Estimation of Optical Properties under High Temperature Conditions

적외선 투과 특성을 이용하여 광학 창 등으로 사용되는 세라믹 재료들은 광학적 특성이 잘 공개되어 있지 않다. 통상적으로 사용되는 굴절률 시험기를 이용하여 고온 세라믹 재료의 굴절률을 측정하는 것은 매우 어렵기 때문에 특별한 방안이 도입되어야 한다. 본 연구에서는 간접적인 방법을 통해 고온 조건에서 세라믹 재료의 광학특성을 평가하는 실용적인 방법을 제시하고자 한다. 먼저 평가대상인 세라믹 재료 샘플을 요구되는 고온 조건을 유지하기 위한 시스템을 제작하여 광분광기에 장착하였다. 이 시스템을 이용하여 온도를 변화하며 시료 온도에 따른 투과율을 측정하였다. 이렇게 측정된 투과율 데이터는 Sellmeier 분산식을 적용하는 광학 시뮬레이션 모델에 적용되어 굴절률 자료를 산출하는데 사용된다. 이 시뮬레이션 모델은 시행착오법을 이용하여 Sellmeier 분산식에 포함되는 변수들을 찾는데 이용된다. 이를 이용하여 굴절률을 계산하며 그 값을 이용하여 다시 투과율을 계산하고 그 결과를 측정된 투과율과 비교하여 그 결과가 일치할 때까지 반복하여 그 온도에서 재료의 변수로 정하였다. 이 방법을 사파이어 재료에 적용하여 그 결과를 상온에서 공개 데이터와의 비교를 통해 검증하였다. A method for estimating the optical characteristics of ceramic materials under high temperature conditions has been applied and evaluated. For that purpose, an interface system combined with a photo-spectrometer was made to keep the samples at the required high temperature. The transmittance of the samples was measured at various temperatures. The measured transmittance data was used to estimate the refractive index using an optical simulation model in conjunction with the Sellmeier equation. The Sellmeier equation parameters were selected by trial-and-error when the transmittance recalculated using the estimated refractive index was compared with the measured transmittance. Furthermore, the estimated refractive indices were checked by a comparison with the reference data at some typical wavelengths at room temperature.