광학설계 시리즈 마지막회로 3. 광학설계의 평가를 게재한다. (7월호-1. 광학계의 형상설계, 9월호-2. 광학설계의 최적화 기법) 광학계의 수차 평가(Spot Diagram Analysis, 파면수차) 및 광학계의 결상특성 평가(Point Spread Function, Optical Transfer Function)에 사용되는 일반적인 방법에 대하여 정리하였다. 지금까지 소개했던 시리즈가 광학실무 종사자들에게 조금이라도 도움이 되기를 바란다.
본 논문은 Polymer Dispersed Liquid Crystal(PDLC)의 구형파 구동방식에 따른 전기광학적 특성을 비교한다. 현재 PDLC는 변압기를 사용하여 전압가변이 힘들어 ON/OFF 기능으로만 사용한다. PDLC 구동시스템에 전력변환장치를 적용하면 전압가변이 용이하여 PDLC의 투과도 조절이 가능하다. 구형파 구동방식 중 인버터의 DC Link Voltage를 가변하는 방식과 Duty ratio를 가변하는 두 방식의 전기광학적 특성을 비교하였다. 이를 실험을 통하여 전기광학적 특성을 분석하였다.
Polystyrene/polycarbonate 조성이 약 50/50인 3종류의 Poly(carbonate-g-styrene) 공중합체의 동적 탄성율, E*($\omega$)와 동적 스트레인-광학계수 O*($\omega$)을 유리전이 영역부근의 여러온도에서 동시에 측정하여 연구하였다. 두 개의 공중합체는 각각의 스티렌 그라프트쇄 에 5, 10 wt%의 MAH를 함유하고 있다. 이들 공중합체의 E*($\omega$)와 O*($\omega$)완화거동과 그라 프트 공중합체의 상용성과 연관하여 비교 고찰하였다. 공중합체들의 E*($\omega$)는 전형적인 무 정형 고분자의 유리전이 완하거동을 보였으며 정성적인 차이를 발견할수 없었다. 그러나 고 강도의 단일 tan$\delta$분산의 저주파수 영역에 미세분산을 나타내, 공중합체는 2상으로 분리되 어 있음이 추정되엇다. 폴리스티렌 그라프트체에 무수 말레인산 함유량이 증가함에 따라, 저 주파수 영역의 미세피크가 $\alpha$주분산에 병합되어 성분 고분자간의 상호 형동성이 증가함을 알수 있었다. 3공중합체의 유사한 기계적 특성과는 달리, 광학적 완화 스펙트럼 O*($\omega$)는 정 성적으로 명확한 차이를 보여 공중합체들의 광학완화 거동이 명확히 다름을 나타냈다. 기계 적 특성보다는 광학적 특성이 공중합체내의 성분 고분자의 미세한 완하 거동에 훨씬 민감한 응답을나타냈다. 이러한 특성적인 공중합체의 O*($\omega$)차이를 공중합체의 조성단일 고분자 PS, PC의 O*($\omega$)의 가성성을 가정하여 모사하였다 모사에서 구한 광학적 부분 기여 파라메 터를 사용하여 공중합체의 상용성을 고찰하였다.
hexagonal Boron Nitride (hBN), rhombohedral Boron Nitride (rBN)과 고밀도의 wurzitic Boron N Nitride (wBN), cubic Boron Nitride (cBN) 등의 다양한 상을 갖는 Boron nitride는 그 결정구조에 따라 저밀도, 고밀도 박막으로 분류되며 이중 hBN과 rBN은 층간 결합이 약한 $sp^2$ 결합특성을 가지고, wBN 과 cBN은 강한 $sp^3$ 결합특성을 가지고 있다. 현재까지 $sp^3$결합을 갖는 BN의 우수한 특성을 응용하기 위한 수 많은 연구들이 있어왔다. 특히 cBN은 다이아몬드에 버금가는 높은 경도뿐만 아니라 높은 화 학적 안정성 및 열전도성 등 우수한 물리화학적 특성을 가지고 있어 마찰.마모, 전자, 광학 등의 여러 분야에서의 산업적 응용이 크게 기대되고 있다. 그러나 이와 같이 BN박막의 기계적 물성과 관련한 연 구는 많이 진행되어 왔으나 전기.전자적, 광학적 특성에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 BN박막의 또 다른 웅용 분야를 탐색하고자 ME - ARE (Magnetically Enhanced A Activated Reactive Evaporation)법 에 의 해 합성 된 BN박막의 광학적 특성 에 관하여 조사하였다. BN박 막합성 은 전자총에 의 해 증발된 보론과 질소.아르곤 플라즈마의 활성 화반응증착(Activated Reactive E Evaporation)에 의해 이루어졌다. 기존의 ARE장치와 달리 열음극(hot cathode)과 양극(anode)사이에 평 행자기장을 부가하여 플라즈마의 증대시켜 반웅효율을 높였다. 합성실험용 모재로는 기본적인 특성 분 석을 위해 p-type으로 도핑된 (100) Si웨이퍼를 $30{\times}40mm$크기로 절단 후, 10%로 희석된 완충불산용액 에 10분간 침적하여 표면의 산화층을 제거한 후 사용하였으며, 광학특성 분석을 위해 $30{\times}30mm$의 glass를 아세톤으로 탈지.세척한 후 사용하였다. 박막합성실험에서 BN의 광학적 특성에 미치는 공정변수의 영향을 파악하기 위하여, 기판바이어스 전압, discharge 전류, $Ar/N_2$가스 유량비 등을 달리하여 증착하였다. 증착된 박막은 FTIR 분석을 통하 여 결정성을 확인하였으며, AFM 분석을 통하여 코팅층의 두께를 측정하였고, UV - VIS spectormeter를 이용하여 투광특성을 평가하였다.
전기광학 폴리머(electro-optic polymer)의 다양한 전기광학 특성을 동시에 측정하기 위한 실험장치와 기법을 제안하였다. 제안된 실험장치를 이용하여 폴링(poling)전 측쇄(side-chain)결합형 전기광학 폴리머 필름에 강한 de 및 ac 전기장을 인가시 발생하는 전기광학 효과와 복굴절을 관측하였다. 다양한 폴링조건에 따른 전기광학 계수의 의존성을 실시간으로 측정하였다. 폴링후의 폴리머 필름의 열적 안정성을 평가하기 위하여 전기광학 효과의 이완현상을 측정하여 잘 알려진 전기광학 폴리머와 특성을 비교하였다. 이 실험장치는 실험과정과 시간을 줄일 수 있다.
초소형 마이크로 칩 형태의 새로운 레이저 매질인 Nd:LSB(Nd$^{3+}$ :Lasc$_3$(BO$_3$)$_4$/. lanthanum scandium borate)chralski pulling method에 의해 성장하여 광학 특성 조사 및 레이저 발진 실험을 하였다. 광학적, 화학적, 역학적 특성을 모두 그대로 유지한 채 높은 농도로 Nd$^{3+}$ 이온의 도핑이 가능한 Nd:LSB의 결정 특성 및 광학 특성을 기존의 다른 Nd형 레이저 매질과 비교하고, 흡수 및 형광 스펙트럼과 형광 수명 등을 조사하였으며. 결정 구조를 분석하였다. 또한 Ti:sapphi e 레이저를 펌핑 광원으로 하였을 때 레이저 발진 특성을 조사하였다.
TiO$_2$는 비교적 큰 에너지 밴드 갭을 지닌 반도체 물질로서 가시광 영역에서 높은 굴절률과 화학적으로 매우 안정한 특성을 가지고 있으며, 유전체 다층 박막을 제작하는데 있어서 중요한 물질로써 사용되어져 왔다.$^{[1]}$ 또한 최근에는 TiO$_2$의 전기적, 광학적 특성과 광촉매 특성에 대하여 광범위하게 연구되어 지고 있다.$^{[2]}$ TiO$_2$는 일반적으로 rutile, anatase, brookite의 세 가지 결정형태가 있으며, 이들의 구조적 특성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. TiO$_2$는 여러 가지 방법으로 박막을 조성할 수 있다.$^{[1]}$ (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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