0.1 cm<SUP>-1</SUP> 분광 분해능을 위한 회전거울쌍 기반 소형 광학 자가상관기 개발

국문 초록 (Abstract)

펄스레이저의 펄스 폭 측정 또는 광원의 흡수스펙트럼 측정을 위해 마이켈슨 간섭계(Michelson Interferometer) 기반의 광학 자가상관기는 퓨리에 변환 분광기(Fourier Transform Spectrometer)에 널리 이용되고 있다. 퓨리에 변환분광기는 유해가스 특정 및 농도 측정을 위한 가스 흡수스펙트럼 분석 또는 미세패턴 구조분석을 위한 분광타원계측법 등의 분야에 적용되며 이를 위해 0.1 cm^-1 이하의 고분해능 퓨리에 변환 분광 기법이 요구된다. 이러한 고분해능의 퓨리에 변환 분광 기법을 위해서는 마이켈슨 간섭계 내의 측정거울을 긴 스트로크(Stroke) 로 선형이송하여 정밀 선형스테이지를 구축해야한다. 이는 근본적으로 자가상관기의 소형화에 제한되며 선형스테이지에 창착된 측정거울을 일정한 속도로 기계적 주사(Scanning) 하는 고난이도의 제어기법과 복잡한 데이터 후처리 기법이 요구되므로 정밀 선형스테이지를 구축하기에 한계가 있다. 이러한 측정거울의 선형 이송 시 발생하는 근본적인 문제를 해결하기 위해 측정거울의 선형이송이 아닌 거울쌍의 회전운동을 통한 기계적 주사를 발생시키는 자가상관기 원리가 제안되었으며, 본 연구에서는 0.1 cm^-1 이하의 분광 분해능을 가지는 회전거울쌍 기반의 광학 자가상관기를 개발하였다. 광학 자가상관기의 설계 변수를 최적화하기 위해 광경로를 시뮬레이션 하였고 He-Ne 레이저를 활용하여 개발한 자가상관기의 분광 분해능 및 설계 결과 대비 오차를 평가, 분석하였다. 또한 넓은 스펙트럼을 갖는 백색광원을 적용하여 실제 자가상관신호를 획득하였다.