소형 분광계 기반 간섭계를 이용한 투명한 샘플의 두께 측정 방법 (Thickness Measurement of a Transparent Sample by Using a Compact Spectrometer-Based Interferometer)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 66권 / 9호 / 1162 ~ 1167페이지
· 저자명 : 이승석, 김주하, 김은선, 최남건, 최은서

초록

본 논문에서는 단일 광섬유와 소형 분광계로 구성된 간섭계를 제안하였고 이를 이용하여 투명한 커버 글라스의 두께를 측정한 결과를 제시하였다. 제안한 간섭계의 광원으로는 광대역 광원을 측정기로는 소형 분광계를 이용하였고 단일 광섬유로 공통경로 간섭계를 구성하였다. 구현한 간섭계는 기준단의 기계적 움직임 없이 간섭무늬를 측정하기 위해서 스펙트럼 영역에서 간섭무늬를 측정하였다. 두께가 130 $\mu$m인 커버 글라스 3개를 이용하여 두께가 다른 샘플들을 만들었고 구현한 간섭계를 이용하여 각 샘플들의 두께를 측정하였다. 측정된 샘플들의 두께는 4% 이내의 오차로 제안한 시스템의 최소 오차 수준에 근사하였다. 제안한 간섭계는 이동성을 향상시킬 수 있으면서도 동시에 기존의 벌크 광학계 기반의 간섭계를 충분히 대치할 수 있는 대안이 될 것이다. 제한된 픽셀수로 인해서 측정할 수 있는 두께의 제약을 가지고 있지만 제안한 소형 분광계 기반 간섭계는 수백 $\mu$m의 두께를 가지는 투명한 샘플에 응용이 가능할 것이다.

영어초록

In this paper, a interferometer composed of a single fiber and a compact spectrometer is proposed, and the results of thickness measurements on a transparent cover glass by using the proposed interferometer are presented. The proposed interferometer has used a broadband source as a light source and the compact spectrometer as a detector, and a common-path interferometer was implemented with a single fiber. The implemented interferometer was used to measure the interference in the spectral domain to prevent mechanical movement in the reference arm. Three pieces of cover glass, equal with a thickness of 130 $\mu$m, were used for preparing samples having different thicknesses. The thicknesses of the samples were measured by using the implemented interferometer. The error in the measurement results was less than 4%, which was very similar to the minimum error level of the proposed system. The proposed interferometer, with improving portability, can be used as an alternative to a conventional bulk optics-based interferometer. Although a limitation in the measurable thickness caused by the restricted number of pixels was given, the compact spectrometer-based interferometer could be applied to transparent samples with thicknesses of a few hundred micrometers.

참고자료

· 없음