경사입사 TiO2 박막을 이용한 선 편광 변환 소자의 설계

초록

경사입사 증착(Oblique Angle Deposition)으로 제작된 박막은 기둥 사이에 빈 공간을 갖는 다공성의 미세조직으로 구성된다. 이렇게 제작된 박막은 비등방성을 띄게 되며, 이를 이용하여 입사되는 p(s)- 편광파를 s(p)-편광파로 변환 할 수 있다. 입사 매질의 굴절률과 입 사각에 따라 변환되는 빛의 양은 달라지며 입사 방위각이 90o, 입사 매질을 프리즘(BK7, n=1.517@633nm)을 사용할 경우 더 큰 편광 변 환을 얻을 수 있다. 본 연구는 기둥의 방향에 따른 굴절률과 성장 각도, 두께에 관한 4x4 행렬을 이용하여 입사각에따른 편광 상태를 수학적으로 해석, 전산시늉 하였다. [프리즘/비등방 TiO2 박막/공기] 구조의 설계에서, 비등방 TiO2 박막의 두께가 900nm, 박막 기둥의 성장 각도가 49o 일 경우, 입사각이 45.2o에서는 99.94%의 편광 변환이 일어났으며, 49o에서는 약 50%의 편광 변환이 일어났다. 반면에 54.6o에서는 편광 변환이 0.09%로 거의 일어나지 않음을 전산시늉으로 확인하였다. 즉, 빛의 입사각을 조절함에 따라 반사되는 빛의 편광 상 태를 제어 할 수 있음을 확인하였다.