캐스케이드 액정 편광 격자를 통한 빔의 경사 입사 현상이 빔의 타원도를 변화시켜 회절 효율을 저하시킨다는 문제를 해결하기 위해 편광 보상을 기반으로 한 캐스케이드 액정 편광 격자의 회절 효율 최적화 방법을 제안하였다. 확장 존스 행렬을 이용하여 경사 입사각이 액정 편광 격자의 위상 지연에 미치는 영향을 분석하고, 스톡스 매개변수를 결합하여 다양한 경사 입사각에서 액정 편광 격자 출사 빔의 타원도 변화를 구하였다. 벡터 회절 이론을 이용하여 캐스케이드 액정 편광 격자의 회절 효율 모델을 완성하였다. 액정 분자 지향 벡터 분포를 기반으로 경사 입사 시 액정 전기 제어 위상의 좌표계를 구축하고, 경사 입사각이 액정 전기 제어 위상 지연에 미치는 영향을 분석하였으며, 위상 지연과 타원도 사이의 관계를 도출하였다. 액정 전기 제어 위상의 동작 전압을 최적화하여 경사 입사로 인한 탈편광량을 보상함으로써 타원도 편광 보상을 구현하였다. 실험 플랫폼을 구축하여 이론의 정확성과 방법의 유효성을 검증하였다. 측정 결과에 따르면, 광빔 편향 각도가 -5°에서 5°까지 변화할 때 본 논문에서 제안한 방법은 캐스케이드 액정 편광 격자의 회절 효율을 3%~4% 향상시켰다.

캐스케이드 액정 편광 격자; 회절 효율; 확장 존스 행렬; 스톡스 매개변수; 액정 전기 제어 위상