대해 하기의 수학식 12로 정의된 미리 설정된 수식들을 이용하여, d1의 길이에 따른 R값을 산출하기 위한 연산할 수 있다.The third calculating step (S430) by using the pre-set formulas defined in equation (12) below on the matrix of the ABDC operation result, can be calculated for calculating the R value according to the length of d 1.

Figure 112017082140175-pat00018
Figure 112017082140175-pat00018

여기서, q1은 도 4에 도시된 빔의 출발지점의 q-parameter이며, 이 때, 출발지점은 Beamwaist 지점으로 한정되는 것이 바람직하다.Here, q1 is a q-parameter of the beam starting point shown in FIG. 4, and the starting point is preferably limited to Beamwaist point.

w1은 출발지점의 Beamsize이며, wl은 빔의 파장이며, q2는 도 4에 도시된 출발지점에서 광로를 따라 이동하는 빔의 임의지점의 q-parameter를 의미하며, A, B, C, D는 상기 수학식 11 또는 하기 수학식 13에서 도출되는 ABCD 매트릭스의 각 성분이며,

Figure 112017082140175-pat00019
는 q2의 역수의 실수를 추출하는 것을 의미한다.w1 is the Beamsize of the starting point, wl is the wavelength of the beam, q2 is the q-parameter of the arbitrary point of the beam moving along the optical path at the starting point shown in Fig. 4, and A, B, The respective components of the ABCD matrix derived from Equation (11) or (13)
Figure 112017082140175-pat00019
Means to extract the real number of the reciprocal of q2.

이와 같이, R값을 연산함으로써, 출발지점과 도착지점 사이의 광로상에 있는 모든 지점의 Wavefront Radius of curvature를 연산할 수 있다.Thus, by calculating the R value, the wavefront radius of curvature of all points on the optical path between the starting point and the arrival point can be calculated.

상세하게는, 상기 제 3 연산 단계(S430)는 출발지점과 도착지점 사이를 1mm 단위로 분해하여, 출발지점과 렌즈 사이의 거리, 다시 말하자면 도 4에 도시된 d1에 해당하는 경우, 상기 수학식 11의 d1에 구하고자 하는 분해된 길이들을 대입하여 각 분해 단위별 ABCD를 연산할 수 있으며, 연산한 ABCD를 상기 수학식 12에 대입하여 해당지점의 Wavefront의 Radius of curvature를 연산할 수 있으며, 이를 특정 데이터(data1)에 저장할 수 있다.More specifically, in the third calculation step (S430), the distance between the starting point and the arrival point is divided by 1 mm, and when the distance between the starting point and the lens, that is, d1 shown in FIG. 4, The ABCD of each decomposition unit can be calculated by substituting the decomposed lengths to be obtained in d1 of 11, and the calculated ABCD can be substituted into Equation (12) to calculate the Radius of curvature of the wavefront of the corresponding point. Can be stored in the specific data (data1).

또한, 도 4에 도시된 d2에 해당하는 거리인 렌즈와 공진기 내부의 Beamwaist 사이의 Wavefront의 Radius of curvature를 연산하기 위해서는, d2를 1mm 단위로 분해하고, 하기 수학식 13을 이용하여 ABCD 매트릭스를 연산한 후, 다시 상기 수학식 12에 연산한 ABCD를 대입하여 d2 거리의 Beamsize를 연산할 수 있으며, 이를 또다른 특정 데이터(data2)에 저장할 수 있다.In order to calculate the radius of curvature of the wavefront between the lens which is a distance corresponding to d2 shown in FIG. 4 and the Beamwaist inside the resonator, d2 is divided into units of 1 mm and an ABCD matrix is calculated Then, ABCD calculated in Equation (12) can be substituted again to calculate the Beamsize of the distance d2, which can be stored in another specific data (data2).

이 후, 상기 제 3 연산 단계(S430)는 분해 단위별 Beamsize를 산출한 이후에는 상기 데이터들(data1, 2)를 합하여, 출발지점에서부터 도착지점까지의 Beamsize에 해당하는 데이터를 연산하여 이를 그래프 플롯으로 전달할 수 있다.After calculating the Beamsize for each decomposition unit, the third calculation step S430 adds the data (data1, 2) to calculate data corresponding to the Beamsize from the starting point to the arrival point, .

이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며 가스분석용 광공동 감쇄 분광기를 설계하는 조건에 따라서 상이하게 설정될 수 있다.This is merely an embodiment of the present invention and can be set differently according to the conditions for designing the optical cavity decay spectrometer for gas analysis.

Figure 112017082140175-pat00020
Figure 112017082140175-pat00020

상기 제 3 연산 단계(S430)는 상기의 ABDC 매트릭스 연산 결과에 대해 하기의 수학식 14로 정의된 미리 설정된 수식들을 이용하여, d1 ~ d2의 길이에 따른 R값을 산출하기 위한 연산할 수 있다.The third computation step (S430) may calculate the R value according to the length of d 1 to d 2 using the predetermined equations defined by the following equation (14) with respect to the result of the ABDC matrix operation have.

Figure 112017082140175-pat00021
Figure 112017082140175-pat00021

이를 통해서, d1 ~ d2의 길이에 따른 R값을 산출할 수 있으며, 산출하여 미리 저장되어 있던 d1의 길이에 따른 R값(data1)과 d1 ~ d2의 길이에 따른 R값(data2)을 합산하여 상기 외부 사용자의 요청에 따른 결과(data1+data2)로 저장하여, 그래프 플롯으로 결과를 전달할 수 있다.This through, d 1 ~ d to calculate the R value according to a length of 2, and calculated on the R value according to the length of d 1 which has been stored in advance (data1), and along the length of d 1 ~ d 2 R = ( data2), stores the result as a result (data1 + data2) according to the request of the external user, and can transmit the result to the graph plot.

상기 제 4 연산 단계(S440)는 도 8에 도시된 바와 같은 그래프 플롯의 결과를 전달할 수 있으며, 상기 외부 관리자로부터 Cavity wavefront 연산 요청이 입력될 경우, 수행되게 된다.The fourth calculation step (S440) can transmit the result of the graph plot as shown in FIG. 8, and is performed when a Cavity wavefront calculation request is inputted from the external manager.

다시 말하자면, 상기 제 4 연산 단계(S440)는 Cavity wavefront 연산 요청이 입력될 경우, 미리 설정된 수식들을 적용하여 연산을 수행할 수 있다.In other words, in the fourth calculation step (S440), when a cavity wavefront calculation request is input, the calculation may be performed by applying predetermined equations.

상세하게는, 상기 제 4 연산 단계(S440)는 - t ~ L - t를 미리 설정된 분할단위로 분할한 후, 분할된 단위를 하기의 수학식 15에 대입하여 ABCD 매트릭스 연산을 수행할 수 있다. 이 매트릭스의 A, B, C, D 항을 하기의 수학식 16에 대입하여 Beamsize를 도출하고, 이 데이터를 축적하여 그래프 플롯으로 전달할 수 있다.In more detail, the fourth calculation step (S440) may perform ABCD matrix operation by dividing -t to L-t into a predetermined division unit, and then substituting the divided unit into the following expression (15). By substituting the terms A, B, C, and D of this matrix into Equation 16 below, Beamsize can be derived, and this data can be accumulated and transferred to a graph plot.

이 때, t는 상기의 수학식 3에서 연산한 값이며, L은 광공동의 길이이다.In this case, t is a value calculated in Equation (3) above, and L is the length of the optical cavity.

이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며 가스분석용 광공동 감쇄 분광기를 설계하는 조건에 따라서 상이하게 설정될 수 있다.This is merely an embodiment of the present invention and can be set differently according to the conditions for designing the optical cavity decay spectrometer for gas analysis.

Figure 112017082140175-pat00022
Figure 112017082140175-pat00022

상기 제 4 연산 단계(S440)는 상기의 ABDC 매트릭스 연산 결과에 대해 하기의 수학식 16으로 정의된 미리 설정된 수식들을 이용하여, cavity 길이에 따른 R값을 산출하기 위한 연산할 수 있다.The fourth calculation step S440 may calculate the R value according to the cavity length using the predetermined mathematical expressions defined by the following equation (16) with respect to the ABDC matrix calculation result.

Figure 112017082140175-pat00023
Figure 112017082140175-pat00023

이를 통해서, cavity 길이에 따른 R값을 산출할 수 있으며, 상기 외부 사용자의 요청에 따른 결과로 저장하여, 그래프 플롯으로 결과를 전달할 수 있다.Accordingly, the R value according to the cavity length can be calculated. The R value can be stored as a result of the request of the external user, and the result can be transmitted as a graph plot.

마지막으로, 상기 외부 관리자로부터 Output intensity 연산 요청이 입력될 경우, 사전 연산 단계(S451), 연산용 행렬 선언 단계(S452) 및 제 5 연산 단계(S450)를 수행하게 되며, 이를 통해서, 도 9에 도시된 바와 같은 그래프 플롯의 결과를 전달할 수 있다.Finally, when an output intensity calculation request is input from the external manager, a pre-calculation step S451, a calculation matrix declaration step S452, and a fifth calculation step S450 are performed. The result of the graph plot as shown.

상기 사전 연산 단계(S451)는 상기 변수 입력 단계(S100)에 의해 입력받은 공진기 변수들을 이용하여, 미리 연산하여 이 후 단계에서 사용할 수 있도록 한다.The pre-calculation step S451 may be calculated in advance by using the resonator parameters input by the variable input step S100 and used in the subsequent steps.

즉, 상기 사전 연산 단계(S451)에서는 이 후 단계에서 사용될 변수인 wave vector(k), Transmittance(T), PZT의 주파수 스캐닝 속도(v), 주파수 기준 공진기의 Free spectral range(FSRf), roundtrip time(tr), Cavity의 frequency velocity(vfreq), Finesse를 연산할 수 있다.That is, the pre-calculation step (S451) in the wave vector (k) is a variable used in a later stage, Transmittance (T), the frequency scanning speed of the PZT (v), Free spectral range (FSR f) of the frequency reference resonator, roundtrip time (t r ), frequency velocity of cavity (v freq ), and Finesse.

각각의 변수는 하기의 수학식 17과 같이 정의할 수 있다.Each variable can be defined as Equation (17) below.

Figure 112017082140175-pat00024
Figure 112017082140175-pat00024

여기서, wl은 빔의 파장이며, Refl은 거울의 반사율이며,

Figure 112017082140175-pat00025
은 PZT의 주파수이며,
Figure 112017082140175-pat00026
은 레이저빔의 선폭이며, c는 빛의 속도(m/s)이며, L은 광공진기의 길이이다.Where wl is the wavelength of the beam, Refl is the reflectance of the mirror,
Figure 112017082140175-pat00025
Is the frequency of the PZT,
Figure 112017082140175-pat00026
Is the line width of the laser beam, c is the speed of light (m / s), and L is the length of the optical resonator.

상기 외부 관리자로부터 Output intensity 연산 요청이 입력될 경우, 상기 사전 연산 단계(S451)를 수행하고 난 후, 상기 연산용 행렬 선언 단계(S452)를 수행할 수 있다.When the output intensity calculation request is input from the external manager, the calculation step S452 may be performed after performing the pre-calculation step S451.

상기 연산용 행렬 선언 단계(S452)는 충분한 시간해상도가 보장되는 조건하에, 관찰의 대상이 되는 시간을 몇 개로 분할하는지를 의미하는 Splitnumber와 하기 수학식 18의 무한급수 연산의 n의 한계지점을 지정하는 역할을 하는 Finesse의 크기의 행렬인, Splitnumber * Finesse 행렬을 선언한 후, 하기의 수학식 18을 연산하게 된다. 하기의 수학식 18의 결과는 단색광의 시간에 따른 Iout이다.The computation matrix declaration step (S452) specifies a splitting number , which indicates how many times the observation target time is divided, and a limit point of n in the infinite series computation of the following equation (18) under a condition that a sufficient time resolution is guaranteed after declaring the size of the matrix, the matrix of the Finesse Finesse * Split number which serves to, thereby calculating the equation (18) below. The result of the following equation (18) is I out with time of monochromatic light.

Figure 112017082140175-pat00027
Figure 112017082140175-pat00027

여기서, l은

Figure 112017082140175-pat00028
이며, T는 Transmittance, I0은 입사 빔의 세기이며 일반적으로 1로 상정하게 된다.Here,
Figure 112017082140175-pat00028
T is the transmittance, I 0 is the intensity of the incident beam and is generally assumed to be 1.

Refl은 거울의 반사율이며, k는 Wavevector이며, v는 상기의 수학식 17에서 연산한 결과를 의미하며, L은 광공동의 길이, c는 빛의 속도를 의미하며, n은 공진기 내에서 빛이 반사된 횟수를 의미한다.Where Ref is the reflectance of the mirror, k is the wavevector, v is the result of calculation in Equation 17, L is the length of the optical cavity, c is the speed of the light, Reflected number of times.

상기의 수학식 18의 결과로 연산되는 단색광의 Iout과, Lorentzian 그래프와의 하기의 수학식 19와 같이, 합성곱(Convolution)함으로써, Lorentizian 선폭이 있는 레이저빔의 Iout을 연산할 수 있다.With monochromatic light of I out is calculated as a result of the above equation (18), as shown in equation (19) below with the Lorentzian graph, by convolution (Convolution), it can be calculated by I out of the laser beam that has Lorentizian line width.

Figure 112017082140175-pat00029
Figure 112017082140175-pat00029

여기서,

Figure 112017082140175-pat00030
은 상기의 수학식 18의 결과값인 단색광의 Iout데이터 셋을 의미하며,
Figure 112017082140175-pat00031
은 Lorentzian Lineshape을 가지는 빔의 Lineshape 데이터 셋으로, 이를 바로 연산하기에는
Figure 112017082140175-pat00032
은 시간을 축으로하는 데이터셋이고,
Figure 112017082140175-pat00033
는 주파수를 축으로하는 데이터 셋이다. 따라서 이를 연산하기 위해서는 주파수를 축으로 하는 데이터 셋인
Figure 112017082140175-pat00034
의 관찰 범위를
Figure 112017082140175-pat00035
의 관찰범위와 동일한 수준으로 만들어 주어야한다. 이는 하기의 수학식 19를 이용하여, 단색광의 관찰 시간에 해당하는 Lorentzian 선폭의 관찰 주파수인 fscan을 연산할 수 있다.here,
Figure 112017082140175-pat00030
Denotes an I out data set of monochromatic light, which is the result of Equation (18)
Figure 112017082140175-pat00031
Is the Lineshape dataset of the beam with Lorentzian Lineshape,
Figure 112017082140175-pat00032
Lt; / RTI > is a data set with time axis as its axis,
Figure 112017082140175-pat00033
Is a data set with the frequency as its axis. Therefore, in order to calculate it,
Figure 112017082140175-pat00034
The observation range of
Figure 112017082140175-pat00035
Should be made at the same level as the observation range of It is possible to calculate f scan , which is the observation frequency of the Lorentzian line width corresponding to the observation time of the monochromatic light, by using the following expression (19).

Figure 112017082140175-pat00036
Figure 112017082140175-pat00036

여기서,

Figure 112017082140175-pat00037
은 상기의 수학식 17에서 구한 값이며,
Figure 112017082140175-pat00038
은 단광 Iout의 관찰 시간이며, fscan은 Lorentzian 선폭의 관찰 주파수인 것이 바람직하다.here,
Figure 112017082140175-pat00037
Is the value obtained from the above-mentioned equation (17)
Figure 112017082140175-pat00038
Is the observation time of the single light I out , and f scan is the observation frequency of the Lorentzian line width.

하기의 수학식 21을 통해서, fscan 범위를 splitn개로 분할한 값을 df로 하고, 이를 하기의 수학식 22 에 대입하여

Figure 112017082140175-pat00039
의 관찰범위와 비례하는 수준의 lorenzian 선폭의 데이터셋을 연산할 수 있다.The value obtained by dividing the f scan range into split n by df is obtained by substituting it into the following expression (22)
Figure 112017082140175-pat00039
The data set of the lorenzian linewidth at a level proportional to the observed range of the lorenzian line width.

Figure 112017082140175-pat00040
Figure 112017082140175-pat00040

상세하게는, 상기 제 5 연산 단계(S450)는 하기의 수학식 22를 적용시켜, lorenzian 선폭값을 연산한 후, 앞서 연산한 단색광의 시간에 따른 Iout를 상기의 수학식 19를 통해 합성곱(Convolution)하여 선폭이 있는 경우의 output을 산출할 수 있다.Specifically, in the fifth calculation step S450, the lorenzian linewidth value is calculated by using the following expression (22), and then Iout according to the time of the monochromatic light calculated in the above is multiplied by the product ( Convolution can be performed to calculate the output when line width is present.

Figure 112017082140175-pat00041
Figure 112017082140175-pat00041

또한, 상기 제 5 연산 단계(S450)는 ringdown 조건에서의 Output을 산출하기 위하여, 하기의 수학식 22를 통해서, Ringdown signal을 산출할 수 있다.Also, in the fifth calculation step (S450), a Ringdown signal can be calculated through the following equation (22) to calculate the output under the ringdown condition.

상세하게는, 상기의 수학식 19의 결과로 나온 선폭이 있는 경우의 Output의 최고점 주변의 임의 지점을 cutoff 지점으로 설정하고, cutoff 지점 이전의 데이터는 선폭이 있는 경우의 output 데이터를 사용하고, 그 이후의 데이터는 상기의 수학식 22의 결과 중 cutpoint 지점의 출력값과 가장 근사값을 기준으로 데이터값을 합쳐서 연산함으로서, ringdown 신호를 데이터 플롯할 수 있다.More specifically, an arbitrary point in the vicinity of the highest point of the output when the line width derived from the above expression (19) is present is set as a cutoff point, the data before the cutoff point is used as output data in the case where the line width exists, The data of the ring-down signal can be plotted by calculating the data of the following equation by summing the data values based on the output value of the cut point and the closest approximation.

Figure 112017082140175-pat00042
Figure 112017082140175-pat00042

여기서, 도 9에 도시된 바와 같이, 최고점 주변의 지점은 lineshape이 있는 경우의 Output과 동일하며, 그 이후의 그래프는 ringdown signal과 동일하게 나타나게 된다.Here, as shown in FIG. 9, the point near the peak is the same as the output when the lineshape is present, and the subsequent graphs are the same as the ringdown signal.

도 9는 monochromatic wave의 시간에 따른 output값과, lineshape이 있는 경우의 output과 ringdown 조건에서의 output을 동시에 나타나도록 그래프 플롯을 형성하여 나타나게 된다.FIG. 9 shows a plot of the output of the monochromatic wave over time and a plot of the output at the output and ringdown conditions when the lineshape is present.

즉, 다시 말하자면 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법은 입력 변수들로 input mirror의 ROC, output mirror의 ROC, 공동(cavity)의 길이, 입사되는 레이저의 파장, 매칭모드 렌즈의 초점거리, 모드매칭 이전의 beam waist size, 레이저 파장의 스캔속도, 광공동 길이의 스캔 속도를 입력받아, 모드매칭 렌즈의 위치, 공진기의 안정여부와 설계 스펙을 결정할 수 있을 뿐 아니라, 광공동의 광투과 스펙트럼, 시간에 따른 커플링 효율(coupling efficiency)의 변화 추적을 모델링하여 설계 결과의 정확성까지 확인할 수 있는 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법에 관한 것이다.That is, in other words, the method of designing the optical cavity damping spectrometer for gas analysis using mode matching and temporal decoupling coupling efficiency modeling according to an embodiment of the present invention includes input ROC of the input mirror, ROC of the output mirror, the length of the cavity, the wavelength of the incident laser, the focal length of the matching mode lens, the beam waist size before mode matching, the scanning speed of the laser wavelength, and the scan speed of the optical cavity length, It is able to determine the stability and design specification as well as the light transmission spectrum of the optical cavity and the tracking of the change in coupling efficiency over time to model the accuracy of the design result. And to a method of designing the same.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (6)

가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계를 위한 공진기 변수와 광원 변수를 입력받는 변수 입력 단계(S100);
상기 변수 입력 단계(S100)에 의해 입력된 상기 공진기 변수와 광원 변수를 이용하여, 광공동 안정도를 판단하는 안정도 판단 단계(S200);
상기 안정도 판단 단계(S200)의 판단 결과에 따라, 안정적으로 판단될 경우, 기설정된 기본단위 연산을 수행하고, 기설정된 수식을 적용하여 초기조건을 연산하는 초기 연산 단계(S300); 및
상기 초기 연산 단계(S300)를 수행하고 난 후, 입력되는 연산 요청 정보에 따라, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 최종 연산 단계(S400);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법.
A variable input step (S100) for receiving a resonator parameter and a light source parameter for designing an optical cavity attenuation spectrometer for gas analysis;
A stability determination step (S200) of determining the optical joint stability using the resonator parameter and the light source parameter input by the variable input step (S100);
An initial calculation step (S300) of performing a predetermined basic unit operation and calculating an initial condition by applying predetermined mathematical equations when it is determined in a stable manner according to the determination result of the stability determination step (S200); And
A final computation step (S400) of performing a computation by applying a preset formula according to the computation request information after performing the initial computation step (S300), and then transmitting the result to a graph plot;
And a method for designing a fiber cavity cavity spectrometer for gas analysis using mode matching and time-resolved coupling efficiency modeling.
제 1항에 있어서,
상기 최종 연산 단계(S400)는
Fullscope Beamsize 연산 요청이 입력될 경우, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 제 1 연산 단계(S410);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법.
The method according to claim 1,
The final computation step (S400)
A first calculation step (S410) of performing a calculation by applying a preset formula when a fullscope Beamsize operation request is input, and then transmitting the result to a graph plot;
And a method for designing a fiber cavity cavity spectrometer for gas analysis using mode matching and time-resolved coupling efficiency modeling.
제 1항에 있어서,
상기 최종 연산 단계(S400)는
Cavity Beamsize 연산 요청이 입력될 경우, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 제 2 연산 단계(S420);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법.
The method according to claim 1,
The final computation step (S400)
A second calculation step (S420) of performing a calculation by applying a predetermined formula when the Cavity Beamsize operation request is input, and then transmitting the result to the graph plot;
And a method for designing a fiber cavity cavity spectrometer for gas analysis using mode matching and time-resolved coupling efficiency modeling.
제 1항에 있어서,
상기 최종 연산 단계(S400)는
Fullscope wavefront 연산 요청이 입력될 경우, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 제 3 연산 단계(S430);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법.
The method according to claim 1,
The final computation step (S400)
A third computation step (S430) of performing a computation by applying a predetermined formula when a fullscope wavefront computation request is input and then transmitting the result to a graph plot;
And a method for designing a fiber cavity cavity spectrometer for gas analysis using mode matching and time-resolved coupling efficiency modeling.
제 1항에 있어서,
상기 최종 연산 단계(S400)는
Cavity wavefront 연산 요청이 입력될 경우, 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 제 4 연산 단계(S440);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법.
The method according to claim 1,
The final computation step (S400)
A fourth calculation step (S440) of performing a calculation by applying a preset equation when a cavity wavefront computation request is input and then transmitting the result to a graph plot;
And a method for designing a fiber cavity cavity spectrometer for gas analysis using mode matching and time-resolved coupling efficiency modeling.
제 1항에 있어서,
상기 최종 연산 단계(S400)는
Output intensity 연산 요청이 입력될 경우, 상기 변수 입력 단계(S100)에 의해 입력받은 공진기 변수들을 이용하여, 또다른 변수들을 연산하는 사전 연산 단계(S451);
기설정된 특정 행렬을 선언하는 연산용 행렬 선언 단계(S452); 및
연산한 또다른 공진기 변수와 선언한 특정 행렬을 이용하여 기설정된 수식을 적용하여 연산을 수행한 후, 그래프 플롯으로 결과를 전달하는 제 5 연산 단계(S450);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 매칭과 시간 분해 커플링 효율 모델링을 이용한 가스분석용 광공동 감쇄 분광기의 설계 방법.
The method according to claim 1,
The final computation step (S400)
A pre-calculating step (S451) of calculating other variables using the resonator parameters input by the variable input step (S100) when an output intensity calculation request is input;
A computation matrix declaration step (S452) of declaring a predetermined specific matrix; And
A fifth computation step (S450) of performing a computation by applying a predetermined mathematical expression using another computed resonator parameter and the declared specific matrix, and then transmitting the result to the graph plot;
And a method for designing a fiber cavity cavity spectrometer for gas analysis using mode matching and time-resolved coupling efficiency modeling.
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