위상편이 회절격자 간섭계의 회절격자는 간섭을 일으키는 측정광과 기준광을 분할하고, 재결합하여 간섭무늬를 생성하고, 또한 위상을 편이시키는 다양한 용도로 사용되는 핵심부품이다. 위상편이 회절격자 간섭계는 회절격자에서 회절되는 다양한 회절차수의 광들을 측정광과 기준광으로 선정하고 서로 간섭시켜 간섭무의를 얻을 수 있는데, 그 회절차수와 사용하는 회절격자의 형상에 따라서 측정광과 기준광의 효율이 달라져서 간섭무늬의 가시도가 달라진다. 본 논문에서는 두 가지 위상편이 회절격자 간섭계에서 측정광과 기준광의 상대적인 효율을 격자에서 일어나는 회절현상의 전자기학적인 수치모사를 통해 산출해내어 각 간섭계에 최적인 회절격자의 형상을 선정한다.
CCD의 입력면에서의 물체광과 참조광의 간섭을 수치적 방법으로 생성한 광 강도 분포 홀로그램을 대상으로 퓨리어 변환방법을 이용한 0차 회절광의 제거를 전산 모사 방법으로 구현하였고, 0차 회절광 성분이 제거된 광 강도 분포와 위상을 갖는 홀로그램을 생성하였다. 그리고 그 결과를 수치적 재생 방법을 사용하여 0차 회절광 성분의 제거를 확인하였다. 그리고 퓨리어 변환 방법에 의한 0차 회절광 성분이 제거된 위상홀로그램의 생성이 가능하다. 0차 회절광을 제거하기 위한 제거 함수를 도입하였고 제거 영역에 따른 0차 회절광의 제거와 재생되는 실상의 정보 손실 정도를 비교하였고, 기존의 방법에 비하여 효과적임을 증명하였다.
디지털 홀로그램에서 영상 재현 시 영차 회절광에 의한 잡음으로 신호대 잡음비가 좋은 영상을 구현하기 어렵다. 이와 같은 이유로 디지털 홀로그램이 여러 분야에 응용되는 것이 어렵다. 영차 회절광 제거를 위하여 많은 노력이 이루어져 왔다. 본 연구에서는 영차 회절광의 영향을 줄이기 위한 홀로그램 데이터를 스캐닝 방법으로 획득하여 수치적 처리를 통하여 영상을 재현하는 실험 연구를 하였다. 그 결과 본 연구에 사용된 방법이 영차 회절광의 효과를 줄이면서 해상도도 유지 할 수 있는 방법임을 알았다.
렌즈와 거울의 형상을 정밀하게 측정하고 평가하는 광학시험에 많은 형태의 광간섭계가 개발되고 사용되어왔다. 그 중, 회절격자를 광선분할기로 사용하는 광간섭계들을 통칭하여 회절격자 간섭계라 부른다. 회절격자 간섭계는 별개의 광학표면을 사용하지 않고 회절격자에서 회절된 파면을 직접 기준파면으로 사용할 수 있으므로, 격자의 형태, 주기를 선정하여 기준파면과 측정파면을 원하는 방향으로 재생하여 다양한 형태의 간섭계를 만들 수 있다.(중략)
Scraper 출력경을 이용하는 불안전 공진기형 Nd:YAG 레이저 발진기에서 고리 두께 0.145mm인 원고리형 레이저광을 얻었으며, 초점거리에 위치한 베셀렌즈를 통과시켜 근사 무회절 광을 얻었다. 초점거리 1 m의 렌즈를 이용하여 얻은 근사 무회절 광에 대해서 렌즈로부터 거리 z의 변화에 따른 출력세기를 측정하여 이론과 비교 ·분석하였다. 또한 초점거리 5m의 렌즈를 이용한 경우, 거리 33m의 지점에서도 근사 무회절광이 지속됨을 확인하였다
가속된 전자빔을 금속회절격자의 위로 통과시킬 때 결맞은 복사광(coherent radiation)이 발생하는데 이를 Smith- Purcell 효과라고 한다. 이때 발생하는 전자기파의 파장은 회절격자의 주기, 전자빔의 속도 및 복사광의 방출각도에 관계된다$^{(1)}$ . 그리고 방출된 복사광의 출력세기는 전자빔의 군집을 고려하지 않는 경우, 회절이론(diffraction theory)에 의해 얻을 수 있는데, 그 세기는 입사시킨 전자빔의 전류세기에 선형적으로 비례한다$^{(2)}$ . (중략)
본 연구에서는 가우스 진폭을 갖는 입사광의 단락된 정도와 광학 디스크 상의 bump의 형태가 재생신호에 미치는 영향과 디스크 bump에 맺히는 회절광 PSF(point spread function)와의 관계를 알아보기 위해 스칼라 회절 이론을 사용하였다. 단락된 가우스 진폭으로 .sigma.=0, 0.5, 1.5, 2.5인 경우를 고려하였으며 bump의 높이는 n.DELTA.$_{o}$ =.lambda./4로서 이는 위상 높이 .PHI.$_{o}$ =.pi.가 된다. 또한 본 연구에서 고려한 bump 형태 즉 직사각형(.DELTA.p$_{o}$ =0)과 준 원추형(.DELTA.p$_{o}$ /2) 그리고 원추형(.DELTA.p$_{o}$ =p$_{o}$ )의 세 가지 경우이다. 본 연구에서 고려한 입사광의 단락된 정도가 작을 수록 bump에 맺는 중심 회절상의 반경이 작게 나타났으며 이때 재생 신호의 극대치는 입사광의 단락된 정도가 작을수록 bump에 맺는 중심 회절상의 반경이 작계 나타났으며 이때 재생 신호의 극대치는 입사광의 단락된 정도가 큰 경우보다 크게 나타났고 bump의 크기도 작게 나타났다. 이러한 결과들로부터 입사광의 단락된 정도가 작을수록 광학 디스크로부터 큰 재생 신호를 얻을 수 있으며 cross-talk가 줄어듬을 알 수 있었다. 그러므로 실제 광학 디스크에 가능한 단락된 정도가 작은 가우스 진폭을 갖는 레이저 광을 입사광으로 사용하면 유용하리라 생각된다.
광 폴리머(photopolymer)에 의한 편광 회전과 제작된 격자에서 나타나는 회절효율의 불안정을 분석하였으며, 특히 반사형 광 폴리머의 내부 복굴절(birefringence)에 의해 회절효율의 변화가 발생함을 밝혔다. 광 폴리머를 지지하고 있는 Mylar 기판(base sheet)은 고분자 물질로, 가공 중에 발생한 연신에 의해 복굴절이 발생하여 밤의 편광 상태를 회전시킴으로써 격자의 회절효율을 불안정하게 만드는 원인이 된다. Mylar 기판을 통과하는 빔의 편광 상태를 감광성이 없는 He-Ne 레이저를 사용하여 유리판 위에 접촉된 상태에서 방향을 조절하여 광원의 편광 상태와 평행하게 고정시킬 수 있었으며, 이로 인해 매우 안정적인 회절효율을 갖는 회절격자를 제작할 수 있었다.
거친 표면의 형상을 측정하기 위해서 큰 등가파장 회절격자간섭계를 구성하였다. 제안된 시스템은 두 개의 투과회적격자를 사용해서 두 광을 측정물체에 각각 다른 각으로 경사지게 입사시켜서, 그 입사각에 따른 큰 등가파장의 간섭무늬를 얻는다. 이런 등가파장 간섭계는 기존의 광학 간섭계보다 넓은 영역에 걸쳐서 거친 표면을 빠른 시간에 측정할 수 있다. 제안된 시스템은 편광광속분할기와, 광속분할기, 프리즘을 사용해서, 불필요한 광을 제거하는 부분을 설계하여, 회절격자의 불필요한 회절광을 최소화하고, 회절격자의 형상으로 인한 시스템 오차를 줄였다. 뿐만 아니라, 큰 작동거리를 가지며 정렬이 쉽다. 측정정밀도를 향상시키기 위하여 위상편이법을 도입하였고, 등가파장보정법을 제안하였다. 실험을 통해서 측정시스템을 평가해보았다.
회절 광학 소자(Diffractive optical element)는 광학 시스템에 있어서 광을 조절하기 위하여 굴절(refraction) 또는 반사(reflection)보다는 주기 구조(periodic structures)에 의한 회절(diffraction)을 이용한 소자라 할 수 있다. DOE의 장점으로는 수차(aberration)가 없는 point-to-point 이미지가 가능하며 광 power를 사용한 평판(flat subface)이 가능하고 비구면과 같은 수차 조절이 가능하다. 단점으로는 HOE(Hologram Optical Element: DOE의 일종)의 수차가 이 구조의 특정 파장에서 나타나고 가시영역의 일정 영역에서 매우 분산적 (dispersive)이다. 또한 상대적으로 시장의 성장에 비하여 찾는 고객의 수가 적다는 점이다.(중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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