다이나믹 위상과 기하학적 위상을 갖는 회절광학소자 특성 비교

Abstract

Geometric phase를 기반으로 제작된 회절광학소자(diffractive optical elements, 이하 DOE)는 photoresist 등의 구조물 높이를 조절하여 phase를 조절하는 기존의 dynamic phase DOE(이하 DP-DOE)와는 달리, 비등방성 매질의 광축 방향 제어로 phase를 조절한다는 점에서 고분해능 phase 제어를 가능하게 한다. 또한, 구조물이 전체적으로 flat한 geometric phase 기반 DOE(이하 GP-DOE)는 구조물의 모서리가 없는 이유로 빛이 이를 투과하면서 구조물 모서리에서 발생하는 scattering이 없다는 장점이 있다. 본 논문에서는 DP-DOE와 GP-DOE의 제작 과정과 제작된 DOE의 특성 분석을 다루며, GP-DOE의 잠재성을 다뤄보고자 한다. Virtual Lab simulation tool을 이용해 10μm resolution을 갖는 2-level phase mask를 설계하였고, 이를 바탕으로 DP-DOE와 GP-DOE를 제작하였다. Virtual Lab simulation tool을 이용해 설계한 phase mask의 desired output image와 실제 target plane에서 생성되는 DP-DOE와 GP-DOE의 output image를 비교하였고, DP-DOE와 GP-DOE의 제작된 물리적 두께에 따른 0th order 회절 광의 intensity를 측정하였다. Beam profiler를 이용하여 2D와 3D intensity profile을 비교, Photoresist의 물리적 두께를 조절하여 위상을 변조하는 DP-DOE를 이방성 매질의 광축 방향 제어로 phase를 조절하는 GP-DOE로 대체할 수 있음을 확인했다.