KR101865330B1 - 홀로그램의 광특성 측정 및 분석을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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임영태
신창원
권기철
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충북대학교 산학협력단
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Abstract

홀로그램 기록용 시스템에서 홀로그램 광특성 측정 및 분석 방법이 개시된다.
홀로그램 광특성 측정 및 분석 방법은 복수개의 로테이션 스테이지들의 위치를 초기화하는 단계, 상기 복수개의 로테이션 스테이지들 중 적어도 하나의 로테이션 스테이지에 포함된 홀로그램의 입사빔과 회절된 빔의 세기값에 기초하여 상기 홀로그램 회절효율을 획득하는 단계, 상기 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터에 기초하여, 각도선택성 프로파일을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

홀로그램의 광특성 측정 및 분석을 위한 방법 및 시스템{METHOD FOR MEASURING AND ANALYSIS OPTICAL PROPERTY OF HOLOGRAM AND SYSTEM THEREOF}
홀로그램의 광특성 측정 및 분석을 위한 방법 및 시스템에 대한 것으로서, 더 상세하게는, 홀로그램의 광학 특성을 자동으로 측정하고 분석할 수 있는 방법 및 시스템에 대한 것이다.
아날로그 홀로그램을 기록하기 위해서는 적절한 기록 매질이 필요하다. 그러나 이러한 기록매질의 경우 정형화된 매질 특성이 필요하며 제조사의 입장이나 사용자의 입장에서 이러한 매질을 이용한 홀로그램 기록시 광학적 특성의 분석이 필요하다. 그러나 항상 수동으로 광학 컴포넌트를 이동하는 경우가 대부분이기 때문에 특성 측정시 발생할 수 있는 오차의 제어를 위한 추가 작업이 필요하다.
아날로그 홀로그램 기록의 경우 일반적으로 투과형과 반사형 매질이 이용될 수 있다. 투과형과 반사형의 경우 기록 시스템상에서 큰 차이가 발생하며 단색 또는 R, G, B 풀 컬러에 대한 측정 시스템 또한 상이하기 때문에 광학 특성 측정 및 분석을 함에 있어서 이러한 모든 시스템을 집적화 할 수 있는 기술이 요구된다.
개시된 실시예는, 홀로그램 기록시 요구되는 기록각도에 대한 지속적인 광학계 구성에서 발생할 수 있는 오류, 시간, 작업 효율을 향상시키며 체계화된 데이터 수집을 하기 위한 것이다.
또한, 개시된 실시예는 투과형 뿐만 아니라 반사형 구조의 홀로그램 기록에도 사용가능하며, 입사빔의 각도가 대칭, 비대칭인 경우에도 사용가능하여 효율적인 홀로그램의 기록, 특성 측정 및 분석을 하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 홀로그램의 광특성 측정 및 분석 방법은, 홀로그램 기록용 시스템의 복수개의 로테이션 스테이지들의 위치를 초기화하는 단계; 복수개의 로테이션 스테이지들 중 적어도 하나의 로테이션 스테이지에 포함된 홀로그램의 입사빔과 회절된 빔의 세기값에 기초하여 홀로그램 회절효율을 획득하는 단계; 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득하는 단계; 및 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터에 기초하여, 각도선택성 프로파일을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값 데이터를 획득하는 단계는, 복수의 로테이션 스테이지들 중 리니어 스테이지를 포함하는 로테이션 스테이지에 미리 정해진 파장을 갖는 레이저가 입사하는 각도를 변경시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득하는 단계는, 복수의 로테이션 스테이지들 중 리니어 스테이지를 포함하는 로테이션 스테이지를 미리 정해진 시간동안 미리 정해진 속도로 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득하는 단계는, 미리 정해진 위치에 광파워미터를 위치시키는 단계; 및 광파워미터를 이용하여 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 각도선택성 프로파일을 획득하는 단계는, 회전 각도에 따른 빔의 세기값을 그래프로 나타내는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램 회절효율을 획득하는 단계 이전에, 홀로그램 기록용 시스템의 광원측 셔터와 빔스플리터측 셔터를 온 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램 회절효율을 획득하는 단계는, 광 검출기(optical detector)을 통하여 복수의 로테이션 스테이지들 중 하나에 포함되는 홀로그램에 입사하여 회절된 빔의 세기값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램 회절효율 및 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득하는 단계 이후에, 광원 측 셔터를 온하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수개의 로테이션 스테이지들의 위치를 초기화하는 단계 이전에, 홀로그램 기록용 시스템에서 홀로그램을 기록하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램의 광특성 측정 및 분석을 위한 시스템에 있어서, 복수개의 로테이션 스테이지들, 셔터 컨트롤러 및 모터 컨트롤러를 포함하는 홀로그램 기록용 장치; 및 복수개의 로테이션 스테이지들의 위치를 초기화하고, 복수개의 로테이션 스테이지들 중 적어도 하나의 로테이션 스테이지에 포함된 홀로그램의 입사빔과 회절된 빔의 세기값에 기초하여 홀로그램 회절효율을 획득하고, 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득하고, 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터에 기초하여, 각도선택성 프로파일을 획득하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램의 광특성 측정 및 분석 시스템은, 광파워미터를 더 포함하고, 광파워미터는 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른, 홀로그램의 광특성 측정 및 분석 시스템은 광 검출기(optical detector)를 더 포함하고, 광 검출기는, 복수의 로테이션 스테이지들 중 하나에 포함되는 홀로그램에 입사하여 회절된 빔의 세기값을 획득할 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 홀로그램 기록시 요구되는 기록각도에 대한 지속적인 광학계 구성에서 발생할 수 있는 오류, 시간, 작업 효율을 향상시킬 수 있으며 체계화된 데이터 수집이 가능하게 된다.
또한, 개시된 실시예에 따르면 투과형 뿐만 아니라 반사형 구조의 홀로그램 기록에도 사용될 수 있으며, 입사빔의 각도가 대칭, 비대칭에서도 사용가능하여 효율적인 홀로그램의 기록, 특성 측정 및 분석까지 가능하게 된다.
개시된 실시예는, 소형 뿐만 아니라 대형 홀로그램에도 적용이 가능하며 아날로그 홀로그램, 홀로그래픽 광학소자, 홀로그램 매질 등의 측정 및 분석에도 적용될 수 있다.
도 1은 일반적인 투과형 단색 홀로그램 기록용 시스템(100)을 나타낸다.
도 2는 일반적인 풀 컬러 투과형 홀로그램 기록용 시스템(200)을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 단색 홀로그램 기록용 시스템(300)을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 풀 컬러 반사형 홀로그램 기록용 시스템(400)을 나타낸다.
도 5는 일 실시에에 따른 투과형 홀로그램 기록용 시스템의 작동범위에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 반사형 홀로그램 기록용 시스템의 작동범위에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 홀로그램의 회절효율 측정 시스템(700)을 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템의 동작순서를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 광축 정렬 검사기능이 포함된 시스템(900)을 나타낸다.
도 10은 일 실시예에 따른 홀로그램 기록용 시스템(1000)을 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 방법의 동작순서를 나타내는 흐름도이다.
본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원서에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일반적인 단색 투과형 홀로그램 기록용 시스템(100)을 나타낸다. 단색 투과형 홀로그램 기록용 시스템(100)은 로테이션 스테이지(101, 103, 105), 리니어 스테이지(110), 셔터(121), 셔터 컨트롤러(123) 및 모터 컨트롤러(125)로 구성될 수 있다. 제1 로테이션 스테이지(101)와 제2 로테이션 스테이지(103)에는 각각 미러가 장착되어 있으며 제3 로테이션 스테이지(105)에는 홀로그램 또는 홀로그램 기록용 매질이 장착된다.
그린레이저(131)에서 발진되는 빔은 레이저의 출력을 임의로 조절할 수 없을 경우 감쇠기(attenuator)(137)를 장착하여 그린 레이저(131)의 출력을 조정한다. 이 후로 셔터(139)가 장착되어 있어 추후 홀로그램 기록시 그린 레이저(131)의 개폐를 제어한다. 공간필터(spatial filter)(141)를 통과한 레이저는 시준렌즈(143)(시준렌즈는 예를 들어 초점거리 200mm이나, 다른 초점거리의 렌즈를 사용해도 무관하다. 다만 이 경우 시스템의 전체 크기가 늘어날 수 있다)를 통과하고, 시준렌즈(143)를 통과한 레이저는 개구부(aperture)(145)를 거친다. 개구부(145)의 경우 최종 기록단에서의 빔 크기를 제어하기 위해 사용되며 개구부(145)의 크기에 따라 다양한 크기의 빔을 사용할 수 있다. 이러한 빔은 PBS(편광 빔스플리터)(147)를 통과하여 두 위치로 분리되며 제1 로테이션 스테이지(101)와 제2 로테이션 스테이지(103)에 전달된다. 제1 로테이션 스테이지(101) 축의 경우 제2 로테이션 스테이지(103) 축으로 전달되는 빔과 편광을 맞추기 위해 2분의 1파장판(Half wave plate 또는 1/2 lamda plate)(149) (또는 편광기)을 사용할 수 있다. 2분의 1파장판(149)이 사용되는 위치는 위치는 제2 로테이션 스테이지 (103) 축으로 변경하여도 무방하다. 제1 로테이션 스테이지(101)와 제2 로테이션 스테이지(103)에 전달된 빔은 리니어 스테이지 상의 제3 로테이션 스테이지(105) 축과 연동하여 빔이 입사되며 이러한 구조는 투과형 홀로그램 기록의 형태이며 제1 로테이션 스테이지(101)와 제2 로테이션 스테이지(103) 축의 각도에 의해 입사각과 리니어 스테이지 상의 제3 로테이션 스테이지(105)의 위치가 결정된다.
도 2는 일반적인 풀 컬러 투과형 홀로그램 기록용 시스템(200)을 나타낸다.
풀 컬러 투과형 홀로그램 기록용 시스템(200)은 도 1에 도시된 투과형 단색 홀로그램 기록용 시스템(100)과는 다르게 레드, 그린, 블루 파장대의 레이저(210, 220, 230)를 더 포함할 수 있다.
또한, 풀 컬러 투과형 홀로그램 기록용 시스템(200)은 단색 투과형 홀로그램 기록용 시스템과 같이 레이저의 출력을 제어하기 힘든 경우 감쇠기(attenuator)를 이용하여 레이저 출력을 제어할 수 있다.
레드, 그린, 블루 파장대의 레이저(210, 220, 230) 각각의 레이저의 빔을 제어하기 위해 2분의 1파장판(Half wave plate)과 인접하여 셔터가 각각 위치한다. 그린 레이저의 경우 그린 레이저의 파장대를 가장 잘 반사시키는 코팅이 된 미러(211), 그 이후 그린과 레드 파장대가 투과 및 반사가 가능한 미러(221), 마지막으로 블루, 레드, 그린 모두 투과 및 반사가 가능한 미러(231)가 위치된다.
미러에 투과 및 반사된 빔은 공간필터를 통과하여 합쳐지고, 렌즈와 개구부(aperture)를 통과하여 단색 투과형 홀로그램 기록용 시스템(예를 들어, 도 1 의 투과형 단색 홀로그램 기록용 시스템(100))과 동일한 순서로 배열된 광학 시스템에 전달될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 단색 홀로그램 기록용 시스템(300)을 나타낸다.
일 실시예에 따른 단색 홀로그램 기록용 시스템(300)은 프로브 레이저(laser)(310)를 포함할 수 있다. 만약 주 광원의 파장이 λ1, 프로브 레이저(310)의 파장을 λ2, 제2 로테이션 스테이지(303)로부터 제3 로테이션 스테이지(305)로 입사하는 각도를 θ1, 프로브 레이저(310)가 제3 로테이션 스테이지(305)에 입사하는 각도를 θ2라 하면 λ1sinθ1 = λ2sinθ2 이 성립된다.
이에 따라, 특수한 파장(λ2)을 가지는 프로브 레이저(310)가 제3 로테이션 스테이지(305)와 이루는 각도를 조정함으로써 홀로그램의 각도 선택성을 측정할 수 있다.
프로브 레이저(310)가 제3 로테이션 스테이지(305) 축에 입사하면 이 위치에 장착된 홀로그램에 의해 회절 현상이 발생하는데, 이 때 단색 홀로그램 기록용 시스템(300)은 기준이 되는 위치에 광파워미터(320)를 위치시키고 제3 로테이션 스테이지(305)를 0~360° 회전시킬 수 있다. 광파워미터(320)는 홀로그램 각 기록 면에 의해 회절되어 투과되는 빔의 프로파일 정보를 획득한다.
단색 홀로그램 기록용 시스템(300)은 획득된 정보를 수치데이터로 저장할 수 있다. 단색 홀로그램 기록용 시스템(300)은 수치데이터에 기초하여 각도선택성 프로파일을 획득할 수 있다. 각도선택성 프로파일은 각도에 따른 빔세기를 그래프화 한 것일 수 있다.
단색 홀로그램 기록용 시스템(300)에 대해 설명한 것은 풀 컬러 투과형 홀로그램 기록용 시스템에도 적용이 가능하다. 예를 들어, 풀 컬러 투과형 홀로그램 기록용 시스템에도 프로브 레이저(310)와 광파워미터(320)를 장착함으로써 동일한 기능을 수행할 수 있다.
도 3을 이용하여 설명한 단색 홀로그램 기록용 시스템(300)의 기능은 홀로그램의 기록 시간이 수초 정도인 경우 적합하며, 만약 홀로그램 기록 시간이 수십초일 경우 단순히 제1 로테이션 스테이지(301)에 인접한 셔터를 개폐함으로써 기록과 동시에 각도 선택성 데이터를 수집할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 풀 컬러 반사형 홀로그램 기록용 시스템(400)을 나타낸다.
도 4는 풀 컬러 투과형 홀로그램 기록용 시스템(도 2 참고)과 비교하여 PBS(편광 빔스플리터) 전까지 동일한 구조를 가질 수 있다. 다만 반사형 홀로그램 구조를 위해 풀 컬러 투과형 홀로그램 기록용 시스템과 비교하여 제1 로테이션 스테이지(401) 축과 제2 로테이션 스테이지(403) 축의 거리가 빔의 방향으로 더 늘어날 수 있다. 이는 제3 로테이션 스테이지(405)가 위치하고 있는 리니어 스테이지의 크기에 의해 영향을 받을 수 있다.
또한, 제3 로테이션 스테이지(405)의 홀로그램은 90°회전되어 PBS쪽으로 가까이 위치할 수 있다.
제1 로테이션 스테이지(401)와 제2 로테이션 스테이지(403)에 리니어 스테이지를 장착할 수 있다. 제1 로테이션 스테이지(401)와 제2 로테이션 스테이지(403)에 장착된 리니어 스테이지에 의해, 투과형 홀로그램에서 요구되는 PBS로부터 제1 로테이션 스테이지(401)와 제2 로테이션 스테이지(403)의 거리 보다 더 긴 거리를 확보할 수 있다.
도 5는 일 실시에에 따른 투과형 홀로그램 기록용 시스템의 작동범위에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 5를 참고하면, 제1 로테이션 스테이지(501)와 제2 로테이션 스테이지(503)가 리니어 스테이지상의 제3 로테이션 스테이지(505)와 이루는 각과 리니어 스테이지의 동작거리(510)에 의해 투과형 구조의 제어 각을 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, PBS로부터 필터링 되어 나오는 빔과 제1 로테이션 스테이지(501)와 제2 로테이션 스테이지(503) 상에 장착되어 있는 미러가 서로 같은 축으로 배열될 수 있다. 이 때, 리니어 스테이지의 동작거리(510)의 최대 값에 기초하여 투과형 구조의 제어 각의 최소 값이 설정될 수 있다. 또한, 제3 로테이션 스테이지(505)가 PBS와 가까울수록 투과형 구조의 최대 입사각도로 제어될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 반사형 홀로그램 기록용 시스템의 작동범위에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 6은 투과형 홀로그램 기록용 시스템과 달리 제3 로테이션 스테이지(605)와 장착된 리니어 스테이지 상에서의 동작거리(610)가 짧다. 대신 이를 보정하기 위해 제1 로테이션 스테이지(601)와 제2 로테이션 스테이지(603)의 위치제어를 통해 다양한 입사 각도를 설정할 수 있으며 이를 통한 반사형 구조의 광학적 특성을 제어 가능하다. 제3 로테이션 스테이지(605) 상의 홀로그램은 해당 리니어 스테이지와 같은 방향으로 배열되어 있어야 반사형 홀로그램의 기록이 가능하다.
도 7은 일 실시예에 따른 홀로그램의 회절효율 측정 시스템(700)을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 홀로그램의 회절효율 측정 시스템(700)은 제1 로테이션 스테이지(701) 축과 연결되어 있는 셔터(721)에 신호를 보내어 빔을 차단시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램의 회절효율 측정 시스템(700)은 제2 로테이션 스테이지(703) 축으로 연결되는 빔이 홀로그램에 입사하여 회절된 빔을 광 검출기(optical detector)(710)를 이용하여 측정할 수 있다. 홀로그램의 회절효율 측정 시스템(700)은 입사빔과 회절된 빔의 세기값을 계산하여 회절 효율을 도출할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템의 동작순서를 나타낸다.
기본적으로 광학 시스템의 경우 초기화가 반드시 필요하다. 이는 로테이션 스테이지에 포함된 모터가 이용되는 경우 1 pulse 내외로 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 각 모터축이 초기 위치로 이동이 된 후 홀로그램의 기록 구조가 투과형 또는 반사형인지 선택한다(S811). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 입사각 및 기록시간을 입력 받는다(S812). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은, 광원 쪽 셔터를 온 한다(S813). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 원하는 실시형태에 따른 스테이지의 위치를 계산한다(S814). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 모터 컨트롤러로 계산된 각 스테이지의 위치 정보를 전송할 수 있다(S815). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 각 스테이지의 위치를 계산된 위치로 이동시킬 수 있다(S816). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 이 후 광원 앞단에 있는 셔터를 열고(오프 상태)(S817), 기록을 진행한다(S818). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 요구되는 기록 시간만큼 후에 다시 셔터를 온하여(S819) 광원으로부터 나오는 레이저 빔을 차단하고 기록을 종료할 수 있다. 여기서, 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템의 실시 형태에 따라 셔터가 온 상태일 때 셔터가 열리는 구조를 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템의 회절효율은 광원근처의 셔터와 빔스플리터 근처의 셔터를 사용하여 측정될 수 있다. 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 광원근처의 셔터와 빔스플리터 근처의 셔터를 온 하는 신호를 보내어 레이저를 차단할 수 있다(S821). 그 후 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 필요로 하는 회절효율 측정시간을 입력받을 수 있다(S822). 이후 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템이 광원쪽 셔터를 오프하면(S823), 셔터가 열리면서 빔스플리터를 통과해 홀로그램으로 전달되는 빔이 하나가 될 수 있다. 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 광파워미터를 이용해 회절되는 빔의 세기값에 대한 데이터를 수집할 수 있다(S824). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 광원 근처 셔터를 온함으로써(S825), 빔을 모두 차단하여 데이터 수집을 종료할 수 있다(S826). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 입사빔과 회절된 빔의 세기값에 대한 데이터를 근거로 회절효율의 도식화가 가능하다.
일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 회절효율측정과 유사한 방식으로 각도선택성을 측정할 수 있다. 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 광원근처의 셔터와 빔스플리터 근처의 셔터를 온 하는 신호를 보내어 모든 광원을 차단할 수 있다(S831). 그 후, 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 필요로 하는 스캔 각도를 입력받을 수 있다(S832). 이후 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 광원쪽 셔터를 오프할 수 있다(S833). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 홀로그램이 장착되어 있는 제3 로테이션 스테이지를 미리 정해진 시간 동안, 미리 정해진 각도만큼 회전시킬 수 있다(S834). 이후 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 각도별, 시간별로 광파워미터를 통해 제3 로테이션 스테이지의 각도에 따른 빔의 세기에 대한 데이터를 수집한다(S835). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 광원 근처 셔터를 온함으로써(S836), 빔을 모두 차단하여 데이터 수집을 종료할 수 있다(S837). 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 수집된 데이터를 근거로 시간 또는 각도에 대한 빔의 세기값을 이용해 각도선택성의 도식화가 가능할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 광축 정렬 검사기능이 포함된 시스템(900)을 나타낸다.
앞서 설명한 모든 시스템에 적용 가능한 광축 정렬 검사기능이 포함된 시스템(900)이다. 개구부(aperture)를 통과한 레이저는 제4 로테이션 스테이지(907)가 추가된 PBS1(903)에 빔이 전달되며 제1 2분의 1파장판(Half wave plate 1)(905)을 제어하여 50:50으로 P파와 S파를 분리할 경우 타겟(910)에 빔이 수평으로 전달되는지 확인할 수 있다. 이는 시스템의 초기화 상태에서 타겟(910)에 정확히 빔이 전달되는가를 판단하기 위한 안전장치이며 모터를 이용한 자동 시스템에서 발생할 수 있는 오류를 검출할 수 있는 기능을 한다. 특히 타겟(910)에 정확히 빔이 전달될 경우 제4 로테이션 스테이지(907)에 신호를 주어 평행파가 되는 위치를 제어할 수 있다. 또한 타겟(910)에 전달되는 빔이 정확할 경우 제1 2분의 1파장판(Half wave plate 1)(905)을 제어하여 PBS1(903)의 S파 신호를 다시 최대로 출력되게 조정할 경우 출력세기는 초기 레이저 세기의 99퍼센트까지 전달될 수 있다. 또한 제2 2분의 1파장판(Half wave plate 2)(909)를 통해 다시 S파를 P파와 S파로 분리하면 기존의 시스템과 동일한 기능과 결과를 얻을 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 홀로그램 기록용 시스템(1000)을 나타낸다.
도 10을 참고하면, 일 실시예에 따른 홀로그램 기록용 시스템(1000)은 공간 필터(1010, 1020)가 PBS 뒷 단에 장착되어 있다. 홀로그램 기록용 시스템(1000)에서는 큰 면적의 홀로그램을 기록할 경우 PBS를 통과한 빔이 각각의 공간 필터로 나뉘어져 평행광을 만들 수 있다. 일 실시예에 따른 홀로그램 기록용 시스템(1000)은 아날로그 홀로그램 또는 격자 생성시 큰 형태에 적합할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 방법의 동작순서를 나타내는 흐름도이다.
단계 S1110에서, 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 홀로그램 기록용 시스템의 복수개의 로테이션 스테이지들의 위치를 초기화할 수 있다(S1110).
단계 S1120에서, 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 복수개의 로테이션 스테이지들 중 적어도 하나의 로테이션 스테이지에 포함된 홀로그램의 입사빔과 회절된 빔의 세기값에 기초하여 홀로그램 회절효율을 획득할 수 있다(S1120).
단계 S1130에서, 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득할 수 있다(S1130).
일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 복수의 로테이션 스테이지들 중 리니어 스테이지를 포함하는 로테이션 스테이지에 미리 정해진 파장을 갖는 레이저가 입사하는 각도를 변경시킴으로써 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 복수의 로테이션 스테이지들 중 리니어 스테이지를 포함하는 로테이션 스테이지를 미리 정해진 시간동안 미리 정해진 속도로 회전시킴으로써 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
단계 S1140에서, 일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템은 홀로그램의 회전 각도에 따른 빔의 세기값에 대한 데이터에 기초하여, 각도선택성 프로파일을 획득할 수 있다(S1140).
일 실시예에 따른 각도선택성 프로파일은 회전 각도에 따른 빔의 세기값을 그래프로 나타낸 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 홀로그램 광특성 측정 및 분석 시스템의 실시형태에 따라, 단계 S1120이 수행되는 순서는 단계 S1130 및 S1140 이후일 수 있다.
일 실시예에 따른 광특성 측정 및 분석을 위한 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
전술한 명세서에서, 본 개시 및 장점들은 특정 실시예를 참조하여 설명되었다. 하지만 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 다양한 변경과 변화를, 아래 청구항에 개시된 바와 같은 본 개시의 범위를 벗어나지 않고, 용이하게 달성할 수 있다. 따라서 본 상세한 설명과 도면은 제한적 의미가 아니라, 본 개시의 설명적 예시들로 간주되어야 한다. 이러한 가능한 모든 수정은 본 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (12)

  1. 주 광원으로부터 입사되는 빔을 두 개의 광 경로로 분리하기 위한 편광 빔 스플리터;
    상기 편광 빔 스플리터에서 분리된 광 경로 중에서 제1 광 경로 상에 위치하는 제1 로테이션 스테이지;
    상기 편광 빔 스플리터에서 분리된 광 경로 중에서 제2 광 경로 상에 위치하는 제2 로테이션 스테이지;
    상기 제1 로테이션 스테이지와 상기 제2 로테이션 스테이지의 사이에 위치하여, 직선으로 이동할 수 있도록 마련된 리니어 스테이지;
    상기 리니어 스테이지 상에 위치하고, 홀로그램이 발생하는 제3 로테이션 스테이지;
    상기 제3 로테이션 스테이지에 레이저를 입사시키기 위한 프로브 레이저; 및
    상기 프로브 레이저에서 방출된 레이저가 상기 제3 로테이션 스테이지의 축에 입사하여 홀로그램에 의해 발생하는 회절 현상을 기록하기 위한 광 파워 미터를 포함하며,
    상기 제1 로테이션 스테이지의 축과 상기 제2 로테이션 스테이지의 축이 이루는 각도에 의해 상기 제3 로테이션 스테이지의 위치가 결정되며,
    주 광원의 파장을 λ1, 상기 프로브 레이저의 파장을 λ2, 상기 제2 로테이션 스테이지로부터 상기 제3 로테이션 스테이지로 입사하는 각도를 θ1, 상기 프로브 레이저가 상기 제3 로테이션 스테이지에 입사하는 각도를 θ2라 하면,
    λ1sinθ1 = λ2sinθ2 의 관계가 성립되는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그램의 광특성 측정 및 분석 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광특성 측정 및 분석 시스템은 상기 프로브 레이저에서 방출된 레이저가 상기 제3 로테이션과 이루는 각도를 조정하는 방식으로 홀로그램의 각도 선택성을 측정하는 것을 특징으로 하는 홀로그램의 광특성 측정 및 분석 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 파워 미터는 상기 제3 로테이션 스테이지가 0~360°회전되면서 홀로그램 각 기록 면에 의해 회절되어 투과되는 빔의 프로파일 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 홀로그램의 광특성 측정 및 분석 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 광특성 측정 및 분석 시스템은, 상기 제3 로테이션 스테이지 축에서 홀로그램에 입사하여 회절되는 빔을 검출하기 위한 광 검출기를 더 포함하며,
    상기 광특성 측정 및 분석 시스템은, 상기 주 광원으로부터 입사되는 빔을 차단시키고, 상기 광 검출기는 상기 제1 로테이션 스테이지의 축 또는 상기 제2 로테이션 스테이지의 축으로 전달되는 빔이 상기 제3 로테이션 스테이지 축의 홀로그램에 입사하여 회절된 빔을 측정하고,
    상기 제3 로테이션 스테이지의 축에 입사되는 빔과 회절된 빔의 세기값을 계산하여 회절 효율을 산출하는 것을 특징으로 하는 홀로그램의 광특성 측정 및 분석 시스템.
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