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)
원적외선인 7.6$\mu$m 과정대역에서 회절한계 성는을 만족하는 무초점 줌 망원경 광학계응 설계하였다. 기계보정식 4군 줌 방식을 적용하여 줌 대물부 설계하였으며 접안부는 고정초점 렌즈를 구성하였다. 망원경의 줌 비(zoom ratio)는 4.05로 배율을 2.0배에서 8.1배까지 연속적으로 가변할수 있으며, 총 5개의 렌즈군에 9매의 렌즈로 구성하였다. 줌 대물부는 F/1.3의 텔리포트 형태로 설계하여 최고배율 초점거리에 비해 광학계의 길이가 작아 시스템 적용성이 우수하도록 하였으며, 초점조절 렌즈를 줌밍 렌즈군의 뒤에 놓아 물체까지의 거리에 따라 초점을 조절하도록 설계하였다. 광학계에 사용된 재질은 색수차 보정을 위하여 대물부의 렌즈 1매만 ZnSe를 적용하고 나머지 헨즈는 모두 Ge을 적용하여\ulcorner며, 총 18면의 곡률중 1면만 비구면을 적용하고 나머지 면은 모주 구면을 적용하였다. 설계된 망원경의 8.1배율에서의 시야는 $\pm$2.31$^{\circ}$,대물부 유효구경은 163mm이며, 모든 배율에서 회절한계 성능을 만족하는 것으로 평가하였다.
평행한 단색광이 회절격자에 입사하면 회절격자의 뒷쪽 공간의 특정한 위치마다 반복하여 격자선 무늬를 본뜬 그림자가 생기는 지점이 나타난다. 빛의 회절로 인하여 렌즈없이도 격자선의 상이 만들어지는 이 현상은 흥미로울뿐만 아니라 회절격자를 사용한 미소거리의 측정에 응용될 수 있다. 본 연구에서는 간단한 Fraunhofer 근사를 사용해도 이러한 현상을 해석할 수 있음을 보였고 실험을 통하여 예측한 대로 특정한 영역에서 격자선 복제가 일어나는 것을 확인하였다.
장파장 적외선 영역에서, 비구면 및 회절면을 동시 또는 단독으로 사용했을 때 렌즈의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 유효초점거리(efl: effective focal length)를 100 mm로 고정하고 반시야 각(half field angle)을 5$^{\circ}$에서 30$^{\circ}$까지 5$^{\circ}$간격으로 증가시켰을 때 수치구경 값의 변화를 고찰하였다. 렌즈의 광학성능은 장점함수(merit function)를 기준으로 사용하였다. 이 분석을 근거로 픽셀 크기 45 $\mu$m, 픽셀 수 320${\times}$240검출기를 기준으로 비냉각 열상장비용으로 사용 가능한 F/l.0인 광학계를 설계하였다.
In-line 디지털 홀로그래피가 가지고 있는 가장 근본적인 단점은 실상과 허상 그리고 영차 회절광이 공간적으로 분리 되지 않는 것이다. 본 연구에서는 영차 회절광은 소프트웨어를 이용하여 제거하고, 실상과 허상의 구분은 in-line 홀로그래피 현미경의 기하학적 배치를 이용하여 구분하였다. in-line 홀로그래피 현미경에서 허상의 크기는 대물렌즈와 홀로그램간의 거리에 의존한다. 본 연구에서는 허상의 크기가 대물렌즈의 후방 초점거리와 대물렌즈와 홀로그램 면까지의 거리가 일치할 때 최소가 되는 것을 알았으며, 이를 이용하여 실상과 허상을 구분하였다.
NBUR(Negative Branch Unstable Ring) 공진기를 갖는 Nd:YAG 레이저의 원고리형 출력광속을 이용하여 무회절 광속을 발진시켰다. Scraper 출력경을 통하여 나오는 원고리형 광속은 평면화된 위상파면을 갖고 있을 뿐 아니라 균일한 공간적 세기 분포를 가지므로 무회절 광속을 발진시키는데 직접 사용할 수 있으며 높은 출력세기 밀도를 갖게 할 수 있다는 장점이 있다. 구성된 NBUR 레이저의 출력광속의 단면은 내경 2.5 mm 외경 5 mm인 크기를 가졌다. 5 m 초점거리를 갖는 Fourier 변환 렌즈를 레이저 출력경으로부터 초점거리만큼 떨어진 지점에 설치하여 원고리형 출력광속의 먼거리 형태를 관측하였으며, 렌즈를 통하여 13 m 이상의 위치에서도 광속의 퍼짐이 없음을 확인하였다.
적층으로 구성되는 초소형 전자렌즈의 실리콘 렌즈와 절연체인 파이렉스는 접합과 정렬을 동시에 수행하여야 한다. 이를 위한 방법으로 회절을 이용한 정렬과 레이저 접합을 이용하였으며, source 렌즈와 Einzel 렌즈의 정렬오차는 가장 큰 개구를 기준으로 최대 $\pm$4% 이내에서 이루어졌다. 정렬 조건과 레이저 접합 조건을 제시하였으며, 접합을 견고히 하기 위한 양극 접합 방식을 기술하였다. 전류영상화를 통해 선폭이 9 $\mu$m인 Cu grid를 시험한 결과 완성된 전자렌즈는 감속모드보다 가속모드에서 분해능이 좋았으며, 작은 개구를 가진 렌즈의 정밀한 정렬과 조합으로 높은 분해능을 믿을 수 있었다.
최근 휴대폰, 디지털 카메라, 캠코더, MP3 플레이어, 노트북 PC 등 휴대용 디지털 기기의 보급이 확산되면서 휴대용 저장장치의 수요가 급증하고 있다. 휴대용 저장장치의 요구사항으로 초소형화, 대용량화를 들 수 있는데, 이를 만족할 수 있는 기술로 사용될 수 있는 것이 Blu-Ray를 이용한 광 저장장치이다. 초소형 광저장장치에 사용되는 3cm 디스크에는 1.5Gbyte를 기록할 수 있으므로 기존의 휴대용 저장장치에 비해 가격이 저렴하며 대량배포가 가능하다.(중략)
마이크로 컬럼은 차세대 리소그라피 기술의 하나로 마이크로 컬럼의 기능이 기존의 전자빔 컬럼을 능가하여 주목을 받는다. 초소형 전자빔 컬럼은 기존의 전자빔 컬럼과 비교하여 수차, 렌즈의 크기 및 원형에 성능이 보다 민감하게 반응하므로 정확한 정렬과 가공 기술은 초소형 전자빔 마이크로 컬럼의 성능에 매우 중요하다. 그러나, 기준치 piezoelectric transducer (PZT)나 scanning tunneling microscopy (STM)을 이용한 정렬 기술은 매우 복잡하고 어려운 단점이 있다. 본 연구에시는 레이저 회절 패턴방식과 레이저 정밀 가공으로 실리콘 렌즈와 파이렉스 spacer를 정확하게 교대로 조립하였으며, 이 방법으로 완성된 마이크로 컬럼의 STEM동작을 조사하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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