상부 정렬을 이용한 기하학적-위상 광학 소자 제작

Abstract

홀로그램 기술 분야 등의 차세대 광학 기술에 적용하기 위하여 부피가 작고 다기능의 성능을 갖춘 평면 광학 장치의 요구가 늘어나고 있다. 현재 가상 현실 디스플레이(Virtual Reality, VR)에 적용되고 있는 surface relief grating과 holographic grating 등의 광학 소자는 소자 내에 빛의 산란과 결함이 존재하며 낮은 광 효율을 보이며 대량 생산에 어려움이 있다는 단점이 있다. 부피가 작고 고효율의 차세대 광학 소자 시스템을 구현하는 것이 중요하다. 본 논문에서 기하학적-위상(Geometric-Phase, GP)의 위상 변조 방식을 사용하여 기하학적-위상 광학 소자(Geometric-Phase Optical Elements, GPOE)를 구현하였다. Pixelated nano-grating 시스템으로 nano-grating array 제작한다. 임프린팅 공정을 이용하여 nano-grating이 전사한다. Nano-grating이 형성된 배향막을 상부에서 정렬하는 상부 정렬 방식을 이용하여 반응성 메조겐을 배향하여 임베디드 GPOE를 제작한다. 제작된 GPOE는 소자 내부에 배향막이 존재하지 않고 얇은 두께를 가지며 굴곡진 기판에 구현이 가능하다. 해당 소자를 다른 광학 소자와 결합하여 광학계 시스템으로 TF-PSF(through-focus point spread function), TF-MTF(through-focus modulation transfer function), TF-image(through-focus image)를 측정하여 제작된 GPOE의 다초점 특성을 가진다. 이와 같은 응용은 다시점 디스플레이와 다초점 카메라 등 다양한 굴곡을 가진 광학 기기에 얇은 필름 형태로 삽입할 수 있는 광학 소자로 응용이 가능할 것으로 생각된다.