안녕하세요, 위키옵틱스 박정현 연구원입니다.
지난번 Wikistar 소개시 잠깐 모습을 드러낸 FEL(Fly’s eye lens)에 대해 소개 해 드리고자 합니다.
현재 당사에서 보유하고 있는 FEL은 Pico projector engine용으로 4:3의 비율을 가지고 있으며, 가로와 세로의 pitch 간격이 다른 MLA(micro lens array)입니다.
Pitch의 간격이 서로 다르면 패턴에 어떠한 영향을 미칠까요?
기본적인 두 포인트에서 출발한 빛이 일정 거리만큼 전파 후에 만들어 내는 간섭무늬를 생각해 보면 쉽게 알 수 있습니다.
두 점 사이 간격이 a이며 전파 거리가 L인 전파를 생각해 보도록 합시다.
두 점으로부터 빛이 전파하여 중심에서 만나 첫 번째 보강 간섭을 만들어 냅니다.
두 번째 보강 간섭이 생기는 위치는 두 빛의 전파 거리의 경로 차가 λ일 경우 입니다.
때문에 중심으로부터 d만큼 떨어진 곳에 두 번째 보강 간섭에 의한 밝은 무늬가 나타나게 됩니다.
a보다 두 점 사이 간격이 작은(b) 경우에 대해 생각해 보면,
같은 전파거리 L에서 경로 차가 λ만큼 나는 지점은 중심으로부터 ‘d+h’ 로 이전의 경우보다 중심으로 부터 먼 곳에서 보강 간섭에 의한 밝은 무늬가 나타나게 됩니다.
이로서, 렌즈의 pitch의 간격(두 점 사이 간격)이 작을수록,
같은 전파 거리에서 array간 간격(보강 간섭간의 거리)이 먼 것을 확인할 수 있습니다.
실제 제작된 4:3 pico projector용 FEL에서 상단의 이론을 확인할 수 있습니다.
제작된 FEL은 세로보다 가로 pitch의 간격이 크도록 제작되었으므로,
일정한 전파 거리에서 가로 pitch보다 세로 pitch 간격이 커야 하며, 실제로 이를 확인할 수 있습니다.
사진은 약 8M의 전파거리에서 FEL의 패턴 입니다.
‘VirtualLab’이라는 프로그램을 사용하면 FEL에 의한 간섭패턴을 시뮬레이션 할 수 있습니다.
제작된 FEL을 VirtualLab을 사용하여 시뮬레이션 한 결과, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었습니다.
(입력된 데이터는 파장 532nm, 광원의 크기 600um X 600um인 Plane wave(강도 분포가 일정한), 전파 거리는 200mm입니다.)
결과 데이터는 가로 X 세로의 전체 패턴 영역을 51.136mm X 37.632mm로 나타내고 있습니다.
이를 실제로 확인하기 위해 Wikistar를 이용해 실험 해 보았습니다.
Wikistart로부터 약 100mm후에 beam size가 600umX600um정도 됩니다.
여기에 FEL을 배치하고, 200mm후에 screen을 배치 하였습니다.
시뮬레이션 대비 패턴의 크기를 확인하기 위해 screen에 VirtualLab에서 얻은 패턴의 크기를 대략적으로(50mm X 38mm) 표시하여
비교해 보았습니다.
실험으로 얻은 데이터는 시뮬레이션을 이용한 데이터보다 가로가 약간 크지만 거의 일치하는 것을 확인할 수 있습니다.