표준과학연구원, 초정밀 레이저 노광장치 개발

kriss(한국표준과학연구원, 원장 김명수) 산업측정표준본부 우주광학센터(센터장 이윤우) 이혁교 박사팀이 컴퓨터재생 홀로그램렌즈를 제작하기 위한 초정밀 레이저 노광장치 개발에 성공했다. 레이저를 감광물질이 입혀진 유리기판에 쪼여 곡선을 그려주는 새로운 노광기는 가공 직경이 360 ㎜이며 선의 굵기가 선진국보다 3분의 2수준으로 가늘어진 세계 최고 수준이다.

컴퓨터재생 홀로그램렌즈는 평판 유리위에 곡선 무늬를 새기기 때문에 기존의 볼록이나 오목렌즈에 비해 부피가 작고 가벼워 차세대 광학부품으로 각광받고 있다. 또한 수 나노미터 이내의 오차로 원하는 빛의 면(파면, wavefront)을 자유롭게 만들어 낼 수 있으므로 초정밀 비구면 거울의 형상측정용 기준렌즈로 사용된다. 현재 직경 150 ㎜ 이상의 홀로그램 기준렌즈 제작기술은 미국과 러시아만 보유하고 있다.
 

▲     ©브레이크뉴스

구면거울의 형상은 기존의 레이저 간섭계로 정확하게 측정할 수 있다. 하지만 비구면 거울은 간섭계에서 나오는 구면파와 비구면 거울 사이에 면의 불일치 현상이 발생해 측정이 불가능하다. 이번에 개발한 컴퓨터재생 홀로그램 기준렌즈는 구면파를 비구면 거울 형상에 딱 맞는 비구면파로 바꿔줌으로써 기존의 간섭계를 활용해도 비구면 거울을 정확하게 측정할 수 있게 해준다. 비구면 거울의 면은 평면이나 구면이 아니라 구부러진 정도가 일정하지 않은 형태이며, 이 거울로 빛을 한 점에 잘 맺히게 해 고화질의 영상을 만들어 내는 것이 관건이다.

이혁교 박사는 빛의 간섭현상을 이용한 새로운 방법으로 노광 렌즈의 회절한계를 극복했다. 488 ㎚(나노미터) 파장의 레이저를 사용해 480 ㎚ 굵기의 곡선을 구현한 것은 세계 최초이다. 기존의 레이저 노광장치는 노광 렌즈의 회절한계 때문에 700 ㎚ 이하 굵기의 곡선을 만들 수 없었다.

또한 기존에 미국과 러시아만 제작 가능한 직경 300 ㎜급 컴퓨터재생 홀로그램렌즈 제작에도 성공함으로써 직경 300 ㎜의 볼록 비구면 거울의 국내 제작을 가능케 하였다.

관련성과는 그 우수성을 인정받아 광학 분야의 세계적 저널인 옵틱스 익스프레스(optics express) 1월호 등에 게재되었다.

이윤우 센터장은 “이번 기술 개발을 통해 관련 분야에 대한 수입대체 효과도 기대할 수 있다.”며 “앞으로 우주/항공 분야의 대형 비구면 광학거울 제작뿐만 아니라 대형 디스플레이, 차세대 반도체 노광 장치, 카메라 렌즈 등 다양한 광산업분야에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

대전 = 김정환 기자