KR20210156457A - 편광 의존성이 없는 유전체 다층박막 회절격자 - Google Patents

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KR20210156457A
KR20210156457A KR1020200074072A KR20200074072A KR20210156457A KR 20210156457 A KR20210156457 A KR 20210156457A KR 1020200074072 A KR1020200074072 A KR 1020200074072A KR 20200074072 A KR20200074072 A KR 20200074072A KR 20210156457 A KR20210156457 A KR 20210156457A
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 유전체 다층박막 회절격자는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치되는 굴절층; 상기 굴절층 상에 배치되는 결합층; 및 상기 결합층 상에 배치되는 격자층을 포함하고, 상기 격자층은, 제1 방향을 따라 제1 간격으로 배열된 복수의 격자 구조들을 포함하고, 상기 복수의 격자 구조들은, 상기 제1 방향에 따른 격자 폭 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향에 따른 격자 높이를 갖고, 상기 격자 높이는, 1μm이하인 것을 특징으로 한다.

Description

편광 의존성이 없는 유전체 다층박막 회절격자{DIELECTRIC MULTILAYER THIN FILM DIFFRACTION GRATING WITHOUT POLARIZATION DEPENDENCE}
본 발명의 실시예는 편광 의존성이 없는(polarization independent) 반사형 유전체 다층박막 회절격자, 더욱 상세하게는 입사광의 TE 편광과 TM 편광에 무관하게 모든 편광의 입사광에 대하여 -1차에서 높은 회절효율을 갖는 유전체 다층박막 회절격자에 관한 것이다.
파장제어 빔 결합(Spectral Beam Combining; SBC) 방법은 파장이 조금씩 다른 여러 개의 광섬유 레이저를 회절격자에 입사시켜 높은 출력을 가지는 레이저를 만드는 방법이다.
CPA(Chirped Pulse Amplification)는 회절격자를 사용하여 레이저 펄스의 폭을 압축(예컨대, 펄스 레이저의 펄스 폭이 수십 펨토초 이하)하여 높은 출력의 레이저를 구현하는 방법이다.
SBC와 CPA를 구현하기 위해서는 -1차의 회절효율이 높은 회절격자가 필요하다. 이를 위하여, 일반적으로, 회절격자는 높은 레이저 상해 문턱 값을 가지도록, 높은 반사율을 가지는 유전체 다층박막 위에 회절을 발생시키는 격자구조를 가진 형태로 제작된다.
회절격자의 회절효율은 RCWA(rigorous coupled wave analysis), FEM(finite element method), FDTD (finite difference time domain) 등의 방법으로 계산할 수 있으며, 이때 결정되는 회절효율은 입사광의 편광 상태에 따라 다르게 나타난다.
회절격자의 회절효율은 다층박막의 각 물질의 굴절률, 두께 및 층수, 결합층의 굴절률 및 두께, 격자 구조의 주기, 깊이, 사용률(duty cycle)에 의하여 결정된다.
빛은 횡파로서, 입사면에 진동하는 성분에 따라 TE(transverse electric filed) 편광과 TM(transverse magnetic field) 편광으로 구별한다.
이때, 일반적인 회절격자는 입사광의 편광에 따라 회절효율이 크게 변하는 문제가 있다.
최근, 편광의존성이 없는 회절격자가 개발된 바 있으나, 이러한 회절격자는 모두 2층 이상의 격자이며, 격자의 모양이 사다리꼴을 가진 복잡한 회절격자 구조를 갖거나, 두께가 두꺼워 제조 공정이 복잡해지는 문제가 있었다.
한국공개특허 제10-2007-7019228호 '회절격자의 레이저 손상 임계치를 증가시키는 방법'(2007.12.24. 공개) 한국등록특허 제10-1923821호 '유전체 다층박막 회절격자의 설계방법'(2018.11.23. 등록) 한국등록특허 제10-1817638호 '유전체 다층박막 회절격자'(2018.01.05. 등록)
본 발명의 목적은 입사광에 대한 편광 의존성이 없이 회절효율이 개선된 유전체 다층박막 회절격자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 단층이면서 격자의 모양이 긴 선형구조(binary grating)를 갖는 유전체 다층박막 회절격자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제작이 용이하고 제조 비용이 저감된 유전체 다층박막 회절격자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이온 식각을 통해 제작할 수 있도록 두께가 1μm 이하인 격자층을 갖는 유전체 다층박막 회절격자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 SBC 및 CPA에서 사용할 수 있는 유전체 다층박막 회절격자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유전체 다층박막 회절격자는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치되는 굴절층; 상기 굴절층 상에 배치되는 결합층; 및 상기 결합층 상에 배치되는 격자층을 포함하고, 상기 격자층은, 제1 방향을 따라 제1 간격으로 배열된 복수의 격자 구조들을 포함하고, 상기 복수의 격자 구조들은, 상기 제1 방향에 따른 격자 폭 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향에 따른 격자 높이를 갖고, 상기 격자 높이는, 1μm이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 유전체 다층박막 회절격자는 TE 편광 및 TM 편광의 광을 포함하는 무편광 및 기준 파장 1064nm의 입사광이 입사각 50도 내지 55에서, 90% 이상의 -1차 회절효율을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 복수의 격자 구조들의 단면은, 직사각형 형상을 갖고, 상기 복수의 격자 구조들의 상기 단면은, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향이 정의하는 평면에 평행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 복수의 격자 구조들은, 단층의 직사각형 선형격자 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 격자 폭은, 667nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 복수의 격자 구조들은, 격자 주기에 따라 배열되며, 상기 격자 주기는, 667nm이고, 상기 복수의 격자 구조들은, 0.588의 반복율을 따라 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 굴절층은, 제1 굴절률을 갖는 복수의 제1 서브층들; 및 상기 제1 굴절률과 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 제2 서브층들을 포함하고, 상기 복수의 제1 서브층들 및 상기 복수의 제2 서브층들은, 상기 제2 방향을 따라 교번하여 적층되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제1 굴절률은, 1.889이고, 상기 제2 굴절률은, 1.448인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 복수의 제1 서브층들은, HfO2를 포함하고, 상기 복수의 제2 서브층들은, SiO2를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 굴절층은, 19개의 제1 서브층들과 18개의 제2 서브층들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 굴절층의 상기 제2 방향에 따른 굴절 높이는, 7000nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 격자층은, HfO2, Ta2O5, Nb2O5, TiO2 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 베이스 기판은 베이스 굴절률을 갖는 유리 기판인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 격자층은 이온 식각 방법을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 결합층은, 결합 굴절률을 갖고, 상기 결합 굴절률은 상기 제2 굴절률과 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 결합층은, 결합 높이를 갖고, 상기 복수의 제1 서브층들은 제1 서브 높이를 갖고, 상기 복수의 제2 서브층들은 제2 서브 높이를 갖고, 상기 결합 높이는, 상기 제1 서브 높이 및 상기 제2 서브 높이보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제1 서브 높이는, 상기 제2 서브 높이보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 결합 높이는 115nm 내지 120nm로 설계되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 결합층은, SiO2, HfO2, Al2O3, Ta2O5, Nb2O5, TiO2 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 결합층은, SiO2을 포함하는 균일층으로 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유전체 다층박막 회절격자는 입사광에 대한 편광 의존성이 없이 회절효율이 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 유전체 다층박막 회절격자는 단층이면서 격자의 모양이 긴 선형구조(binary grating)를 가질 수 있다.
본 발명의 유전체 다층박막 회절격자는 제작이 용이하고 제조 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 유전체 다층박막 회절격자는 이온 식각을 통해 제작할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 유전체 다층박막 회절격자는 SBC 및 CPA에서 사용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유전체 다층박막 회절격자를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 굴절층을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 굴절층의 입사광의 편광에 따른 반사율을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회절격자의, 수직 편광(TE)의 입사광에 대한 입사각과 파장에 따른 -1차 회절효율을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회절격자의, 수평 편광(TM)의 입사광에 대한 입사각과 파장에 따른 -1차 회절효율을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입사광의 입사광과 파장에 따른 회절효율을 나타낸다.
본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함할 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 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. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유전체 다층박막 회절격자(10)를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바에 따라, 유전체 다층박막 회절격자(10)의 구조는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 따라 설명된다. 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)은 서로 상이할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)은 서로 수직할 수 있다.
도 1을 참조하면, 유전체 다층박막 회절격자(10)는 베이스 기판(100), 굴절층(200), 결합층(300) 및 격자층(400)을 포함할 수 있다.
베이스 기판(100)은 제2 방향(D2)을 따른 베이스 높이를 가질 수 있다.
또한, 베이스 기판(100)은 베이스 굴절률을 갖는 유리 기판일 수 있다. 예컨대, 베이스 굴절률은, 1.505일 수 있다.
굴절층(200)은 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다.
굴절층(200)은 굴절 높이(RH)를 가질 수 있다. 이때, 굴절 높이(RH)는 7000nm 이하로 설계될 수 있다.
굴절층(200)은 복수의 제1 서브층들(210) 및 복수의 제2 서브층들(220)을 포함할 수 있다.
복수의 제1 서브층들(210) 및 복수의 제2 서브층들(220)은 제2 방향(D2)을 따가 교번하여 적층될 수 있다.
복수의 제1 서브층들(210) 각각은 제1 서브 높이(SH1)를 가질 수 있다. 복수의 제2 서브층들(220) 각각은 제2 서브 높이(SH2)를 가질 수 있다.
복수의 제1 서브층들(210)은 제1 굴절률을 가질 수 있다. 복수의 제2 서브층들(220)은 제2 굴절률을 가질 수 있다. 이때 제1 굴절률 및 제2 굴절률은 상이할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 굴절률은, 1.889이고, 제2 굴절률은 1.448일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 입사광(IB)의 회절 효율을 만족하기 위한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 복수의 제1 서브층들(210) 및 복수의 제2 서브층들(220)은 다양한 값의 굴절률을 가질 수 있다.
복수의 제1 서브층들(210) 및 복수의 제2 서브층들(220)은, SiO2, HfO2, Al2O3, Ta2O5, Nb2O5, TiO2 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 제1 서브층들(210) 및 복수의 제2 서브층들(220)은 상기 굴절률 범위를 만족하기 위하여 다양한 종류의 재료로 형성될 수 있다. 바람직한 실시예에 따라, 복수의 제1 서브층들(210)은, HfO2를 포함하고, 복수의 제2 서브층들(220)은, SiO2를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 굴절층(200)은, 19개의 제1 서브층들(210)과 18개의 제2 서브층들(220)을 포함하여, 굴절률이 상이한 두개의 서브층들이 교번하여 적층된 총 37개의 서브층들로 구성될 수 있다.
결합층(300)은 굴절층(200) 상에 배치될 수 있다. 결합층(300)은 회절격자(10)의 회절 효율을 향상시키기 위해 추가되는 층이다.
결합층(300)은 결합 높이(CH)를 가질 수 있다. 이때, 결합 높이(CH)는 115nm 내지 120nm로 설계될 수 있다. 바람직하게는, 결합 높이(CH)는 119nm로 설계될 수 있다.
결합층(300)은 결합 굴절률을 가질 수 있다. 이때, 결합 굴절률은 1.488일 수 있다.
결합층(300)은 SiO2, HfO2, Al2O3, Ta2O5, Nb2O5, TiO2 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 결합층(300)은 SiO2를 포함하는 균일층일 수 있다.
격자층(400)은 굴절층(200) 상에 배치될 수 있다.
격자층(400)은 제1 방향(D1)을 따라 제1 간격(LD)으로 이격되어 배열된 복수의 격자 구조들(410)을 포함할 수 있다.
복수의 격자 구조들(410)은 제1 방향(D1)에 따른 격자 폭(LW)을 가질 수 있다. 예컨대, 격자 폭(LW)은 667nm 이하로 설계될 수 있다. 바람직하게는, 격자 폭(LW)은
또한, 복수의 격자 구조들(410)은 제2 방향(D2)에 따른 격자 높이(LH)를 가질 수 있다. 예컨대, 격자 높이(LH)는 1μm이하로 설계될 수 있다. 바람직하게는, 격자 높이(LH)는 600nm으로 설계될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 격자 구조들(410)의 단면은 직사각형 형상을 가질 수 있다. 이때, 단면은, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)이 정의하는 평면에 평행할 수 있다. 즉, 복수의 격자 구조들(410)은 단층의 직사각형 선형격자 형상을 가질 수 있다.
복수의 격자 구조들(410)은 제2 방향(D2)으로 격자 주기(LT)에 따라 배열될 수 있다. 이때, 격자 주기(LT)는 667nm로 설계될 수 있다.
도 1은, 단층의 직사각형 선형 회절격자 구조의 격자층(400)을 갖는 유전체 다층박막 회절격자(10)를 예시적으로 도시한다.
굴절층(200)의 서브층들은 베이스 기판(100) 상에 입사광(IB)의 파장의 1/4 두께로 교번하여 적층된다.
굴절층(200) 상에는 결합층(300)이 배치되며, 결합층(300) 상에는 직사각형 모양의 선형 회절격자를 포함하는 격자층(400)이 배치된다.
복수의 격자 구조들(410)은 0.588의 반복률에 따라 배치될 수 있다. 본 명세서에서 반복률이란, 한 격자 주기당 격자 구조의 격자 폭 비율을 의미한다.
예컨대, 격자 주기(LT)가 667nm이고, 반복률이 0.588인 경우, 격자 폭(LW)은 392.196nm일 수 있다.
복수의 격자 구조들(410)은 격자 굴절률을 가질 수 있다. 이때, 격자 굴절률은 1.889로 설계될 수 있다.
실시예에 따라, 격자층(400)의 복수의 격자 구조들(410)은 HfO2, Ta2O5, Nb2O5, TiO2 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 격자층(400)의 복수의 격자 구조들(410)은 HfO2를 포함할 수 있다.
본 발명의 격자층(400)은 이온 식각 방식을 통해 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 굴절층(200)을 나타내는 도면이다. 도 2에서는 베이스 기판(100, 도 1 참조) 및 결합층(300) 사이에 배치된 굴절층(200)의 굴절률 및 두께 분포가 도시된다.
도 2를 참조하면, 굴절층(200)은 복수의 제1 서브층들(210) 및 복수의 제2 서브층들(220)을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 굴절층(200)은 굴절 높이(RH)는 7,000nm 이하로 설계될 수 있다.
도 2에 도시된 분포도의 왼쪽이 결합층(300)이고, 오른쪽은 베이스 기판(100)일 수 있다.
굴절층(200)은 복수의 제1 서브층들(210) 및 복수의 제2 서브층들(220)을 포함하는 37층 구조로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 입사광(IB)의 기준 파장이 1064nm이고, 입사각이 52.9도인 경우, 복수의 제1 서브층들(210) 각각의 제1 서브 높이(SH1)는 161nm이고, 복수의 제2 서브층들(220) 각각의 제2 서브 높이(SH2)는 211nm으로 설계될 수 있다. 이에 따라, 굴절층(200)의 굴절 높이(RH)는 6,857nm로 설계될 수 있다.
그러나, 본 발명에 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 제1 서브 높이(SH1) 및 제2 서브 높이(SH2)는 서로 같을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 굴절층(200)의 입사광의 편광에 따른 반사율을 나타낸다.
도 3을 참조하면, TE(Transverse Electric Field) 편광된 입사광에 대한 -1차 회절 효율, 즉 반사율이 도시된다.
또한, TM(Transverse Magnetic Field) 편광된 입사광에 대한 -1차 회절 효율이 도시된다.
이때, 입사광은 기준 파장이 1064nm이고, 입사각이 52.9도인 것으로 가정한다.
도시된 바와 같이, TE 편광된 입사광의 -1차 회절효율(즉, 반사율)은 99.89%이고, TM 편광된 입사광의 -1차 회절효율은 99.56%가 되어, 편광되지 않은 입사광의 -1차 회절효율은 99.73%이다. 즉, 본 발명의 실시예에 다른 굴절층(200)을 포함하는 유전체 다층박막 회절격자는 편광에 무관하게 높은 -1차 회절 효율을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회절격자의, 수직 편광(TE)의 입사광에 대한 입사각과 파장에 따른 -1차 회절효율을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회절격자의, 수평 편광(TM)의 입사광에 대한 입사각과 파장에 따른 -1차 회절효율을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회절격자의, 무편광된 입사광의 입사각과 파장에 따른 -1차 회절 효율을 나타낸다. 즉, 도 6은 도면 5와 도면 6의 평균값인 무편광된 입사광의 파장과 입사각 변화에 따른 -1차 회절효율을 나타낸다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회절격자를 입사각과 파장의 변화에 따른 무편광 -1차 회절효율을 계산하면 도 6에 도시된 그래프와 같다. 도시된 바와 같이, 기준 파장 1064nm, 입사각 52.9도인 입사광이 가장 높은 -1차 회절효율을 갖는 것으로 확인된다. 입사광의 입사각과 파장이 상기 기 설정된 값을 벗어나면서 점차 회절효율이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 유전체 다층박막 회절격자는 단층의 직사각형 선형 회절격자 구조만으로 편광 의존성이 없는 높은 회절효율을 가질 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 유전체 다층박막 회절격자는 무편광 및 기준 파장 1064nm의 입사광이 입사각 50도 내지 55도에서, 90% 이상의 -1차 회절효율을 가질 수 있다.
상술한 방식을 통하여, 본 발명의 유전체 다층박막 회절격자는 입사광에 대한 편광 의존성이 없이 회절효율이 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 유전체 다층박막 회절격자는 단층이면서 격자의 모양이 긴 선형구조(binary grating)를 가질 수 있다.
본 발명의 유전체 다층박막 회절격자는 제작이 용이하고 제조 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 유전체 다층박막 회절격자는 이온 식각을 통해 제작할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 유전체 다층박막 회절격자는 SBC 및 CPA에서 사용될 수 있는 효과가 있다.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 유전체 다층박막 회절격자
100: 베이스 기판 200: 굴절층
300: 결합층 400: 격자층
410: 복수의 격자 구조들

Claims (20)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치되는 굴절층;
    상기 굴절층 상에 배치되는 결합층; 및
    상기 결합층 상에 배치되는 격자층을 포함하고,
    상기 격자층은, 제1 방향을 따라 제1 간격으로 배열된 복수의 격자 구조들을 포함하고,
    상기 복수의 격자 구조들은, 상기 제1 방향에 따른 격자 폭 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향에 따른 격자 높이를 갖고,
    상기 격자 높이는, 1μm이하인 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  2. 제1항에 있어서,
    TE 편광 및 TM 편광의 광을 포함하는 무편광 및 기준 파장 1064nm의 입사광이 입사각 50도 내지 55에서, 90% 이상의 -1차 회절효율을 갖는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 격자 구조들의 단면은, 직사각형 형상을 갖고,
    상기 복수의 격자 구조들의 상기 단면은, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향이 정의하는 평면에 평행하는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 격자 구조들은, 단층의 직사각형 선형격자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 격자 폭은, 667nm 이하인 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 격자 구조들은, 격자 주기에 따라 배열되며, 상기 격자 주기는, 667nm이고,
    상기 복수의 격자 구조들은, 0.588의 반복율을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 굴절층은,
    제1 굴절률을 갖는 복수의 제1 서브층들; 및
    상기 제1 굴절률과 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 제2 서브층들을 포함하고,
    상기 복수의 제1 서브층들 및 상기 복수의 제2 서브층들은, 상기 제2 방향을 따라 교번하여 적층되는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 굴절률은, 1.889이고,
    상기 제2 굴절률은, 1.448인 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 제1 서브층들은, HfO2를 포함하고,
    상기 복수의 제2 서브층들은, SiO2를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 굴절층은, 19개의 제1 서브층들과 18개의 제2 서브층들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 굴절층의 상기 제2 방향에 따른 굴절 높이는, 7000nm 이하인 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 격자층은, HfO2, Ta2O5, Nb2O5, TiO2 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 베이스 굴절률을 갖는 유리 기판인 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 격자층은 이온 식각 방법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 결합층은, 결합 굴절률을 갖고,
    상기 결합 굴절률은 상기 제2 굴절률과 동일한 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  16. 제3항에 있어서,
    상기 결합층은, 결합 높이를 갖고,
    상기 복수의 제1 서브층들은 제1 서브 높이를 갖고,
    상기 복수의 제2 서브층들은 제2 서브 높이를 갖고,
    상기 결합 높이는, 상기 제1 서브 높이 및 상기 제2 서브 높이보다 작은 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 서브 높이는, 상기 제2 서브 높이보다 작은 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 결합 높이는 115nm 내지 120nm로 설계되는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 결합층은,
    SiO2, HfO2, Al2O3, Ta2O5, Nb2O5, TiO2 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 결합층은,
    SiO2을 포함하는 균일층으로 구현되는 것을 특징으로 하는,
    유전체 다층박막 회절격자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101817638B1 (ko) 2016-08-31 2018-01-11 국방과학연구소 유전체다층박막 회절격자
KR101923821B1 (ko) 2017-06-05 2018-11-29 국방과학연구소 유전체 다층박막 회절격자의 설계방법

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