VPH(체적 위상 홀로그램) 격자의 특징과 장점
VPH(Volume Phase holographic, 체적 위상 홀로그램) 격자는 높은 굴절률 영역과 낮은 굴절률 영역의 주기적인 구조를 두 개 의 광학 창 사이에 밀봉된 중크롬화 젤라틴으로 홀로그램 이미징하여 만든다. 이 기술은 원래 홀로그램 바코드 스캐너에서 IBM에 의해 상업적으로 사용되었지만 이후 많은 광학 기기 및 통신에 사용하도록 조정되었다.
이 공정은 1개에서 1000개 이상의 매우 높은 품질의 회절 격자를 제조하는데 사용할 수 있다. 모든 격자 (grating)는 원본이며 다른 격자에서 복제되지 않는다. 마모되거나 저하되는 격자가 없기 때문에 하나의 격자에서 다음 격자로 일관된 성능을 무제한으로 얻을 수 있다.
제조 공정의 유연한 특성으로 인해 여러 반복에서 그루브 밀도, 대역폭, 편파 감도 및 기타 매개변수를 조정하여 VPH 격자를 각 애플리케이션에 맞게 쉽고 비용 효율적으로 맞춤화하고 최적화할 수 있다.
효율성 곡선
VPH 격자의 투과성, 홀로그램 특성은 200-300nm 대역폭에 대해서는 >80%, 단일 파장에 대해 >98%(일반적인 레이저 펄스)에 이르는 높은 피크 회절 효율에서 작동할 수 있게 한다. 이는 시스템 응답에 큰 피해를 주는 매우 들쭉날쭉하고 비대칭적인 효율성 프로필을 가질 수 있는 반사 표면 릴리프 격자보다 최대 40% 더 크다.
대조적으로 VPH 격자의 효율성은 파장에 따라 원활하게 변하며 시스템 성능 모델에 포함하기 위해 설계 단계에서 모델링할 수 있으며 해당 설계의 사양에 따라 안정적으로 제조할 수 있다. VPH 격자의 캡슐화 특성으로 인해 요소 표면에 고성능 반사 방지(AR) 코팅을 적용할 수 있다. 이러한 코팅은 추가적인 성능 최적화를 제공하며 OEM의 필요에 따라 맞춤화 할 수 있다.
고분산(High Dispersion)
VPH 격자는 직선 격자보다 더 높은 선밀도로 안정적으로 생성 할 수 있어 잔상 및 산란이 적은 고품질 격자를 제공한다. 150 lines/mm ~ 5000 lines/mm 범위의 라인 밀도를 이미징 할 수 있어 광대역 NIR 하이퍼스펙트럼 이미징 및 고해상도 원자 분광법과 같은 다양한 응용 분야에 사용할 수 있다. 복제가 아닌 각 격자를 직접 제조함으로써 라인 밀도, 대역폭 및 작동의 중심 파장을 각 애플리케이션에 맞게 쉽게 사용자 정의할 수 있다.
각도 조정
VPH 투과 격자는 정현파로 변하는 굴절률의 적층 레이어를 사용하여 빛을 회절시킨다. 이 스택은 입사각(AOI)을 최대 ~10°까지 변경하여 중심 파장에서 조정할 수 있는 공진 구조를 생성한다. 이를 통해 단일 격자가 각도 조정되어 천문학의 일반적인 기술인 다양한 범위에서 관심있는 스펙트럼 특징을 연구할 수 있다. 사실, 근적외선을 통해 지속적으로 가시광선을 커버하기 위해 하나의 대규모 망원경에 회전 단계에 있는 여러 개의 매우 큰 격자가 사용될 수 있다.
편광 감도 감소
표면 릴리프 반사 격자(Surface relief reflection gratings)는 일반적으로 s-편광보다 p-편광에 대해 훨씬 더 낮은 효율을 제공하며 종종 두 상태 사이에서 매우 다른 효율 응답을 제공한다. 이것은 격자의 라인 주파수가 증가함에 따라 특히 분명하다. VPH 격자는 편광에 훨씬 덜 민감하며 편광 응답이 원활하게 변화하고 잘 이해된다는 추가적인 이점이 있다.
잔상이 없고 산란이 작음
룰드 격자(Ruled gratings)는 주기적인 룰링 오류로 인해 분산 평면에 나타나는 가벼운 아티팩트를 설명하는 데 사용되는 용어인 ‘고스트’가 발생하기 쉽다. VPH 격자는 잔상을 제거하도록 설계할 수 있다. 또한 직선형 격자보다 미광이 90% 적고 공간 균일성이 우수하며 투과 파면 오류가 매우 낮다. 이러한 요소는 모두 VPH 격자의 우수한 1차 회절 효율에 중요한 기여를 한다.
콤팩트하고 유연한 광학 설계
투과 격자는 Littrow 구성(θd = θi)에서 작동하도록 투과 격자를 설계할 수 있으므로 광학 설계를 보다 콤팩트하게 만드는 매우 간단한 방법이다. 일반적으로 투과 격자는 펄스 압축 시스템을 설계하든 분광계를 설계하든 광학 엔지니어에게 더 많은 기하학적 옵션을 제공한다. 최종 결과는 VPH 전송 격자 주위에 설계된 시스템이 기존의 반사 격자 주위에 설계된 시스템보다 더 작고 가벼우며 저렴할 뿐만 아니라 정렬하기 더 쉽다는 것이다.
GRISM
두 개의 프리즘 사이에 끼인 격자를 ‘Grism’이라고 한다. 이 복합 광학은 각 요소로 인해 발생하는 빔 편차를 상쇄하면서 빛을 구성 요소로 분리한다. Grism은 직선통과 분산 광학 또는 격자 단독으로 가능한 것보다 더 높은 분산을 가진 광학을 만드는 데 사용할 수 있다. 이미징, 천문학, 분광 부호화 공초점 현미경 및 기타 응용 분야에서 사용하기에 편리하다.
크기 및 기판
VPH 격자는 예상보다 훨씬 크게 만들 수 있다. 실제로 Wasatch Photonics에서는 천문 분광기용으로 최대 300mm 크기의 맞춤형 격자를 일상적으로 제조한다. 또한 대량 OEM 애플리케이션을 위해 8mm 만큼 작게 절단할 수 있다. 다양한 유형의 유리 재료가 제조에 사용될 수 있으며 가장 일반적인 기판은 N-BK7 또는 동급, B270i 및 용융 실리카(UV 옵션)이다.
청소의 용이성
‘청소가 불가능하므로 직선형 반사 격자를 만져서는 안된다. 모든 먼지나 지문은 남아 있어야 한다. 청소에서 발생하는 긁힘은 오염 자체보다 더 나쁘다’라는 것이 이것이 일반적인 이해다. 이와는 대조적으로 캡슐화된 VPH 격자는 다른 유리 광학 부품처럼 취급 및 청소가 가능하므로 제작에서 장기 사용에 이르기까지 모든 단계에서 훨씬 더 제조 친화적이고 비용을 절감할 수 있다.
뛰어난 내구성
VPH 격자의 광학 활성 부분은 2개의 기판 사이에서 밀폐되어 있어 뛰어난 열 안정성과 환경 성능을 제공하는 매우 견고한 구성 요소를 만든다. 많은 Wasatch Photonics 격자는 열화의 징후 없이 15년 이상 사용되어 왔으며 다른 격자는 거의 극저온에 사용되었다. 각 격자는 고품질 표준에 따라 엄격하게 검사한다. 우리는 레이저 펄스 압축, 광간섭 단층 촬영, 천문학과 같은 중요한 응용 분야를 위한 고급 간섭계 측정 기능으로 광학 제품의 품질을 뒷받침한다.
자료제공: WasatchPhotonics(www.wasatchphotonics.com)
