KR102539943B1 - Reflective spiral phase plate and laguerre gaussian beam generating appartus comprising the same - Google Patents
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Abstract
광원에서 방출되는 입사 빔을 반사하여 라게르-가우시안 빔을 생성하기 위한 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트는, 가장 단차가 낮은 지점으로부터 가장 단차가 높은 지점까지 일 방향으로 갈수록, 단위 각도당 단차 증가율이 감소하는 제 1 사분 영역과, 상기 일 방향으로 갈수록 단위 각도당 단차 증가율이 증가하는 제 2 사분 영역을 포함할 수 있다.In the spiral phase plate according to an embodiment for generating a Lagerre-Gaussian beam by reflecting an incident beam emitted from a light source, the step increase rate per unit angle increases from the point with the lowest step to the point with the highest step in one direction. It may include a first quadrant region in which the first quadrant area decreases, and a second quadrant area in which a step increase rate per unit angle increases toward the one direction.
Description
이하의 설명은 반사 방식의 나선형 위상 플레이트 및 이를 포함하는 라게르-가우시안 빔 생성 장치에 관한 것이다.The following description relates to a reflective spiral phase plate and a Lager-Gaussian beam generating device including the same.
나선형 위상 플레이트(Spiral Phase Plate, SPP)는 입력되는 빔(beam)을 도넛 형태의 라게르-가우시안 빔(Laguerre Gaussian beam)으로 변환하는 소자로서, 방사상의 위치에 따라 단차가 변화하는 나선형의 형상을 갖는다.A Spiral Phase Plate (SPP) is an element that converts an input beam into a donut-shaped Laguerre-Gaussian beam, and has a spiral shape in which the step changes depending on the radial position. .
일반적으로 나선형 위상 플레이트는 도 1과 같이 빔의 경로 상에 위치하여 투과되는 빔을 도넛 형태의 빔으로 변환하는 투과 방식으로 사용되어왔다.In general, as shown in FIG. 1, a spiral phase plate has been used as a transmission method in which a transmitted beam is positioned on a beam path and converted into a donut-shaped beam.
하지만, 기존의 투과 방식의 나선형 위상 플레이트는 빔을 투과하는 방식을 사용하기 때문에, 투과에 따라 발생하는 분산 효과, 에너지의 손실 등의 영향으로 빔의 출력이 감소하거나 빔의 왜곡이 발생할 수 있는 문제점이 존재하였다. 또한, 극초단 레이저 펄스를 사용할 경우 투과 방식의 나선형 위상 플레이트의 물질 안에서 일어나는 비선형 형상으로 인해 자기위상변조가 발생하여, 레이저의 펄스폭이 길어지고 스펙트럼이 넓어지는 문제점이 존재한다.However, since the conventional transmission-type spiral phase plate transmits a beam, the beam output may decrease or the beam may be distorted due to dispersion effects and energy loss caused by transmission. this existed In addition, when ultrashort laser pulses are used, magnetic phase modulation occurs due to a nonlinear shape occurring in the material of the transmission-type spiral phase plate, resulting in a long laser pulse width and a wide spectrum.
따라서, 나선형 위상 플레이트를 사용하여 빔을 도넛 형태의 빔으로 변환시키되, 빔의 투과에 따른 부정적인 영향을 제거할 수 있는 장치 및 방법의 필요성이 증대되고 있는 실정이다.Accordingly, there is an increasing need for an apparatus and method capable of converting a beam into a donut-shaped beam using a spiral phase plate and removing negative effects of transmission of the beam.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above background art is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be said to be known art disclosed to the general public prior to filing the present invention.
일 실시 예의 목적은 반사 방식의 나선형 위상 플레이트 및 이를 포함하는 라게르-가우시안 빔 생성 장치를 제공하는 것이다.An object of one embodiment is to provide a reflective spiral phase plate and a Lager-Gaussian beam generating device including the same.
광원에서 방출되는 입사 빔을 반사하여 라게르-가우시안 빔을 생성하기 위한 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트는, 가장 단차가 낮은 지점으로부터 가장 단차가 높은 지점까지 일 방향으로 갈수록, 단위 각도당 단차 증가율이 감소하는 제 1 사분 영역과, 상기 일 방향으로 갈수록 단위 각도당 단차 증가율이 증가하는 제 2 사분 영역을 포함할 수 있다.In the spiral phase plate according to an embodiment for generating a Lagerre-Gaussian beam by reflecting an incident beam emitted from a light source, the step increase rate per unit angle increases from the point with the lowest step to the point with the highest step in one direction. It may include a first quadrant region in which the first quadrant area decreases, and a second quadrant area in which a step increase rate per unit angle increases toward the one direction.
상기 나선형 위상 플레이트는, 상기 제 1 사분 영역과 상기 단위 각도당 단차 증가율이 동일한 제 3 사분 영역; 및 상기 제 2 사분 영역과 상기 단위 각도당 단차 증가율이 동일한 제 4 사분 영역을 더 포함할 수 있다.The spiral phase plate may include a third quadrant region having the same step increase rate per unit angle as the first quadrant region; and a fourth quadrant area having the same step increase rate per unit angle as the second quadrant area.
상기 나선형 위상 플레이트는 방사상의 각도에 따라 단차의 높이가 동일한 복수개의 세그먼트로 구획될 수 있다.The spiral phase plate may be divided into a plurality of segments having the same step height according to radial angles.
단차의 크기가 증가하는 방향을 기준으로, 상기 복수개의 세그먼트가 상기 나선형 위상 플레이트에서 점유하는 방사상의 각도 범위는 상기 제 1 사분 영역 및 제 3 사분 영역에서는 순차적으로 증가할 수 있고, 상기 제 2 사분 영역 및 제 4 사분 영역에서는 순차적으로 감소할 수 있다.Based on the direction in which the size of the step increases, a radial angular range occupied by the plurality of segments in the spiral phase plate may sequentially increase in the first and third quadrants, and in the second quadrant. It may decrease sequentially in the region and the fourth quadrant.
상기 나선형 위상 플레이트는 방사상의 각도에 따라 각 단차의 높이가 순차적으로 증가할 수 있다.The height of each step of the spiral phase plate may sequentially increase according to a radial angle.
상기 나선형 위상 플레이트는 방사상의 각도에 따라 단차가 연속적으로 증가하는 구간이 복수개로 형성될 수 있다.The spiral phase plate may include a plurality of sections in which a step difference continuously increases according to a radial angle.
상기 나선형 위상 플레이트에서 단차가 연속적으로 증가하는 복수개의 구간은 각각의 상기 제 1 사분 영역, 제 2 사분 영역, 제 3 사분 영역 및 제 4 사분 영역을 구분하는 선을 기준으로 서로 방사상으로 대칭되는 위치에 형성될 수 있다.In the spiral phase plate, a plurality of sections in which a step difference continuously increases are radially symmetrical to each other with respect to a line dividing the first, second, third, and fourth quadrants, respectively. can be formed in
상기 나선형 위상 플레이트는 원형일 수 있다.The helical phase plate may be circular.
일 실시 예에 따른 라게르-가우시안 빔 발생 장치는, 입사 빔을 방출하기 위한 빔 발생기; 및 상기 빔 발생기로부터 입력되는 입사 빔을 반사하여 라게르-가우시안 빔을 생성하기 위한 나선형 위상 플레이트를 포함할 수 있고, 상기 나선형 위상 플레이트는, 가장 단차가 낮은 지점으로부터 가장 단차가 높은 지점까지 일 방향으로 갈수록, 단위 각도당 단차 증가율이 감소하는 제 1 사분 영역과, 상기 일 방향으로 갈수록 단위 각도당 단차 증가율이 증가하는 제 2 사분 영역을 포함할 수 있다.A Lagerer-Gaussian beam generator according to an embodiment includes a beam generator for emitting an incident beam; and a spiral phase plate for generating a Lager-Gaussian beam by reflecting an incident beam input from the beam generator, wherein the spiral phase plate moves in one direction from a point having the lowest level difference to a point having the highest level difference. It may include a first quadrant region in which the step increase rate per unit angle gradually decreases, and a second quadrant region in which the step increase rate per unit angle increases gradually in the one direction.
상기 나선형 위상 플레이트 상에서 가장 단차가 낮은 지점으로부터 가장 단차가 높은 지점까지의 높이 h는 아래의 수학식을 통해 결정될 수 있다.A height h from a point having the lowest step to a point having the highest step on the spiral phase plate may be determined through the following equation.
(수학식)(mathematical expression)
(h: 나선형 위상 플레이트의 전체 단차의 높이, n: 위상 양자수, λ: 입사 빔의 파장, θ: 나선형 위상 플레이트에 대한 입사 빔의 입사 각도)(h: height of the entire step of the spiral phase plate, n: phase quantum number, λ: wavelength of the incident beam, θ: angle of incidence of the incident beam to the spiral phase plate)
상기 나선형 위상 플레이트 상에서의 방사상의 각도 φ인 지점에서, 가장 단차가 낮은 지점에 대한 상대적인 높이 H는 아래의 수학식을 통해 결정될 수 있다.At a point at a radial angle φ on the spiral phase plate, a height H relative to a point having the lowest step difference may be determined through the following equation.
(수학식)(mathematical expression)
(H: 특정 위상 각도에서의 단차의 높이, n: 위상 양자수, λ: 입사 빔의 파장, θ: 나선형 위상 플레이트에 대한 입사 빔의 입사 각도, φ: 위상 각도)(H: height of step at specific phase angle, n: phase quantum number, λ: wavelength of incident beam, θ: angle of incidence of incident beam to spiral phase plate, φ: phase angle)
상기 나선형 위상 플레이트는 상기 입사 빔이 투사하여 상기 나선형 위상 플레이트 상에서 형성하는 타원의 장축의 길이보다 크거나 같은 길이의 지름을 갖는 원형일 수 있다.The spiral phase plate may have a circular shape having a diameter greater than or equal to a length of a long axis of an ellipse formed on the spiral phase plate by being projected by the incident beam.
상기 원형의 나선형 위상 플레이트의 중심으로부터 반경 방향으로 연장한 부분은 동일한 단차를 가질 수 있다.A portion extending in a radial direction from the center of the circular spiral phase plate may have the same step.
일 실시 예의 반사 방식의 나선형 위상 플레이트에 의하면 기존의 투과 방식에서 발생하는 분산 효과, 에너지의 손실, 레이저 펄스의 시간폭과 스펙트럼 변화를 제거할 수 있기 때문에, 투과에 따라 발생하는 빔의 왜곡을 최소화할 수 있다.According to the reflective spiral phase plate according to an embodiment, it is possible to remove the dispersion effect, energy loss, and time width and spectrum change of the laser pulse occurring in the conventional transmission method, thereby minimizing the distortion of the beam caused by transmission. can do.
일 실시 예의 반사 방식의 나선형 위상 플레이트에 의하면 제작이 용이하고, 대면적의 제작도 가능하기 때문에 고출력의 레이저에도 활용할 수 있다.According to the reflective type spiral phase plate according to an embodiment, it is easy to manufacture and can be manufactured in a large area, so it can be used for high-power lasers.
도 1은 종래의 투과 방식의 나선형 위상 플레이트를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 라게르-가우시안 빔 발생 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 반사 방식의 나선형 위상 플레이트의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트의 단차에 따라 입사 빔이 입사된 이후 반사되는 경로의 차이를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트에 입사 빔이 입사되어 반사되는 경로를 나타내는 측면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트에 입사 빔이 입사 및 반사되는 영역을 표시한 평면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트의 각위치에 따라 영역의 크기가 상이하게 구획되는 복수개의 세그먼트를 나타내는 평면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트의 평면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트의 평면도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트의 평면도이다.
도 11은 일 실시 예에 따라 단차의 높이가 연속적으로 증가하도록 설계된 나선형 위상 플레이트의 각도별 단차의 높이를 나타내는 그래프이다.
도 12는 일 실시 예에 따라 단차의 높이가 계단형으로 증가하도록 설계된 나선형 위상 플레이트의 각도별 단차의 높이를 나타내는 그래프이다.
도 13은 도 11 및 도 12에 나타난 설계 사양을 기초로 제작된 나선형 위상 플레이트를 각각 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional transmission-type spiral phase plate.
2 is a diagram illustrating a Lagerre-Gaussian beam generator according to an embodiment.
3 is a perspective view of a reflective spiral phase plate according to an exemplary embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a difference in a path through which an incident beam is incident and then reflected according to steps of a spiral phase plate according to an exemplary embodiment.
5 is a side view illustrating a path through which an incident beam is incident and reflected on a spiral phase plate according to an exemplary embodiment.
6 is a plan view showing an area in which an incident beam is incident and reflected on a spiral phase plate according to an exemplary embodiment.
7 is a plan view illustrating a plurality of segments in which regions of different sizes are divided according to angular positions of a spiral phase plate according to an exemplary embodiment.
8 is a plan view of a helical phase plate according to one embodiment.
9 is a plan view of a helical phase plate according to one embodiment.
10 is a plan view of a helical phase plate according to one embodiment.
11 is a graph showing step heights for each angle of a spiral phase plate designed to continuously increase step heights according to an exemplary embodiment.
FIG. 12 is a graph showing heights of steps for each angle of a spiral phase plate designed to increase stepwisely according to an exemplary embodiment.
FIG. 13 is a view showing spiral phase plates manufactured based on the design specifications shown in FIGS. 11 and 12, respectively.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment, the detailed description will be omitted.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element may be directly connected or connected to the other element, but there may be another element between the elements. It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed descriptions will be omitted to the extent of overlap.
도 2는 일 실시 예에 따른 라게르-가우시안 빔 발생 장치를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a Lagerre-Gaussian beam generator according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 라게르-가우시안 빔 발생 장치(1)는 반사 방식의 나선형 위상 플레이트(11)를 사용하여 입사 빔(L1)을 변환하여 라게르-가우시안 빔(L2)으로 출력하는 장치이다.Referring to FIG. 2, the Lager-
예를 들어, 라게르-가우시안 빔 발생 장치(1)는 입사 빔(L1)을 생성하는 빔 발생기(16)와, 입사되는 입사 빔(L1)을 라게르-가우시안 빔(L2)으로 변환하여 반사하는 나선형 위상 플레이트(11)와, 입사되는 라게르-가우시안 빔(L2)을 축 방향의 바깥으로 반사하여 초점을 모으는 비축 포물 반사경 (Off-axis parabolic mirrors)(12)을 포함할 수 있다.For example, the Lager-
예를 들어, 라게르-가우시안 빔 발생 장치(1)는 라게르-가우시안 빔(L2)을 집속하는데 사용하는 색수차가 보상된 아포크로매틱 렌즈(apochromatic lens)(13)와, 집속된 빔의 세기를 조절하는 ND 필터(neutral-density filter)(15)를 더 포함할 수 있다.For example, the Lager-
빔 발생기(16)는 광축에 수직인 평면의 파면을 갖는 레이저 빔을 출력할 수 있으며, 이를 입사 빔(L1)이라 할 수 있다.The
예를 들어, 입사 빔(L1)은 광축에 수직인 단면상에서의 파동의 진폭 분포가 가우스 함수로 표시되는 가우시안 빔(Gaussian beam)일 수 있다.For example, the incident beam L1 may be a Gaussian beam in which an amplitude distribution of a wave on a section perpendicular to an optical axis is expressed as a Gaussian function.
진폭 분포가 가우스 함수로 표시되는 빔(beam)을 출력할 수 있으며, 이를 입사 빔(L1)이라 할 수 있다.A beam whose amplitude distribution is expressed as a Gaussian function may be output, and this may be referred to as an incident beam L1.
빔 발생기(16)로부터 출력되는 입사 빔(L1)은 나선형 위상 플레이트(11)의 반사면에 대해 설정 입사 각도를 가지며 입사될 수 있고, 이후 입사 빔(L1)은 나선형 위상 플레이트(11)의 반사면의 나선형 구조에 의해 나선형 파면을 갖는 라게르-가우시안 빔(Laguerre Gaussian beam)으로 변환되어 반사될 수 있으며, 이를 광의 위상이 광축에 대한 방사상의 방향에 따라 지속적으로 증가하며 도넛 형상의 광의 강도 분포를 갖는 라게르-가우시안 빔(L2)이라 할 수 있다.An incident beam (L 1 ) output from the
나선형 위상 플레이트(11)의 구체적인 설명은 이하의 도 3 내지 도 10를 참조하여 후술하기로 한다.A detailed description of the
도 3은 일 실시 예에 따른 반사 방식의 나선형 위상 플레이트의 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트의 단차에 따라 입사 빔이 입사된 이후 반사되는 경로의 차이를 나타내는 도면이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트에 입사 빔이 입사되어 반사되는 경로를 나타내는 측면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트에 입사 빔이 입사 및 반사되는 영역을 표시한 평면도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트의 각위치에 따라 영역의 크기가 상이하게 구획되는 복수개의 세그먼트를 나타내는 평면도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트의 평면도이다.3 is a perspective view of a spiral phase plate of a reflection type according to an embodiment, and FIG. 4 is a view showing a difference in a path through which an incident beam is reflected after being incident according to a step of the spiral phase plate according to an embodiment. 5 is a side view showing a path on which an incident beam is incident and reflected on a spiral phase plate according to an embodiment, and FIG. 6 is a plan view showing an area where an incident beam is incident and reflected on a spiral phase plate according to an embodiment. FIG. 7 is a plan view illustrating a plurality of segments having different sizes of regions according to angular positions of a spiral phase plate according to an exemplary embodiment, and FIG. 8 is a plan view of the spiral phase plate according to an exemplary embodiment.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트(11)는 입사되는 빔(beam)을 도넛 형태의 라게르-가우시안 빔(Laguerre Gaussian beam)으로 변환하여 반사할 수 있다. 나선형 위상 플레이트(11)의 반사면은 방사상의 위치에 따라 단차가 변화하는 나선형의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 나선형 위상 플레이트(11)는 원형의 형상을 가질 수 있다.Referring to FIGS. 3 to 8 , the
예를 들어, 나선형 위상 플레이트(11)는 반사 영역의 중심점으로부터 나선형 위상 플레이트(11)를 평면 방향으로 가로지르는 일 중심선(도면의 y축)을 기준으로 방사상의 위상 각도(φ) 별로 서로 다른 높이의 단차를 가질 수 있다.For example, the
예를 들어, 도 3 내지 도 8과 같이 나선형 위상 플레이트(11)는 방사상의 각도를 따라서 돌출되는 높이가 증가하는 나선 형상을 가질 수 있다.For example, as shown in FIGS. 3 to 8 , the
예를 들어, 원형의 나선형 위상 플레이트(11)의 중심으로부터 반경 방향으로 연장한 부분은 동일한 단차를 가질 수 있다. 예를 들어, 나선형 위상 플레이트(11)는 방사상의 위상 각도(φ)에 따라 단차의 높이가 순차적으로 증가하는 형태를 가질 수 있다. 여기서, 단차의 높이가 순차적으로 증가한다는 의미란, (i) 도 3에 도시된 것처럼 단차의 높이가 연속적으로 증가할 수도 있고, (ii) 도 7에 도시된 것처럼, 복수 개로 구별되는 각 영역의 단차의 높이가 불연속적으로(계단형으로) 증가할 수도 있다는 점을 모두 포함하는 의미라는 점을 밝혀 둔다. For example, a portion extending in a radial direction from the center of the circular
이하 본원의 설명 및 도면 상에서, 위상 각도(φ)는 y축을 기준으로 시계 방향으로 측정되는 각도인 것으로 설명되고 도시될 것이지만, 위상 각도(φ)는 나선형 위상 플레이트(11)의 반사면 상에서 단차의 높이가 작은 지점으로부터 단차의 높이가 상대적으로 큰 지점을 향하는 방향의 각도를 의미하는 것으로서, 위상 각도(φ)의 측정 기준 및 방향이 이에 제한되는 것은 아님을 밝혀둔다.In the following description and drawings of the present application, the phase angle φ will be described and illustrated as being an angle measured clockwise with respect to the y-axis, but the phase angle φ is the number of steps on the reflective surface of the
예를 들어, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 입사 빔(L1)은 나선형 위상 플레이트(11) 평면의 수직한 중심축(도면의 z축)을 기준으로 x축 방향 및 z축 방향을 따라서 비스듬히 경사지게 입사될 수 있고, 상기 중심축을 기준으로 설정된 입사 각도(θ)를 가지며 조사될 수 있다.For example, as shown in FIGS. 4 to 6, the incident beam L 1 is directed in the x-axis direction and the z-axis direction relative to the vertical central axis (z-axis of the drawing) of the plane of the
나선형 위상 플레이트(11)로부터 반사되는 라게르-가우시안 빔(L2)은 중심축에 대해 입사 각도(θ)와 동일한 크기의 반사 각도를 이루며 반사될 수 있다.The Lagerre-Gaussian beam L 2 reflected from the
예를 들어, 도 8과 같이 나선형 위상 플레이트(11)를 수직한 상방에서 바라보았을 때, 반사 영역을 횡 방향 및 종 방향으로 가로지르는 수직한 중심축(도면의 x축, y축)을 기준으로 4 개의 구역으로 구획될 수 있고, 예를 들어, x축을 기준으로 반시계 방향을 따라서 차례대로 제 1 사분 영역(Q1), 제 2 사분 영역(Q2), 제 3 사분 영역(Q3) 및 제 4 사분 영역(Q4)으로 구획될 수 있다.For example, as shown in FIG. 8, when the
예를 들어, 나선형 위상 플레이트(11) 상에서 가장 단차가 낮은 지점으로부터 가장 단차가 높은 지점까지의 높이 h는 도 4와 같이 출력하고자 하는 라게르-가우시안 빔(L2)의 위상 차이(△ø)(phase shift)와, 입사되는 입사 빔(L1)의 파장(λ)과, 나선형 위상 플레이트(11)로 입사되는 입사 빔(L1)의 입사 각도(θ)에 의해 결정될 수 있다.For example, the height h from the point with the lowest step to the point with the highest step on the
먼저, 라게르-가우시안 빔(L2)의 위상 차이(△ø)는 수학식 1과 같이 도출될 수 있다.First, the phase difference (Δø) of the Lager-Gaussian beam (L 2 ) may be derived as in
(△ø: 라게르-가우시안 빔의 위상 차이, λ: 입사 빔의 파장, △l: 단차 높이에 따른 광 경로 차이)(Δø: phase difference of Lager-Gaussian beam, λ: wavelength of incident beam, Δl: optical path difference according to step height)
또한, 입사 각도(θ)에 따라 나선형 위상 플레이트(11)의 전체 단차의 높이(h)에 따른 광 경로 차이(△l)는 도 4에 도시된 빔 경로의 기하학적 관계에 기초하여 도출될 수 있다. In addition, the light path difference Δl according to the height h of the entire step of the
구체적으로, 나선형 위상 플레이트(11) 중 가장 높은 단차에 입사되는 광 경로와, 나선형 위상 플레이트(11) 중 가장 낮은 단차에 입사되는 광 경로의 광 경로 차이(△l)는, 도 4에 도시한 x 및 y의 합으로 나타낼 수 있다. 또한, x는 삼각 함수에 따라서, 전체 단차의 높이(h) 및 입사 각도(θ)의 관계로 표현 가능하고, y는 x 및 2θ의 관계로 표현 가능하다. 결론적으로, 광 경로 차이(△l)는, 아래의 수학식 2와 같이 전체 단차의 높이(h) 및 입사 각도(θ)의 관계로 표현 가능하다.Specifically, the optical path difference Δl between the light path incident on the highest step of the
(h: 나선형 위상 플레이트의 전체 단차의 높이, △l: 단차 높이에 따른 광 경로 차이, θ: 입사 빔의 입사 각도) (h: the height of the entire step of the spiral phase plate, Δl: the optical path difference according to the height of the step, θ: the incident angle of the incident beam)
여기서, 위의 수학식 1 및 2에 기초하여 나선형 위상 플레이트(11)의 전체 단차의 높이(h)를 계산하면 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Here, when the height (h) of the entire step of the
(h: 나선형 위상 플레이트의 전체 단차의 높이, △ø: 라게르-가우시안 빔의 위상 차이, λ: 입사 빔의 파장, θ: 입사 빔의 입사 각도)(h: the height of the entire step of the spiral phase plate, △ø: the phase difference of the Lagerre-Gaussian beam, λ: the wavelength of the incident beam, θ: the angle of incidence of the incident beam)
한편, 라게르-가우시안 빔(L2)의 위상 차이(△ø)는 위상 양자수(topological quantum number, 이하 n), 다시 말하면 위상학적 전하(topological charge)에 의해 결정될 수 있고, 결과적으로 라게르-가우시안 빔(L2)의 위상 차이(△ø)는 위상 양자수(n)에 따라서 2nπ로 계산될 수 있으며, 이를 수학식 3에 대입할 경우 나선형 위상 플레이트(11)의 전체 단차의 높이(h)를 아래의 수학식 4와 같이 정리될 수 있다.On the other hand, the phase difference (Δø) of the Lager-Gaussian beam (L 2 ) may be determined by the topological quantum number (n), in other words, the topological charge, and as a result, the Lager-Gaussian The phase difference (Δø) of the beam (L 2 ) can be calculated as 2nπ according to the phase quantum number (n), and when this is substituted into Equation 3, the height (h) of the entire step of the
(h: 나선형 위상 플레이트의 전체 단차의 높이, n: 위상 양자수, λ: 입사 빔의 파장, θ: 입사 빔의 입사 각도)(h: height of the entire step of the spiral phase plate, n: phase quantum number, λ: wavelength of incident beam, θ: incident angle of incident beam)
수학식 4에 기초하여 나선형 위상 플레이트(11)의 방사상의 특정 위상 각도(φ)에서의 단차의 높이 H를 계산할 수 있다.Based on Equation 4, the height H of the step at a specific radial phase angle φ of the
다만, 입사 빔(L1)이 나선형 위상 플레이트(11)에 대해 입사 각도(θ)를 가지며 입사되기 때문에, 나선형 위상 플레이트(11)에 입사 빔(L1)이 조사되는 영역은 도 6과 같이 타원 형상을 갖기 때문에, 입사 빔(L1)으로부터 반사되는 라게르-가우시안 빔(L2)은 타원의 장반경 방향(도면의 x축 방향)과 단방경 방향(도면의 y축 방향) 각각의 반경 차이에 의해 위상별로 분포되는 빔의 강도가 불균형하게 형성될 수 있다.However, since the incident beam L 1 is incident on the
다시 말하면, 나선형 위상 플레이트(11)는 입사 빔(L1)이 나선형 위상 플레이트(11)에 입사되는 입사 각도(θ)에 따라서 단위 위상 각도당 단차 높이의 증가율(dH/dφ)은 일정하지 않을 수 있다.In other words, in the
따라서, 위상별로 동일한 강도 분포를 갖는 라게르-가우시안 빔(L2)을 형성하기 위해, 나선형 위상 플레이트(11)의 위상 각도(φ)를 입사 빔(L1)이 형성하는 타원의 보정 각도(φ')로 변환될 수 있다. 이는 도 6에 도시된 타원과, 타원의 단반경을 반경으로 갖는 원 사이의 기하학적 관계에 기초하여, 아래의 수학식 5와 같이 계산될 수 있다.Therefore, in order to form a Lagerre-Gaussian beam (L 2 ) having the same intensity distribution for each phase, the phase angle (φ) of the
(θ: 입사 빔의 입사 각도, φ': 보정 각도 φ: 위상 각도)(θ: incident angle of incident beam, φ': correction angle φ: phase angle)
예를 들어, 나선형 위상 플레이트(11)는 입사 빔(L1)이 조사되어 형성하는 타원 영역의 장축의 길이보다 크거나 같은 길이의 지름을 갖는 원형의 형상을 가질 수 있다.For example, the
계산된 보정 각도(φ')를 수학식 4에 비례식으로 적용함으로써, 최종적으로 나선형 위상 플레이트(11)의 방사상의 특정 위상 각도(φ)에서의 단차의 높이(H)를 아래의 수학식 6과 같이 도출할 수 있다.By applying the calculated correction angle φ′ to Equation 4 in a proportional manner, the height H of the step at a specific radial phase angle φ of the
(H: 특정 위상 각도에서의 단차의 높이, n: 위상 양자수, λ: 입사 빔의 파장, θ: 입사 빔의 입사 각도, φ: 위상 각도, φ': 보정각도)(H: height of step at specific phase angle, n: phase quantum number, λ: wavelength of incident beam, θ: incident angle of incident beam, φ: phase angle, φ': correction angle)
이상의 나선형 위상 플레이트(11)의 구조에 의하면, 4 개의 사분 영역(Q1, Q2, Q3, Q4) 각각 마다, 시계 방향을 기준으로 단위 위상 각도당 단차 높이의 증가율이 서로 동일하지 않을 수 있다.According to the above structure of the
예를 들어, 제 1 사분 영역(Q1) 및 제 3 사분 영역(Q3)은 단차가 낮은 지점으로부터 단차가 높은 지점으로 갈수록 단위 위상 각도당 단차 높이의 증가율이 증가하고, 제 2 사분 영역(Q2) 및 제 4 사분 영역(Q4)은 단차가 낮은 지점으로부터 단차가 높은 지점으로 갈수록 단위 위상 각도당 단차 높이의 증가율은 감소될 수 있다.For example, in the first quadrant region Q 1 and the third quadrant region Q 3 , the step height increase rate per unit phase angle increases from the point where the step difference is low to the point where the step difference is high, and the second quadrant region ( In the Q 2 ) and the fourth quadrant region Q 4 , the step height increase rate per unit phase angle may decrease from a point having a low step to a point having a high step.
예를 들어, 단차의 크기가 증가하는 방향을 기준으로 제 1 사분 영역(Q1)과 제 3 사분 영역(Q3)의 단위 위상 각도당 단차 높이의 증가율은 서로 동일할 수 있고, 제 2 사분 영역(Q2)과 제 4 사분 영역(Q4)의 단위 위상 각도당 단차 높이의 증가율은 서로 동일할 수 있다.For example, based on the direction in which the size of the step increases, the rate of increase in the step height per unit phase angle of the first and third quadrant regions Q 1 and Q 3 may be the same, and the second quadrant The rate of increase of the step height per unit phase angle of the region Q 2 and the fourth quarter region Q 4 may be equal to each other.
예를 들어, 나선형 위상 플레이트(11)는 방사상의 위상 각도에 따라 단차의 높이가 동일한 복수개(m)의 세그먼트(S)인 S1 내지 SM으로 구획될 수 있다.For example, the
복수개의 세그먼트(S)는 각각 방사상으로 특정 위상 각도 범위(α)를 갖도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 세그먼트(S)는 각각, 수학식 6과 같이 각각이 위치하는 위상 각도(φ)에 상응하는 단차의 높이(H)를 가질 수 있다.Each of the plurality of segments S may be radially set to have a specific phase angle range α. For example, each of the plurality of segments S may have a step height H corresponding to a phase angle φ at which each segment is located, as shown in
예를 들어, 복수개의 세그먼트(S) 각각이 형성하는 위상 각도 범위(α)는 세그먼트(S)가 위치하는 위상 각도(φ')및 세그먼트(S)가 위치하는 사분 영역(Q1, Q2, Q3, Q4)에 기초하여 서로 상이하게 설정될 수 있다.For example, the phase angle range α formed by each of the plurality of segments S is the phase angle φ′ where the segment S is located and the quadrant region Q 1 , Q 2 where the segment S is located. , Q 3 , Q 4 ) may be set differently from each other.
예를 들어, 단차의 크기가 증가하는 방향(도 8의 시계 방향)을 기준으로 복수개의 세그먼트(S)들이 서로 방사상으로 동일한 간격으로 이격되어 구획되어 있는 경우를 가정하였을 때, 각각의 세그먼트(S)들이 시작되는 위상 각도(φ)와 종료되는 위상 각도(φ)는 수학식 5와 같이 각각 보정 각도(φ')로 변환될 수 있다.For example, assuming that a plurality of segments S are radially spaced apart from each other at equal intervals based on the direction in which the size of the step increases (clockwise direction in FIG. 8), each segment S ) may be converted into a correction angle φ′ as shown in Equation 5, respectively.
예를 들어, 단차의 크기가 증가하는 방향을 기준으로 복수개의 세그먼트(S)의 위상 각도 범위(α)는 제 1 사분 영역(Q1) 및 제 3 사분 영역(Q3)에서는 순차적으로 증가될 수 있고, 제 2 사분 영역(Q2)과 제 4 사분 영역(Q4)에서는 순차적으로 감소될 수 있다.For example, based on the direction in which the size of the step increases, the phase angle range α of the plurality of segments S may sequentially increase in the first and third quadrants Q 1 and Q 3 . It can be sequentially reduced in the second quadrant area Q 2 and the fourth quadrant area Q 4 .
다시 말하면, 복수개의 세그먼트(S)의 위상 각도 범위(α)는, 해당 세그먼트(S)의 방사상의 위치가 타원 형태의 입사 빔(L1)의 조사 영역의 장축(도면의 x축)에 인접할수록 순차적으로 증가될 수 있다.In other words, in the phase angle range α of the plurality of segments S, the radial position of the segment S is adjacent to the long axis (x axis in the drawing) of the irradiation area of the elliptical incident beam L 1 . The more you do it, the more it can increase sequentially.
예를 들어, 도 7과 같이 나선형 위상 플레이트(11)가 16개의 세그먼트(S1 내지 S16)로 분획되었을 경우, 조사 영역의 장축(도면의 x축)에 인접한 세그먼트(S) 순서대로 각각 α1, α2, α3 및 α4의 위상 각도 범위를 가질 수 있으며, 상기 α1, α2, α3 및 α4는 순차적으로 증가될 수 있다.For example, when the
도 9는 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트의 평면도이고, 도 10은 일 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트의 평면도이다.9 is a plan view of a spiral phase plate according to an embodiment, and FIG. 10 is a plan view of a spiral phase plate according to an embodiment.
도 9 및 도 10를 참조하면, 도 3 내지 도 8에 도시된 나선형 위상 플레이트(11)와는 다른 구조를 갖는 나선형 위상 플레이트(21, 31)를 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 9 and 10 ,
구체적으로, 도 3 내지 도 8에 도시된 나선형 위상 플레이트(11)는 방사상의 각도가 0°내지 360°사이 구간에서 방사상의 위상 각도에 따라 단차의 높이가 연속적으로 증가하는 하나의 구간을 갖는 것과 달리, 도 9 및 도 10 각각에 도시된 실시 예에 따른 나선형 위상 플레이트(21, 31)는 방사상의 각도가 0°내지 360°사이 구간에서 위상 각도에 따라 단차의 높이가 연속적으로 증가하는 복수개의 구간을 포함할 수 있다.Specifically, the
먼저, 도 9에 도시된 나선형 위상 플레이트(21)는 방사상의 구간 내에서 단차의 높이가 증가하는 구간이 2 개의 구간으로 분획되어 있는 구조를 가질 수 있다.First, the
예를 들어, 나선형 위상 플레이트(21) 상에서 2개의 구간으로 분획된 단차 구간은 각각 0°, 180°를 기점으로 구획될 수 있고, 각각의 구간에서 단위 위상 각도당 단차 높이의 증가율은 동일할 수 있다.For example, the step section divided into two sections on the
한편, 도 10에 도시된 나선형 위상 플레이트(31)는 방사상의 구간 내에서 높이가 증가하는 구간이 4 개의 구간을 포함할 수 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 나선형 위상 플레이트(31) 상에서 4개의 구간으로 분획된 단차 구간은 각각 0°, 90°, 180°, 270°, 360°를 기점으로 각각의 사분 영역상에서 구획될 수 있다. 예를 들어, 제 1 사분 영역(Q1) 및 제 3 사분 영역(Q3)의 단차 구간에서 단차 높이가 낮은 지점으로부터 단차 높이가 높은 지점으로 갈수록 단위 위상 각도당 단차 높이의 증가율이 증가하고, 제 2 사분 영역(Q2) 및 제 4 사분 영역(Q4)의 단차 구간에서 단차 높이가 낮은 지점으로부터 단차 높이가 높은 지점으로 갈수록 단위 위상 각도당 단차 높이의 증가율은 감소할 수 있다.For example, the stepped section divided into four sections on the
도 9 및 도 10에 도시된 나선형 위상 플레이트(21, 31)를 비롯하여 방사상의 구간 내에서 임의의 개수의 구간으로 분획되는 구조도 가능함은 물론이며, 분획되는 구간의 개수와 무관하게 도 3 내지 도 8에서 전술한 나선형 위상 플레이트(11)의 구조적 특징이 동일한 원리로 적용될 수 있다는 점이 통상의 기술자들로부터 어렵지 않게 이해될 것이다.Of course, a structure that is divided into any number of sections within a radial section, including the
예를 들어, 나선형 위상 플레이트 내에서 단차가 연속적으로 증가하는 구간의 개수는 2의 배수일 수 있다. 예를 들어, 상기 나선형 위상 플레이트에서 따라 단차가 연속적으로 증가하는 복수개의 구간은 각각의 사분 영역(Q1, Q2, Q3, Q4)을 구분하는 선을 기준으로 서로 방사상으로 대칭되는 위치에 형성될 수 있다.For example, the number of sections in which the step difference continuously increases in the spiral phase plate may be a multiple of two. For example, in the spiral phase plate, a plurality of sections in which a step difference continuously increases are radially symmetrical to each other based on a line dividing each of the quadrant regions (Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 ). can be formed in
도 11은 일 실시 예에 따라 단차의 높이가 연속적으로 증가하도록 설계된 나선형 위상 플레이트의 각도별 단차의 높이를 나타내는 그래프이고, 도 12는 일 실시 예에 따라 단차의 높이가 계단형으로 증가하도록 설계된 나선형 위상 플레이트의 각도별 단차의 높이를 나타내는 그래프이고, 도 13은 도 11 및 도 12에 나타난 설계 사양을 기초로 제작된 나선형 위상 플레이트를 각각 나타내는 도면이다. 11 is a graph showing the height of the step for each angle of a spiral phase plate designed to continuously increase the height of the step according to an embodiment, and FIG. 12 is a spiral designed to increase the height of the step stepwise according to an embodiment. FIG. 13 is a graph showing the height of the step for each angle of the phase plate, and FIG. 13 is a view showing each of the spiral phase plates manufactured based on the design specifications shown in FIGS. 11 and 12 .
도 11 내지 도 13은, 상술한 수학식 6에 따른 설계 사양 및 설계 형태를 나타내는 것으로써, 실제 실험을 통하여 이와 같은 설계에 따른 반사 방식의 나선형 위상 플레이트를 이용하면, 위상별로 분포되는 빔의 강도가 불균형하게 형성되는 문제를 해결할 수 있음을 확인할 수 있었다.11 to 13 show the design specifications and design forms according to
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in an order different from the described method, and/or components of the described structure, device, etc. may be combined or combined in a different form from the described method, or other components or equivalents may be used. Appropriate results can be achieved even if substituted or substituted by
Claims (13)
가장 단차가 낮은 지점으로부터 가장 단차가 높은 지점까지 일 방향으로 갈수록, 단위 각도당 단차 증가율이 감소하는 제 1 사분 영역과, 상기 일 방향으로 갈수록 단위 각도당 단차 증가율이 증가하는 제 2 사분 영역과, 상기 제 1 사분 영역과 상기 단위 각도당 단차 증가율이 동일한 제 3 사분 영역과, 상기 제 2 사분 영역과 상기 단위 각도당 단차 증가율이 동일한 제 4 사분 영역을 포함하고,
상기 나선형 위상 플레이트는 방사상의 각도에 따라 단차의 높이가 동일한 복수개의 세그먼트로 구획되는 것을 특징으로 하는 나선형 위상 플레이트.
In the spiral phase plate for generating a Lager-Gaussian beam by reflecting an incident beam emitted from a light source,
A first quadrant region in which the step increase rate per unit angle decreases in one direction from the point with the lowest step difference to the point with the highest step difference, and a second quadrant region in which the step increase rate per unit angle increases in one direction; a third quadrant region having the same step increase rate per unit angle as the first quadrant region, and a fourth quadrant region having the same step increase rate per unit angle as the second quadrant region;
The spiral phase plate is characterized in that the spiral phase plate is partitioned into a plurality of segments having the same height of the step according to the radial angle.
단차의 크기가 증가하는 방향을 기준으로, 상기 복수개의 세그먼트가 상기 나선형 위상 플레이트에서 점유하는 방사상의 각도 범위는 상기 제 1 사분 영역 및 제 3 사분 영역에서는 순차적으로 증가하고, 상기 제 2 사분 영역 및 제 4 사분 영역에서는 순차적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 나선형 위상 플레이트.
According to claim 1,
Based on the direction in which the size of the step increases, the radial angular range occupied by the plurality of segments in the spiral phase plate sequentially increases in the first and third quadrant areas, and in the second quadrant and The spiral phase plate, characterized in that it decreases sequentially in the fourth quadrant.
가장 단차가 낮은 지점으로부터 가장 단차가 높은 지점까지 일 방향으로 갈수록, 단위 각도당 단차 증가율이 감소하는 제 1 사분 영역과, 상기 일 방향으로 갈수록 단위 각도당 단차 증가율이 증가하는 제 2 사분 영역과, 상기 제 1 사분 영역과 상기 단위 각도당 단차 증가율이 동일한 제 3 사분 영역과, 상기 제 2 사분 영역과 상기 단위 각도당 단차 증가율이 동일한 제 4 사분 영역을 포함하고,
상기 나선형 위상 플레이트는 방사상의 각도에 따라 각 단차의 높이가 순차적으로 증가하고,
상기 나선형 위상 플레이트는 방사상의 각도에 따라 단차가 연속적으로 증가하는 구간이 복수개로 형성되고,
상기 나선형 위상 플레이트에서 단차가 연속적으로 증가하는 복수개의 구간은 각각의 상기 제 1 사분 영역, 제 2 사분 영역, 제 3 사분 영역 및 제 4 사분 영역을 구분하는 선을 기준으로 서로 방사상으로 대칭되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 위상 플레이트.
In the spiral phase plate for generating a Lager-Gaussian beam by reflecting an incident beam emitted from a light source,
A first quadrant region in which the step increase rate per unit angle decreases in one direction from the point with the lowest step difference to the point with the highest step difference, and a second quadrant region in which the step increase rate per unit angle increases in one direction; a third quadrant region having the same step increase rate per unit angle as the first quadrant region, and a fourth quadrant region having the same step increase rate per unit angle as the second quadrant region;
In the spiral phase plate, the height of each step increases sequentially according to the radial angle,
The spiral phase plate is formed with a plurality of sections in which the step difference continuously increases according to the radial angle,
In the spiral phase plate, a plurality of sections in which a step difference continuously increases are radially symmetrical to each other with respect to a line dividing the first, second, third, and fourth quadrants, respectively. A spiral phase plate, characterized in that formed in.
상기 나선형 위상 플레이트는 원형인 것을 특징으로 하는 나선형 위상 플레이트.
According to claim 1,
The spiral phase plate, characterized in that the spiral phase plate is circular.
상기 빔 발생기로부터 입력되는 입사 빔을 반사하여 라게르-가우시안 빔을 생성하기 위한 나선형 위상 플레이트를 포함하고,
상기 나선형 위상 플레이트는, 가장 단차가 낮은 지점으로부터 가장 단차가 높은 지점까지 일 방향으로 갈수록, 단위 각도당 단차 증가율이 감소하는 제 1 사분 영역과, 상기 일 방향으로 갈수록 단위 각도당 단차 증가율이 증가하는 제 2 사분 영역을 포함하고,
상기 나선형 위상 플레이트 상에서 가장 단차가 낮은 지점으로부터 가장 단차가 높은 지점까지의 높이 h는 아래의 수학식을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 라게르-가우시안 빔 발생 장치.
(수학식)
(h: 나선형 위상 플레이트의 전체 단차의 높이, n: 위상 양자수, λ: 입사 빔의 파장, θ: 나선형 위상 플레이트에 대한 입사 빔의 입사 각도)
a beam generator for emitting an incident beam; and
A spiral phase plate for generating a Lager-Gaussian beam by reflecting an incident beam input from the beam generator;
The spiral phase plate includes a first quadrant region in which a step increase rate per unit angle decreases in one direction from a point having the lowest step difference to a point having the highest step difference, and a step increase rate per unit angle increases in the one direction. Including the second quadrant region,
Lager-Gaussian beam generator, characterized in that the height h from the lowest step to the highest step on the spiral phase plate is determined by the following equation.
(mathematical expression)
(h: height of the entire step of the spiral phase plate, n: phase quantum number, λ: wavelength of the incident beam, θ: angle of incidence of the incident beam to the spiral phase plate)
상기 나선형 위상 플레이트 상에서의 방사상의 각도 φ인 지점에서, 가장 단차가 낮은 지점에 대한 상대적인 높이 H는 아래의 수학식을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 라게르-가우시안 빔 발생 장치.
(수학식)
(H: 특정 위상 각도에서의 단차의 높이, n: 위상 양자수, λ: 입사 빔의 파장, θ: 나선형 위상 플레이트에 대한 입사 빔의 입사 각도, φ: 위상 각도)
According to claim 9,
At a point at a radial angle φ on the spiral phase plate, the relative height H to the point with the lowest step is determined through the following equation. Lager-Gaussian beam generator.
(mathematical expression)
(H: height of step at specific phase angle, n: phase quantum number, λ: wavelength of incident beam, θ: angle of incidence of incident beam to spiral phase plate, φ: phase angle)
상기 나선형 위상 플레이트는 상기 입사 빔이 투사하여 상기 나선형 위상 플레이트 상에서 형성하는 타원의 장축의 길이보다 크거나 같은 길이의 지름을 갖는 원형인 것을 특징으로 하는 라게르-가우시안 빔 발생 장치.
According to claim 11,
The spiral phase plate is a circular shape having a diameter greater than or equal to a length of a long axis of an ellipse formed on the spiral phase plate by being projected by the incident beam.
상기 원형의 나선형 위상 플레이트의 중심으로부터 반경 방향으로 연장한 부분은 동일한 단차를 갖는 것을 특징으로 하는 라게르-가우시안 빔 발생 장치.According to claim 12,
Lagerre-Gaussian beam generator, characterized in that the portion extending in the radial direction from the center of the circular spiral phase plate has the same step.
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