주기가 일정하지 않은 다중 슬릿의 회절 무늬에 대한 식을 유도하고, 여러 가지 주기의 data값에 대하여 컴퓨터를 이용하여 회절 무늬를 시뮬레이션 해 보았다. 두 개의 주기가 혼합되어 있는 회절격자의 회절무늬시뮬레이션 결과 세가지 경향이 관찰되었다. 첫째는 각각의 위치에 peak형태의 회절무늬가 나오는 경우이고 둘째는 두 주기의 평균의 위치에 peak형태의 회절무늬가 나오는 경우이고 셋째는 두 주기의 합의 위치에 peakgudxo의 회절무늬가 나오는 경우이다. 이러한 결과를 이용하여 관측된 회절무늬에 위치에서부터 회절격자의 형태를 예측하는 것이 가능하게 되었다.
본 논문에서는 As-Ge-Se-S 박막에 (P:P) 편광빔을 이용하여 회절격자를 형성시키고 비편광 (Non-Polarization) 빔을 이용하여 생성된 격자를 소거시키고 그에 따른 회절효율을 조사 하였다. (P:P) 편광으로 기록된 회절 효율은 시간이 지나도 최대 회절효율의 변화가 없었으나 비편광 빔으로 기록된 회절효율은 시간이 지남에 따라 급격한 회절효율의 감소를 보인다. 따라서 (P:P) 편광으로 회절격자를 형성시키고 비편광빔으로 격자의 소거를 진행하여 약 83%의 회절격자의 소거가 이루어졌다.
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.
반도체 재료의 결정구조를 분석하기 위하여 사용되는 전자현미경의 전자선 회절패턴 형성에 대하여 연구하였다. 결정질 재료의 회절현상을 논의하기 위해 역격자이론에 대하여 간단히 살펴보고 X선과 전자선 회절패턴의 차이점 등을 고찰하였다. 파동역학에 기초한 회절물리학의 운동학 이론(kinematic theory)을 기본으로 하여 실리콘 결정에 대한 구조인자(structure factor) 및 형태인자(shape factor)를 계산하고 회절패턴으로부터 면지수를 결정하는 과정을 논의하였다. Basic program을 구성하여 전자현미경의 입력 data로부터 해당 회절패턴을 형성하도록 하였으며 이 결과는 실제의 패턴과 일치하였다. 이 program은 추후 전자현미경의 컴퓨터 시뮬레이션을 위하여 중요하게 이용될 수 있을 것으로 판단되었다.
회절 현상의 기초가 되는 호이겐스 원리로부터 키르히호프 공식을 유도하고 이어 이를 응용한 프레넬 회절과 프라운호퍼 회절에 대한 수학적인 도출을 소개하였다. 프레넬 회절은 후에 CTEM 영상 이론에 기반이 되고 프라운호퍼 회절은 수학적으로 Fourier 변환을 나타내어 전자회절 패턴이론과 HRTEM 영상이론에 기반을 이루게 된다. 다른 각도에서 개발된 Born 시리즈에 의한 산란 현상에 관한 이론도 소개하였다. 본회에서 소개된 이론은 후에 소개될 이론의 기반이 되면서 자주 사용되므로 일반물리학에서 많이 소개되고 있는 회절 현상에 대하여 이 기회에 이론적인 실력을 단단히 쌓았으면 한다.
본 연구에서는 은염 물질인 Slavich PFG-01을 사용하여 투과형 홀로그래피 회절격자를 제작하고, 고효율의 회절격자 제작을 위한 현상액의 조성 등과 같은 화학적 처리 과정의 조건들을 파악하고, 반전표백과 무정착 은염 재생성 표백에 의한 회절격자의 회절 효율 특성에 대해 알아보았다. 현상액 AAC를 사용하여 반전표백에서 89.0%과 무정착 은염 재생성 표백에서 82.1%의 최대회절효율을 얻었으며, 무정착 은염 재생성 표백의 경우는 반전표백에 비해 높은 노출에너지가 필요함을 알 수 있었다. 기존의 홀로그래피 기록물질인 Agfa 8E75HD나 BB-640로 보고된 회절효율에 비해 더 높은 회절효율 얻을 수 있었으며, 기록물질 특성 차이로 인해 더 높은 노출에너지가 필요함을 알 수 있었다. 한 가지 현상 주약으로 이루어진 현상액에 비해 두가지 현상 주약을 혼합한 경우 더 높은 회절효율을 얻을 수 있었으며, 대체로 반전표백에 비해 무정착 은염 재생성 표백에서 높은 회절효율을 나타내었다.
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)
격자의 구조가 간단하고 격자의 대조비가 낮은 SBC 시스템 구성을 위한 무편광 유전체 다층박막 회절격자를 제작하였다. 제작된 박막의 굴절률과 두께 오차로 인하여, 제작된 회절격자의 회절 효율은 설계보다 낮은 값을 나타내었다. 오차를 발생시킨 원인을 분석하고, 제작된 회절격자 위에 추가의 코팅을 통하여 회절 효율 보정이 가능함을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 시뮬레이션 결과를 확인하기 위하여 제작된 회절격자 위에 Ta2O5 추가층을 제작하고 회절격자를 측정한 결과 회절 효율 보상이 이루어졌으며, 최고 91.7%의 무편광 회절 효율을 얻었다.
2개의 결합층과 2개의 격자 층으로 구성된 회절격자 구조를 형성하고, 최적화 기법을 통하여 -1차에서 높은 투과 회절 효율을 가지는 회절격자를 설계하였다. 설계된 회절격자는 설계 중심파장에서 99.997%의 transverse electric wave 회절 효율을 가지고 있었으며, 95% 이상의 회절 효율을 유지하는 파장 폭이 80 nm이고 입사각 폭이 20.0°이었다. 회절격자 공차 분석을 수행하여 95% 이상의 회절 효율을 가지기 위한 두께 공차가 최소 60 nm 이상 확보되어 있고, 내부각도 10° 이내의 사다리꼴 모양에서도 회절 효율을 유지할 수 있음을 확인하였다.
근축회절 이론에서는 횡배율이 달라도 파장과 수치구경이 같으면 항상 동일하게 회절한다. 하지만 수치구경이 큰 광학계에서는 비근축 회절효과에 의하여 횡배율에 따라 회절 특성이 변화하게 된다. 이 연구에서는 높은 수치구경을 가지는 무수차 광학계에서 나타나는 비근축 회절효과를 주요면의 만곡이라는 관점에서 해석하고, 배율이 다른 무수차 원추곡면경의 결상에서 비근축회절효과에 의한 MTF의 변화를 살펴보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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