초록 close

주기적인 홀로그램과 집광렌즈로 구성되는 레이저 광 세기 균일화기의 설계 방안에 대해 보고한다. 주기적인 홀로그램을 이용하면 입사광의 정렬에 민감하지 않고 또한 균일화된 빔의 크기를 비교적 자유롭게 조절할 수 있다. 사각형 형태의 레이저 광이 주기적인 홀로그램에 입사할 때 회절광의 파동 함수를 프라운호퍼 회절 이론을 통하여 구하였다. 회절광의 파동 함수는 일정한 간격을 갖는 2차원 싱크() 함수들의 합이 되는데 이들의 폭은 입사빔의 크기에 의존하고 이들의 간격은 홀로그램의 주기에 의해 결정된다. 홀로그램 주기와 입사빔 크기의 비율을 변화시키며 회절광의 세기를 계산한 결과 특정한 비율에서 광 세기가 균일한 분포가 됨을 확인하였다. 싱크 함수들이 많이 겹치는 중심 부분에서 가장 균일한 분포를 보였으며 가장자리로 갈수록 세기 편차가 커졌다. 또한 더 많은 싱크 함수들이 더해질수록 균일도를 만족하는 영역이 넓어졌고 중심부의 균일성도 좋아졌다. 따라서 충분히 많은 차수의 회절광들이 목표 영역에 포함되도록 홀로그램을 설계하면 효율이 높은 광 균일화기를 만들 수 있음을 확인하였다.


We report on the design of a holographic homogenizer composed of a periodic hologram and a condensing lens. If the hologram is periodic, the homogenizer is free from the alignment error of the incident laser beam. Holographic homogenizer also has an advantage of the flexibility in the size of the target beam. We calculated theoretically the Fraunhofer diffracted wave function when a rectangular laser beam is incident on a periodic hologram. The diffracted wave is the sum of sinc functions at regular distance. The width of each sinc function depends on the size of the incident laser beam and the distance between the sinc functions depends on the period of the hologram. We calculated numerically the diffracted light intensity for various ratios of the size of the incident laser beam to the period of the hologram. The results show that it is possible to make the diffracted beam uniform at a certain value of the ratio. The uniformity is high at the central part of the target area and low near the edge. The more sinc functions are included in the target area, the larger portion of the area becomes uniform and the higher is the uniformity at the central part. Therefore, we can make efficient homogenizer if we design a hologram so that the maximum number of the diffracted beams may be included in the target area.