펨토초 레이저를 이용한 대영역 저결맞음 간섭계

Abstract

헬륨네온 레이저나 다이오드 레이저와 같은 단색광 레이저는 정밀한 표면의 형상을 측정하는데 널리 사용되고 있다. 이들의 높은 시간 및 공간결맞음성은 간섭계를 구성하는데 있어서 큰 유연성을 제공하는 장점을 가지고 있으나 반면에 위상모호성 및 기생간섭무늬 등의 문제점 또한 동시에 발생하게 된다. 이와 같은 문제점들을 극복하는 하나의 방법은 백열광원 등의 광대역 광원을 사용하는 것으로, 이 경우 광원의 낮은 시간결맞음성으로 인해 간섭무늬는 기준부와 측정부의 광경로차가 거의 0에 근접할 경우에만 발생하게 되어 상기의 문제점들을 해결할 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고 대영역 형상측정에서의 백색광의 사용은 극히 제한되고 있는 실정으로 그 이유는 광원의 극히 낮은 시간 및 공간결맞음성으로 인해 동일 광경로 및 대칭 조건이 만족될 경우에만 간섭무늬가 형성되기 때문이다. 이상의 관점에서 볼 때 펨토초 레이저는 높은 공간결맞음성을 유지하면서도 낮은 시간결맞음성을 가지고 있어 대영역 형상측정용 저결맞음 간섭계를 구성하는데 있어 매우 적합한 광원이다. 본 연구에서는 정밀형상측정에서 새로운 간섭광원으로서의 펨토초 레이저의 두 가지 가능성에 대하여 논하였다. 첫 번째, 극단초 펄스열은 주기적인 시간결맞음 함수를 가지고 있고 이에 따라 기존의 백열광원으로는 불가능하였던 비동일 광경로 주사간섭계를 구성할 수 있다. 두 번째로, 펨토초 레이저의 높은 공간결맞음성은 비대칭적인 간섭계 구성을 가능하게 하여 상대적으로 작은 기준면을 가지고도 큰 면적의 형상을 측정할 수 있다. 이와 같은 두 가지의 장점은 피죠 및 트와이만-그린 형식의 주사간섭계를 통하여 실험적으로 검증되었다.