KR101826765B1 - 파면 분할방식의 실시간 편광측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파면 분할방식의 실시간 편광측정기에 관한 것으로서, 특히, 한점의 편광상태 뿐만 아니라 편광상태의 1차원 분포 또는 파장에 따른 편광상태를 움직이는 광부품없이 한번의 측정만으로 편광상태를 측정할 수 있는 파면 분할방식의 실시간 편광측정기에 관한 것으로서, 입사되는 측정광을 편광변조시키는 공간 편광변조기와, 상기 공간 편광변조기를 통과한 투과광의 광량을 결정하는 검광판과, 상기 검광판을 지나온 빛살의 광량을 검출하는 다채널 검출기를 포함하고, 상기 공간 편광변조기는 광축이 서로 다른 복굴절프리즘 1 및 복굴절프리즘 2를 포함하고, 상기 복굴절프리즘 1 및 상기 복굴절프리즘 2의 광축은 측정광의 진행방향과 수직 또는 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

파면 분할방식의 실시간 편광측정기{Division of wavefront real-time photo-polarimeter}

본 발명은 파면 분할방식의 실시간 편광측정기에 관한 것으로서, 특히, 한점의 편광상태 뿐만 아니라 편광상태의 1차원 분포 또는 파장에 따른 편광상태를 움직이는 광부품없이 한번의 측정만으로 편광상태를 측정할 수 있는 파면 분할방식의 실시간 편광측정기에 관한 것이다.

편광 측정기는 복굴절 필름의 위상차 측정이나 반도체 공정 중의 박막의 두께나 굴절률 등의 광특성을 모니터링하는 용도로 많이 쓴다. 반도체 웨이퍼의 크기가 커지고 제조과정이 복잡해짐에 따라 빠르고 정확한 측정이 요구되고 있다.

편광 측정기는 크게 시분할 방식과 실시간 측정 방식으로 나눌 수 있다. 시분할 방식은 위상판, 검광판과 같은 광부품의 방위각을 여러 번 바꿔가면서 잰 신호를 종합하여 편광 상태를 결정한다. 장치 구성이 간단하고 하나의 검출기를 쓰는 장점이 있지만, 광부품을 회전해야 하므로 측정시간이 수십 밀리 초보다 짧아지기 어렵다.

반면에 실시간 측정 방식은 편광상태를 잴 빛을 여러 가닥으로 나눈 후, 개개의 빛줄기를 편광 변조한 후 검광 검출한 자료를 바탕으로 편광상태를 결정한다. 여러 검출기를 써야 하고 장치 구성이 복잡해지는 단점이 있지만 움직이는 부분이 없어서 빛의 편광상태를 빠르게 잴 수 있다.

실시간 측정 방식은 빛을 나누는 방식에 따라 진폭분할 방식과 파면분할 방식으로 분류할 수 있다.

특허문헌 0001 및 0002로 개시된 진폭분할 방식은 빛의 단면 특성이 유지되도록 빛살을 나누는 방식으로 단면에 따라 편광상태가 변하는 경우 측정 오차가 작다. 그리고 특허문헌 0003으로 개시된 파면분할 방식은 빛의 단면을 여러 개로 나누므로 장치 구성이 상대적으로 단순하다.

파면분할 방식의 편광 측정기의 경우 특허문헌 0004 내지 0006과 같이 파면에 따라 편광변조하기 위해 광특성이 위치에 따라 이산적으로 변하는 광부품을 쓰기도 한다. 이 경우 특별히 설계되고 미세 가공된 부품이 필요하므로 제작비용이 많이 든다. 반면에 복굴절 프리즘과 같이 광특성이 위치에 따라 연속적으로 변하는 광부품을 쓸 수 있으면 특허문헌 0007과 같이 미세 가공이 필요하지 않고 장치 구성이 간단해져서 쉽게 장치를 만들 수 있다. 이 방식을 쓰는 종래 기술로 변형된 특허문헌 008의 바비넷 시스템을 쓰거나 4매의 복굴절 프리즘(비특허문헌 0001)을 써서 편광상태의 2차원 분포를 재는 것이 발표되었다. 두 기술의 공통점은 2매의 복굴절 프리즘을 광축이 직교하도록 붙여 만든 바비넷 시스템의 변형을 쓴 것이다. 2차원 영상을 한번만 측정하여 편광상태의 2차원 분포를 재므로 공간 분해능이 떨어지거나 측정 정밀도가 낮아진다. 또한 파장에 따른 편광상태를 재지 못한다.

(0001) US5337146A (1994.08.09) (0002) US4681450A (1987.07.21) (0003) US7230717B2 (2007.06.12) (0004) KR10-0598860B1 (2006.07.03) (0005) US4158506A (1979.06.19) (0006) JP5140409B2 (2012.11.22) (0007) KR10-1373709B1 (2014.03.06) (0008) US6674532B2 (2004.01.06)

(0001) Kazuhiko Oka and Toshiaki, "Kaneko, Compact complete imaging polarimeter using birefringent wedge prisms," Opt. Express, Vol. 11, No. 13, 2003, p.1510

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 한점의 편광상태 뿐만 아니라 편광상태의 1차원 분포 또는 파장에 따른 편광상태를 움직이는 광부품없이 한번의 측정만으로 편광상태를 측정할 수 있는 파면 분할방식의 실시간 편광측정기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

입사되는 측정광을 위치에 따라 편광변조시키는 공간 편광변조기와, 상기 공간 편광변조기를 통과한 빛의 편광상태에 따라 투과 광도를 결정하는 검광판과, 상기 검광판을 지나온 빛살의 광량을 검출하는 다채널 검출기를 포함하고,

상기 공간 편광변조기는 광축이 서로 다른 복굴절프리즘 1 및 복굴절프리즘 2를 포함하고, 상기 복굴절프리즘 1 및 상기 복굴절프리즘 2의 광축은 측정광의 진행방향과 수직 또는 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식의 실시간 편광측정기를 제공한다.

상기 복굴절프리즘 2의 광축과 상기 검광판의 투과축이 45°어긋나도록 정렬되는 것이 좋다.

그리고 상기 공간 편광변조기에는 상기 복굴절프리즘 1의 입사측과 상기 복굴절프리즘 2의 출사측에 복굴절판 1과 복굴절판 2가 각 포함될 수 있다. 상기 복굴절판 1과 상기 복굴절판 2는 상기 복굴절프리즘 1과 상기 복굴절프리즘 2와 중심부의 두께가 동일하고 광축이 서로 직교하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 측정광의 직경을 키우기 위해 빔 확대기가 더 구비될 수 있고, 평균적인 편광성분만을 얻기 위해 상기 빔 확대기 내에 핀홀을 추가할 수 있다.

상기 빔 확대기는 수차를 줄이기 위해 구면 또는 비구면 거울을 포함하여 만들어질 수 있고, 상기 빔 확대기의 상기 핀홀 면에 측정 대상물의 상을 만드는 결상 광학계가 구비될 수 있다.

그리고 상기 빔 확대기와 상기 다채널 검출기 사이에 분산매질과 원통형 광학계가 순차적으로 배치될 수 있고, 또한, 상기 빔 확대기와 상기 다채널 검출기 사이에 선형가변필터(linear variable bandpass filter) 또는 대역투과필터가 구비될 수 있다.

나아가, 측정 대상물의 상을 슬릿 면에 만드는 결상 광학계와, 상기 슬릿으로부터 통과된 1차원 영역의 광을 평행광화하는 시준 광학계가 구비되고,

상기 측정광은 상기 시준 광학계를 통과한 평행광이고,

상기 시준 광학계와 상기 다채널 검출기 사이에 원통형 광학계가 배치되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 시준 광학계와 상기 다채널 검출기 사이에 선형가변필터 또는 대역투과필터가 구비될 수 있다.

상기 다채널 검출기는 디지털 카메라와 같이 2차원 영상을 재는 검출기가 바랍직하나, 1차원 검출기나 사진필름일 수 있고, 주사장치가 붙은 단일 채널 검출기도 가능하다. 또한, 대역 투과필터가 구비된 2차원 검출기 여러 개로 구성될 수 있다.

본 발명의 파면 분할방식의 실시간 편광측정기는 한점의 편광상태 뿐만 아니라 편광상태의 1차원 분포 또는 파장에 따른 편광상태를 움직이는 광부품없이 한번의 측정만으로 편광상태를 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 파면 분할방식의 실시간 편광측정기의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 복굴절프리즘 1 및 복굴절프리즘 2의 측면상태를 나타내는 측면도이고,
도 3은 복굴절프리즘 1 및 복굴절프리즘 2의 광축방향을 나타내기 위한 도면이다.
도 4는 복굴절판이 구비된 파면분할방식의 편광측정기를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 5는 복굴절판 1, 복굴절프리즘 1, 복굴절프리즘 2 및 복굴절판 2의 광축방향을 개략적으로 나타내는 도면이며,
도 6은 2조의 복굴절 프리즘 군으로 구성된 공간 편광변조기의 측면도를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 결상광학계가 구비된 파면 분할방식의 1차원 편광측정기의 평면상태를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 8은 결상광학계가 구비된 파면 분할방식의 1차원 편광측정기의 정면상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 분산매질과 원통형 광학계가 구비된 파면 분할방식의 분광 편광측정기의 평면상태를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 10은 분산매질과 원통형 광학계가 구비된 파면 분할방식의 분광 편광측정기의 정면상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 파면 분할방식의 실시간 편광측정기의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 파면 분할방식의 실시간 편광측정기의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 파면 분할방식의 실시간 편광측정기는 도 1과 같이 크게 공간 편광변조기(10), 검광판(30) 및 다채널 검출기(50)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 공간 편광변조기(10)는 입사되는 측정광(1)을 편광변조시키기 위한 것으로서, 2매 이상의 복굴절프리즘으로 구성된다.

상기 공간 편광변조기(10)가 2매 이상의 복굴절프리즘으로 구성됨으로서, 위치에 따라 서로 다른 편광이 되도록 변조할 수 있다.

상기 공간 편광변조기(10)를 도 1에서는 광축이 서로 다른 복굴절프리즘 1(110)과 복굴절프리즘 2(120)로 구성하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 3매 이상으로 구성할 수 있는 등 크게 한정되는 것은 아니다.

그리고, 도 1에서는 상기 복굴절프리즘 1(110)과 복굴절프리즘 2(120)의 광축이 측정광(1)의 진행방향과 수직하고 두께가 위치에 따라 변하도록 형성되어 있으나, 광축이 측정광의 진행방향과 경사지도록 형성될 수도 있다.

도 2는 복굴절프리즘 1 및 복굴절프리즘 2의 측면상태를 나타내는 측면도이고, 도 3은 복굴절프리즘 1 및 복굴절프리즘 2의 광축방향을 나타내기 위한 도면이다. 도 2 및 도 3에서 화살표는 광축 방향을 나타낸다.

코뉴 비편광기(Cornu depolarizer)와 비교했을 때 상기 복굴절프리즘 1(110)의 광축 방향(110a)이 x축과 나란하고, 상기 복굴절프리즘 1(110)의 광축(110a)과 상기 복굴절프리즘 2(120)의 광축(110b)이 서로 다른 점이 다르다.

상기 복굴절프리즘 1(110)과 상기 복굴절프리즘 2(120)의 광축이 45° 어긋나 있는 등 서로 다르기 때문에, 편광방향이 상기 복굴절프리즘 1(110)의 광축방향과 나란하거나 수직인 선평광이 입사했을 때 측정광이 상기 복굴절프리즘 1(110)을 지날 때는 편광상태가 변하지 않지만, 상기 복굴절프리즘 2(120)에는 광축에 대해 45° 방향으로 편광된 빛이 입사하게 되고 위치(x축 방향)에 따라 두께가 달라지므로 편광 상태가 위치에 따라 달라지는 효과가 생긴다. 그러나, 종래와 같이 두 복굴절 프리즘의 광축이 직교한 경우에는 복굴절 프리즘 쌍을 지난 후의 편광상태가 변하지 않아 편광변조 효과가 생기지 않는다.

그리고 상기 복굴절프리즘 1(110)의 꼭지각(α)이 90°이면, 평행판이 되어 위치에 따라 편광 변조 효과가 생기지 않게 된다. 반대로 지나치게 작으면 위치에 따라 편광 변조 효과가 커져 검광판(30)을 지난 후 광량의 변화가 위치에 따라 급격하게 변하게 된다. 다채널 검출기(50)의 각 화소는 화소에 들어오는 모든 빛의 광량의 합을 재게 되므로 광량 변화가 위치에 따라 급격하게 변할 경우 다채널 검출기(50)의 신호가 상태를 올바로 재지 못하는 문제가 있다.

따라서, 상기 복굴절프리즘 1(110)의 꼭지각(α)는 상기 다채널 검출기(50)의 단위 화소 크기, 화소 개수와 측정광의 직경 등을 함께 고려하여 나이퀘스트-섀넌(Nyquist Shannon)의 표본추출율을 위반하지 않게 충분히 많은 간섭무늬를 잴 수 있도록 결정해야하나 0.1~89.9°로 이루어지는 것이 좋다.

상기 검광판(30)은 상기 공간 편광변조기(10)를 통과한 투과 광도를 결정하기 위한 것이다. 상기 공간 편광변조기(10)에 의해 편광 변조된 빛을 편광상태에 따라 광량의 변화로 효과적으로 바꾸기 위하여 상기 검광판(30)의 투과축을 상기 복굴절프리즘 2(120)의 광축과 45°경사지도록 배치하는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 다채널 검출기(50)는 상기 검광판(30)을 지나온 빛살의 광량을 검출한다. 스토크스 매개변수를 온전하게 결정하기 위해서는 다채널 검출기(50)의 화소는 4개 이상이어야 한다. 입사광의 편광상태는 다채널 검출기(50) 신호와 보정 과정에서 얻은 장치행렬(instrument matrix)을 사용하여 결정한다.

그리고 장치의 보정은 편광상태를 잘 알고 있는 일군의 편광을 보내 장치행렬을 구하는 과정이다. 장치행렬은 입사광의 스토크스 매개변수와 상기 다채널 검출기(50) 신호 사이의 관계를 나타내는 행렬인데 아래의 수학식 1과 같은 관계에 있다.

스토크스 매개변수는 4개의 실수이므로 Sp는 4×1 벡터이고, 상기 다채널 검출기의 화소수가 m개이면, 검출기 신호 Id는 m×1 벡터이다. 이 경우 장치행렬 A는 m×4 행렬이 된다. 보정할 편광은 편광판과 위상판을 차례로 두고 위상판을 회전하여 생성한다. 위상판이 선형 위상판이고 편광판의 투과축을 시스템 좌표계의 기준축(0°)으로 설정하면 출력광의 스토크스 매개변수는 위상판의 느린축이 편광판의 투과축과 나란한 경우 다음의 수학식 2와 같다.

여기에서

는 위상판의 느린축 방위각이고, R은 위상판의 위상차이다. So는 출력광의 광도이다. 위상판을 돌려가면서 여러 방위각

에서 잰 다채널 검출기의 신호와 각각의 스토크스 매개변수 사이에는 수학식 3 내지 5와 같은 관계에 있다.

여기에서

는 위상판 방위각이

일 때 다채널 검출기(50)의 i번째 화소의 신호이고,

는 출력광의

번째 스토크스 매개변수이다. 측정 회수의 최소는 4인데 잡음 등을 고려하면 측정 횟수를 늘리는 것이 바람직하다. 측정 회수가 4보다 큰 경우 측정 간격은 22.5°보다 작게 하는 것이 좋다. Im은 측정한 것이고, Sm은 위상판의 방위각

와 R에 의해서 결정되는 것으로 알고 있어야 한다. 이것으로부터 장치행렬 A는 수학식 6과 같이 구할 수 있다.

여기에서 위첨자 T는 전치행렬(transpose matrix)을 나타낸다. 장치 행렬이 구해지면 다채널 검출기(50)의 신호(Id)로부터 다음의 수학식 7과 같이 스토크스 매개변수 Sp를 구한다.

도 4는 복굴절판이 구비된 파면분할방식의 편광측정기를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 복굴절판 1, 복굴절프리즘 1, 복굴절프리즘 2 및 복굴절판 2의 광축방향을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6은 2조의 복굴절 프리즘 군으로 구성된 공간 편광변조기의 측면도를 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 복굴절판이 구비된 파면분할방식의 편광측정기는 도 4와 같이 상기 복굴절프리즘 1(110)의 입사측과 상기 복굴절프리즘 2(120)의 출사측에 도 4와 같이 각 복굴절판 1(130)과 복굴절판 2(140)가 배치되어 구성된다.

상기 복굴절판 1(130)과 상기 복굴절판 2(140)는 상기 복굴절프리즘 1(110) 및 상기 복굴절프리즘 2(120)의 중심부의 두께와 동일하고, 도 5와 같이 광축이 서로 직교하도록 형성된다. 도 5에서 부호 130a는 상기 복굴절판 1(130)의 광축을 나타내고, 140a는 상기 복굴절판 2(140)의 광축을 나타낸다.

상기 복굴절판 1(130) 및 상기 복굴절판 2(140)를 배치시켜 상기 복굴절프리즘 1(110) 및 상기 복굴절 프리즘2(120)의 중심부에서 위상차가 0이 되도록 만들어 광원의 가간섭 길이에 대한 문제를 해결할 수 있다.

또한, 측정광의 직경을 키우고, 파면에 따른 불균일성 및 고주파 성분을 제거하기 위하여 도 4와 같이 공간필터 기능이 있는 빔 확대기(60)가 구비되는 것이 좋다. 상기 빔 확대기로서 두개의 렌즈(620,630)와 상기 두개의 렌즈(620,630) 사이에 핀홀(pinhole)(610)이 배치된다. 상기 빔 확대기(60)는 측정광의 두 직교 편광성분의 고주파 성분을 제거하므로 평균적인 편광상태만 통과시키는 구실도 함께 한다. 상기 빔 확대기(60)는 렌즈 대신에 색수차나 구면 수차를 줄이기 위해 구면 또는 비구면 거울로 이루어질 수도 있다.

그리고, 도 6과 같이 상기 공간 편광변조기(10)는 복굴절판 1(130), 복굴절프리즘 1(110), 복굴절프리즘 2(120) 및 복굴절판 2(140)로 구성된 복굴절 프리즘 군이 2조(10a,10b)로 배치될 수 있다. 1조(10a)만 쓰는 경우 복굴절 프리즘 1(110)의 광축과 나란한 선편광이 입사하는 경우 편광변조 효과는 전적으로 복굴절 프리즘 2(120)에 의해서만 생긴다. 이 경우 편광변조 효과가 적어 측정 감도가 떨어질 수 있다. 그러나 도 6과 같이 2조를 쓰면 두 번째 복굴절 프리즘 군(10b)에 의해 편광변조가 추가로 일어나므로 이같은 문제를 해결할 수 있다.

다음으로 도 7은 결상광학계가 구비된 파면 분할방식의 1차원 편광측정기의 평면상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 8은 결상광학계가 구비된 파면 분할방식의 1차원 편광측정기의 정면상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 결상광학계(710)가 구비된 파면 분할방식의 1차원 편광측정기에는 도 7과 같이, 측정대상물(2)의 상을 슬릿(720) 면에 만드는 결상광학계(710)와, 상기 슬릿(720)으로부터 통과된 1차원 영역의 광을 평행광화하는 시준 광학계(730)와, 상기 시준 광학계(730)와 상기 다채널 검출기(50) 사이에 배치되는 원통형 광학계(80)가 구비된다.

상기 결상광학계(710)는 측정대상물(2)의 측정 영역의 상을 슬릿(720)에 만드는 구실을 한다. 그리고 상기 슬릿(720)은 상의 1차원 영역의 빛은 통과시키고 나머지는 차단시킨다. 상기 슬릿(720)에서 나온 빛 가운데 도 7과 같이 상기 슬릿(720)의 넓은 폭 방향으로 퍼져 나오는 빛은 상기 시준 광학계(730)와 상기 원통형 광학계(80)에 의해 다채널 검출기(50)에 집속되나, 도 8과 같이 상기 슬릿(720)의 좁은 폭 방향으로 퍼져 나오는 빛은 시준된 상태로 상기 다채널 검출기(50)에 입사하게 된다.

상기 시준 광학계(730)는 상기 슬릿(720)으로부터 통과된 1차원 영역의 광을 평행광화하는 렌즈나 구면 또는 비구면 거울로 이루어질 수 있다.

그리고 도 7과 8에서 볼 수 있듯이 상기 슬릿(720)에서 퍼저 나오는 빛은 상기 공간 편광변조기(10)를 지나면서 y축 방향으로는 편광상태가 달라지지 않고 x축 방향으로만 편광상태가 달라진다. 상기 원통형 광학계(80)는 편광변조가 일어나지 않는 y 축 방향의 빛을 상기 다채널 검출기(50)에 집속하여 결상하고 변조가 일어나는 x 축 방향의 빛은 그대로 통과시키는 구실을 하는 것으로서, 상기 공간 편광변조기(10)와 상기 검광판(30) 사이 또는 상기 검광판(30)과 상기 다채널 검출기(50) 사이 등 상기 시준 광학계(730)와 상기 다채널 검출기(50) 사이에 배치되면 족하다. 그리고 상기 원통형 광학계(80)는 원통형 렌즈나 구면 또는 비구면 원통 거울 등으로 이루어질 수 있다.

상기 슬릿(720)의 특정 위치에서 나온 빛은 상기 다채널 검출기(50)의 같은 y축 좌표 상에서 x축 방향으로 넓게 퍼진다. 스토크스 매개변수는 x축 방향의 광검출기 신호와 장치행렬을 써서 결정한다.

한편, 도 7 및 도 8에 도시되지 않았으나, 상기 슬릿(720)과 상기 다채널 검출기(50) 사이에 선형가변필터 또는 대역투과필터를 배치할 수 있음은 물론이다.

도 9는 분산매질과 원통형 광학계가 구비된 파면 분할방식의 분광 편광측정기의 평면상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 10은 분산매질과 원통형 광학계가 구비된 파면 분할방식의 분광 편광측정기의 정면상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 파면 분할방식의 분광 편광측정기에는 도 9와 같이, 분산매질(90)과 원통형 광학계(80)가 구비될 수 있다.

상기 분산매질(90)은 프리즘이나 회절격자와 같이 빛을 파장에 따라 분리하는 매질이다. 그리고 상기 원통형 광학계(80)는 원통형 렌즈, 구면 또는 비구면 원통 거울 등으로 이루어질 수 있다.

상기 분산매질(90)에 의해 파장에 따라 분리된 빛은 도 9와 같이 상기 원통형 광학계(80)에 의해 상기 다채널 검출기(50)에 모아진다. 즉, 같은 파장의 빛은 상기 다채널 검출기(50)의 같은 y축 좌표 상에서 x축 방향으로 넓게 퍼진다. 스토크스 매개변수는 x축 방향의 상기 다채널 검출기(50) 신호와 장치행렬을 사용하여 결정한다.

그리고 측정광(1)의 직경을 키우고, 파면에 따른 불균일성 및 고주파 성분을 제거하기 위하여 도 9와 같이 핀홀(pinhole)이 형성된 빔 확대기(60)가 구비되는 것이 좋다. 나아가 상기 핀홀이 형성된 빔 확대기(60)는 평균적인 편광상태만 통과시키는 구실도 함께 한다. 상기 빔 확대기(60)는 렌즈 대신에 구면 또는 비구면 거울로 이루어질 수도 있음은 물론이다.

도 9에서는 상기 분산매질(90)과 상기 원통형 광학계(80)를 상기 검광판(30)과 상기 다채널 검출기(50) 사이에 순차적으로 배치하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 원통형 광학계(80)를 상기 분산매질(90) 다음에 오도록 배치하면 족하다.

예를 들면, 빔확대기-분산매질-공간 편광변조기-원통형 광학계-검광판-다채널 검출기, 또는 빔확대기-공간 편광변조기-분산매질-원통렌즈-검광판-다채널 검출기 순으로 배치할 수 있다.

한편, 도 9 및 도 10의 실시예는 분산매질을 써서 분광하는 방식이나 상기 분산매질(90)과 상기 원통렌즈(80) 대신에 선형가변필터를 배치해도 같은 효과를 얻을 수 있다.

1: 측정광,
2: 측정대상물,
10: 공간 편광변조기,
110: 복굴절프리즘 1,
120: 복굴절프리즘 2,
130: 복굴절판 1,
140: 복굴절판 2,
30: 검광판,
50: 다채널 검출기,
60: 빔 확대기,
80: 원통형 광학계

Claims (12)

1. 입사되는 측정광을 편광변조시키는 공간 편광변조기와, 상기 공간 편광변조기를 통과한 빛의 편광상태에 따라 투과 광도를 결정하는 검광판과, 상기 검광판을 지나온 빛살의 광량을 검출하는 다채널 검출기를 포함하고,
   상기 공간 편광변조기는 광축이 서로 다른 복굴절프리즘 1 및 복굴절프리즘 2를 포함하고, 상기 복굴절프리즘 1 및 상기 복굴절프리즘 2의 광축은 측정광의 진행방향과 수직 또는 경사지도록 형성되고,
   상기 복굴절프리즘 2의 광축은 상기 복굴절프리즘 1의 광축과 서로 나란하지 않고 직교하지 않는 상태로 경사지도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식의 실시간 편광측정기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복굴절프리즘 2의 광축과 상기 검광판의 투과축이 45°어긋나도록 정렬되고,
   상기 복굴절프리즘 2의 광축은 상기 복굴절프리즘 1의 광축과 45°어긋나도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 복굴절프리즘 1의 입사면과 상기 복굴절프리즘 2의 출사면은 측정광의 진행방향과 수직이 되도록 형성되고,
   상기 복굴절프리즘 1의 출사면과 상기 복굴절프리즘 2의 입사면은 측정광의 진행방향에 대해 경사진 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 공간 편광변조기에는 상기 복굴절프리즘 1의 입사측과 상기 복굴절프리즘 2의 출사측에 복굴절판 1과 복굴절판 2가 각 포함되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 복굴절판 1과 상기 복굴절판 2는 상기 복굴절프리즘 1과 상기 복굴절프리즘 2와 중심부의 두께가 동일하고 광축이 서로 직교하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   측정광의 직경을 키우고 측정광의 평균적인 편광상태를 상기 공간 편광변조기에 입사시키기 위한 핀홀이 있는 빔 확대기가 구비되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 빔 확대기와 상기 다채널 검출기 사이에 분산매질과 원통형 광학계가 배치되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 빔 확대기와 상기 다채널 검출기 사이에 선형가변필터 또는 대역투과필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 빔 확대기는 렌즈나 구면 또는 비구면 거울로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 빔 확대기의 핀홀면에 측정 대상물의 상을 만드는 결상 광학계가 구비되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.
    
11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    측정 대상물의 상을 슬릿 면에 만드는 결상 광학계와, 상기 슬릿으로부터 통과된 1차원 영역의 광을 평행광화하는 시준 광학계가 구비되고,
    상기 측정광은 상기 시준 광학계를 통과한 평행광이고,
    상기 시준 광학계와 상기 다채널 검출기 사이에 원통형 광학계가 배치되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 시준광학계와 상기 다채널 검출기 사이에 선형가변필터 또는 대역투과필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 파면 분할방식 실시간 편광측정기.

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