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KR20190038221A - Polarimeter for detecting polarization rotation - Google Patents

Polarimeter for detecting polarization rotation Download PDF

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KR20190038221A
KR20190038221A KR1020170154982A KR20170154982A KR20190038221A KR 20190038221 A KR20190038221 A KR 20190038221A KR 1020170154982 A KR1020170154982 A KR 1020170154982A KR 20170154982 A KR20170154982 A KR 20170154982A KR 20190038221 A KR20190038221 A KR 20190038221A
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에흐산 아르바비
사데흐 파라지-다나
마흐사 세예데흐 카말리
유 호리
백찬욱
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삼성전자주식회사
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Abstract

광학 활성 물질을 포함하는 측정 대상체에 의한 편광 회전을 측정하는 편광 측정기가 개시된다. 개시된 편광 측정기는, 측정 대상체에 특정 편광의 광을 조사하는 광원부와, 광원부에서 조사된 특정 편광의 광이 측정 대상체와 반응하여 얻어지는 반응광을 편광에 따라 복수의 반응광으로 분해하는 이방성 메타 표면 소자와, 이방성 메타 표면 소자에 의해 편광에 따라 분리된 복수의 반응광을 검출하는 검출부를 포함한다. 검출부에서 검출된 복수의 반응광의 검출 신호의 비교에 의해 상기 측정 대상체에 의한 편광의 회전 각도를 산출할 수 있다.Disclosed is a polarization meter for measuring polarization rotation by a measurement object including an optically active substance. The disclosed polarimetry instrument includes a light source section for irradiating a measurement object with light of a specific polarization, an anisotropic meta-surface element for decomposing a reaction light obtained by reacting the light of specific polarized light irradiated by the light source section with the measurement object into a plurality of reaction light, And a detection unit that detects a plurality of reaction lights separated by the anisotropic meta-surface element according to the polarization. The rotation angle of the polarization of the measurement object can be calculated by comparing the detection signals of the plurality of reaction light detected by the detection unit.

Figure P1020170154982
Figure P1020170154982

Description

편광 회전을 측정하는 편광 측정기{Polarimeter for detecting polarization rotation}[0001] The present invention relates to a polarimeter for detecting polarization rotation,

편광 측정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학 활성 물질에 의한 편광 회전을 검출하는 편광 측정기에 관한 것이다.More particularly, to a polarization meter for detecting polarization rotation by an optically active substance.

스테로이드, 아미노산, 비타민, 폴리머, 설탕 등의 광학 활성 물질의 농도를 특성화하는 데 편광 측정기가 사용될 수 있다. 편광 측정기를 이용하면 광학 활성 물질을 통과하는 편광된 광의 회전각을 측정할 수 있다. 그러나 광학 활성 물질에 의한 편광 회전은 일반적으로 쉽게 검출하기에는 크지 않을 수 있다. 따라서, 광학 활성 물질에 의한 편광 회전 측정 감도를 높이려면 패러데이 회전자와 같은 추가 장치가 필요하다. 또는 더 긴 반응 길이가 충분한 편광 회전을 얻기 위해 사용될 수 있다. 그러나 이러한 접근법은 시스템을 복잡하고 부피가 커지게 만든다. Polarimetry can be used to characterize the concentration of optically active substances such as steroids, amino acids, vitamins, polymers, sugars, and the like. Using a polarimeter, the angle of rotation of the polarized light passing through the optically active material can be measured. However, polarization rotation by an optically active material may generally not be large enough to be easily detected. Therefore, an additional device such as a Faraday rotator is needed to increase the sensitivity of polarized rotation measurement by an optically active material. Or a longer reaction length may be used to obtain sufficient polarization rotation. This approach, however, makes the system complex and bulky.

광학 활성 물질을 통과하는 편광된 광의 회전각 측정 감도가 높으며, 폼 팩터가 개선된 편광 측정기를 제공한다.A polarimeter in which the rotational angle measurement sensitivity of the polarized light passing through the optically active material is high and the form factor is improved.

일 유형에 따른 편광 측정기는, 광학 활성 물질을 포함하는 측정 대상체에 특정 편광의 광을 조사하는 광원부와; 상기 광원부에서 조사된 상기 특정 편광의 광이 상기 측정 대상체와 반응하여 얻어지는 반응광을 편광에 따라 복수의 반응광으로 분해하는 이방성 메타 표면 소자와; 상기 이방성 메타 표면 소자에 의해 편광에 따라 분리된 복수의 반응광을 검출하는 검출부와; 상기 검출부에서 검출된 상기 복수의 반응광의 검출 신호의 비교에 의해 상기 측정 대상체에 의한 편광의 회전 각도를 산출하는 판단부;를 포함한다.A polarimetry instrument according to one type includes a light source unit for irradiating a measurement object including an optically active substance with light of a specific polarization; An anisotropic meta-surface element for decomposing reaction light obtained by reacting the light of the specific polarized light emitted from the light source part with the measurement target object into a plurality of reaction light in accordance with polarized light; A detector for detecting a plurality of reaction lights separated by the anisotropic meta-surface element according to the polarization; And a determination unit for calculating a rotation angle of the polarization of the measurement object by comparing the detection signals of the plurality of reaction light detected by the detection unit.

상기 이방성 메타 표면 소자는, 상기 반응광을 편광에 따라 제1편광의 제1반응광과, 이에 직교하는 제2편광의 제2반응광으로 분해한다.The anisotropic meta-surface element decomposes the reaction light into a first reaction light of a first polarization and a second reaction light of a second polarization orthogonal to the first reaction light in accordance with the polarization.

상기 특정 편광은 상기 제1편광 및 제2편광 중 어느 하나와 동일한 편광일 수 있다.The specific polarized light may be the same polarized light as any one of the first polarized light and the second polarized light.

상기 제1편광 및 제2편광은 서로 직교하는 선편광일 수 있다.The first polarized light and the second polarized light may be linearly polarized light that is orthogonal to each other.

상기 이방성 메타 표면 소자는, 서브 파장 구조를 가지는 위상 마스크일 수 있다.The anisotropic meta-surface device may be a phase mask having a sub-wavelength structure.

상기 이방성 메타 표면 소자는 저굴절율 유전체 기판 상에 상기 서브 파장 구조의 고굴절율 유전체 입체 형상을 어레이로 구비할 수 있다.The anisotropic meta-surface element may include an array of high-refractive-index dielectric solid bodies having the sub-wavelength structure on a low refractive index dielectric substrate.

상기 이방성 메타 표면 소자는 상기 고굴절율 유전체 입체 형상의 두 축의 크기 차이로 편광에 대한 반응을 조절하도록 마련될 수 있다.The anisotropic meta-surface element may be arranged to control the response to polarization by the difference in size of the two axes of the high-refractive-index dielectric solid shape.

상기 이방성 메타 표면 소자는 상기 검출부의 수광면에 위치할 수 있다.The anisotropic meta-surface element may be located on the light-receiving surface of the detection section.

상기 광원부는, 광을 출사하는 광원과; 상기 특정 편광의 광만이 상기 측정 대상체에 조사되도록 상기 광원으로부터 출사된 광에 대해 상기 특정 편광의 광을 만드는 편광자;를 포함할 수 있다.The light source unit includes: a light source that emits light; And a polarizer for producing the light of the specific polarization with respect to the light emitted from the light source so that only the light of the specific polarization is irradiated to the measurement object.

상기 편광자는 메타 표면 편광자를 구비할 수 있다.The polarizer may comprise a meta-surface polarizer.

상기 메타 표면 편광자는, 서브 파장 구조를 가지는 위상 마스크로서, 저굴절율 유전체 기판 상에 상기 서브 파장 구조의 고굴절율 유전체 입체 형상을 어레이로 구비할 수 있다.The meta-surface polarizer may be a phase mask having a sub-wavelength structure, and may include an array of high refractive index dielectric solid bodies having the sub-wavelength structure on a low refractive index dielectric substrate.

상기 메타 표면 편광자는 상기 고굴절율 유전체 입체 형상의 두 축의 크기 차이로 편광에 대한 반응을 조절하도록 마련될 수 있다.The meta-surface polarizer may be arranged to control the response to polarization by the size difference between the two axes of the high-index dielectric solid shape.

상기 특정 편광은 선편광일 수 있다.The specific polarized light may be linearly polarized light.

상기 검출부는, 편광에 따라 분리된 복수의 반응광을 각각 검출하는 복수의 검출기;를 포함할 수 있다.The detection unit may include a plurality of detectors each detecting a plurality of reaction lights separated in accordance with the polarized light.

상기 복수의 검출기 각각은, 포토다이오드, 광증배관 검출기, 포토다이오드 선형 어레이 및 이미지 센서 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Each of the plurality of detectors may include any one of a photodiode, a photodiode detector, a photodiode linear array, and an image sensor.

상기 검출부는 단일 검출기를 포함하며, 상기 단일 검출기는, 포토다이오드의 선형 어레이, 이미지 센서 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The detection unit may include a single detector, and the single detector may include any one of a linear array of photodiodes and an image sensor.

상기 측정 대상체로부터 산란된 광을 측정하는 분광기;를 더 포함할 수 있다.And a spectroscope for measuring light scattered from the measurement object.

실시예에 따른 편광 측정기에 따르면, 편광 분해기로 메타 표면을 가지는 이방성 메타 표면 소자를 적용하므로, 소형이면서도, 광학 활성 물질을 통과하는 편광된 광의 회전각 측정 감도가 높은 편광 측정기를 구현할 수 있어, 편광 측정기의 폼 팩터를 개선할 수 있다.According to the polarimeter according to the embodiment, since an anisotropic meta surface element having a meta surface is applied to the polarized light analyzer, it is possible to realize a polarization meter having a small and highly sensitive measurement of the rotation angle of polarized light passing through the optically active material, The form factor of the measuring device can be improved.

이러한 편광 측정기는 글루코스 분석, 식품, 음료, 의약 분야에 화학 분석을 위해 적용될 수 있다.These polarimeters can be applied for chemical analysis in the fields of glucose analysis, food, beverage and medicine.

도 1은 실시예에 따른 편광 측정기의 구성을 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 이방성 메타 표면 소자에 의해 편광에 따라 측정 대상체로부터 입사되는 반응광이 제1편광의 제1반응광과 이에 직교하는 제2편광의 제2반응광으로 분해되는 광경로를 보여준다.
도 3a는 도 1의 편광 측정기에 적용될 수 있는 이방성 메타 표면 소자의 일 예를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 고굴절율 유전체 입체 형상 어레이를 보여주는 평면도이다.
도 3c는 도 3a의 일 고굴절율 유전체 입체 형상을 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2의 이방성 메타 표면 소자에 의해 반응광이 편광에 따라 제1편광의 제1반응광과 제2편광의 제2반응광으로 분해되어 수광되는 것을 보여준다.
도 5 내지 도 7은 실시예들에 따른 편광 측정기의 구성을 개략적으로 보여준다.1 schematically shows a configuration of a polarization meter according to an embodiment.
2 shows an optical path in which reaction light incident from a measurement object according to polarization by the anisotropic meta-surface element of Fig. 1 is decomposed into a first reaction light of a first polarization and a second reaction light of a second polarization orthogonal to the first reaction light .
FIG. 3A is a perspective view schematically showing an example of an anisotropic meta surface element applicable to the polarization meter of FIG. 1; FIG.
FIG. 3B is a top view of the high refractive index dielectric three dimensional array of FIG. 3A. FIG.
FIG. 3C is a plan view showing the single high refractive index dielectric solid shape of FIG. 3A. FIG.
FIG. 4 shows that the reaction light is decomposed into the first reaction light of the first polarized light and the second reaction light of the second polarized light by the anisotropic meta surface element of FIG. 2 to be received.
5 to 7 schematically show the configuration of the polarization meter according to the embodiments.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서, 실시예에 따른 편광 측정기를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 각 구성 요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. Hereinafter, a polarization meter according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements, and the sizes and thicknesses of the respective elements may be exaggerated for convenience of explanation. On the other hand, the embodiments described below are merely illustrative, and various modifications are possible from these embodiments.

도 1은 실시예에 따른 편광 측정기의 구성을 개략적으로 보여준다.1 schematically shows a configuration of a polarization meter according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 편광 측정기는, 광원부(1)와, 이방성 메타 표면 소자(70)와, 검출부(100)와, 판단부(150)를 포함한다. 광원부(1)는 광학 활성 물질을 포함하는 측정 대상체(50)에 특정 편광(Pa)의 광을 조사한다. 이방성 메타 표면 소자(70)는, 광원부(1)에서 조사된 특정 편광(Pa)의 광이 측정 대상체(50)와 반응하여 얻어지는 반응광(51)을 편광에 따라 복수의 반응광(71,75)으로 분해한다. 검출부(100)는, 이방성 메타 표면 소자(70)에 의해 편광에 따라 분리된 복수의 반응광(71,75)을 각각 검출한다. 판단부(150)는, 검출부(100)에서 검출된 복수의 반응광(71,75)의 검출 신호들의 비교에 의해 측정 대상체(50)에 의한 편광의 회전 각도를 산출한다.1, the polarimeter includes a light source unit 1, an anisotropic meta surface element 70, a detection unit 100, and a determination unit 150. The light source unit 1 irradiates light of a specific polarized light Pa to a measurement object 50 including an optically active substance. The anisotropic meta-surface element 70 is configured so that the reaction light 51 obtained by reacting the light of the specific polarized light Pa irradiated from the light source section 1 with the measurement target object 50 is irradiated with a plurality of reaction lights 71, ). The detection unit 100 detects a plurality of reaction lights 71 and 75 separated by the anisotropic meta-surface element 70 according to the polarization. The determination unit 150 calculates the rotation angle of the polarization of the measurement object 50 by comparing the detection signals of the plurality of reaction lights 71 and 75 detected by the detection unit 100. [

본 실시예에 따른 편광 측정기는 측정 대상체(50)에 의한 편광 회전을 측정함으로써, 측정 대상체(50)의 특성을 얻을 수 있다. 측정 대상체(50)는 광학 활성 물질을 포함할 수 있다. 광학 활성 물질을 포함하는 측정 대상체(50)의 물질 종류와 농도에 따라 입사된 광의 편광 방향과 각도가 각각 영향을 받으므로, 본 실시예의 편광 측정기를 이용하여 측정 대상체(50)에 의한 편광 회전을 측정함으로써, 글루코스 분석, 식품, 음료, 의약 분야의 화학 분석을 할 수 있다. 또한, 본 실시예의 편광 측정기를 이용하여 측정 대상체(50)에 의한 편광 회전을 측정함으로써, 예컨대, 스테로이드, 아미노산, 비타민, 설탕 등의 농도 등을 특성화할 수 있다. The polarimeter according to the present embodiment can obtain the characteristics of the measurement object 50 by measuring the polarization rotation by the measurement object 50. [ The measurement object 50 may include an optically active substance. The polarizing direction and the angle of the incident light are influenced by the type and concentration of the substance to be measured 50 including the optically active substance respectively. Therefore, the polarization rotation by the measurement object 50 using the polarization measuring instrument of this embodiment By measuring, it is possible to perform chemical analysis in glucose analysis, food, beverage and medicine fields. Furthermore, the concentration of steroid, amino acid, vitamin, sugar, etc. can be characterized by measuring the polarization rotation by the measurement object 50 using the polarization meter of this embodiment.

광원부(1)는 광을 출사하는 광원(10)과 편광자(30)를 포함한다. 광원(10)은 소정 편광의 광을 출사한다. 여기서, 소정 편광은 임의 편광일 수 있다. 또한, 소정 편광은 선편광, 원편광, 타원 편광 중 어느 하나일 수 있다. The light source unit 1 includes a light source 10 and a polarizer 30 for emitting light. The light source 10 emits light of a predetermined polarized light. Here, the predetermined polarized light may be arbitrary polarized light. The predetermined polarized light may be any one of linearly polarized light, circularly polarized light, and elliptically polarized light.

편광자(30)는, 특정 편광(Pa)의 광만이 측정 대상체(50)에 조사되도록 광원(10)으로부터 출사된 광에 대해 특정 편광(Pa)의 광을 만든다.The polarizer 30 produces light of a specific polarized light Pa with respect to the light emitted from the light source 10 such that only the light of the specified polarized light Pa is irradiated on the measurement target object 50. [

이를 위해 편광자(30)는 예를 들어, 메타 표면 편광자를 구비할 수 있다. 메타 표면 편광자는 서브 파장 구조를 가지는 위상 마스크로서, 저굴절율 유전체 기판 상에 서브 파장 구조의 고굴절율 유전체 입체 형상을 어레이로 구비할 수 있다. 이 메타 표면 편광자는 고굴절율 유전체 입체 형상의 두 축의 크기 차이로 편광에 대한 반응을 조절할 수 있다. 메타 표면 편광자는, 광원(10)으로부터 입사되는 광에 대해, 예를 들어 선편광의 광을 출사하도록 마련될 수 있다. 메타 표면 편광자는 후술하는 이방성 메타 표면 소자(70)와 유사하게, 예를 들어, 고굴절율 유전체 입체 형상으로 타원형 포스트를 구비할 수 있으며, 타원형 포스트 어레이를 광원(10)으로부터 입사되는 광에 대해, 예를 들어 선편광의 광을 출사하도록 배열한 구조로 형성될 수 있다. To this end, the polarizer 30 may comprise, for example, a meta-surface polarizer. The meta-surface polarizer is a phase mask having a sub-wavelength structure. The meta-surface polarizer can be provided with an array of high-refractive-index dielectric solid shapes having a sub-wavelength structure on a low-refractive index dielectric substrate. This meta-surface polarizer can control the response to polarization by the difference in the size of the two axes of the high-index dielectric solid shape. The meta-surface polarizer may be arranged to emit, for example, linearly polarized light to the light incident from the light source 10. Similar to the anisotropic meta-surface element 70 described below, the meta-surface polarizer may comprise an elliptical post, for example, in the form of a high-index dielectric solid, For example, arranged so as to emit linearly polarized light.

여기서, 편광자(30)는 메타 표면 편광자를 구비하는 대신에, 광원(10)으로부터 입사되는 광에 대해 특정 편광(Pa)의 광만을 통과시키는 일반적인 편광기를 구비할 수도 있다. Here, instead of providing the meta surface polarizer, the polarizer 30 may include a general polarizer that allows only light having a specific polarized light Pa to pass through the light incident from the light source 10.

또한, 광원(10)은 측정 대상체(50)에 조사되는 특정 편광(Pa)의 광을 출사하도록 마련될 수 있으며, 이 경우, 편광자(30)는 생략될 수 있다.The light source 10 may also be arranged to emit light of a specific polarized light Pa to be irradiated on the measurement target object 50. In this case, the polarizer 30 may be omitted.

한편, 광원부(1)는 광원(10)과 편광자(30) 사이에 필터(20)를 더 구비할 수 있다. 필터(20)는 측정 대상체(50)와 반응성이 좋은 파장대역의 광만을 통과시키도록 마련될 수 있다. 광원(10)이 측정 대상체(50)와 반응성이 좋은 파장대역의 광만을 출사하는 경우, 필터(20)는 생략될 수 있다.The light source unit 1 may further include a filter 20 between the light source 10 and the polarizer 30. The filter 20 may be provided so as to pass only light in a wavelength band that is good in reactivity with the measurement object 50. [ When the light source 10 emits only light of a wavelength band that is good in reactivity with the measurement object 50, the filter 20 may be omitted.

이와 같이 마련된 광원부(1)에 따르면, 광원(10)에서 출력되고 편광자(30)를 경유한 특정 편광(Pa)의 광 예컨대, 선편광의 광은, 측정 대상체(50)로 입사된다. 입사된 광은 측정 대상체(50)와 반응하며, 측정 대상체(50)로부터 반응광(51)이 출력될 수 있다.According to the light source unit 1 thus provided, light of a specific polarized light Pa output from the light source 10 and passed through the polarizer 30, for example, linearly polarized light, is incident on the measurement target object 50. The incident light reacts with the measurement object 50 and the reaction light 51 can be output from the measurement object 50.

광원(10)으로부터 조사된 특정 편광(Pa)의 광이 측정 대상체(50)와 반응하여 얻어지는 반응광(51)은 이방성 메타 표면 소자(70)에 의해 편광에 따라 복수의 반응광(71,75)으로 분해될 수 있다.The reaction light 51 obtained by reacting the light of the specific polarized light Pa irradiated from the light source 10 with the measurement target object 50 is reflected by the anisotropic meta surface element 70 by a plurality of reaction lights 71 and 75 ). ≪ / RTI >

이방성 메타 표면 소자(70)는, 예를 들어 도 2에서와 같이, 측정 대상체(50)로부터 입사되는 반응광(51)을 편광에 따라 제1편광(Pb)의 제1반응광(71)과, 이에 직교하는 제2편광(Pc)의 제2반응광(75)으로 분해할 수 있다. 제1편광(Pb) 및 제2편광(Pc)은 서로 직교하는 선편광일 수 있다. 도 2에 예시적으로 보인바와 같이, 제1편광(Pb)은 수평 선편광, 제2편광(Pc)은 수직 선편광일 수 있다. 다른 예로서, 제1편광(Pb)은 수직 선편광, 제2편광(Pc)은 수평 선편광일 수 있다. 2, the anisotropic meta-surface element 70 is arranged so that the reaction light 51 incident from the measurement object 50 is incident on the first reaction light 71 of the first polarized light Pb And the second reaction light 75 of the second polarized light Pc orthogonal thereto. The first polarized light Pb and the second polarized light Pc may be linearly polarized lights orthogonal to each other. As exemplarily shown in Fig. 2, the first polarized light Pb may be horizontal linearly polarized light, and the second polarized light Pc may be vertical linearly polarized light. As another example, the first polarized light Pb may be vertical linearly polarized light, and the second polarized light Pc may be horizontal linearly polarized light.

이와 같이, 반응광(51)을 제1편광(Pb)의 제1반응광(71)과 제2편광(Pc)의 제2반응광(75)으로 분해하도록 이방성 메타 표면 소자(70)는 서브 파장 구조를 가지는 위상 마스크로서, 큰 복굴절을 갖는 메타 표면(70a)을 구비할 수 있다.As described above, the anisotropic meta-surface element 70 is divided into the first reaction beam 71 of the first polarized light Pb and the second reaction light 75 of the second polarized light Pc, As the phase mask having the wavelength structure, a meta surface 70a having a large birefringence can be provided.

이를 위해, 이방성 메타 표면 소자(70)는 예를 들어, 저굴절율 유전체 기판 상에 서브 파장 구조의 고굴절율 유전체 입체 형상을 어레이로 구비하여, 서브 파장 구조를 가지는 위상 마스크로 구현될 수 있다. 저굴절율 유전체 기판으로 예를 들어, 산화 실리콘 기판을 이용하고, 고굴절율 유전체 입체 형상은 예를 들어, 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다.For this purpose, the anisotropic meta-surface element 70 may be implemented as a phase mask having a sub-wavelength structure, for example, by providing a high refractive index dielectric solid shape having a sub-wavelength structure on a low refractive index dielectric substrate as an array. As the low refractive index dielectric substrate, for example, a silicon oxide substrate may be used, and a high refractive index dielectric solid shape may be formed of, for example, amorphous silicon.

이방성 메타 표면 소자(70)는 고굴절율 유전체 입체 형상의 수직한 두 축의 크기 차이로 편광에 대한 반응을 조절할 수 있다. The anisotropic meta-surface element 70 can control the response to polarization by the difference in the magnitude of the two axes of the vertical high-dielectric-constant three-dimensional shape.

예를 들어, 이방성 메타 표면 소자(70)로는, 도 3a에서와 같이 타원형 포스트(250) 형상의 고굴절율 유전체 입체 형상(230)을 저굴절율 유전체 기판(210) 상에 어레이로 구비할 수 있다. 이때, 타원형 포스트(250)의 타원 단면의 장축 및 단축의 크기 차이로 편광에 대한 반응을 조절할 수 있다. 또한, 타원형 포스트(250)의 타원 단면의 장축이 제1반응광(71)의 제1편광(Pb) 방향 또는 제2반응광(75)의 제2편광(Pc) 방향과 이루는 각도에 따라 편광에 대한 반응을 조절할 수 있다. 저굴절율 유전체 기판(210)으로 예를 들어, 산화 실리콘 기판을 이용하고, 고굴절율 유전체 입체 형상(230)은 예를 들어, 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다.For example, the anisotropic meta-surface element 70 may include an array of high-index dielectric solid features 230 in the shape of an oval-shaped post 250 on the low-index dielectric substrate 210 as shown in FIG. 3A. At this time, the response to the polarization can be controlled by the difference in size of the major axis and the minor axis of the elliptical cross section of the elliptic post 250. The elliptical post 250 has a elliptical cross section in which the long axis is parallel to the first polarized light Pb direction of the first reactive light 71 or the second polarized light Pc direction of the second reactive light 75, Can be controlled. For example, a low refractive index dielectric substrate 210 may be a silicon oxide substrate and the high refractive index dielectric solid features 230 may be formed of, for example, amorphous silicon.

도 3a는 도 1의 편광 측정기에 적용될 수 있는 이방성 메타 표면 소자(70)의 일 예를 개략적으로 보인 것으로, 도 3a는 이방성 메타 표면 소자(70)에 어레이로 구비되는 고굴절율 유전체 입체 형상(230)을 보여주는 사시도이다. 도 3b는 도 3a의 고굴절율 유전체 입체 형상(230) 어레이를 보여주는 평면도이다. 도 3c는 도 3a의 일 고굴절율 유전체 입체 형상(230)을 보여주는 평면도이다. 3A schematically shows an example of an anisotropic meta-surface element 70 that can be applied to the polarization meter of Fig. 1, wherein Fig. 3A shows a high-index dielectric solid feature 230 (Fig. FIG. FIG. 3B is a top view showing the array of high-index dielectric solid features 230 of FIG. 3A. FIG. 3C is a top plan view of the single high refractive index dielectric solid feature 230 of FIG. 3A.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 고굴절율 유전체 입체 형상(230)은 저굴절율 유전체 기판(210) 상에 형성된 타원형 포스트(250)일 수 있다. 이때, 타원형 포스트(250) 어레이에 의해 도 2에서와 같은 메타 표면(70a)을 형성하도록, 각 타원형 포스트(250)는, 서브 파장 스케일로 형성될 수 있다.3A-3C, a high-index dielectric solid feature 230 may be an elliptical post 250 formed on a low-index dielectric substrate 210. The low- At this time, each elliptical post 250 may be formed with a sub-wavelength scale so as to form the meta surface 70a as shown in Fig. 2 by the elliptical post 250 array.

즉, 이방성 메타 표면 소자(70)의 메타 표면(70a)은 서브 파장 인공 구조로 구성되는 것으로, 서브 파장의 수치로 정의되는 고굴절율 유전체 입체 형상(230) 예컨대, 타원형 포스트(250)의 어레이로 이루어질 수 있다. 서브 파장은 이방성 메타 표면 소자(70)에서 편광 분해하고자하는 광의 파장보다 작은 치수를 의미한다. 고굴절율 유전체 입체 형상(230)을 정의하는 치수들 중 적어도 하나는 서브 파장의 치수일 수 있고, 예를 들어, 이방성 메타 표면 소자(70)가 편광 분해하고자 하는 광의 파장이 λ인 경우, λ/2이하의 치수일 수 있다. 예를 들어, 고굴절율 유전체 입체 형상(230)이 타원형 포스트(250)일 때, 타원형 포스트(250)의 장축 직경(Da), 단축 직경(Db), 타원형 포스트(250)간의 이격 거리(도 3b의 a1, a2) 중 적어도 하나는 서브 파장의 치수 예컨대, λ/2이하의 치수일 수 있다. That is, the meta-surface 70a of the anisotropic meta-surface element 70 may be a sub-wavelength artificial structure, and may be an array of high-index dielectric solids 230, e.g., an oval-shaped post 250, Lt; / RTI > The sub wavelength means a dimension smaller than the wavelength of the light to be depolarized in the anisotropic meta surface element 70. At least one of the dimensions defining the high-index dielectric solid feature 230 may be a sub-wavelength dimension, for example, if the wavelength of the light that the anisotropic meta-surface element 70 intends to depolarize is? 2 < / RTI > For example, when the high refractive index dielectric solid feature 230 is the elliptical post 250, the major axis diameter Da, the minor axis diameter Db, the spacing distance between the elliptical posts 250 At least one of a1 and a2 of the sub-wavelength may be a dimension of sub-wavelengths, for example, a dimension of? / 2 or less.

도 3b는 이방성 메타 표면 소자(70)를 형성하는 고유전율 입체 형상의 어레이 배열 일부를 보인 평면도로, 고유전율 입체 형상들 즉, 타원형 포스트(250)들의 장축이 x축에 대해 소정의 각도를 이루는 경우를 예시적으로 보여준다. 이방성 메타 표면 소자(70)의 편광에 대한 반응을 조절하도록 각 타원형 포스트(250)들은 타원의 장축 방향이 x축과 다양한 각도를 이루도록 배열될 수 있다. 3B is a plan view showing a part of an array arrangement of the high-permittivity solid shape forming the anisotropic meta-surface element 70. The high-permittivity three-dimensional shapes, that is, the long axes of the elliptical posts 250 form a predetermined angle As an example. To control the response of the anisotropic meta-surface element 70 to polarization, each elliptical post 250 may be arranged so that the major axis direction of the ellipse is at various angles with the x axis.

도 3b 및 도 3c에서와 같이, 타원형 포스트(250)의 타원 단면의 장축의 직경을 Da, 단축의 직경을 Db라 할 때, 이 장축의 직경 Da와 단축의 직경 Db의 크기 차이로 이방성 메타 표면 소자(70)의 편광에 대한 반응을 조절할 수 있다. 3B and 3C, when the diameter of the major axis of the elliptical cross section of the elliptic post 250 is Da and the minor axis diameter thereof is Db, the difference between the diameter Da of the major axis and the diameter Db of the minor axis, The reaction of the element 70 to the polarization can be controlled.

또한, 이방성 메타 표면 소자(70)의 메타 표면을 형성하는 각 타원형 포스트(250)의 장축이 제1반응광(71)의 제1편광(Pb)의 방향이나 제2반응광(75)의 제2편광(Pc)의 방향과 이루는 각도에 따라 이방성 메타 표면 소자(70)의 편광에 대한 반응을 조절할 수 있다.The long axis of each elliptic post 250 forming the meta surface of the anisotropic meta-surface element 70 is aligned with the direction of the first polarized light Pb of the first reactive light 71 or the direction of the first polarized light Pb of the second reactive light 75 The reaction of the anisotropic meta-surface element 70 with respect to the polarization can be controlled according to the angle between the direction of the two polarized light Pc.

예를 들어, 도 2에서와 같이, 제1편광(Pb)의 방향이 x-z 평면 상에 존재하고, 제2편광(Pb)의 방향이 y-축과 나란할 때, 이방성 메타 표면 소자(70)의 메타 표면(70a)을 형성하는 각 타원형 포스트(250)의 장축이 x축 과 이루는 각도 θ에 따라 이방성 메타 표면 소자(70)의 편광에 대한 반응을 조절할 수 있다. 도 3c에서 각도 θ는 타원형 포스트(250)의 장축이 x축과 이루는 각도를 나타낸다.For example, when the direction of the first polarized light Pb is on the xz plane and the direction of the second polarized light Pb is parallel to the y-axis, as shown in Fig. 2, The reaction of the anisotropic meta-surface element 70 with respect to the polarization can be controlled according to the angle &thetas; formed by the major axis of each elliptic post 250 forming the meta surface 70a with the x axis. 3C, the angle &thetas; represents the angle formed by the major axis of the elliptical post 250 with the x axis.

도 4는 도 2의 이방성 메타 표면 소자(70)에 의해 반응광(51)이 편광에 따라 제1편광(Pb) 예컨대, 수평 선편광의 제1반응광(71)과 제2편광(Pc) 예컨대, 수직 선편광의 제2반응광(75)으로 분해되어 수광되는 것을 보여준다. 도 4에서는 이방성 메타 표면 소자(70)가 제1반응광(71)과 제2반응광(75)을 약 10도의 각도로 분해되어, 예컨대, 약 1.5mm 거리(Rd)에서 분리된 상태로 검출이 가능하도록 설계될 때, 시뮬레이션(simulation) 결과와 실제 측정치(measurement)를 비교하여 보여준다.FIG. 4 is a graph showing the response spectrum of the reaction light 51 reflected by the anisotropic meta-surface element 70 of FIG. 2 according to the polarization of the first polarized light Pb such as the first linearly polarized light 71 and the second polarized light Pc And the second linearly polarized light 75 is decomposed and received. 4, the anisotropic meta-surface element 70 decomposes the first reacting light 71 and the second reacting light 75 at an angle of about 10 degrees and detects it at a distance of about 1.5 mm (Rd) , The simulation results are compared with the actual measurements.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예에 따른 이방성 메타 표면 소자(70)에 의하면, 입사되는 반응광(51)을 편광에 따라 수평 선편광의 제1반응광(71)과 수직 선편광의 제2반응광(75)으로 분해할 수 있으며, 시뮬레이션 결과와 실제 측정치가 유사한 결과가 얻어짐을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, according to the anisotropic meta-surface element 70 according to the embodiment, the incident reaction light 51 is incident on the first reaction light 71 of the horizontal linearly polarized light and the second reactive light 71 of the vertical linearly polarized light, It can be decomposed into the reaction light 75, and it can be understood that the simulation result and the actual measurement value are similar to each other.

이러한 이방성 메타 표면 소자(70)를 적용한 편광 측정기에 따르면, 메타 표면을 플랫한 표면 상에 높은 복굴절을 가지도록 형성할 수 있기 때문에, 편광 측정기를 소형으로 구현할 수 있다. According to the polarization measuring instrument to which such an anisotropic meta-surface element 70 is applied, since the meta surface can be formed to have a high birefringence on a flat surface, the polarization measuring instrument can be miniaturized.

한편, 광원부(1)로부터 측정 대상체(50)에 조사되는 광의 특정 편광(Pa)은 제1 및 제2반응광(71)(75)의 제1편광(Pb) 및 제2편광(Pc) 중 어느 하나와 동일 편광일 수 있다. 예를 들어, 제1편광(Pb) 및 제2편광(Pc)은 서로 직교하는 선편광일 때, 특정 편광(Pa)은 제1편광(Pb) 및 제2편광(Pc) 중 어느 하나와 동일한 선편광일 수 있다. 도 1 및 도 2에서는, 특정 편광(Pa)이 수직 선편광이고, 제1반응광(71)의 제1편광(Pb)은 수직 선편광, 제2반응광(75)의 제2편광(Pc)은 수평 선편광인 경우를 예시적으로 보여준다. 다른 예로서, 특정 편광(Pa)은 수평 선편광일 수 있으며, 제1 및 제2편광(Pc) 중 어느 하나는 수직 선편광, 나머지 하나는 수평 선편광일 수 있다. 또 다른 예로서, 특정 편광(Pa)이 예를 들어 일 원편광이고, 제1 및 제2편광(Pc) 중 어느 하나는 일 원편광, 나머지 하나는 직교하는 다른 원편광일 수 있다.On the other hand, the specific polarized light Pa of the light emitted from the light source unit 1 to the measurement target object 50 is transmitted through the first polarized light Pb and the second polarized light Pc of the first and second reactive lights 71 and 75 It may be the same polarization as any one. For example, when the first polarized light Pb and the second polarized light Pc are linearly polarized lights orthogonal to each other, the specific polarized light Pa is the same linearly polarized light as any one of the first polarized light Pb and the second polarized light Pc Lt; / RTI > 1 and 2, the specific polarized light Pa is vertical linearly polarized light, the first polarized light Pb of the first reacted light 71 is the vertical linearly polarized light, and the second polarized light Pc of the second reacted light 75 is And a horizontal linearly polarized light is exemplarily shown. As another example, the specific polarized light Pa may be horizontal linearly polarized light, and one of the first and second polarized light Pc may be vertical linearly polarized light and the other one may be horizontal linearly polarized light. As another example, the specific polarized light Pa may be, for example, one circularly polarized light, and either one of the first and second polarized light Pc may be one circularly polarized light and the other one may be another circularly polarized light.

다시 도 1을 참조하면, 검출부(100)는, 이방성 메타 표면 소자(70)에 의해 편광에 따라 분리된 복수의 반응광(71,75)을 각각 검출하는 복수의 검출기를 구비할 수 있다. 복수의 검출기는 예를 들어, 포토다이오드, 포토다이오드 선형 어레이, 광증배관 검출기(PMT detector) 또는 이미지 센서(Image sensor)를 구비할 수 있다. Referring again to FIG. 1, the detection unit 100 may include a plurality of detectors that respectively detect a plurality of reaction lights 71 and 75 separated by the anisotropic meta-surface element 70 according to the polarization. The plurality of detectors may comprise, for example, a photodiode, a photodiode linear array, a PMT detector, or an image sensor.

예를 들어, 검출부(100)는 이방성 메타 표면 소자(70)에 의해 편광에 따라 분리된 제1편광(Pb)의 제1반응광(71)을 검출하는 제1검출기(101), 제2편광(Pc)의 제2반응광(75)을 검출하는 제2검출기(103)를 구비할 수 있다. 제1반응광(71) 및 제2반응광(75)은 이방성 메타 표면 소자(70)에 의해 분해되면서, 서로 소정의 각도를 이룰 수 있으므로, 서로 다른 입사각으로 검출부(100)로 입사될 수 있다. For example, the detection unit 100 may include a first detector 101 for detecting the first reacted light 71 of the first polarized light Pb separated by the anisotropic meta-surface element 70 according to the polarization, And a second detector 103 for detecting the second reacted light 75 of the light Pc. Since the first reaction light 71 and the second reaction light 75 are decomposed by the anisotropic meta surface element 70 and can form a predetermined angle with each other, they can be incident on the detection unit 100 at different incident angles .

제1검출기(101) 및 제2검출기(103)는 점 검출기를 구비하거나, 영역 검출기를 구비할 수 있다. 예를 들어, 제1검출기(101) 및 제2검출기(103) 중 적어도 어느 하나는 포토다이오드, 광증배관 검출기(PMT detector), 포토다이오드 선형 어레이 또는 이미지 센서(Image sensor)를 구비할 수 있다. 포토다이오드 및 광증배관 검출기는 점 검출기에 해당할 수 있다. 포토다이오드 선형 어레이 및 이미지 센서는 영역 검출기에 해당할 수 있다. The first detector 101 and the second detector 103 may have a point detector or an area detector. For example, at least one of the first detector 101 and the second detector 103 may include a photodiode, a PMT detector, a photodiode linear array, or an image sensor. The photodiode and the photodiode pipe detector may correspond to a point detector. The photodiode linear array and the image sensor may correspond to an area detector.

검출부(100)에서 검출된 복수의 반응광(71,75)의 검출신호는 판단부(150)에서 비교된다. 판단부(150)는 복수의 반응광(71,75)의 검출신호의 비교에 의해 측정 대상체(50)에 의한 편광의 회전 각도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 이방성 메타 표면 소자(70)에 의해 반응광(51)의 제1편광(Pb)의 제1반응광(71), 제2편광(Pc)의 제2반응광(75)으로 분해되고, 제1반응광(71) 및 제2반응광(75)이 제1검출기(101) 및 제2검출기(103)에 의해 검출될 때, 판단부(150)는 제1검출기(101)의 제1검출신호(S1)와 제2검출기(103)의 제2검출신호(S2)를 비교하여, 편광의 회전 각도를 산출한다.Detection signals of the plurality of reaction lights 71 and 75 detected by the detection unit 100 are compared by the determination unit 150. The determination unit 150 can calculate the rotation angle of the polarization of the measurement object 50 by comparing the detection signals of the plurality of reaction lights 71 and 75. [ The first reaction light 71 of the first polarized light Pb of the reaction light 51 and the second reaction light 75 of the second polarized light Pc are decomposed by the anisotropic meta-surface element 70, for example, When the first reaction light 71 and the second reaction light 75 are detected by the first detector 101 and the second detector 103, The first detection signal S1 is compared with the second detection signal S2 of the second detector 103 to calculate the rotation angle of the polarization.

실시예에 따른 편광 측정기에 따르면, 측정 대상체(50)에서의 반응광(51)을 큰 복굴절을 갖는 이방성 메타 표면 소자(70)에 의해 제1편광(Pb) 예컨대, 수평 선편광의 제1반응광(71)과, 제2편광(Pc) 예컨대, 수직 선편광의 제2반응광(75)으로 분해하고, 이 제1반응광(71)과 제2반응광(75)의 상대 강도를 비교하여 편광의 회전 각도를 측정한다. The polarized light measuring apparatus according to the embodiment can measure the reacted light 51 in the measurement target object 50 by the first polarized light Pb such as the first reacted light of horizontal linearly polarized light by the anisotropic meta surface element 70 having a large birefringence The first reaction light 71 and the second reaction light 75 are decomposed into a first polarized light 71 and a second polarized light Pc such as a second linearly polarized light beam 75, Is measured.

이러한 편광 측정기에 따르면, 편광 분해기로 이방성 메타 표면 소자(70)를 이용함으로써, 더 작으면서도 높은 감도를 갖는 편광 측정기를 구현할 수 있다.According to such a polarimeter, by using the anisotropic meta-surface element 70 as the polarizing decomposer, a polarization meter having a smaller but higher sensitivity can be realized.

이러한 실시예에 따른 편광 측정기는 글루코스 분석, 식품, 음료, 의약 분야에 화학 분석을 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 편광 측정기는 높은 감도를 갖는 소형의 글루코스 검출기 등에 적용될 수 있다.The polarimeter according to this embodiment can be applied for chemical analysis in glucose analysis, food, beverage, medicine field. For example, the polarimeter according to the embodiment can be applied to a small-sized glucose detector having high sensitivity and the like.

도 5는 다른 실시예에 따른 편광 측정기의 구성을 개략적으로 보인 것으로, 도 1과 비교할 때, 측정 대상체(50)로부터 산란된 광 예컨대, 라만 산란광을 검출할 수 있도록 분광기(spectrometer:60)를 더 구비하는 점에 차이가 있다. 5 schematically shows a configuration of a polarization meter according to another embodiment. As compared with FIG. 1, a spectrometer 60 is further provided to detect scattered light such as Raman scattered light from the measurement object 50 There is a difference in the points.

실시예에 따른 편광 측정기에 따르면, 분광기(60)를 더 구비함으로써, 라만 분광 정보와 편광 회전 정보를 결합함으로써, 측정 대상체(50)의 분석 정확도를 보다 높일 수 있다. 본 실시예에서, 분광기(60)의 라만 분광 신호는 판단부(150)로 입력될 수 있으며, 판단부(150)에서 라만 분광 정보와 편광 회전 정보를 결합하여, 측정 대상체(50)의 분석 정보를 얻을 수 있다. 다른 예로서, 실시예에 따른 편광 측정기에 따르면, 별도의 처리부를 더 구비하여, 분광기(60)로부터 입력되는 라만 분광 신호와 판단부(150)로부터 입력되는 편광 회전 정보를 결합하여, 측정 대상체(50)의 분석 정보를 얻을 수도 있다.According to the polarimeter according to the embodiment, by further including the spectroscope 60, the analysis accuracy of the measurement object 50 can be further improved by combining the Raman spectroscopic information and the polarization rotation information. In the present embodiment, the Raman spectroscopic signal of the spectroscope 60 may be input to the determination unit 150, and the determination unit 150 may combine Raman spectroscopic information and polarization rotation information, Can be obtained. According to another embodiment of the present invention, the polarization meter according to the embodiment further includes a separate processing unit for combining the Raman spectroscopic signal input from the spectroscope 60 and the polarization rotation information input from the determination unit 150, 50) can be obtained.

도 1 및 도 5에서는 검출부(100)가 편광에 따라 분해된 복수의 반응광(71,75)을 각각 검출하도록 복수의 검출기 예컨대, 제1편광(Pb)의 제1반응광(71)을 검출하는 제1검출기(101) 및 제2편광(Pc)의 제2반응광(75)을 검출하는 제2검출기(103)를 구비하는 경우를 예시하였는데, 실시예에 따른 편광 측정기는, 검출부(100)에 도 6 및 도 7에서와 같이 단일 검출기(110)(130)를 구비할 수 있다. 1 and 5, a plurality of detectors, for example, first reacted light 71 of the first polarized light Pb are detected to detect the plurality of reacted lights 71 and 75, respectively, And the second detector 103 for detecting the second reacted light 75 of the second polarized light Pc are exemplified as the polarized light measuring apparatus according to the embodiment of the present invention. ) And a single detector 110 (130) as shown in FIGS. 6 and 7.

도 6은 검출부(100)에 단일 검출기(110)로 포토다이오드 선형 어레이를 구비한 경우를 보여준다. 도 7은 검출부(100)에 단일 검출기(130)로 이미지 센서를 구비한 경우를 보여준다. 도 6 및 도 7에서는 도 5에서와 같이 분광기(60)를 더 구비하는 경우를 예시적으로 보여주는데, 도 6 및 도 7의 실시예의 경우에도, 도 1에서와 같이 분광기(60)를 배제한 구조를 가질 수도 있다.6 shows a case where the detector 100 is provided with a linear array of photodiodes as a single detector 110. FIG. 7 shows a case where the detector 100 is provided with an image sensor as a single detector 130. FIG. 6 and 7 illustrate a case where the spectroscope 60 is further provided as shown in FIG. 5. In the case of FIGS. 6 and 7, the structure excluding the spectroscope 60 as shown in FIG. 1 .

도 6 및 도 7을 참조하면, 단일 검출기(110)(130)는 편광에 따라 분해되어 서로 다른 입사각으로 입사되는 복수의 반응광(71,75) 예컨대, 제1편광(Pb)의 제1반응광(71)과 제2편광(Pc)의 제2반응광(75)을 독립적으로 검출할 수 있도록, 검출부(100)는 단일 검출기(110)(130)로, 영역 검출이 가능한 포토다이오드 선형 어레이나 이미지 센서를 적용할 수 있다.6 and 7, the single detectors 110 and 130 include a plurality of reaction lights 71 and 75, which are decomposed according to the polarization and are incident at different incident angles, for example, a first reaction of the first polarization Pb The detection unit 100 includes a single detector 110 and a single detector 130 so as to independently detect the light 71 and the second reacted light 75 of the second polarized light Pc. Or an image sensor can be applied.

도 6 및 도 7에서와 같이 검출부(100)에 단일 검출기(110)(130)를 구비하는 경우, 단일 검출기(110)(130)에서 검출된 제1반응광(71)의 제1검출신호(S1)와 제2반응광(75)의 제2검출신호(S2)는 각각 판단부(150)로 입력되고, 판단부(150)에서는 입력된 제1검출신호(S1)와 제2검출신호(S2)를 비교하여, 편광의 회전 각도를 산출한다.6 and 7, when the detection unit 100 includes the single detectors 110 and 130, the first detection signals 110 and 130 of the first reaction light 71 detected by the single detectors 110 and 130 S1 and the second detection signal S2 of the second reaction light 75 are input to the determination unit 150. The determination unit 150 determines whether the first detection signal S1 and the second detection signal S2 S2), and calculates the rotation angle of the polarized light.

한편, 이상의 도 1, 도 5 내지 7에서는, 이방성 메타 표면 소자(70)가 검출부(100)와 이격되게 위치하는 것으로 도시하였으나, 이방성 메타 표면 소자(70)는 검출부(100)의 수광면에 위치할 수도 있다. 이러한 이방성 메타 표면 소자(70)는 측정 대상체(50)의 반응광(51)을 편광에 따라 분해하는데 물리적인 거리가 요구되지 않기 때문에, 검출부(100)의 수광면에 위치하는 것이 가능하다. 이와 같이 이방성 메타 표면 소자(70)를 검출부(100)의 수광면에 배치하는 경우, 보다 컴팩트한 사이즈의 편광 측정기를 구현할 수 있다.Although the anisotropic meta-surface element 70 is shown as being spaced apart from the detection portion 100 in the above-described Figs. 1 and 5 to 7, the anisotropic meta-surface element 70 is positioned on the light- You may. This anisotropic meta-surface element 70 can be located on the light-receiving surface of the detection unit 100 because a physical distance is not required to decompose the reactive light 51 of the measurement target object 50 according to the polarization. When the anisotropic meta-surface element 70 is disposed on the light-receiving surface of the detection unit 100 as described above, it is possible to realize a polarization meter of a more compact size.

10...광원 30...편광자
50...측정 대상체 70...이방성 메타 표면 소자
70a...메타 표면 100...검출부
101,103,110,130...검출기 150...판단부
210...저굴절율 유전체 기판 230...고굴절율 유전체 입체 형상
250...타원형 포스트10 ... light source 30 ... polarizer
50 ... measurement object 70 ... anisotropic meta surface element
70a ... Meta-surface 100 ... Detector
101, 103, 110, and 130, a detector 150,
210 ... low refractive index dielectric substrate 230 ... high refractive index dielectric solid shape
250 ... Oval Post

Claims (17)

광학 활성 물질을 포함하는 측정 대상체에 특정 편광의 광을 조사하는 광원부와;
상기 광원부에서 조사된 상기 특정 편광의 광이 상기 측정 대상체와 반응하여 얻어지는 반응광을 편광에 따라 복수의 반응광으로 분해하는 이방성 메타 표면 소자와;
상기 이방성 메타 표면 소자에 의해 편광에 따라 분리된 복수의 반응광을 검출하는 검출부와;
상기 검출부에서 검출된 상기 복수의 반응광의 검출 신호의 비교에 의해 상기 측정 대상체에 의한 편광의 회전 각도를 산출하는 판단부;를 포함하는 편광 측정기.A light source part for irradiating light of a specific polarization to a measurement object including an optically active substance;
An anisotropic meta-surface element for decomposing reaction light obtained by reacting the light of the specific polarized light emitted from the light source part with the measurement target object into a plurality of reaction light in accordance with polarized light;
A detector for detecting a plurality of reaction lights separated by the anisotropic meta-surface element according to the polarization;
And a determination unit that calculates a rotation angle of polarization of the measurement object by comparing the detection signals of the plurality of reaction light detected by the detection unit. 제1항에 있어서, 상기 이방성 메타 표면 소자는, 상기 반응광을 편광에 따라 제1편광의 제1반응광과, 이에 직교하는 제2편광의 제2반응광으로 분해하는 편광 측정기.2. The polarimetric analyzer according to claim 1, wherein the anisotropic meta-surface element decomposes the reaction light into a first reaction light of a first polarized light and a second reaction light of a second polarized light orthogonal to the first reaction light. 제2항에 있어서, 상기 특정 편광은 상기 제1편광 및 제2편광 중 어느 하나와 동일한 편광인 편광 측정기.3. The polarimetric analyzer according to claim 2, wherein the specific polarized light is the same polarized light as any one of the first polarized light and the second polarized light. 제2항에 있어서, 상기 제1편광 및 제2편광은 서로 직교하는 선편광인 편광 측정기.3. The polarimetric analyzer according to claim 2, wherein the first polarized light and the second polarized light are linearly polarized lights orthogonal to each other. 제1항에 있어서, 상기 이방성 메타 표면 소자는, 서브 파장 구조를 가지는 위상 마스크인 편광 측정기.The apparatus of claim 1, wherein the anisotropic meta-surface element is a phase mask having a sub-wavelength structure. 제5항에 있어서, 상기 이방성 메타 표면 소자는 저굴절율 유전체 기판 상에 상기 서브 파장 구조의 고굴절율 유전체 입체 형상을 어레이로 구비하는 편광 측정기.6. The polarimetric analyzer according to claim 5, wherein the anisotropic meta-surface element comprises an array of high refractive index dielectric solid features of the sub-wavelength structure on a low refractive index dielectric substrate. 제6항에 있어서, 상기 이방성 메타 표면 소자는 상기 고굴절율 유전체 입체 형상의 두 축의 크기 차이로 편광에 대한 반응을 조절하도록 된 편광 측정기.7. The polarization meter of claim 6, wherein the anisotropic meta-surface element is adapted to control the response to polarization by the difference in size of the two axes of the high-index dielectric solid shape. 제1항에 있어서, 상기 이방성 메타 표면 소자는 상기 검출부의 수광면에 위치하는 편광 측정기.The apparatus according to claim 1, wherein the anisotropic meta-surface element is located on a light-receiving surface of the detection unit. 제1항에 있어서, 상기 광원부는,
광을 출사하는 광원과;
상기 특정 편광의 광만이 상기 측정 대상체에 조사되도록 상기 광원으로부터 출사된 광에 대해 상기 특정 편광의 광을 만드는 편광자;를 포함하는 편광 측정기.The light source unit according to claim 1,
A light source for emitting light;
And a polarizer for producing the light of the specific polarization with respect to the light emitted from the light source so that only the light of the specific polarization is irradiated to the measurement object. 제9항에 있어서, 상기 편광자는 메타 표면 편광자를 구비하는 편광 측정기.10. The polarimetric analyzer of claim 9, wherein the polarizer comprises a meta-surface polarizer. 제10항에 있어서, 상기 메타 표면 편광자는, 서브 파장 구조를 가지는 위상 마스크로서, 저굴절율 유전체 기판 상에 상기 서브 파장 구조의 고굴절율 유전체 입체 형상을 어레이로 구비하는 편광 측정기.11. The polarimetric analyzer according to claim 10, wherein the meta-surface polarizer comprises: a phase mask having a sub-wavelength structure, wherein the meta-surface polarizer comprises an array of high refractive index dielectric solid features of the sub-wavelength structure on a low refractive index dielectric substrate. 제11항에 있어서, 상기 메타 표면 편광자는 상기 고굴절율 유전체 입체 형상의 두 축의 크기 차이로 편광에 대한 반응을 조절하도록 된 편광 측정기.12. The polarimetric analyzer of claim 11, wherein the meta-surface polarizer is adapted to control the response to polarization with a difference in magnitude between the two axes of the high-index dielectric solid shape. 제9항에 있어서, 상기 특정 편광은 선편광인 편광 측정기.The apparatus according to claim 9, wherein the specific polarized light is linearly polarized light. 제1항에 있어서, 상기 검출부는, 편광에 따라 분리된 복수의 반응광을 각각 검출하는 복수의 검출기;를 포함하는 편광 측정기.2. The polarization meter according to claim 1, wherein the detector comprises: a plurality of detectors each for detecting a plurality of reaction lights separated in accordance with the polarization. 제14항에 있어서, 상기 복수의 검출기 각각은, 포토다이오드, 광증배관 검출기, 포토다이오드 선형 어레이 및 이미지 센서 중 어느 하나를 포함하는 편광 측정기.15. The polarization meter of claim 14, wherein each of the plurality of detectors comprises one of a photodiode, a photodiode detector, a photodiode linear array, and an image sensor. 제1항에 있어서, 상기 검출부는 단일 검출기를 포함하며,
상기 단일 검출기는,
포토다이오드의 선형 어레이, 이미지 센서 중 어느 하나를 포함하는 편광 측정기.The apparatus of claim 1, wherein the detector comprises a single detector,
Wherein the single detector comprises:
A linear array of photodiodes, and an image sensor. 제1항에 있어서, 상기 측정 대상체로부터 산란된 광을 측정하는 분광기;를 더 포함하는 편광 측정기.The polarimetric analyzer according to claim 1, further comprising: a spectroscope for measuring scattered light from the measurement object.
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