분광간섭계는 넓은 스펙트럼 대역폭 내에서 획득한 간섭 스펙트럼의 푸리에 변환을 통해 두드러지는 주기적 성분에 대한 정보를 추출하여 광경로차(Optical path difference)를 측정한다. 따라서 분광간섭계는 기존의 단일 파장 레이저 간섭계와 달리 추가적인 과정 없이 광경로차를 결정할 수 있어 고속 측정에 유리하다. 식(1)은 광경로차가 L인 간섭 스펙트럼의 광강도 I(f)를 나타낸다.
여기서 I0(f)는 광원의 광강도 스펙트럼 분포, f는 광 주파수, c는 진공에서 빛의 속도다. 예를 들어 가우시안 분포에서 파장 범위가 1500 nm에서 1600 nm이고 L이 200 μm인 경우 식(1)에 따라 그림 1(a)와 같은 간섭 스펙트럼을 I(f)를 얻는다. 그림 1(a)에서 주파수 영역상의 간섭 스펙트럼 주기는 c/L이며 이는 주기가 L에 반비례한다는 것을 의미한다. 그림 1(b)는 그림 1(a)의 간섭 스펙트럼의 푸리에 변환된 진폭을 나타내며, L은 푸리에 영역에서 첨두 위치에 해당하는 L/c를 측정하여 결정할 수 있다. 식 (1)의 간섭 스펙트럼 위상은 파수 k를 사용해 k/L로 표현할 수 있으며, L은 k축의 위상 기울기가 된다. 이 관계를 이용하여 L은 단순한 첨두 위치 검출 방법 외의 푸리에 영역에서 필터링된 첨두 신호의 역 푸리에 변환 후 위상 기울기를 계산하여 결정할 수도 있다.
그림 2. 대형 유리기판의 물리적 두께와 군 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