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기술 분광간섭계
분광간섭계

분광간섭계는 넓은 스펙트럼 대역폭 내에서 획득한 간섭 스펙트럼의 푸리에 변환을 통해 두드러지는 주기적 성분에 대한 정보를 추출하여 광경로차(Optical path difference) 측정한다. 따라서 분광간섭계는 기존의 단일 파장 레이저 간섭계와 달리 추가적인 과정 없이 광경로차를 결정할 있어 고속 측정에 유리하다. (1) 광경로차가 L 간섭 스펙트럼의 광강도 I(f) 나타낸다.


여기서 I0(f) 광원의 광강도 스펙트럼 분포, f 주파수, c 진공에서 빛의 속도다. 예를 들어 가우시안 분포에서 파장 범위가 1500 nm에서 1600 nm이고 L 200 μm 경우 (1) 따라 그림 1(a) 같은 간섭 스펙트럼을 I(f) 얻는다. 그림 1(a)에서 주파수 영역상의 간섭 스펙트럼 주기는 c/L이며 이는 주기가 L 반비례한다는 것을 의미한다. 그림 1(b) 그림 1(a) 간섭 스펙트럼의 푸리에 변환된 진폭을 나타내며, L 푸리에 영역에서 첨두 위치에 해당하는 L/c 측정하여 결정할 있다. (1) 간섭 스펙트럼 위상은 파수 k 사용해 k/L 표현할 있으며, L k축의 위상 기울기가 된다. 관계를 이용하여 L 단순한 첨두 위치 검출 방법 외의 푸리에 영역에서 필터링된 첨두 신호의 푸리에 변환 위상 기울기를 계산하여 결정할 수도 있다.


그림 1 (a) 200 μm 광경로차를 갖는 간섭 스펙트럼 (b) 푸리에 변환된 결과의 진폭

그림 2 대형 유리기판의 물리적 두께(T) 굴절률(N) 동시에 측정하기 위해 제안된 마하-젠더 구성을 가진 분광간섭계 시스템을 나타낸다. L2 – L1, 2·N·T, L2 + T·(N – 1) – L1 서로 다른 3개의 광경로차를 측정함으로써 T N 동시에 결정할 있다. 반사형 구성에 비해 기계적 진동이나 대기 유동 환경 교란에는 투과형 방식이 상대적으로 둔감하기 때문에 대형 유리기판의 제조 공정에 대한 인라인 검사에 적용할 있다. 제안된 투과형 분광간섭계 시스템은 다층 시편의 전체 물리적 두께 측정과 개별 층의 두께 굴절률 측정에도 적용되었다.

그림 2. 대형 유리기판의 물리적 두께와  굴절률 측정을 위한 마하-젠더형 분광간섭계의 광학적 구성
(참조: Opt. Exp. 23(26), 32941-32949, 2015)



[TECHNICAL REPORT] This content was referred by Int. J. of Prec. Eng. and Manuf. 20(3), 463-477, 2019

 


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