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How Light Scattering Measurements Can Improve Your Optical Product Development
광 산란 측정을 통한 광학 제품 개발 향상
광학 기술의 발전으로 재료, 표면, 구성 요소 및 시스템 품질에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있으며 때로는 완전히 새로운 요구 사항도 등장하고 있습니다. 예를 들어 반도체 리소그래피의 피처 크기 감소, 소비자 광학용 나노 구조 기능 표면, 천문학 및 우주 애플리케이션을 위한 첨단 광학 시스템 등이 있습니다. 광학 기술에 사용되는 재료에 대한 요구는 재료의 특성에 대한 정밀한 데이터를 포함하는 분석 방법을 필요로 합니다.
광 산란 측정은 재료 거칠기 및 표면 구조에 대한 정보를 제공하여 이러한 요구 사항을 충족하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그런 다음 실제 프로토타이핑 및 제작 전에 광학 제품 성능에 대한 재료의 영향을 평가할 수 있습니다. 또한 표면 지형, 표면 오염, 벌크 지수 변동, 벌크 입자 등의 요소를 고려하여 재료가 광원과 상호 작용하는 방식에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.
다음은 광 산란 측정을 통해 광학 제품 설계를 개선할 수 있는 몇 가지 예입니다.
1. You can quantify product appearance qualities
1. 제품 외관 품질을 정량화할 수 있습니다.
외관은 주관적인 것이기 때문에 물체의 전반적인 외관을 평가하거나 정량화하는 것은 쉽지 않습니다. 그러나 산란 측정을 통해 정량화할 수 있는 외관의 특정 측면이 있습니다:
- 재질에 반사된 빛의 스펙트럼 분포에 따른 색상 (Color)
- 재질에 반사된 빛의 기하학적 분포로부터의 광택 (Shine)
- 머티리얼에 반사된 빛의 공간 분포에서 텍스처 (Texture)
외관을 정량화하려면 물리량과 시각적 측정을 통해 얻은 관찰자의 반응 사이의 상관관계를 설정해야 합니다. 이 정보를 통합하는 물리량을 양방향 반사율 분포 함수(BRDF)라고 합니다.
표면의 외관과 광학 성능은 빛이 어떻게 산란되는지에 따라 달라집니다.
2. You have access to nano-scale surface roughness data for more accurate product simulations
2. 보다 정확한 제품 시뮬레이션을 위해 나노 단위의 표면 거칠기 데이터에까지 액세스할 수 있습니다.
산란 측정을 통해 구멍, 긁힘, 홈, 요철과 같은 표면적 결함을 시각화할 수 있습니다. 다음 그림에서 볼 수 있듯이 산란은 표면의 상태에 따라 달라지며 표면 결함의 영향을 받습니다.
표면 특성이 빛 산란에 미치는 영향
사용되는 산란 측정 장비의 해상도에 따라 나노미터 범위의 표면 결함에 근접할 수 있습니다. 이는 이 크기의 결함이 중대한 결과를 초래할 수 있고 제품 개발 프로세스 초기에 감지하는 것이 중요한 마이크로 사이즈의 전자 장치나 및 민감도 높은 우주 관련 응용분야에 매우 유용할 수 있습니다. 공간 오염 애플리케이션 노트에서 공간 구성 요소의 나노 단위 표면 거칠기를 검출하기 위해 스페큘러 벤치를 사용한 방법을 살펴보십시오.
3. You can include real-world volume scattering data in design evaluations
3. 설계 평가에 실제 체적 산란 데이터를 포함할 수 있습니다.
체적 산란은 재료의 부피 내에서 빛을 산란시키는 광학 매체의 벌크 특성입니다. 일반적으로 재료 내부의 작은 입자에 의해 발생합니다.
산란 측정을 사용하여 광학 설계에서 재료 및 구조의 체적 산란 특성을 얻은 다음 그 결과를 제품 시뮬레이션에 포함할 수 있습니다. 예를 들어, LightTools는 Gegenbauer 특성화를 사용하여 체적 산란을 모델링할 수 있습니다.
산란 측정의 입자 파라미터를 사용한 LightTools 체적 산란 분석
광학 제품의 사양은 단순한 거칠기 모델을 사용하여 이상적인 표면 특성을 가정하고 결함을 무시하는 컴퓨터 예측을 통해 도출되는 경우가 많습니다. 이 포스팅에서 설명한 것처럼 BRDF는 표면 거칠기뿐만 아니라 재료 결함, 벌크 불균일성 및 오염의 영향을 받을 수 있습니다. 측정된 광 산란 데이터는 이러한 모든 영향을 설명할 수 있습니다. 광학 엔지니어는 산란 측정을 통해 광학 시뮬레이션을 위한 정확한 데이터에 액세스할 수 있으므로 제품 품질을 더 잘 제어할 수 있습니다.
Synopsys에서는 조명과 온도가 제어되는 전문 실험실에서 산란 측정 서비스를 제공합니다. 이를 통해 측정 프로세스가 새로운 재료 결함을 들여와 제품 시뮬레이션을 왜곡하지 않도록 보장합니다. 또한 Synopsys 측정 서비스는 신속하게 수행됩니다. 이는 시간이 지남에 따라 상태가 변할 수 있는 생물학적 조직과 같은 특정 유형의 재료에 중요하게 고려될 수 있는 부분입니다.
자체적으로 직접 산란 측정을 수행하는 데 관심이 있는 경우 Synopsys REFLET 또는 Mini-Diff 장비를 고려할 수 있습니다. 측정 결과를 LightTools와 같은 광학 시뮬레이션 소프트웨어로 내보낼 수 있습니다.
LightTools 조명 설계 소프트웨어에서 진행한 BSDF 분석