Diffraction Bragg gratings consisting of metal (silver) nanoparticles are generated inside a soda-lime glass substrate. After ion-exchanging and annealing processes in the glass, the silver nanoparticles are first formed with the particle diameters of 10 nm ∼ 30 nm. By interfering two CW laser beams at ∼ 60 ${\mu}{\textrm}{m}$ deep under the surface of the nanoparticles-dispersed glass, Bragg gratings with thickness of 15 ${\mu}{\textrm}{m}$ and period of 3.5 ${\mu}{\textrm}{m}$ are generated. Diffraction efficiency of the gratings formed by two TE-polarized beams is three times higher than that by two TM-polarized beams. From this polarization dependence, we have found that strong coupling of the surface plasmons induced on the metal particles may contribute dominantly to generate the diffraction grating.
단일 스테이지 스위칭 구조를 갖는 홀로그래픽 크로스바에 의한 동적인 자유공간 광연결을 실험하였다. 동적인 동작을 위해 전기적인 주소지정방식의 액정 공간광변조기와 회절격자가 매트릭스-매트릭스 크로스바에서의 고정적인 홀로그램을 대신하여 사용되었다. 회절격자는 규칙적인 셀들로 이루어졌으며 각 셀마다 서로 다른 위상지연 정도를 갖는다. 이러한 화소형 위상격자 배열을 공간광변조기에 띄어 입력빔의 방향으로 편향시키거나 여러 빔으로 분리한 후 원하는 위치로 빔의 방향을 조종한다. 이러한 실험결과 컴퓨터와 공간광변조기, 위상형 회절격자를 이용하여 자유공간 광연결이 동적으로 수행됨을 보였다.
본 논문에서는 반사형 포토폴리머의 투과형 기록구조에서의 광학 특성을 분석하고 전반사 홀로그램 기법이 적용된 반사형 포토폴리머를 이용하여 미세패턴을 기록하였다. 투과형 포토폴리머는 대칭형 입사구조에서 $40^{\circ}$ 일 때 최대 효율을 보였으나 반사형 포토폴리머는 $60^{\circ}{\sim}80^{\circ}$에서 90% 이상의 회절효율을 보였다. 미세패턴 기록에서 10배 및 100배로 확대하여 측정한 결과 선 패턴과 점 패턴 간격 모두 $1{\mu}m$ 까지 구분할 수 있었다.
포토폴리머에 형성된 홀로그래픽 부피 위상 격자를 이용한 새로운 구조의 파장 역다중화기를 제안하고, 입증하였다. WDM 용 역다중화 소자로의 적용을 위해 격자의 파장선택성, 공간적 채널 거리, 채널 대역폭에 대한 이론적, 실험적 분석을 통해응용 가능성을 증명하였다. 실험결과 각 채널의 대역폭은 0.21 m이고, 채널간격이 0.8 nm일때 채널누화특성은 26 dB였다.
광편향은 광굴절결정내의 두 기록빔 간섭에 의해 유도된 동적 광굴절 부피격자를 이용한다. 본 논문에서는 외부 전기장을 인가할 필요가 없으며, 낮은 광세기에서도 쉽게 광굴절 부피격자가 유도되는 CeO$_{2}$가 0.05Wt.% 도핑된 Sr$_{0.6}$Ba$_{0.4}$Nb$_{2}$O$_{6}$(Ce-SBN:60)결정의 동적 특성을 이용하여 광편향기를 구현하고 해석하였다. 그리고, Ce-SBN:60결정의 광파결합특성을 조사하기 위해 2광파 혼합을 통해 결정의 최대결합계수, 유효전하밀도, 기록빔의 세기비에 따른 회절효율 및 회절효율의 시간응답특성을 측정하고 해석하였다.
서로 대칭인 두 광기능성 그룹들 (4-cyanoazobenzene groups)을 포함하는 측쇄형 액정 고분자(liquid crystalline polymalonic esters, PCN)에 이광파혼합을 이용하여 소거가 가능한 편광 홀로그램을 기록하였다. 기록된 회절격자의 회절효율을 측정하고, 기록광의 세기에 대한 격자의 기록 특성, 암실 상태에서의 감쇠 및 광에 의한 소거 특성을 조사하였다. 측정결과, 복굴절$\Delta$n은 약6.5$\times$10-2;로 Fe:LiNbO3, Ce:BaTiO3 등의 무기결정에 비해 10~100배 정도 높게 측정되었으며, 감쇠곡선도 1시간 동안 4.3$\times$10-5%의 감쇠를 나타냄으로서 정보저장소자로서의 응용 가능성을 보였다.
In this study, we investigated the optical properties of sub-wavelength a-Si thin film transmission gratings, especially the polarization effect, the phase difference and the birefringence by using linearly polarized He-Ne laser beam (632.8nm). The a-Si transmission grating of the thickness $of < 0.1 \mum$ with four-type period($\Lambda = 0.4 \mum and 0.6 \mum$ for sub-wavelength and $\Lambda = 1.0 \mum and 1.4 \mum$ for above-wavelength) on quartz substrates have been fabricated using 50 KeV Ga+ Focused-Ion-Beam(FIB) Milling and $CF_4$Reactive-Ion-Etching(RIE) method. Finally, we obtained the trating array of a-Si thin film with a period $0.4 \mum, 0.6 \mum, 1.0 \mum, 1.4 \mum$ which have nearly equal finger spacing and width, sucessfully. Especially, for gratings with $\Lambda = 0.6 \mum(linewidth=0.25 \mum, linespace=0.35\mum), the \etamax at \theta_в=17.0^{\circ}$ is estimated to be 96%. As the results, we believe that the sub-wavelength grating arrayed a-Si thin film has the applicability as the optical device and components.
WDM광통신의 핵심 소자 중 하나인 파장 가변 레이저를 넓은 파장 영역에서 회절 격자에 대한 입사각의 변화에 따라 연속 가변되는 Littman형과 Littrow 형의 외부 공진기로 구현하였다 회절 격자에 대한 입사각과 회절각이 동일하며 구조가 간단한 Littrow형의 파장 가변 레이저에서, 입사각 49$^{\circ}$를 중심으로 격자를 $\pm$1$^{\circ}$정도 회전시켜 C-밴드 및 L-밴드 영역을 대부분 포함하는 약 80 nm 정도의 가변 범위(1510 nm-1590 nm)를 얻었으며, 특히, 60 nm 범위에서는 주입 전류의 조절 없이 1.5㏈ 미만의 출력 변화를 보임으로써, 광대역 파장 가변 광원으로 적합한 구조임을 확인하였다.
본 논문에서는 광파장 이하의 주기를 갖는 다결정 실리콘1차원 격자 기반의 컬러필터를 제안하고 구현하였다. 이 소자는 레이저 간섭 리소그래피 방식을 도입하여 제작되었으며, 기존의 전자빔 리소그래피 방식에 비해 훨씬 큰 유효 면적을 얻을 수 있었다. 특히, 실리콘 격자 층 상부에 산화막을 도입하여 마스크 층으로 활용함으로써 실리콘의 식각 깊이를 용이하게 조절할 수 있었고, 또한 필터의 컷오프 특성을 개선할 수 있었다. 설계된 소자의 파라미터는 실리콘 박막 두께 100 nm, 산화막 두께 200 nm, 격자 주기 450 nm였다. 제작된 청색 컬러필터의 중심파장은 470 nm이고 투과율은 약 40%였다. 그리고 유효 면적 $3mm{\times}3mm$ 내에서 중심파장의 변화는 2 nm 이하, 상대적인 투과율 변화는 <10%였다. 그리고 빔의 입사각에 대한 상대적인 투과율 변화는 약 1.5%/degree였다.
본 연구에서는 공동경로간섭계(common-path interferometer)에 기반한 회절위상현미경(diffraction phase microscopy)을 이용한 광섬유의 굴절률 프로파일(refractive index profile) 측정기술을 개발하였다. 투과형 회절격자를 이용하여 광섬유 시료를 통과한 빛으로부터 핀홀을 이용하여 영의 공간주파수 성분만을 갖는 기준광을 생성하고, 기준광을 다시 시료의 위상정보를 갖는 시료광과 간섭시키는 방법을 통해 시료의 위상정보를 가진 간섭무늬를 형성시켰다. 이렇게 얻어진 간섭 이미지로부터 수치적 처리과정을 거쳐 공간적 위상정보 곧, 위상 이미지를 획득하고 이 데이터를 역아벨변환(inverse Abel transform)을 통해 굴절률 프로파일로 변환할 수 있었다. 이때 클래딩과 광섬유 주변의 매질 사이의 굴절률차로 인해 발생하는 배경위상을 이론적으로 얻어진 함수형태에 맞춰 예측하고 이를 측정된 위상에서 제거하는 배경위상제거 방법을 개발하여 사용하였다. 이를 통해 광섬유 코어 부근의 위상정보만으로도 굴절률 프로파일을 성공적으로 이뤄질 수 있음이 입증되었다. 본 연구를 통하여 회절위상현미경 특유의 측정 안정성과 편의성을 가진 광섬유 굴절률 프로파일 측정장치를 개발하였고 광섬유 및 도파로의 굴절률 분포를 비파괴적으로 분석할 수 있어 광섬유 및 광섬유소자 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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