광대역 표면탄성파를 이용한 광선의 제어 및 응용 기술 연구

Abstract

본 논문은 광대역 표면탄성파를 이용한 음향 광학 공간 광 변조기에 관한 연구를 다루고 있다. 구현 된 음향 광학 공간 광 변조기는 도파로 층의 입사된 빛을 광대역 표면탄성파를 이용해 특정 각도로 회절 시킬 수 있으며, 이를 응용하여 3D 홀로그램 디스플레이를 구현 할 수 있다. 본 논문에서 소개 하는 장치의 구성은 어레이 형태의 빛을 모아주는 금속층, 도파로층, 표면탄성파를 발생시키는 Chirp(or Slansted) IDT층, 압전 효율이 높은 128° YX-LiNbO3 기판 및 스크린으로 구성된다. 어레이 형태의 빛을 모아주는 금속층을 통해 두 개의 빛이 ZnS 도파로 층에 입사된다. ZnS 입사된 빛은 chirp IDT에 발생하는 표면탄성파와 만나게 된다. chirp IDT 에서는 양뱡향으로 표면탄성파가 되고 이러한 표면탄성파가 두 개의 광선을 동시에 제어한다. 빛의 회절 각도와 강도는 표면탄성파의 구동력과 Chirp IDT의 주파수 변화에 의해 조절되며, 기본적인 회절 매커니즘은 Bragg 회절을 이용한다. 실험결과 410MHz의 중심 주파수에서 약 70 % 최대 회절 효율을 얻었다. 표면탄성파에 의해 회절 된 빛은 도파로 층 밖으로 또 한번 굴절하여 나오게 되고 바로 앞에 위치한 2D 스크린에 조사하게 된다. 제작된 소자를 광학 실험을 통해 음향 광학 공간 광 변조기로서 제대로 작동하는지 확인하였다. 실험을 통해 얻은 결과는 Bragg 회절과 어레이 형태를 적용하여 두 개 이상의 픽셀이 구현 된 것을 확인하였으며, 실험을 통해 보강해야 할 점들을 파악할 수 있었다. 따라서 본 논문에서는 소자의 설계 방법을 체계적으로 정립함으로써 추후에 강화된 성능을 가진 장치를 제작할 수 있도록 하였다.