은염건판을 반전표백 처리하여 위상형 홀로그래픽 회절격자를 제작하였다. 반전표백에 적합한 화학적 현상액을 사용하고, 표백 후 isopropyl alcohol에 의한 급속탈수 방법으로 회절격자의 효율을 높일 수 있었다. 현상액의 종류와 표백액의 조성 변화 그리고 건조 방법에 따른 회절효율의 변화를 실험적으로 측정하였으며, 각각의 경우에 제작된 회절격자의 특성을 이론적으로 분석하였다. 제작된 회절격자는 최적 조건에서 최고 88%의 효율을 보여, 상용표백 방법으로 제작된 회절격자에 비해 산란이 적으면서도 효율이 높은 결과를 얻었다.
임의의 형태를 갖는 회절격자의 결합계수를 쉽게 계산할 수 있도록 확장된 새로운 층 방법을 제안한다. 기종이 새로운 층 방법은 회절격자 영역의 비유전상구의 종축 방향에 대해서만 평균을 취하여 결합계수를 계산하였지만 확장된 새로운 층 방법은 종축과 횡축 양 방향으로 비유전상수의 평균값을 취하여 새로운 층의 비유전상수로 설정하였다. 따라서 회절격자가 임의의 형태를 가지는 경우 새로운 층 방법에서는 새로이 설정하는 층의 비유전상수 값이 횡축으로 변화하는 함수였지만 확장된 새로운 층 방법에서는 단일 상수 값이어서 결합계수를 쉽계 계산할 수 있다. 이 방법을 사용하여 사다리꼴과 삼각형 형태의 회절격자를 가지는 5층 구조 Distributed Feedback 구조 소자의 결합계수를 계산하였다. 확장된 새로운 층 방법에 의한 결합계수 계산 결과의 정확성 검증을 통하여 사다리꼴과 같은 임의이 형태를 가지는 회절격자의 결합계수 계산에 확장된 새로운 층 방법이 매우 유용함을 보였다.
회절격자의 인접한 반주기 길이 사이에 음의 상관관계가 있는 회절격자 반주기의 랜덤 변이가 QWS-DFB 레이저의 특성에 미치는 영향을 유효 굴절률 전달 매트릭스 방법을 이용하여 해석하였다. 상관계수가 0에서 -1로 가까이 감에 따라 랜덤 변이에 의한 회절격자 주기의 오차가 감소하면서 단일모드 안정성과 파장 정확도의 저하가 덜 심각해진다. 이는 랜덤 변이의 크기가 같다면 상관관계가 없는 전자빔 lithography 법으로 회절격자를 만들기보다는 optical lithography 법으로 만드는 것이 회절격자 주기 랜덤 변이의 영향을 줄이는 데에 유리함을 의미한다. 그리고 전자빔 lithography를 이용하여 DFB 레이저를 만들 때에 랜덤 변이의 영향을 줄이려면 분해능을 높이거나, 인접 반주기 길이의 랜덤 변이에 음의 상관관계를 주어야 한다.
위상편이 회절격자 간섭계와 이진 컴퓨터 형성 홀로그램을 제작하여 널 시스템을 구성하고 비구면형상 측정 시스템을 구축하였다. 제안하는 시스템은 비구면형상에 맞게 제작된 이진 컴퓨터 형상 홀로그램과 가시도가 조정된 위상편이 회절격자간섭계로 이루어져있다. 위상편이 회절격자간섭계는 회절격자의 홈 형상이나 간섭을 일으킬 측정광과 기준광을 바꿈으로써 가시도를 쉽게 조절할 수 있고, 높은 수준의 측정 정확도를 가지는 장점을 가지고 있다. 이진 컴퓨터 형성 홀로그램은 비구면의 정보를 통하여 컴퓨터로 수치모사한 후 전자-빔 리토그래피 장비로 제작할 수 있고, 위상편이 회절격자 간섭계, 비구면과 함께 자동곡률측정 방식으로 설치된다. 간섭계와 홀로그램을 제작한 후 비구면을 측정, 실험을 수행하고 시스템을 평가하였다.
본 연구에서는 은염 물질인 Slavich PFG-01을 사용하여 투과형 홀로그래피 회절격자를 제작하고, 고효율의 회절격자 제작을 위한 현상액의 조성 등과 같은 화학적 처리 과정의 조건들을 파악하고, 반전표백과 무정착 은염 재생성 표백에 의한 회절격자의 회절 효율 특성에 대해 알아보았다. 현상액 AAC를 사용하여 반전표백에서 89.0%과 무정착 은염 재생성 표백에서 82.1%의 최대회절효율을 얻었으며, 무정착 은염 재생성 표백의 경우는 반전표백에 비해 높은 노출에너지가 필요함을 알 수 있었다. 기존의 홀로그래피 기록물질인 Agfa 8E75HD나 BB-640로 보고된 회절효율에 비해 더 높은 회절효율 얻을 수 있었으며, 기록물질 특성 차이로 인해 더 높은 노출에너지가 필요함을 알 수 있었다. 한 가지 현상 주약으로 이루어진 현상액에 비해 두가지 현상 주약을 혼합한 경우 더 높은 회절효율을 얻을 수 있었으며, 대체로 반전표백에 비해 무정착 은염 재생성 표백에서 높은 회절효율을 나타내었다.
구면 거울을 정밀하고 정확하게 측정할 수 있는 위상천이 회절격자 간섭계를 제시한다. 간섭계는 하나의 회절격자를 이용하여 간섭계의 기준광과 측정광을 분할하고, 다시 결합시켜 간섭무늬를 생성시키고 위상천이 시키는 간단한 구조로 설계되었다. 광원으로부터의 광을 큰 수치구경인 고정도의 집속렌즈의 초점에 위치한 회절격자 위에 집속하여 반사회절된 파면을 기준파면과 측정파면으로 사용한다 부가적인 기준면이 없이 회절격자 위의 매우 작은 영역이 기준면을 대신하므로 시스템 오차가 작다. 광섬유 형태의 공초점현미경 구조를 광원과 집속렌즈 사이에 설치하여 집속렌즈와 회절격자사이의 정렬오차를 최소화 하였다. 회절격자를 광축에 수직한 방향으로 이송함으로써 기준파면과 측정파면사이에 상대적인 위상천이를 일으켜서 일련의 위상천이된 간섭무늬를 쉽게 획득할 수 있다. 간섭계를 제작하고, 결상렌즈와 CCD를 이용해서 얻은 위상천이된 대상구면 거울의 간섭무늬들을 해석하여 전체적인 간섭계 시스템의 성능을 평가해 보았다.
회절격자 주기의 랜덤 변이가 DFB 레이저의 특성에 미치는 영향을 유효 굴절률 전달 매트릭스 방법을 이용하여 해석하였다. 레이저의 양 거울면은 완전 무반사 처리되었다고 가정하였으며, 회절격자 주기의 변이는 Gaussian 랜덤 변수로 표현하였다. 회절격자 주기의 랜덤 변이는 균일 회절격자 DFB 레이저와 QWS-DFB 레이저 스펙트럼의 대칭성을 깨뜨리고 유효 결합계수를 감소시킨다. 이에 따라 균일 회절격자 DFB 레이저에서는 ${\pm}$1모드 거울면 손실의 평균값이 증가하고 금지 대역폭이 감소하며, QWS-DFB 레이저에서는 단일모드 안정성과 파장 정확도가 저하된다. QWS-DFB 레이저의 거울면 손실 차이는 결합계수에 관계없이 회절격자 주기의 랜덤 변이가 카짐에 따라 감소하고, spatial hole-burning 효과는 정규화된 결합계수가 1.5보다 클 때에는 주는 데 반하여 작을 때에는 커진다.
회절격자의 회절 효율은 회절격자의 내부에 형성되는 격자의 구조에 의해 영향을 받으며, 이러한 격자의 구조는 변조방식에 의해 결정된다. 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH) 역시 기본적으로 회절격자의 원리와 같기 때문에 CGH의 내부에 기록된 패턴은 변조 방식에 따라 달라지며 이 때문에 재생 영상의 성능에 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 이러한 사실을 바탕으로 싸인파 변조 및 구형파 변조 방식에 따른 CGH를 제작하고 재생 영상의 특성을 분석하였다. 또한 각각의 변조방식에 대하여 진폭 및 위상형, 위상형 그리고 이진 위상형 CGH의 재생 능력을 분석하였다.
본 논문에서는 새로운 양자화 방법을 도입하여 학습을 수행하는 단층 신경망을 광학적으로 구현하였다 본 논문의 시스템은 입력 마스크 위상형 홀로그램 회절격자. LCD, CCD 카메라 등으로 구성된다. 입력단의 뉴런과 출력단의 뉴런간의 연결은 홀로그램 회절격자를 이용하여 2차원 연결을 이루었으며, 회절광들의 세기를 같게 하기 위하여 진폭형 회절격자를 위상형 회절격자로 변환시켰다. 뉴런간의 가중치는 2진 양자화되어 LCD를 이용하여 나타내었고, 출력값은 CCD를 통하여 컴퓨터에 입력되어 가중치를 보정하며, 이 과정은 학습이 완료될 때가지 반복 수행된다. 실험은 학습도 (learning rate) 0.5, 0.9에 대하여 실행하였으며, 제안된 방식으로 학습을 무리없이 수행할 수 있음을 확인할 수 있었다.
주기가 일정하지 않은 다중 슬릿의 회절 무늬에 대한 식을 유도하고, 여러 가지 주기의 data값에 대하여 컴퓨터를 이용하여 회절 무늬를 시뮬레이션 해 보았다. 두 개의 주기가 혼합되어 있는 회절격자의 회절무늬시뮬레이션 결과 세가지 경향이 관찰되었다. 첫째는 각각의 위치에 peak형태의 회절무늬가 나오는 경우이고 둘째는 두 주기의 평균의 위치에 peak형태의 회절무늬가 나오는 경우이고 셋째는 두 주기의 합의 위치에 peakgudxo의 회절무늬가 나오는 경우이다. 이러한 결과를 이용하여 관측된 회절무늬에 위치에서부터 회절격자의 형태를 예측하는 것이 가능하게 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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