투과법을 이용한 마흐-젠더 간섭계에서의 선형 전기광학효과 측정

Abstract

Mach-Zehnder interferometer(MZI) is adopted to measure the linear electro-optic(EO) effect in a poled EO polymer thin film with a coplanar-electrode structure. The beam at the sample arm of MZI passes through the polymer thin film spin-coated on top of a clear 10㎛ gap between two electrodes patterned on an optical substrate. In the reference arm, the beam passes through a glass plate on a computer-controlled rotational stage to provide the optical bias. Function generator is used to apply modulation voltage on the electrodes of the sample and gives trigger to a lock-in amplifier. Interference pattern is measured with an oscilloscope. Lock-in amplifier is used for detecting intensity of the light which is modulated by function generator. As the two electrodes are located on the substrate, the dipoles are aligned along the substrate and perpendicular to the direction of incident beam. Because of this configuration, the direction of field of incident light can coincide with and be perpendicular to that of dipoles alignment. This unique optical geometry enables the independent determination of the linear EO coefficients of poled EO polymer film in the ordinary and extraordinary optic axes directions. The modulation amplitude was measured as a function of the optical bias to confirm that the signal is from EO effect of the poled EO polymer film. Furthermore the incident light polarization angle θ is varied at every 15° from 0° to 90°, with the angle 0° and 90° corresponding to the extraordinary and ordinary optic axes directions respectively. The measurement is compared with the theoretical analysis, resulting in a good agreement.;10㎛간격의 전극이 동일 평면에 위치한 극화 폴리머 박막의 선형 전기광학효과를 이중 간섭계인 마흐-젠더 간섭계를 이용하여 측정하였다. 마흐-젠더 간섭계의 두 빛 중 한 빛은 인위적 위상전이를 주는데 사용하였고, 다른 한 빛은 변조 전압이 걸려 있는 극화 폴리머를 통과하게 하여 변조 전압에 따른 광로차의 변화를 주게 하였다. 변조 전압은 함수 발생기로부터 공급하였고, 간섭 세기는 오실로스코프에서 관측하고, 변조 세기는 잠금 고정 증폭장치로측정하였다. 전극이 동일 평면에 위치하였으므로 쌍극자들이 평면을 따라 정렬하게 되고 빛을 쌍극자가 있는 평면에 수직으로 입사시키면 그 빛의 전기장, 즉 편광방향은 쌍극자와 평행 또는 수직하게 되어 정상 방향과 이상 방향의 선형 전기광학계수를 독립적으로 측정할 수 있다. 실험에서는 극화 전기장에 평행으로 편광된 빛과 수직으로 편광된 빛의 위상변조를 측정하였다. 또한, 인위적 위상전이와 입사광의 편광 방향에 따른 변조 세기의 의존성을 이론적으로 분석하였다. 먼저, 극화 폴리머에 걸어 주는 변조전압에 따른 변조 세기의 변화가 선형적임을 확인하였고, 일정 전압에서 인위적 위상전이에 따른 변조 세기의 변화와 입사광의 편광 방향에 따른 변조 세기의 변화를 측정하여 그 결과가 이론과 잘 일치함을 보았다.