Field-tracing에 기반한 회절광학계 설계 및 제작

Abstract

광학 Simulation tool인 Virtual Lab을 통해 Field Tracing을 기반으로 투과형 회절광학소자를 응용한 Pattern Generating Diffuser와 Regular Array Beam Splitter를 설계 하였다. 또한 일반적인 레이저 다이오드 빔의 형태인 Gaussian에서 Top Hat으로 바꾸어주는 Beam shaper를 설계하였고 이를 이용하여 Laser beam direct writing system의 노광하는 광원이나 Laser projection display의 조명계 등에 사용하여 간섭 효율을 높일 수 있다. 투과형 회절소자를 제작하기 위해 532nm wavelength의 레이저 다이오드를 사용하였고, 굴절률이 1.604인 Photoresist AZ5206E과 AZ1500 Thinner를 9:1로 혼합하여 슬라이드 글라스 기판에 Spin coater를 이용하여 혼합된 Photoresist AZ5206을 반 파장 광경로 길이만큼 차이를 줄 수 있는 414nm 및 평가를 위한 두께들로 코팅하였다. 슬라이드 글라스 기판에 코팅된 물질의 두께 측정을 위해 AFM을 이용하여 측정하였다. 또한, 리소그래피의 한 시스템인 마이컬슨 간섭계를 이용한 Laser Direct Beam Writing System을 사용하여 Photoresist를 노광하여 회절광학소자 패턴을 제작하였다. Virtual Lab simulation tool을 통해 광소자 높이에 따른 회절광학소자의 회절 효율을 Output image의 Intensity uniformity로 zero'th oder를 측정 및 계산하였다. 두께 별로 실제 제작된 회절광학소자의 Output beam image는 빔 프로파일러로 intensity uniformity를 측정하였다. 회절광학소자의 두께에 따른 Virtual lab simulation tool을 통해 구한 이상적인 결과 값과 실제 제작 되어진 회절광학소자를 비교 하여, Field-Tracing 기법으로 설계한 회절광학소자에 대해 평가하였다.