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표면 플라즈몬 공명을 이용한 유전체 박막의 광학 상수 결정과 형상 측정
황보창권(Chang Kwon Hwangbo),김성화(Sung Hwa Kim),이규진(Kuy Jin Lee) 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.4
공명각과 비공명각에서 각각 표면 플라즈몬의 전기장 분포를 계산하고 두 경우를 비교하였다. 표면 플라즈몬 공명의 응용으로서, (1) 은박막 위에 덧증착한 얇은 ZnS 박막의 광학 상수를 두께가 증가함에 따라 측정하였고, (2) 발산하는 입사파를 이용하여 은박막 위에 덧증착한 두께가 서로 다른 SiO 박막에 의한 4개의 표면 플라즈몬 공명을 한 화면에서 관측하였으며, (3) 평행광을 이용하여 은박막 위에 덧증착한 격자 모양의 SiO 박막과 문자 “가” 모양의 SiO 박막의 형상을 측정하였다. Distribution of electric fields of surface plasmons at resonance and off-resonance angles were calculated and compared. As applications of surface plasmon resonance, (1) optical constants of ZnS films overcoated on Ag films were measured as the thickness of ZnS films increased, (2) four surface plasmon resonances distributed spatially due to the different thickness of SiO thin films overcoated on Ag films were observed in a picture frame by employing diverging waves of incidence, and (3) patterns of SiO thin films such as a grating and a character “가” overcoated on Ag films were measured by employing collimated waves of incidence.
막대 형태의 비구면 렌즈를 이용한 광통신용 시준기의 설계
강석봉,강은경,황보창권,강상도,김종섭,Kang, Seok-Bong,Kang, Eun-Kyoung,HwangBo, Chang-Kwon,Kang, Sang-Do,Kim, Jong-Sup 한국광학회 2008 한국광학회지 Vol.19 No.1
결합효율이 높고 정렬오차 발생 시 결합효율의 저하가 작은 광통신용 비구면 렌즈 시준기를 설계하였다. 비구면 시준 렌즈는 GRIN 렌즈와 작동거리와 두께가 유사하고 외경이 동일한 원통형 막대 형태로 설계해 GRIN 렌즈를 대체할 수 있도록 하였다. 결합효율의 저하는 시준렌즈의 구면수차에 의해 주요하게 발생하므로, 비구면 렌즈 시준기가 볼 렌즈, GRIN 렌즈 및 C-렌즈 시준기보다 높은 결합효율을 가지도록 비구면 계수를 최적화 해 구면수차를 낮추었다. 설계한 비구면 렌즈 시준기의 결합효율은 기존 시준기들보다 높았으며 정렬오차에 따른 결합효율의 감소도 작았다. A rod-type aspheric lens collimator for the optical telecommunication system which shows high coupling efficiency and experiences small coupling loss for misalignment errors is designed. The working distance, thickness, and diameter of the rod-type aspheric lens are determined to be close to those of the GRIN lens collimator in order to replace the GRIN lens with the rod-type aspheric lens. Since the coupling loss mainly originated from the spherical aberration of the lens, the spherical aberration in the rod-type aspheric lens is reduced drastically, and it turns out that the coupling efficiency of the rod-type aspheric lens collimator is higher than that of the available collimators, such as ball lens, GRIN lens, and C-type lens collimators.
[TiO<sub>2</sub>|Ti|Ag|TiO<sub>2</sub>] 다층구조를 이용한 전도성 투과필터의 설계 및 특성분석
이승휴,이장훈,황보창권,Lee, Seung-Hyu,Lee, Jang-Hoon,Hwangbo, Chang-Kwon 한국광학회 2002 한국광학회지 Vol.13 No.4
디스플레이 기기에 사용할 수 있는 전도성 투과필터를 저방출(low-emissivity) 코팅인 [유전체|Ag|유전체] 구조를 이용하여 설계하였다. [$TiO_{2}$|Ti|Ag|$TiO_{2}$] 구조를 반복하고 어드미턴스 방법을 이용하여 가시광선 영역의 투과율을 높이고, 근적외선의 투과율은 낮게 하였다. 전도성 투과필터를 radio frequency(RF) 마그네트론 스퍼터링 방법으로 증착하고 설계한 스펙트럼과 비교하였으며, 필터의 광학적, 구조적, 전기적 특성들을 조사하였다. Ag 박막의 두께는 전기전도성을 높이기 위해 13㎚ 이상으로 증착하고, $TiO_{2}$박막은 가시광선 영역에서 투과율이 최대가 되는 24㎚로 증착하였다. 또한 Ag 박막의 산화를 막기 위해 매우 얇은 Ti 산화방지막을 증착하였으며, 다층구조로 갈수록 산화방지막의 두께를 더 두껍게 증착해야 하는 것을 확인하였다. 최종적으로 [$TiO_{2}$|Ti|Ag|$TiO_{2}$] 기본구조를 3번 반복하여 증착한 필터는 근적외선 차단 효과가 우수하고, 전자파 장해(electromagnetic interference; EMI)를 효과적으로 방지할 수 있는 2Ω/□ 이하의 낮은 면저항을 보였다. We have designed conductive transparent filters using a low-emissivity coating such as [dielectric|Ag|dielectric] for display applications. The design is the repetition of [$TiO_{2}$|Ti|Ag |$TiO_{2}$] to increase the transmittance in the visible and decrease the transmittance in the near IR. The conductive transparent filters are deposited by a radio frequency(RF) magnetron sputtering system. The optical, structural and electrical properties of the filters were investigated and the optical spectra are compared with simulated spectra. The thickness of the deposited Ag films is above 13 ㎚ to increase the conductivity and that of $TiO_{2}$ films is 24 ㎚ to increase the transmittance in the visible range. Ti blockers are employed to prevent the Ag films from being oxidized by an oxygen gas during the reactive sputtering process. Also, it is shown that the thicker Ti film is necessary as the period increases. Finally, a filter with repetition of the basic structure three times shows the better cut-off near infrared(NIR) and the sheet resistance as low as 2Ω/□ which is enough to shield an unnecessary electromagnetic waves for a display panel.
조현주,원준연,정영규,우봉주,윤준호,황보창권,Cho, Hyun-Ju,Won, Jun-Yeon,Jeong, Young-Gyu,Woo, Bong-Ju,Yoon, Jun-Ho,Hwangbo, Chang-Kwon 한국광학회 2016 한국광학회지 Vol.27 No.4
The thickness of each layer in a multilayered system is determined by a Fourier-transform method using spectroscopic reflectance measurements. To verify this method, we first generate theoretical reflectance spectra for three layers, and these are fast-Fourier-transformed using our own Matlab program. Each peak of the Fourier-transformed delta function denotes the optical thickness of each layer, and these are transformed to physical thicknesses. The relative thickness error of the theoretical model is less than 1.0% while a layer's optical thickness is greater than 730 nm. A PI-(thin $SiO_2$)-PImultilayeredstructure produced by the bar-coating method was analyzed, and the thickness errors compared to SEM measurements. Even though this Fourier-transform method requires knowing the film order and the refractive index of each layer prior to analysis, it is a fast and nondestructive method for the analysis of multilayered structures. 분광광도계로 측정된 반사율 데이터를 활용하여 다층박막 각 층의 두께를 푸리에 변환 방법으로 결정하였다. 이를 위하여 이론적인 3층 다층박막 반사율 데이터를 생성하고 자체 작성한 Matlab 프로그램으로 델타함수의 피크 발생위치로부터 각 층의 두께를 결정하였으며, 박막의 광학적 두께가 730 nm 이상이 되는 경우 결정된 두께 오차는 1.0% 이하임을 알 수 있었다. 이 방법을 사용하여 바 코팅 방법으로 제작된 PI-(얇은 $SiO_2$)-PI 다층박막의 두께를 결정하고 그 결과를 SEM 측정결과와 비교하였다. 본 두께측정 방법은 각 층의 굴절률과 박막의 순서를 미리 인지하고 있어야 하는 단점이 있으나, 비파괴적인 방법으로 빠르게 다층 박막의 두께 분포를 결정할 수 있는 방법임을 확인하였다.