KR102169837B1 - 와이어 그리드 장치 - Google Patents

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타케히토 스즈키
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고쿠리츠켄큐카이하츠호진 카가쿠기쥬츠신코키코
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Abstract

테라헤르츠파 대역에 있어서, 강도투과율에서 약 10-6 등급인 소광비를 1 소자로 간단히 실현한다. 가늘고 긴 직사각형 형상의 금속 박판(12)이 일면의 거의 중앙에 형성되어 있는 직사각형 형상의 폴리머 필름(11)으로 이루어지는 필름 기판(10)을 복수매 적층함으로써 구성되어 있다. 금속 박판(12)의 폭 a를 약 1.0 mm, 금속 박판(12)의 길이 l을 약 12.0 ㎜ ~ 약 30 ㎜, 필름 기판(10)의 두께 d를 약 0.5 ㎛ ~ 약 50 ㎛로 함으로써, 테라헤르츠파 대역에 있어서, 강도투과율에서 약 10-6 등급의 소광비를 1 소자로 간단히 실현할 수 있다.

Description

와이어 그리드 장치{WIRE GRID DEVICE}
본 발명은 주로 테라헤르츠 전자파의 편광과 검광 등에 사용되는 와이어 그리드 장치에 관한 것이다.
테라헤르츠 전자파는 주파수가 0.1 ~ 10 THz(파장이 30 ㎛ ~ 3000 ㎛)인 전자파이고, 파장이 원적외 ~ 밀리미터파 영역과 거의 일치한다. 테라헤르츠 전자파는 ‘빛’과 ‘밀리미터파’사이에 낀 주파수 영역에 존재하고 있기 때문에 빛과 마찬가지로 높은 공간분해능으로 사물을 구별하는 능력과, 밀리미터파와 동일한 물질을 투과하는 능력을 함께 갖고 있다. 테라헤르츠 파장대는 지금까지 미개척 전자파였으나, 이 주파수대의 전자파 특징을 살린 시간 영역 분광, 이미징(imaging) 및 단층 촬영(tomography)에 의한 재료의 캐릭터리제이션(characterization)에 응용하는 것 등이 검토되고 있다. 테라헤르츠 전자파를 사용하면 물질 투과성과 직진성을 겸비하기 때문에 엑스선을 대신하는, 안전하고 또한 혁신적인 이미징이 가능해지고, 수백 Gbps급의 초고속 무선통신을 가능하게 할 수 있다.
종래, 테라헤르츠 전자파의 편광과 검광 등에는 주로 와이어 그리드를 사용하는 것이 제안되었고, 이 와이어 그리드의 실현을 향해서 연구가 진행되고 있다. 종래의 자립형 와이어 그리드의 일례는, 직경 5 ㎛ ~ 50 ㎛ 정도의 금속 세선(細線)을 1가닥씩 설정된 간격으로 평행하게 배열하고, 금속틀에 접착제로 접착하여 작성되어 있다. 이 자립형 와이어 그리드는 적용 가능한 주파수에 한계가 있고, 대략 1.5 THz 이상의 테라헤르츠 전자파의 편광자에 적용 가능한 구조인 것은 미세 구조인 점으로부터 실현이 곤란하다.
테라헤르츠파 대역의 편광자에 적용 가능한 와이어 그리드용 금속판이 특허문헌 1에 개시되어 있고, 이 와이어 그리드용 금속판(101)의 구성을 도시한 평면도를 도 14에, 와이어 그리드용 금속판(101)의 일부 확대 평면도를 도 15에, 도 15의 일부를 더욱 확대하여 도시한 평면도를 도 16a에, A-A선으로 절단한 단면도를 도 16b에 도시한다.
와이어 그리드용 금속판(101)은, 예를 들면 직경 20 ㎜ ~ 100 ㎜ 정도의 니켈 원판 형상이고, 도 14 ~ 도 16b에 도시한 것과 같이 종방향으로 창살(rib) 형상(세선 형상)으로 연장되는 복수의 세로 창살부(111)와, 각 세로 창살부(111)에 거의 직교하는 적어도 1개의 가로 창살부(112)를 갖고, 세로 창살부(111) 및 가로 창살부(112)는 각각의 양 단부가 원형 또는 직사각형의 플랜지부(113)에 연결되어 있다. 세로 창살부(111)의 폭(와이어 폭)과 간격은, 와이어 그리드용 금속판(101)의 성능을 결정하는 파라미터이고, 적용하는 빛의 주파수에 따라서 결정된다. 그리고 와이어 그리드용 금속판(101)은, 1.5 THz 이상의 테라헤르츠 전자파에도 적용 가능한 구조로 할 수 있으며, 세로 창살부(111)의 폭(Wa)은 1.5 ㎛ ~ 50 ㎛로 할 수 있다.
와이어 그리드용 금속판(101)에서는, 가로 창살부(112)가 적어도 소정 폭 이상이며 세로 창살부(111)의 폭 이상의 광폭으로 되어 있다. 이로써 폭(Wa)이 1.5 ㎛ ~ 50 ㎛인 세선 구조의 세로 창살부(111)가 제조 가능해진다. 또한 와이어 그리드용 금속판(101)의 판 두께는 기판으로부터의 박리 등의 물리적 강도와 투과광 특성 열화를 고려하여 결정할 필요가 있어, 판 두께는 10 ㎛가 된다. 또한 세로 창살부(111)의 폭(Wa)은 와이어 그리드용 금속판(101)의 성능을 결정하는 파라미터로서 일의적으로 결정되지만, 가로 창살부(112)의 폭(Wb)과 간격(개수) 등은 주로 와이어 그리드용 금속판(101)의 강도를 확보하는 관점에서 결정된다. 따라서 가로 창살부(112)의 폭(Wb)은, 세로 창살부(111)의 폭 이상의 광폭으로 형성되어 있다. 구체적으로는 세로 창살부(111)의 폭(Wa)을 1.5 ㎛ ~ 50 ㎛로 하고, 가로 창살부(112)를 15 ㎛ 이상이며 세로 창살부(111) 보다 광폭으로 형성한다.
도 17에, 세로 창살부(111)의 폭(Wa)이 20 ㎛, 세로 창살부(111)의 간격이 60 ㎛, 가로 창살부(112)의 폭(Wb)이 20 ㎛, 가로 창살부(112)의 간격이 5 ㎜, 두께가 50 ㎛인 와이어 그리드용 금속판(101)을 사용한 경우의 특성을 도시한다. 도 17에 도시한 투과 배치 특성선(α2)과 저지 배치 특성선(β2)으로부터, 주파수 0.1 ~ 1.5 THz인 테라헤르츠 광에 대하여 편광자로서 동작하고 있는 것을 알 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠 광의 전기장의 진폭 방향이 세로 창살부(111)의 연신 방향인 세로 방향과 직교하는 경우에 투과 배치가 되고, 테라헤르츠 광의 전기장의 진폭 방향이 세로 창살부(111)의 연신 방향인 세로 방향인 경우에 저지 배치가 된다.
특허문헌 1 : 일본특허공보 제5141320 호
그러나 테라헤르츠 전자파의 편광과 검광 등에 사용되는 와이어 그리드 장치의 소광비로서, 강도투과율에서 약 10-6 등급의 특성이 요구되고 있지만, 특허문헌 1에 기재된 와이어 그리드용 금속판(101)에서는 이와 같은 높은 소광비를 달성할 수 없었다. 따라서 본 발명은, 종래의 와이어 그리드 장치에서는 실현 불가능했던 강도투과율에서 약 10-6 등급의 소광비를 1 소자로 간단히 실현할 수 있는 와이어 그리드 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 와이어 그리드 장치는, 가늘고 긴 직사각형 형상의 금속 박판이 일면에 형성되어 있는 직사각형 형상의 필름으로 이루어진 필름 기판을 복수매 적층함으로써 구성되어 있고, 상기 필름 기판이 복수매 적층된 상태에서 상기 금속 박판이 상호 중첩되도록 배치되고, 각 필름 기판에 형성된 상기 금속 박판에 의해 구성된 평행 평판에 의해, 테라헤르츠 광의 편광자로서 동작하는 와이어 그리드가 구성되어 있는 것을 가장 주요한 특징으로 하고 있다.
본 발명의 와이어 그리드 장치는 가늘고 긴 직사각형 형상의 금속 박판이 일면에 형성되어 있는 직사각형 형상의 필름으로 이루어진 필름 기판을 복수매 적층함으로써 구성되어 있는, 테라헤르츠 광의 편광자로서 동작하는 와이어 그리드를 구비하고 있다. 이 경우, 와이어 그리드를 구성하는 평행 평판인 금속 박판의 간격은 와이어 그리드 장치의 성능을 결정하는 파라미터이지만, 이 간격은 필름 기판의 두께로 일의적으로 결정된다. 즉, 본 발명의 와이어 그리드 장치는, 대량 생산한 경우에도 상기 간격을 안정적으로 일정 값으로 유지할 수 있고, 와이어 그리드 장치의 수율을 향상할 수 있다. 또한 필름 기판의 두께를 변경하는 것만으로 와이어 그리드 장치의 성능을 변경할 수 있게 된다. 또한 금속 박판의 폭 a를 약 1.0 ㎜, 금속 박판의 길이 l을 약 12.0 ㎜, 필름 기판의 두께 d를 약 0.5 ㎛ ~ 약 50 ㎛로 함으로써, 테라헤르츠파 대역에 있어서 강도투과율에서 약 10-6 등급의 소광비를 1 소자로 간단히 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 와이어 그리드 장치에서는, 테라헤르츠파 대역에서 양호한 투과율이 얻어지는 한편 약 10-6 등급의 높은 소광비를 얻을 수 있다. 또한 제 2, 3 실시예의 와이어 그리드 장치에서 필름 기판을 적층하는 매수는, 필름 기판을 적층한 치수가 와이어 그리드 장치에 필요한 개구 높이의 치수가 되는 매수가 된다. 더욱이 제 2, 3 실시예의 와이어 그리드 장치를 테라헤르츠파 대역에 적용할 때, 금속 박판의 폭을 약 1.0 ㎜, 금속 박판의 길이를 약 12.0 ㎜ ~ 약 30 ㎜, 필름 기판의 두께 d를 약 0.5 ㎛ ~ 약 50 ㎛로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 2, 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 와이어 그리드를 구성하는 평행 평판인 금속 박판의 간격은, 와이어 그리드 장치의 성능을 결정하는 파라미터지만, 이 간격은 필름 기판의 두께로 일의적으로 결정된다. 즉, 본 발명의 제 2, 3 실시예의 와이어 그리드 장치에서는, 대량 생산한 경우에도 상기 간격을 안정적으로 일정 값으로 유지할 수 있고, 상기 와이어 그리드 장치의 수율을 향상할 수 있다. 또한 필름 기판의 두께를 변경하는 것만으로, 적용되는 주파수대를 변경할 수 있게 된다. 더욱이 폴리머 필름은 사이클로올레핀폴리머 필름을 사용하도록 했지만 이에 한정되지 않고 테라헤르츠파 대역에서 유전정접(誘電正接, dissipation factor 또는 loss tangent)이 작은 필름이라면 어떤 재료로 이루어지는 필름이라도 사용할 수 있다. 또한 필름을 대신하여 필름 형상 물질을 금속 박판면에 형성해도 된다. 예를 들면 금속 박판면에 소정 두께가 되는 수지 등의 절연성 물질을 도포 혹은 점착함으로써 금속 박판을 소정 간격으로 대향시키도록 해도 된다. 또한 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치에서 슬릿을 세로 방향으로 형성했지만 가로 방향으로 형성하도록 해도 되는 것은 당연하며, 슬릿은 프레임 변에 평행하게 프레임의 거의 전영역에 형성하면 된다.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치의 구성을 도시한 일부 확대도이다.
도 1c는 본 발명의 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치의 구성을 도시한 각 부의 치수 예를 표기한 도표이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치의 해석 모델을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치의 해석 모델에 의한 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치의 해석 모델에 의한 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 3c는 본 발명의 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치의 해석 모델에 의한 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치의 필름 기판의 구성을 도시한 사시도이다.
도 4c는 본 발명의 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치의 각 부의 치수의 예를 나타낸 도표이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치의 해석 모델을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치의 해석 모델에 의한 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치의 해석 모델에 의한 다른 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 8a는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 구성을 도시한 정면도이다.
도 8b는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 구성을 도시한 분해조립도이다.
도 10a는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 필름 기판의 구성을 도시한 평면도이다.
도 10b는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 필름 기판 적층체의 구성을 도시한 사시도이다.
도 11a는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 기대(基台, base)의 구성을 도시한 평면도이다.
도 11b는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 기대의 구성을 도시한 정면도이다.
도 12a는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 누름판의 구성을 도시한 평면도이다.
도 12b는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 누름판의 구성을 도시한 정면도이다.
도 13a는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 13b는 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치의 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 14는 종래의 와이어 그리드용 금속판의 구성을 도시한 사시도이다.
도 15는 종래의 와이어 그리드용 금속판의 구성을 도시한 일부 확대 평면도이다.
도 16a는 종래의 와이어 그리드용 금속판의 구성을 도시한 다른 일부 확대 평면도이다.
도 16b는 종래의 와이어 그리드용 금속판의 구성을 도시한 A-A선으로 절단한 다른 일부 단면도이다.
도 17은 종래의 와이어 그리드용 금속판의 특성을 도시한 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)의 구성을 도시한 사시도를 도 1a, 그 일부 확대도를 1b에, 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)의 각 부의 치수 예를 표기한 도표를 도 1c에 나타낸다. 본 발명의 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)는 도 1a, 도 1b에 도시한 것과 같이 소정 깊이를 갖는 직방체 형상인 도전성 프레임(1a)과, 프레임(1a)의 세로 방향에 프레임(1a)을 관통하도록 다수 형성된 슬릿(1b)으로 구성되어 있다. 프레임(1a)은 금속제 등의 도전성이고, 프레임(1a)의 깊이는 a이다. 다수의 슬릿(1b)의 세로 방향의 길이는 l(소문자 엘)이고, 슬릿(1b)은 서로 평행하게 배치되어 있다. 슬릿(1b) 사이의 프레임(1a) 영역에 의해 그리드(1c)가 형성된다. 슬릿(1b) 폭은 d, 그리드(1c)의 폭은 w이다. 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)에서는 프레임(1a)에 다수의 슬릿(1b)이 형성됨으로써 평행 평판인 다수의 그리드(1c)가 형성되고, 와이어 그리드 장치로서 기능하게 된다. 또한 l은 그리드(1c)의 길이이기도 하고 와이드 그리드 장치(1)의 개구 치수이기도 하다.
다음으로 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)의 투과율과 소광비를 해석하기 위한 해석 모델을 도 2에 도시한다. 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)에 입사한 z축 방향으로 진행하는 테라헤르츠 광은, 슬릿(1b)이 형성된 프레임(1a)에 입사되고, 깊이가 a인 프레임(1a)에 형성되어 있는 그리드(1c) 사이를 통과하여 출사된다. 이를 모델화 한 것이 도 2에 도시한 해석 모델로, 입사될 때까지의 프레임(1a) 앞 영역을 가상한 주기경계벽(周期境界壁, 1e) 영역과, 주기경계벽(1e)에 스텝 구조 #1로 연결된, 간격 d로 대향하는 한편 깊이가 a인 전기벽(電氣壁, 1d) 영역과, 이 영역에 스텝 구조 #2로 연결된, 프레임(1a)의 뒷 영역을 가상한 주기경계벽(1e) 영역으로 이루어진다. 또한 전기벽(1d)은 깊이 a, 폭 w인 그리드(1c)에 의해 구성되므로, 스텝 구조 #1, #2의 스텝 높이는 w/2로, 그리드(1c)의 폭 w의 1/2이 된다.
첫 번째 스텝 구조 #1과 두 번째 스텝 구조 #2를 거리 a로 산란 행렬 S1을 접속하고, 주기경계벽(1e)과 전기벽(1d)이 접속되는 높이 w/2의 스텝을 모드매칭법(mode matching method)에 의해 해석한다. 모드매칭법에 의한 해석에서는 이미 알고 있는 특성을 갖는 구간으로 분할하고, 각 구간의 접속부 영역의 공간을 계산에 의해 구하여 전체 응답을 계산하고 있다. 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)의 모드매칭법의 해석에 대하여 설명한다. 입사파는 TM모드(Transverse Magnetic mode)이고, 자계 H(벡터)의 입사파(Hi y), 반사파(Hr y), 투과파(Ht y)는,
<수식 1>
Figure 112016025024576-pct00001
이다. 여기서 lm, ln, ll은 기저 함수를 나타내며 다음과 같이 나타낼 수 있다.
<수식 2>
Figure 112016025024576-pct00002
더욱이
<수식 3>
Figure 112016025024576-pct00003
이다. Am, Bn, Cl은 여진 함수를 나타낸다. 전계 E(벡터)는 자계 H(벡터)로부터 하나로 결정되고, 개구면 상에서 전계와 자계의 경계 조건을 세운다. 경계 조건에 3종류의 기저 함수 lm, ln, ll을 가중치를 위해 각각 곱하여, 경계면 상에서 적분하고 행렬식을 도출한다. 이 행렬식을 풀이함으로써 여진 함수 Am, Bn, Cl이 구해진다. 첫 번째 스텝 구조 #1의 산란 행렬은 여진 함수 Am, Bn, Cl에 의해 도출할 수 있고, 두 번째 스텝 구조 #2의 산란 행렬과 거리(깊이) a로 접속함으로써 도 1a에 도시한 와이어 그리드 장치(1)의 전체 구조에서 TM 모드의 테라헤르츠 광이 입사했을 때의 투과, 반사 특성이 구해진다. 또한 소광비는 TE 모드(Transverse ElectroMagnetic mode)의 전파 상수를 고려하여 구할 수 있다. 이는, 테라헤르츠 광의 전기장의 진폭 방향이 그리드(1c)의 연신 방향인 세로 방향과 직교하는(TM 모드) 경우에 투과 배치가 되고, 테라헤르츠 광의 전기장의 진폭 방향이 그리드(1c)의 연신 방향인 세로 방향(TE 모드)인 경우에 저지 배치가 되기 때문이다.
제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)에서 슬릿(1b)의 폭 d를 약 50 ㎛, 프레임의 깊이 a를 약 2.0 ㎜, 슬릿(1b)의 길이 l을 약 18 ㎜로, 도 1c에 도시한 치수로 하고, 그리드(1c)의 폭 w를 약 20 ㎛, 약 30 ㎛, 약 50 ㎛로 해서, 0.1 THz ~ 2.98 THz의 주파수의 테라헤르츠 광을 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)에 입사시켰을 때의 해석을 도 2에 도시한 해석 모델로 해석하고, 그 해석 결과 그래프를 도 3a, 도 3b, 도 3c에 도시한다. 이들 도면에서는 횡축이 0.1 THz ~ 2.98 THz인 주파수, 종축이 백분율로 나타낸 Transmission Power(%, 이하, ‘투과전력(%)’이라고 한다), 혹은 강도투과율로 나타낸 소광비(Extinction Ratio)로 되어 있다. 입사된 테라헤르츠 광의 전기장의 진폭 방향이 그리드(1c)의 세로 방향인 y축 방향과 직교하는 경우에 투과 배치가 되고, 그 투과 전력(%)이 실선으로 도시되며, 테라헤르츠 광의 전기장의 진폭 방향이 그리드(1c)의 세로 방향인 y축 방향과 평행하는 경우에 저지 배치가 되며, 그 소광비가 파선으로 도시되어 있다. 도 3a는 그리드(1c)의 폭 w가 약 20 ㎛일 때의 해석 결과이고, 이 도면을 참조하면 투과 배치의 투과 전력(%)에서는 주파수가 0.1 THz부터 2.98 THz까지 높아짐에 따라서 상하로 진동하고 있지만, 약 85 % 이상의 양호한 투과 전력(%)이 얻어지고 있다. 또한 저지 배치의 소광비는 0.1 THz ~ 2.98 THz에서 10-12 이하가 되는 양호한 소광비가 얻어지고 있다. 도 3b는 그리드(1c)의 폭 w가 약 30 ㎛일 때의 해석 결과이고, 이 도면을 참조하면 투과 배치의 투과 특성에서는 주파수가 0.1 THz부터 2.98 THz까지 높아짐에 따라서 상하로 진동하고 있지만, 약 70 % 이상의 양호한 투과 전력(%)이 얻어지고 있다. 또한 저지 배치의 소광비는 0.1 THz ~ 2.98 THz에서 10-12 이하가 되는 양호한 소광비가 얻어지고 있다. 도 3c는 그리드(1c)의 폭 w가 약 50 ㎛일 때의 해석 결과이고, 이 도면을 참조하면 투과 배치의 투과 전력(%)에서는 주파수가 0.1 THz부터 2.98 THz까지 높아짐에 따라서 상하로 진동하고 있지만, 약 1.50 THz까지는 약 60% 이상의 양호한 투과 전력(%)이 얻어지고, 1.5 THz을 초과하면 투과 전력(%)은 점차 저하되지만 약 20 % 이상의 투과 전력(%)이 얻어지고 있다. 또한 저지 배치의 소광비는 0.1 THz ~ 2.98 THz에서 10-12 이하가 되는 양호한 소광비가 얻어지고 있다. 이와 같이 그리드(1c)의 폭 w가 좁아짐에 따라 투과 전력(%)이 향상되는 것을 알 수 있고, 그리드(1c)의 폭 w는 약 50 ㎛ 이하가 되는 것이 바람직하다. 이와 같이 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)에서 상기한 파라미터값으로 하면 주파수 0.1 ~ 2.98 THz의 테라헤르츠 광에 대한 도 3a ~ 도 3c에 도시한 투과 배치의 투과 전력(%), 저지 배치의 소광비(강도투과율)에서, 투과 전력(%)의 최악의 값은 20 %가 되지만 그 때의 소광비는 10-12 이하가 되므로, 주파수 0.1 ~ 2.98 THz의 테라헤르츠 광에 대하여 종래 얻을 수 없었던 양호한 특성의 편광자로서 동작하는 것을 알 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)의 구성을 도시한 사시도를 도 4a에, 본 발명의 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)의 필름 기판(10)의 구성을 도시한 사시도를 도 4b에, 본 발명의 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)의 각 부의 치수의 예를 표기한 도표를 도 4c에 나타낸다. 본 발명의 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)는 도 4a, 도 4b에 도시한 것과 같이 가늘고 긴 직사각형 형상의 금속 박판(12)이 일면의 거의 중앙에 형성되어 있는 직사각형 형상의 폴리머 필름(11)으로 이루어지는 필름 기판(10a, 10b, 10c, 10d, 10e, …)을 복수매 적층함으로써 구성되어 있다. 폴리머 필름(11)은, 예를 들면 테라헤르츠파 대역에서 저손실인 사이클로올레핀 폴리머 필름으로, 두께가 d이다. 금속 박판(12)은 폴리머 필름(11)의 일면에 증착 혹은 부착하거나, 폴리머 필름(11)의 전면에 성막한 Cu 금속 박판을 에칭함으로써 형성되어 있다. 금속 박판(12)의 길이는 l(소문자 엘), 폭은 a, 두께는 t이고, 폴리머 필름(11)의 거의 중앙에 금속 박판(12)이 배치되어 있다. 이 경우, 폴리머 필름(11)의 장변부터 금속 박판(12)의 장변까지의 길이가 양변 모두 b이다. 또한 폴리머 필름(11)의 두께 d는 필름 기판(10)의 두께 d이다.
제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)는 도 4a에 도시한 것과 같이 복수매의 필름 기판(10a, 10b, 10c, 10d, 10e, …)을 적층하여 구성되어 있지만, 복수매의 필름 기판(10a ~ 10e, …)의 각각은 도 4b에 도시한 필름 기판(10)과 동일한 구성으로 되어 있다. 또한 복수매의 필름 기판(10a ~ 10e, …)이 적층된 때에 각 필름 기판(10a ~ 10e, …)에 형성되어 있는 금속 박판(12)이 상호 중첩되도록 배치된다. 이 경우, 인접하는 금속 박판(12) 사이의 간격은, 폴리머 필름(11)의 두께인 d가 된다. 이로써 상하에 걸쳐서 중첩된 복수의 금속 박판(12)이 평행 평판을 구성하고, 와이어 그리드를 구성할 수 있다. 이 경우, 평행 평판인 금속 박판(12)의 간격은 와이어 그리드 장치(2)의 성능을 결정하는 파라미터이지만, 이 간격은 필름 기판(10)의 두께로 일의적으로 결정된다. 즉, 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)는 대량 생산한 경우에도 상기 간격을 안정적으로 일정 값으로 유지할 수 있고, 와이어 그리드 장치(2)의 수율을 향상시킬 수 있다. 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)의 각 부의 치수의 예를 도 4c에 표기한다. 도 4c에 나타낸 도표와 같이 금속 박판(12)의 폭 a는 약 1.0 ㎜이고 두께 t는 0.5 ㎛이며, 길이 l은 약 12.0 ㎜이다. 또한 폴리머 필름(11)의 장변부터 금속 박판(12)의 장변까지의 길이 b는 약 2.0 ㎜이고, 폴리머 필름(11)의 두께 d는 약 50 ㎛이다. 또한 필름 기판(10)을 적층하는 매수는, 필름 기판(10)을 적층한 치수가 와이어 그리드 장치(1)에 필요한 개구 높이의 치수가 되는 매수가 된다.
다음으로 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)의 투과율과 소광비를 해석하기 위한 해석 모델을 도 5에 도시한다. 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)에 입사한 z축 방향으로 진행하는 테라헤르츠 광은, 우선 폴리머 필름(11)에 입사되고 폴리머 필름(11)을 길이 b만큼 통과하면 금속 박판(12)에 도달한다. 다음으로 폭 a인 금속 박판(12) 사이를 통과하면 다시 폴리머 필름(11)에 도달하고, 폴리머 필름(11)을 길이 b만큼 통과하면 출사하게 된다. 이를 모델화 한 것이 도 5에 도시한 해석 모델이고, 폴리머 필름(11)의 영역을 가상한 길이 b의 주기경계벽(15) 영역 A와, 주기경계벽(15) 영역 A에 스텝 형상으로 연결되고, 간격 d로 대향하는 한편 폭(길이)이 a인 전기벽(16a) 영역 B와, 이 영역 B에 스텝 형상으로 연결된 폴리머 필름(11) 영역을 가상한 길이 b의 주기경계벽(17) 영역 C로 이루어진다. 또한 영역 B는 폭 a, 두께 t, 간격 d로 대향하는 금속 박판(12)으로 이루어지는 영역에 상당하므로, 영역 A와 영역 B가 접속되는 스텝의 스텝 높이는 금속 박판(12)의 두께 t의 1/2인 t/2가 되고, 영역 B와 영역 C가 접속되는 스텝의 스텝 높이도 t/2가 된다.
영역 A에서는 산란 행렬 S2를 접속하고, 영역 A와 영역 B가 접속되는 높이 t/2인 스텝을 모드 매칭법에 의해 해석한다. 영역 B에서는 산란 행렬 S1을 접속하고, 영역 B와 영역 C가 접속되는 높이 t/2인 스텝을 모드 매칭법에 의해 해석한다. 그리고 영역 C에서는 산란 행렬 S3를 접속한다. 모드 매칭법 해석에 대해서는, 제 1 실시예의 와이어 그리드 장치(1)의 해석과 동일하게 수행되므로 그 설명은 생략한다.
제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)에서 금속 박판(12)의 폭 a, 길이 l 및 두께 t와, 필름 기판(10)의 두께 d를, 상기한 도 4c에 표기한 치수로 하고, 폴리머 필름(11)의 복소 굴절율을 1.53 ＋ j0.0064로 하며, 길이 b를 약 0 ㎜, 약 1.0 ㎜, 약 2.0 ㎜, 약 3.0 ㎜로 했을 때, 주파수 0.1 THz ~ 1.92 THz의 테라헤르츠 광을 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)에 입사시켰을 때의 해석을 도 5에 도시한 해석 모델로 해석하고, 그 해석 결과 그래프를 도 6에 도시한다. 도 6에서는, 횡축이 0.1 THz ~ 1.92 THz의 주파수, 종축이 투과 전력(%, Transmission Power) 혹은 강도투과율로 나타낸 소광비(Extinction Ratio)로 되어 있다. 입사된 테라헤르츠 광의 전기장의 진폭 방향이, 금속 박판(12)으로 이루어지는 와이어 그리드의 세로 방향인 y축 방향과 직교하는(TM 모드) 경우에 투과 배치가 되고, 그 투과 전력(%)이 실선으로 도시되며, 테라헤르츠 광의 전기장의 진폭 방향이, 금속 박판(12)으로 이루어지는 와이어 그리드의 세로 방향인 y축 방향과 평행한(TE 모드) 경우에 저지 배치가 되고, 그 소광비가 파선으로 도시되어 있다. 도 6을 참조하면 투과 배치의 투과 전력(%)에서는 주파수가 0.1 THz로부터 높아짐에 따라서 상하로 약간 진동하면서 저하되어 간다. 이 때, 길이 b가 0 ㎜일 때에 투과 전력(%)이 가장 양호하고, 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 94 % ~ 약 40 %의 투과 전력(%)이 얻어지고, 약 1.0 ㎜일 때에 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 83 % ~ 약 10 %의 투과 전력(%)이 얻어지며, 약 2.0 ㎜일 때에 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 78 % ~ 약 2 %의 투과 전력(%)이 얻어지고, 약 3.0 ㎜일 때에 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 70 % ~ 약 1 %의 투과 전력(%)이 얻어지며, 길이 b가 길어짐에 따라서 투과 전력(%)이 열화된다. 이는 길이 b가 길어짐에 따라서 필름 기판(10)에 의한 감쇠가 커지기 때문이라고 생각된다. 또한 저지 배치의 소광비는 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 10-12 이하의 양호한 소광비가 얻어지고, 소광비는 길이 b가 0 ㎜부터 3.0 ㎜까지 변화해도 거의 동일하다.
또한 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)에서, 금속 박판(12)의 폭 a, 길이 l과, 필름 기판(10)의 두께 d 및 길이 b를 도 4c에 표기한 치수로 하고, 폴리머 필름(11)의 복소 굴절율을 1.53 ＋ j0.0064로 하며, 금속 박판(12)의 두께 t를 약 0.5 ㎛, 약 10 ㎛, 약 50 ㎛로 했을 때, 주파수 0.1 THz ~ 1.92 THz인 테라헤르츠 광을 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)에 입사시켰을 때의 해석을 도 5에 도시한 해석 모델로 해석하고, 그 해석 결과 그래프를 도 7에 도시한다. 도 7에서는, 횡축이 0.1 THz ~ 1.92 THz인 주파수, 종축이 투과 전력(%, Transmission Power) 혹은 강도투과율로 나타낸 소광비(Extinction Ratio)로 되어 있다. 투과 배치의 투과 전력(%)이 실선으로 도시되고, 저지 배치의 소광비가 파선으로 도시되어 있다. 도 7을 참조하면 투과 배치의 투과 전력(%)에서는 주파수가 0.1 THz로부터 높아짐에 따라서 상하로 약간 진동하면서 저하되어 간다. 이 때, 두께 t가 약 0.5 ㎛일 때에 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 94 % ~ 약 42 %의 투과 전력(%)이 얻어지고, 두께 t가 약 10 ㎛일 때에 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 94 % ~ 약 38 %의 투과 전력(%)이 얻어지며, 약 50 ㎛일 때에 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 94 % ~ 약 19 %의 투과 전력(%)이 얻어지지만, 주파수의 소정 간격마다 투과 전력(%)이 열화된다. 또한 저지 배치의 소광비는 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 강도투과율이 10-12 이하인 양호한 소광비가 얻어지고, 소광비는 두께 t가 0.5 ㎛부터 50 ㎛까지 변화해도 거의 동일하다. 이와 같이 제 2 실시예의 와이어 그리드 장치(2)에서 상기한 파라미터값으로 하면 도 6, 7에 도시한 주파수 0.1 ~ 1.92 THz의 테라헤르츠 광에 대한 투과 배치의 투과 전력(%), 저지 배치의 소광비(강도투과율)에 있어서, 투과 전력(%)의 최악의 값이 1 %가 되지만, 그 때의 소광비는 10-12 이하가 되므로, 주파수 0.1 ~ 1.92 THz의 테라헤르츠 광에 대하여 종래 얻을 수 없었던 양호한 특성의 편광자로서 동작하는 것을 알 수 있다.
다음으로 본 발명의 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)의 구성을 도 8a 내지 도 12b에 도시한다. 도 8a, 도 8b는 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)의 구성을 도시한 정면도 및 평면도이고, 도 9는 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)의 구성을 도시한 분해조립도이고, 도 10a, 도 10b는 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)의 필름 기판 및 필름 기판 적층체의 구성을 도시한 사시도이며, 도 11a, 도 11b는 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)의 기대(基台, base) 구성을 도시한 평면도 및 정면도이고, 도 12a, 도 12b는 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)의 누름판 구성을 도시한 평면도 및 정면도이다. 이들 도면에 도시한 것과 같이 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)는, 기대(50)와, 복수의 필름 기판(20)을 적층한 필름 기판 적층체(30)와, 누름판(40)을 구비하고 있다. 도 11a, 도 11b에 도시한 기대(50)는 알루미늄 합금 등의 금속제로 되어 있고, 횡축이 긴 직사각형의 평판 형상인 바닥부(51)와, 바닥부(51) 상면에서 1개의 모서리를 제외한 3개의 모서리로부터 소정 높이로 입설된 제 1 입설 기둥(52)과, 제 2 입설 기둥(53)과, 제 3 입설 기둥(54)을 구비하고 있다. 제 1 입설 기둥(52) ~ 제 3 입설 기둥(54)의 단면은 횡축이 긴 직사각형 형상으로 되어 있고, 기대(50) 중심을 향하고 있는 모서리에는 R부가 형성되어 둥그스름하다. 또한 바닥부(51)에는 4개의 나사홀(55)이 형성되어 있다.
또한 도 12a, 도 12b에 도시한 누름판(40)은 알루미늄 합금 등의 금속제로 되어 있고, 횡축이 긴 직사각형의 평판 형상인 평판부(41)를 구비하며, 평판부(41)의 1개의 모서리를 제외한 3개의 모서리에는 제 1 입설 기둥(52) ~ 제 3 입설 기둥(54)의 단면 형상과 각각 거의 동일한 형상인 제 1 절취부(切欠部, 42), 제 2 절취부(43), 제 3 절취부(44)가 형성되어 있다. 기대(50)에 누름판(40)을 조합했을 때, 제 1 절취부(42) ~ 제 3 절취부(44)에 제 1 입설 기둥(52) ~ 제 3 입설 기둥(54)이 각각 감합하게 된다. 또한 평판부(41)에는 기대(50)에 형성되어 있는 나사홀(55)과 동일한 위치에 4개의 삽입관통홀(揷通孔, 46)이 형성되어 있다. 또한 4개의 삽입관통홀(46)에는 카운터보링(counterboring)이 되어 있다.
제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)의 필름 기판(20)은, 외형 형상이 누름판(40)과 거의 동일한 외형 형상인 폴리머 필름(21)과, 폴리머 필름(21) 상에 형성된 횡축으로 가늘고 긴 금속 박판(22)으로 구성되어 있다. 폴리머 필름(21)은 횡축이 긴 직사각형의 평판 형상이고, 결합부(21b, 21c)가 양측에 형성되고 결합부(21b, 21c) 사이에 직사각형 형상의 절취부(26)가 형성되며, 금속 박판(22)을 유지하는, 횡축으로 가늘고 긴 유지부(21a)가 중앙부 일측에 형성되어 있다. 제 1 입설 기둥(52) ~ 제 3 입설 기둥(54)의 위치에 대응하는 결합부(21b)의 1개의 모서리와 결합부(21c)의 2개의 모서리에는, 제 1 입설 기둥(52) ~ 제 3 입설 기둥(54)의 단면 형상과 동일한 형상인 제 1 절취부(23), 제 2 절취부(24), 제 3 절취부(25)가 각각 형성되어 있다. 유지부(21a)의 일면에는 횡축으로 긴 직사각형 형상인 금속 박판(22)이 증착 혹은 점착, 또는 폴리머 필름(21)의 일면에 성막된 Cu의 금속 박막을 에칭함으로써 형성되어 있다. 금속 박판(22)의 길이는 l(소문자 엘), 폭은 a, 두께는 t이다. 이 경우, 유지부(21a)의 가장자리부부터 금속 박판(22)의 장변까지의 길이가 양측 모두 b이다. 또한 결합부(21b, 21c)에는 기대(50)에 형성되어 있는 4개의 나사홀(55)에 대응하는 위치에 4개의 홀부(27)가 형성되어 있다. 또한 폴리머 필름(21)의 두께는 d이다.
이와 같은 구성의 필름 기판(20)을 도 10b에 도시한 것과 같이 위치를 맞추면서 복수매 접층하여 필름 기판 적층체(30)를 구성한다. 도 10b에 도시한 필름 기판(20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f)은 도 10a에 도시한 필름 기판(20)과 동일한 구성으로 되어 있다. 필름 기판 적층체(30)는, 도 10b에서는 6매의 필름 기판(20a ~ 20f)으로 구성되어 있지만, 도 10b는 모식적으로 도시한 도면으로 실제로는 수십매 이상의 필름 기판(20)을 적층하여 필름 기판 적층체(30)가 구성된다. 그리고 필름 기판 적층체(30)에서는, 필름 기판(20a ~ 20f)에 형성되어 있는 금속 박판(22a ~ 22f)이 동일한 위치에서 중첩되고, 인접하는 금속 박판(22) 사이의 간격은 폴리머 필름(21)의 두께인 d가 된다. 이로써 상하에 걸쳐서 중첩된 복수의 금속 박판(22)이 평행 평판을 구성하고, 와이어 그리드가 구성된다.
이와 같이 구성된 필름 기판 적층체(30)를 도 9에 도시한 것과 같이 기대(50) 상에 배치하여 기대(50) 내에 수납한다. 수납했을 때에 필름 기판 적층체(30)의 각 필름 기판(20)의 제 1 절취부(23) ~ 제 3 절취부(25)에, 기대(50)의 제 1 입설 기둥(52) ~ 제 3 입설 기둥(54)이 각각 감합되어, 기대(50)에 대하여 필름 기판 적층체(30)의 각 필름 기판(20)의 위치가 맞춰져서 수납되게 된다. 또한 필름 기판 적층체(30)의 각 필름 기판(20)의 4개의 홀부(27)의 위치가 기대(50)의 4개의 나사홀(55)에 맞춰진다. 필름 기판 적층체(30)를 기대(50)에 수납한 후, 기대(50) 상에 누름판(40)을 배치하여 기대(50)에 수납한 필름 기판 적층체(30) 상에 올려놓는다. 이 때, 기대(50)의 제 1 입설 기둥(52) ~ 제 3 입설 기둥(54)이 누름판(40)의 제 1 절취부(42) ~ 제 3 절취부(44)에 각각 감합되고, 기대(50)에 대하여 누름판(40)의 위치가 맞춰지게 된다. 또한 필름 기판 적층체(30)의 각 필름 기판(20)의 4개의 홀부(27) 및 기대(50)의 4개의 나사홀(55)에 누름판(40)의 4개의 삽입관통홀(46)의 위치가 맞춰진다.
따라서 누름판(40)의 4개의 삽입관통홀(46)에 각각 결합 나사(60)를 삽입 통과시키고, 필름 기판 적층체(30)의 각 필름 기판(20)의 홀부(27)를 관통한 4개의 결합 나사(60)를, 각각 기대(50)의 나사홀(55)에 끼워 조인다. 이로써 필름 기판(20)끼리 밀착되어 도 8a, 도 8b에 도시한 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)가 조립된다. 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)에서는, 금속 박판(22)이 형성되어 있는 필름 기판(20)의 유지부(21a)가 누름판(40)의 평판부(41)에 의해 압접되고, 금속 박판(22) 사이의 간격이 안정적으로 유지되게 된다. 또한 도 8a에 도시한 것과 같이 필름 기판 적층체(30)의 각 필름 기판(20)의 금속 박판(22)이 상하에 걸쳐서 평행하게 배치되어 와이어 그리드가 구성되는 모습을 이해할 수 있다. 이 경우, 평행 평판인 금속 박판(22)의 간격은 와이어 그리드 장치(3)의 성능을 결정하는 파라미터이지만, 이 간격은 필름 기판(20)의 두께로 일의적으로 결정된다. 즉, 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)에서는, 4개의 결합 나사(60)로 고착되는 기대(50)와 누름판(40) 사이에 평행 평판인 금속 박판(22)을 구비하는 필름 기판 적층체(30)가 협지되므로, 평행 평판인 금속 박판(22) 사이의 간격이 매우 안정화되어 있고, 대량 생산한 경우에도 상기 간격을 안정적으로 일정한 값으로 유지할 수 있어서 와이어 그리드 장치(3)의 수율을 향상시킬 수 있다. 또한 4개의 결합 나사(60)는 접시머리 나사로 되어 있고, 누름판(40)의 4개의 카운터보링된 삽입관통홀(46) 내에 두부가 삽입되어, 결합 나사(60)를 끼워 조임으로써 기대(50), 필름 기판 적층체(30) 및 누름판(40)의 위치가 맞춰져 고착되게 된다.
제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)의 투과율과 소광비는, 도 5에 도시한 해석 모델을 이용하여 해석할 수 있다. 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)에서, 금속 박판(22)의 폭 a를 약 1.0 ㎜, 길이 l을 약 30.0 ㎜, 두께 t를 약 0.5 ㎛, 필름 기판(20)의 두께 d를 약 50 ㎛, 길이 b를 약 0 ㎜, 폴리머 필름(21)의 복소 굴절율을 1.53 ＋ j0.0064로 한 경우, 도 5에 도시한 해석 모델을 이용하여 해석한 해석 결과와 실험 결과의 그래프를 도 13a에 도시한다. 도 13a에서는 횡축이 0.1 THz ~ 1.92 THz인 주파수, 종축이 TM 모드일 때의 투과 전력(%, Transmission power of TM mode) 혹은 강도투과율로 나타낸 소광비(Extinction Ratio)로 되어 있다. 도 13a에서 파선으로 도시한 해석 결과는, 입사된 테라헤르츠 광의 전기장의 진폭 방향이 금속 박판(22)으로 이루어지는 와이어 그리드의 세로 방향인 y축 방향과 직교하는 투과 배치인 경우의 해석 결과이다. 이 투과 배치의 해석 결과의 투과 전력(%)을 참조하면 주파수가 0.1 THz로부터 높아짐에 따라서 상하로 약간 진동하면서 저하되고, 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 94 % ~ 40 %의 투과 전력(%)이 얻어지고 있다. 또한 입사된 테라헤르츠 광이 TM 모드이고, 전기장의 진폭 방향이 금속 박판(22)으로 이루어지는 와이어 그리드의 세로 방향인 y축 방향과 직교하는 경우(투과 배치)의 투과 전력(%) 실험 결과(Measurment results)가 상단의 실선으로 도시되어 있다. 이 실험 결과를 참조하면 주파수가 0.1 THz로부터 높아짐에 따라서 최대 30 %의 폭으로 상하로 진동하면서 약간 저하되지만, 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 100 % ~ 60 %의 투과 전력(%)이 얻어지고, 해석 결과의 투과 전력(%)과 아주 비슷하지만 보다 양호한 투과 전력(%)이 얻어지는 것을 알 수 있다.
더욱이 입사된 테라헤르츠 광이 TE 모드이고, 전기장의 진폭 방향이 금속 박판(22)으로 이루어지는 와이어 그리드의 세로 방향인 y축 방향에 평행해진 경우(저지 배치)의 소광비 실험 결과(Measurement results)가 하단의 실선으로 도시되어 있다. 이 실험 결과를 참조하면 주파수가 0.1 THz에서는 소광비가 약 10-4 정도이지만 약 0.75 THz 부근까지 높아지면 소광비가 약 10-7 이하가 되어 향상되고, 0.5 THz 부근을 초과하면 1.92 THz까지는 거의 10-6 전후의 소광비가 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)에서 상기한 파라미터값으로 하면 도 13a에 도시한 주파수 0.1 ~ 1.92 THz의 테라헤르츠 광에 대한 투과 배치의 투과 전력(%), 저지 배치의 소광비(강도투과율)에서 투과 전력(%)의 최악의 값이 60 %로 양호한 값이 얻어지는 한편 그 때의 소광비는 10-4 이하가 얻어지므로, 주파수 0.1 ~ 1.92 THz의 테라헤르츠 광에 대하여 종래 얻을 수 없었던 양호한 특성의 편광자로서 동작하는 것을 알 수 있다.
또한 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)에서, 금속 박판(22)의 폭 a를 약 1.0 ㎜, 길이 l을 약 12.0 ㎜, 두께 t를 약 0.5 ㎛, 필름 기판(20)의 두께 d를 약 50 ㎛, 길이 b를 약 2.0 ㎜, 폴리머 필름(21)의 복소 굴절율을 1.53 ＋j0.0064로 한 경우, 도 5에 도시한 해석 모델을 이용하여 해석한 해석 결과와 실험 결과의 그래프를 도 13b에 도시한다. 도 13b에서도 횡축이 0.1 THz ~ 1.92 THz의 주파수, 종축이 TM 모드일 때의 투과 전력(%, Transmission power of TM mode) 혹은 강도투과율로 나타낸 소광비(Extinction Ratio)로 되어 있다. 도 13b에서 파선으로 도시한 해석 결과는, 입사된 테라헤르츠 광의 전기장의 진폭 방향이 금속 박판(22)으로 이루어지는 와이어 그리드의 세로 방향인 y축 방향과 직교하는 투과 배치인 경우의 해석 결과이다. 이 투과 배치의 해석 결과의 투과 전력(%)을 참조하면 주파수가 0.1 THz로부터 높아짐에 따라서 상하로 약간 진동하면서 저하되고, 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 78 % ~ 약 2 %의 투과 전력(%)이 얻어지고 있다. 또한 입사된 테라헤르츠 광이 TM 모드이고, 전기장의 진폭 방향이 금속 박판(22)으로 이루어지는 와이어 그리드의 세로 방향인 y축 방향과 직교하는 경우(투과 배치)의 투과 전력(%) 실험 결과(Measurment results)가 좌향 화살표로 도시한 실선으로 도시되어 있다. 이 실험 결과를 참조하면 주파수가 0.1 THz로부터 높아짐에 따라서 약간 진동하면서 저하되고, 0.1 THz ~ 1.92 THz에서 약 80 % ~ 2 %의 투과 전력(%)이 얻어지며, 해석 결과의 투과 전력(%)과 아주 비슷하지만 보다 양호한 투과 전력(%)이 얻어지는 것을 알 수 있다.
더욱이 입사된 테라헤르츠 광이 TE 모드이고, 전기장의 진폭 방향이 금속 박판(22)으로 이루어지는 와이어 그리드의 세로 방향인 y축 방향에 평행해진 경우(저지 배치)의 소광비 실험 결과(Measurement results)가 우향 화살표로 도시한 실선으로 도시되어 있다. 이 실험 결과를 참조하면 주파수 0.1 THz에서는 소광비가 약 10-4 정도이지만 약 1.15 THz 부근까지 높아지면 소광비가 약 10-7 등급이 되어 향상되고, 1.15 THz 부근을 초과하여 1.92 THz까지는 거의 10-5 내지 10-6 전후의 소광비가 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 제 3 실시예의 와이어 그리드 장치(3)에서 상기한 파라미터값으로 하면 도 13b에 도시한 주파수 0.1 ~ 1.92 THz의 테라헤르츠 광에 대한 투과 배치의 투과 전력(%), 저지 배치의 소광비(강도투과율)에서 투과 전력(%)의 최악의 값이 2 %가 되지만, 그 때의 소광비는 10-4 정도가 얻어지므로, 주파수 0.1 ~ 1.92 THz의 테라헤르츠 광에 대하여 종래 얻을 수 없었던 양호한 특성의 편광자로서 동작하는 것을 알 수 있다.
1: 와이어 그리드 장치 1a: 프레임
1b: 슬릿 1c: 그리드
1d: 전기벽 1e: 주기경계벽
2: 와이어 그리드 장치 3: 와이어 그리드 장치
10: 필름 기판 10a ~ 10e: 필름 기판
11: 폴리머 필름 12: 금속 박판
15: 주기경계벽 16: 전기벽
17: 주기경계벽 20: 필름 기판
20a ~ 20f: 필름 기판 21: 폴리머 필름
21a: 유지부 21b: 결합부
21c: 결합부 22: 금속박판
22a ~ 22f: 금속박판 23: 제 1 절취부
24: 제 2 절취부 25: 제 3 절취부
26: 직사각형 형상 절취부 27: 홀부
30: 필름 기판 적층체 40: 누름판
41: 평판부 42: 제 1 절취부
43: 제 2 절취부 44: 제 3 절취부
46: 삽입관통홀 50: 기대
51: 바닥부 52: 제 1 입설 기둥
53: 제 2 입설 기둥 54: 제 3 입설 기둥
55: 나사홀 60: 결합 나사
101: 와이어 그리드용 금속판 111: 세로 창살부
112: 가로 창살부 113: 플랜지부

Claims (4)

  1. 테라헤르츠 광의 편광자로서 동작하는 와이어 그리드 장치로서,
    가늘고 긴 직사각형 형상의 금속 박판이 일면에 형성되어 있는 직사각형 형상의 필름으로 이루어진 필름 기판을 복수매 적층함으로써 구성되어 있고,
    상기 복수의 필름 기판은, 각각 테라헤르츠 광의 진행 방향에 대해서 평행하게 배치되며,
    상기 금속 박판이 상호 중첩되도록 배치됨으로써, 각 필름 기판에 형성된 상기 금속 박판에 의해 평행 평판이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 박판의 단변의 폭 a가 1.0 ㎜, 상기 필름 기판의 두께 d가 0.5 ㎛ ~ 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    평판 형상의 바닥부와, 상기 바닥부의 상면으로부터 입설된 복수개의 입설 기둥을 갖는 기대(基臺, base)와;
    상기 기대의 상기 입설 기둥의 위치가 절취(切欠)된 상기 필름 기판을 복수매 적층한 필름 기판 적층체와;
    평판 형상의 평판부와, 상기 평판부에서 상기 기대의 상기 입설 기둥의 위치가 절취되어 있는 누름판을 구비하고,
    상기 필름 기판 적층체가 상기 복수개의 입설 기둥에 의해 위치가 맞춰져서 상기 기대에 수납되고, 상기 필름 기판 적층체 상에 상기 누름판이 놓여져, 상기 누름판에 삽입 통과된 나사가 상기 기대에 끼워져 조여져 있는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 장치.
  4. 테라헤르츠 광의 편광자로서 동작하는 와이어 그리드 장치로서,
    소정 깊이를 갖는 직방체 형상인 도전성 프레임과,
    테라헤르츠 광의 진행 방향에 대해서 평행한 동시에 또한 상기 프레임의 일변에 평행하게 상기 프레임을 관통하도록 다수 형성된 슬릿으로 구성되고,
    상기 슬릿이 다수 형성됨으로써 상기 슬릿 사이에 다수의 그리드가 형성되고, 상기 슬릿의 폭 d가 50 ㎛, 상기 프레임의 깊이 a가 2.0 ㎜, 상기 그리드의 폭 w가 50 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 장치.
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