INVESTIGATION ON HOLOGRAPHIC DIFFRACTION GRATINGS

Abstract

Since the concept of holography has appeared, numerous applications have been developed. Among these applications, we investigate on (1) the holographic 3-D image display by use of the spatial light modulator incorporating crystals and (2) the polarization recording by use of the azo-containing organic materials. Both of these applications are based on the original holographic concept of recording the amplitude and the phase of an optical wave. In the holographic 3-D image display, digital holography is combined with a pulse-laser electro-holographic system for a real-time 3-D display. Due to the one-dimensional characteristics of the Bragg-regime acousto-optic spatial light modulator, vertical parallax cannot be generated from the acoustic signal propagating along the fan shape beam direction of the incident laser. In order to obtain a proper interference pattern, we attach a horizontal slit to the confocal lens system for recording the fringe data, which significantly reduces the bandwidth of the vertical fringe data. When the bandwidth-reduced fringe data are displayed by using a pulse-laser electro-holographic system, the clarity and the quality of the image are found to be appreciably improved. In the polarization gratings, the generation of nematic liquid crystal gratings is achieved. We demonstrate a new fabrication method for twisted nematic liquid crystal grating and nematic liquid crystal grating by adopting a slanted reflection holographic configuration. The polarization interference of two counter-propagating writing beams is inscribed in a nematic liquid crystal cell as twisted nematic liquid crystal grating and nematic liquid crystal grating through a photo-isomerization process occurring inside azo side-chain polymeric alignment layers. The diffraction eifficiency of twisted nematic liquid crystal gratings is electro-optically tunable, and the twisted nematic liquid crystal grating contains the writing beam polarization information as a hologram, so that this new method provides a possibility of using a liquid crystal cell with azo alignment layers as a new optical storage media device.;홀로그래피의 개념이 처음 탄샌된 이후 수 많은 응용이 있었다. 이러한 응용들 가운데, 우리는 결정에 의한 공간 광변조기를 이용한 3차원 홀로그래픽 디스플레이와 아조를 함유한 유기물질을 이용한 편광의 기록에 대하여 연구하였다. 이 두 가지의 응용은 모두 광의 위상과 진폭을 동시에 기록하는 홀로그래피의 개념을 바탕으로 한다. 3차원 홀로그래픽 이미지 디스플레이에서는 실시간 3차원 이미지 디스플레이를 위해서, 펄스 레이저를 이용한 홀로그래픽 시스템과 디지털 홀로그래피를 결합시켰다. 이 과정에서 Bragg 영역의 광변조기의 1차원적 특성 때문에, 입사하는 광의 팬 모양 방향 쪽으로 전파하는 음향파에서는 수직시차를 얻을 수 없었다. 따라서 이 특성에 적합한 간섭무늬를 얻기 위해서 간섭무늬를 기록할 때 사용한 공초점 렌즈 시스템에 수평 슬릿을 사용하였는데 이로 인하여 수직 간섭무늬 기록에 사용되는 대역폭을 많이 줄일 수 있었고 이렇게 대역폭이 줄어든 간섭 데이터를 펄스 레이저 홀로그래픽 시스템에서 사용하였다. 사용한 결과 이미지의 질과 선명도가 상당히 향상되었다. 편광격자 제작 부분에서는 네마틱 액정 격자가 연구되었다. 우리는 기울어진 반사 홀로그래픽 방법을 이용하여 비틀어진 네마틱 액정격자와 네마틱 액정 격자를 제작하였다. 서로 반대 방향으로 진행하는 두 기록광의 편광간섭을 인해 네마틱 액정 셀 안에 비틀어진 네마틱 액정(TNLC) 격자와 네마틱 액정(NLC) 격자가 제작되었으며 이는 셀의 광배향막 안의 azo 분자들의 광이성질체 현상이 그 원인으로 밝혀졌다. 비틀림 액정 격자의 회절 효율은 전기광학적으로 조절이 가능하였고 비틀림 액정 격자는 홀로그램처럼 기록광의 편광 정보를 담고 있었으므로 이 기록방법은 광배향막을 배향막으로 가지는 액정셀이 새로운 광저장 디바이스로 사용될 수 있을 것이라는 가능성을 제시하였다.