Arrayed waveguide grating의 스펙트럼을 해석하기 위해 Fresnel Kirchhoff diffraction 식과 Fraunhofer diffraction 근사식을 이용하여 실제로 제작되는 16채널 및 40채널의 arrayed waveguide grating에 대해 적용해 보았으며 Fraunhofer diffraction 근사식을 적용할 때 생기는 문제점을 모델별로 도출하였고 그 오차를 실제의 공정오차와 비교하였다.
We fabricated a multi-layer diffraction grating inside fused silica glass by using a femtosecond laser direct writing method. The femtosecond laser with a wavelength of 515 nm, a pulse width of 250 fs, a repetition rate of 100 kHz, and an average output power of 6 W was used. Two layer diffraction grating with a grating period of $6{\mu}m$ was successfully fabricated with the layer gap of 0.5, 1, 2, 3, and $5{\mu}m$, respectively. Also, we investigated the diffraction pattern by illuminating a He-Ne laser beam. Finally, we demonstrated the diffraction grating with a grating period of $3{\mu}m$ by adjusting the gap of each layer with a grating period of $6{\mu}m$. Femtosecond laser direct writing technology of multi-layer has a potential to fabricate the diffraction grating with a grating period of below $1.5{\mu}m$.
We fabricated the diffraction grating on the surface of fused silica glass using a femtosecond laser. The grooves of diffraction grating has a lot of micro crack and debris result in reduced diffraction efficiency. So, we polished the diffraction grating with $CO_2$ laser beam. With different scan number of $CO_2$ laser beam, we observed the image of diffraction grating and measured the diffraction efficiency.
We report an in-depth analysis of the design and fabrication of multilayer dielectric (MLD) diffraction gratings for spectral beam combining at a wavelength of 1055 nm. The design involves a near-Littrow grating and a modal analysis for high diffraction efficiency. A range of wavelengths, grating periods, and angles of incidence were examined for the near-Littrow grating, for the $0^{th}$ and $-1^{st}$ diffraction orders only. A modal method was then used to investigate the effect of the duty cycle on the effective indices of the grating modes, and the depth of the grating was determined for only the $-1^{st}$-order diffraction. The design parameters of the grating and the matching layer thickness between grating and MLD reflector were refined for high diffraction efficiency, using the finite-difference time-domain (FDTD) method. A high reflector was deposited by electron-beam evaporation, and a grating structure was fabricated by photolithography and reactive-ion etching. The diffraction efficiency and laser-induced damage threshold of the fabricated MLD diffraction gratings were measured, and the diffraction efficiency was compared with the design's value.
본 논문은 집적화된 소형의 분광모듈 구현을 위한 나노회절격자의 설계 및 제작에 관한 연구이다. 제안된 평면 구조의 나노회절격자는 회절격자로부터 반사된 빛을 집광하기 위하여 비등간격의 구조로 설계되었으며, 400 nm에서 650 nm까지의 파장 대역폭에서 균등한 분해능을 가지도록 비대칭 V 홈 구조를 가지도록 설계되었다. 최적 설계된 나노회절격자를 저가, 대량 생산에 적합한 UV-NIL 공정을 통해 제작하기 위하여 FT-IR 흡수스펙트럼을 분석하였으며, 이를 통해 5 nm 이내의 치수 정밀도를 가진 고분자 나노회절격자를 제작 할 수 있었다. 제작된 고분자 기반 나노회절격자를 이용한 집적형 분광모듈은 250 nm의 파장 대역폭에서 각 첨두파장의 기준으로 5 nm의 균등한 파장 분해능을 확인하였으며, 이는 다양한 분광모듈의 적용분야에 적용될 것으로 기대된다.
We investigated the diffraction efficiency, erasing property and rewriting property of diffraction grating with each wavelength of recording beam. A (P:P) polarized light was exposed on AsGeSeS and Ag/AsGeSeS thin film to form a diffraction grating by HeNe(635nm) laser and DPSS(532nm) laser. At the maximum efficiency condition, unpolarized HeNe laser beam was irradiated to erase 1ha generated diffraction grating. The HeNe laser showed more higher diffraction efficiency and the DPSS laser showed more faster diffraction grating time. At erasing and rewriting process, AsGeSeS(61%-85%)thin film showed better property than Ag doped Ag/AsGeSeS(53%-63%) double layer structured thin film.
2개의 결합층과 2개의 격자 층으로 구성된 회절격자 구조를 형성하고, 최적화 기법을 통하여 -1차에서 높은 투과 회절 효율을 가지는 회절격자를 설계하였다. 설계된 회절격자는 설계 중심파장에서 99.997%의 transverse electric wave 회절 효율을 가지고 있었으며, 95% 이상의 회절 효율을 유지하는 파장 폭이 80 nm이고 입사각 폭이 20.0°이었다. 회절격자 공차 분석을 수행하여 95% 이상의 회절 효율을 가지기 위한 두께 공차가 최소 60 nm 이상 확보되어 있고, 내부각도 10° 이내의 사다리꼴 모양에서도 회절 효율을 유지할 수 있음을 확인하였다.
We studied the characteristics of annular phase gratings as spatial frequency filters. We first calculated the Fraunhofer diffraction patterns of annular gratings and then got the modulation transfer function (MTF) from the zeroth order Hankel transform of the intensity distribution function. Binaryphase annular grating shows higher diffraction efficiency than binary phase rectangular grating. But the MTF decreases linearly in the low-frequency region as that of rectangular grating does. The diffraction pattern of 4-phase annular grating is similar to that of 2-phase grating and hence MTFs of the two are much alike. For 8-phase annular grating, the 7th order diffracted beam is the lowest one next to the first. Consequently, the diffraction efficiency is very high and the MTF graph is curved upward. The diffracted beams except the first order are negligible and hence the MTF characteristics are more improved in the case of 16-phase grating. But the degree of improvement becomes lowered c(Impaled with 8-phase grating. We made a 16-phase annular grating and measured its MTF. The experimental result agrees well with the calculated one.
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.
In this paper, we investigated the selective etching rate of amorphous As-Ge-Se-S thin film due to the photoexpansion effect and fabricated the 2-dimensional embossing type diffraction grating hologram. We measured the thickness change with the etching time among NaOH solution after forming 1-dimension diffraction grating. As a results, we found that the selective etching rate were $2.5\AA/s,\;3.3\AA/s,\;3.9\AA/s$ where NaOH solution concentration were 0.26N, 0.33N, 0.36N, respectively. Also after the formation of 2-dimensional diffraction grating by the $90^{\circ}$ degree of circulation on the formed 1-dimensional diffraction grating, we etched selectively during 60sec, among 0.26N NaOH solution and obtained 2-dimensional embossing diffraction grating. As the results of AFM (Atomic Force Microscopy), we confirmed the formation of distinct embossing type 2-dimensional diffraction grating hologram, successfully.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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