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제안 방법
- (2) 회절 패턴을 측정하기 위해 He-Ne 레이저를 사용하였다. He-Ne 레이저에서 나온 빔을 편광기를 사용하여 감쇄시킨 후, 빔 확대기로 빔을 키우고 제작된 회절격자로 입사 시켰다. 회절 격자 샘플과 스크린 사이의 거리는 100 mm이고, 레일 위에 PD를 사용하여 측정된 차수에 따른 회절 강도를 측정하여 회절 효율을, 각 패턴들 사이의 거리를 측정하여 회절 각을 구하였다.
- 8 nm)레이저를 이용하여 얻은 실험 결과와 비교 하였다. 또한 FZP의 특성은 집속되는 빔의 초점 거리를 실험적으로 측정하여 특성을 확인 하였다.
- p>펨토초 레이저 초미세 가공 기술을 이용하여 실리카(fused silica)에 격자간격이 2 μm와 5 μm인 회절 격자를 제작하여 회절 각과 회절 효율을 측정하고 전산모사 결과와 비교분석 하였다. 또한, 초점거리가 25 mm 50 mm인 FZP (Fresnel Zone Plate)를 제작하고, 광학적 특성 결과를 측정하여 전산모사 결과와 비교 하였다. 펨토초 레이저를 이용하여 제작한 회절 격자와 FZP의 실험 측정 결과들과 전산모사 결과들이 서로 잘 일치함을 알 수 있었다.
- 본 연구에서는 회절 광학 소자들 중 기본이 되는 소자인 회절 격자와 FZP를 광학 부품 재료로 널리 사용되는 실리카에 미세가공이 가능한 펨토초 레이저를 사용하여 표면에 화학적 공정과정 없이 직접 제작하였다. 회절 격자의 회절 각과 회절 효율은 제작된 회절 격자의 선폭과 주기 등의 인자(factor)들을 이용하여 얻은 전사모사 결과와 He-Ne(파장 632.
- 이렇게 얻은 FZP 회절 패턴을 펨토초 레이저를 이용하여 제작하였으며, 가공 조건은 배율이 20(NA=0.4)인 대물렌즈를 사용하여, 0.1 mm/s의 속도, 4.98 μm의 펄스 세기로 가공 하였다.
- FZP의 크기는 3 mm 정도의 직경을 가진다. 제작된 FZP의 성능 측정을 위해서 빔 프로파일러를 사용하여 FZP와 빔 프로파일러 간의 거리를 마이크로로미터와 레일을 사용하여 1mm 크기로 변화 시키며 FZP의 빔 의 크기를 측정하여 거리에 따른 빔의 세기(Intensity, J/cm2) 값으로 초점거리를 측정하였다.(3) 측정된 FZP에 의한 초점거리는 1 mm 범위 내에서 예측된 초점거리와 잘 일치함을 알 수 있었다.
- 각각 2 μm와 3 μm의 주기로 제작된 회절 격자는 광학 현미경과 AFM을 사용하여 선폭이 200～300 nm 정도이고 깊이가 300～400 nm 정도 되는 것을 확인 하였다. 제작된 회절 격자의 효율을 측정하기 위해 가공 형상으로부터 얻은 가공된 깊이와 주기를 회절 격자의 푸리에 변환에 의해 효율을 전산모사 하는 방법을 적용하였다.(2) 회절 패턴을 측정하기 위해 He-Ne 레이저를 사용하였다.
- 펨토초 레이저 초미세 가공 기술을 이용하여 실리카(fused silica)에 격자간격이 2 μm와 5 μm인 회절 격자를 제작하여 회절 각과 회절 효율을 측정하고 전산모사 결과와 비교분석 하였다.
- He-Ne 레이저에서 나온 빔을 편광기를 사용하여 감쇄시킨 후, 빔 확대기로 빔을 키우고 제작된 회절격자로 입사 시켰다. 회절 격자 샘플과 스크린 사이의 거리는 100 mm이고, 레일 위에 PD를 사용하여 측정된 차수에 따른 회절 강도를 측정하여 회절 효율을, 각 패턴들 사이의 거리를 측정하여 회절 각을 구하였다.
- 회절 격자와 FZP는 실리카의 표면에 펨토초 레이저 펄스들이 중첩될 정도로 천천히 이동하는 스캐닝 방법을 적용하여 제작되었다. 회절 격자 제작을 위하여 고등광기술연구소에서 보유하고 있는 펨토초 레이저 가공 시스템을 이용하였다.
- 본 연구에서는 회절 광학 소자들 중 기본이 되는 소자인 회절 격자와 FZP를 광학 부품 재료로 널리 사용되는 실리카에 미세가공이 가능한 펨토초 레이저를 사용하여 표면에 화학적 공정과정 없이 직접 제작하였다. 회절 격자의 회절 각과 회절 효율은 제작된 회절 격자의 선폭과 주기 등의 인자(factor)들을 이용하여 얻은 전사모사 결과와 He-Ne(파장 632.8 nm)레이저를 이용하여 얻은 실험 결과와 비교 하였다. 또한 FZP의 특성은 집속되는 빔의 초점 거리를 실험적으로 측정하여 특성을 확인 하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 Stage는 X, Y 축은 Linear motor stage, 300×300 mm2의 가공 범위와 20 μm의 분해능, 20 mm/s의 최대 속력을 가지며, Z축은 Ballscrew stage, 200 mm의 범위 0.5 μm의 분해능, 20 mm/s의 최대 속력을 가지고 각각 다르게 구동이 된다.
- 회절 격자는 0.1 mm/s 가공속도, 2.12 μm 펄스 세기, 3 mm× 3 mm의 크기로 실리카 표면에 제작 하였다.
이론/모형
- 끝으로, He-Ne (파장 632.8 nm)를 사용 하였을 때 각각 25 mm, 50 mm의 초점거리를 가지는 회절소자인 FZP의 회절 패턴은 MatLab을 사용하여 얻었다. 이렇게 얻은 FZP 회절 패턴을 펨토초 레이저를 이용하여 제작하였으며, 가공 조건은 배율이 20(NA=0.
- 회절 격자와 FZP는 실리카의 표면에 펨토초 레이저 펄스들이 중첩될 정도로 천천히 이동하는 스캐닝 방법을 적용하여 제작되었다. 회절 격자 제작을 위하여 고등광기술연구소에서 보유하고 있는 펨토초 레이저 가공 시스템을 이용하였다. 펨토초 레이저 가공은 극도의 높은 첨두출력(>10 GW)에 의한 비선형 현상인 다광자 흡수(Multi-photon absorption) 과정에 의해 가공물질에 제한적이지 않고 유리, 금속, 유전체, 세라믹 등 다양한 재질의 정밀 가공이 가능하며 비열적(Non-thermal) 성질에 의해서 정밀 미세가공이 가능하다.
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