KR100391979B1 - Variable beam splitter using a photorefractive material - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 굴절 물질을 이용한 가변 광 분리기에 관한 것으로, 특히 가변 광 분리기는 내부에 광 굴절층이 형성되어 광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이저 광을 상부의 공기층과의 소정 굴절률 차이에 의해서 제 1 투과광과 제 1 반사광으로 분기시키는 제 1 투과면과, 제 1 투과광을 하부의 공기층과의 소정 굴절률 차이에 의해서 제 2 투과광과 제 2 반사광으로 분기시키는 제 2 투과면을 구비하는 가변 광 분리 구조체와, 제 1 투과면의 일부분에 설치되어 제 2 투과면에서 반사된 제 2 반사광이 외부로 반사되는 것을 방지하는 차단부와, 제 1 투과면과 제 2 투과면에 수직 방향인 가변 광 분리 구조체의 양측면에 설치되어 외부 전원을 상기 광 굴절 물질에 인가하여 전하량을 변화시키고, 전하량의 변화에 따라 가변 광 분리 구체의 굴절률을 변화시키는 전극부를 포함함으로써, 종래의 많은 디바이스를 사용하는 가변 광 분리기와는 달리 단일 소자로 구성된다. 또한, 볼륨 홀로그래피 디지털 저장 시스템 등의 응용 시스템에서 광원에서 발생하는 레이져 광을 분기시키기 위하여 광 분리기를 이용할 때, 본 발명에서 제시된 단일 디바이스로 구성된 가변 광 분리기를 이용하여 구성함으로써 시스템의 소형화를 이룰 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a variable optical splitter using an optical refraction material. In particular, the variable optical splitter has a light refraction layer formed therein so that laser light for a target object generated from a light source can be controlled by a predetermined refractive index difference from an upper air layer. A variable light separation structure having a first transmission surface for splitting the first transmitted light and the first reflected light and a second transmission surface for splitting the first transmitted light into the second transmitted light and the second reflected light by a predetermined refractive index difference between the lower air layer And a blocking portion provided on a portion of the first transmission surface to prevent the second reflected light reflected from the second transmission surface from being reflected outside, and a variable light separation structure perpendicular to the first transmission surface and the second transmission surface. It is installed on both sides of the external power supply to the optical refraction material to change the amount of charge, and the refractive index of the variable optical separation sphere in accordance with the change of the charge amount By including the electrode unit for, unlike the variable light separator using a conventional number of devices consists of a single element. In addition, when the optical splitter is used to branch the laser light generated from the light source in an application system such as a volume holography digital storage system, the miniaturization of the system can be achieved by using the variable optical splitter composed of a single device of the present invention. You can get the effect.

Description

광 굴절 물질을 이용한 가변 광 분리기{VARIABLE BEAM SPLITTER USING A PHOTOREFRACTIVE MATERIAL}VARIABLE BEAM SPLITTER USING A PHOTOREFRACTIVE MATERIAL

본 발명은 광 굴절 물질의 광 굴절 효과를 이용한 가변 광 분리기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인가되는 외부 전원의 전하량에 따라 굴절률이 변화되는 광 굴절 물질이 가변 광 분리 구조체의 내부에 충전되어 광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이져 광을 투과광과 반사광으로 분기시키도록 한 광 굴절 효과를 이용한 가변 광 분리기에 관한 것이다.The present invention relates to a variable optical separator using the optical refraction effect of the optical refraction material, and more particularly, an optical refraction material whose refractive index is changed according to the amount of charge of an external power source applied to the inside of the variable optical separation structure is charged from the light source. The present invention relates to a variable optical splitter using a light refraction effect for splitting laser light on a generated object into transmitted light and reflected light.

최근 들어, 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장을 이용한 기술 분야는, 예를 들면 반도체 레이져, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 눈부신 발전에 힘입어 도처에서 활발하게 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구의 결과로서 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템 등이 실용화되고 있을 뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할 수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.Recently, the field of technology using volume holographic digital data storage has been actively studied everywhere, for example, due to the remarkable development of semiconductor laser, charge coupled device (CCD), liquid crystal display (LCD), etc. As a result of these studies, fingerprint recognition systems for storing and reproducing fingerprints have been put to practical use, and are being expanded to various fields that can apply the advantages of large capacity and ultra-fast data transfer rate.

상기한 바와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지털 저장 시스템은 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 저장 매체, 예를 들면 광 굴절성 크리스탈(crystal) 등의 저장 매체에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 물체광의 강도 및 위상까지도 기록함으로서, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 동일 장소에 저장할 수 있다.The volume holographic digital storage system as described above is a storage medium, for example, optical refraction, in which an interference fringe generated when the object light and the reference light from the target object are interfered with each other is sensitive to the amplitude of the interference fringe. By recording in a storage medium such as a crystal, recording the intensity and phase of the object light by a method of changing the angle of the reference light, etc., it is possible to display a three-dimensional image of the object and to display a page of binary data ( Hundreds to thousands of holograms can be stored in the same place.

한편, 이러한 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서는 광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이져 광을 두 개 이상으로 나누어주는 광 분리기가 필수적이다.On the other hand, in such a volume holographic digital data storage system, an optical splitter for dividing the laser light of the target object generated from the light source into two or more is essential.

도 1은 종래 기술에 따라 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에 이용되는 가변 광 분리기의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a variable optical separator used in a volume holographic digital data storage system according to the prior art.

가변 광 분리기의 구성은, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(10), 제 1 반파장판(20), 편광 분리기(30), 제 2 반파장판(40)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the variable light separator includes a light source 10, a first half-wave plate 20, a polarization separator 30, and a second half-wave plate 40.

광원(10)은 홀로그래피에 요구되는 수직 편광된 레이져 광을 발생하며, 제 1 반파장판(20)은 광원(10)에서 발생한 수직 편광 된 레이져 광의 편광 방향을 회전시킨다.The light source 10 generates the vertically polarized laser light required for holography, and the first half-wave plate 20 rotates the polarization direction of the vertically polarized laser light generated by the light source 10.

편광 분리기(30)는 제 1 반파장판(20)에 의하여 편광 방향이 θ만큼 회전된 레이져 광을 수평 편광의 광과 수직 편광의 광으로 분리하며, 제 2 반파장판(40)은 편광 분리기(30)에 의하여 분리된 수평 성분의 편광을 가진 광을 수직 성분의 광으로 전환한다.The polarization separator 30 separates the laser light whose polarization direction is rotated by θ by the first half wave plate 20 into light of horizontal polarization and light of vertical polarization, and the second half wave plate 40 is of the polarization separator 30. The light having polarization of the horizontal component separated by) is converted into the light of the vertical component.

이와 같이 구성된 홀로 그래픽에 사용되는 가변 광 분리기의 동작은 다음과 같다.The operation of the variable optical separator used for the holographic graphic configured as described above is as follows.

먼저, 광원(10)에서 발생된 레이져 광은 제 1 반파장판(20)에 의해 편광 방향이 회전되고, 제 1 반파장판(20)에 의하여 각도 θ만큼 회전된 레이져 광은 편광 분리기(30)에 의하여 수평 편광의 광과 수직 편광의 광으로 분리된다. 이때 분리되는 비율은 수직 성분이 광원(10)에서 발생한 레이져 광의 sinθ의 강도를 가지며, 수평 성분은 광원(10)에서 발생한 레이져 광의 cosθ의 갖는다.First, the laser light generated by the light source 10 is rotated in the polarization direction by the first half wave plate 20, and the laser light rotated by the angle θ by the first half wave plate 20 is transferred to the polarization separator 30. Thereby separating the light of the horizontal polarization and the light of the vertical polarization. In this case, the ratio of separation is that the vertical component has the intensity of sinθ of the laser light generated by the light source 10, and the horizontal component has the cosθ of the laser light generated by the light source 10.

편광 분리기(30)에서 투과된 레이져 광 중에서 수평 성분을 가지는 레이져 광은 제 2 반파장판(40)에 의하여 수직 성분을 가지는 레이져 광으로 변환된다.The laser light having a horizontal component among the laser beams transmitted by the polarization separator 30 is converted into laser light having a vertical component by the second half wave plate 40.

이와 같이, 제 1 반파장판(20)을 이용하여 광원(10)에서 발생하는 레이져 광의 각도를 변화시켜 편광 분리기(30)에 의하여 분리된 수직 및 수평 성분의 강도의비를 조절할 수 있다.As described above, the ratio of the intensity of the vertical and horizontal components separated by the polarization separator 30 may be adjusted by changing the angle of the laser light generated by the light source 10 using the first half wave plate 20.

그런데, 상술한 바와 같은 가변 광 분리기를 사용하면 볼륨 홀로그램 저장 시스템 등 응용 시스템 구현 시 많은 디바이스가 필요하며, 특히 광 분리를 위하여 제 1 반파장판(20)과 제 2 반파장판(40)이 필수적으로 요구됨을 알 수 있다.However, when the variable optical splitter described above is used, many devices are required when implementing an application system such as a volume hologram storage system. In particular, the first halfwave plate 20 and the second halfwave plate 40 are essential for optical separation. It can be seen that required.

따라서, 상술한 가변 광 분리기는 시스템의 소형화에 있어서 큰 장해 요소로 작용하며, 이러한 가변 광 분리기를 단순화시킬 수 있는 기술의 개발이 절실한 요구 과제로 부각되었다.Therefore, the above-described variable optical separator acts as a major obstacle in miniaturizing the system, and development of a technology capable of simplifying such a variable optical separator has emerged as an urgent demand.

본 발명은 전술한 요구 과제에 따른 연구 노력의 한 결과물로서, 그 목적하는 바는 인가되는 외부 전원의 전하량에 따라 굴절률이 변화되는 광 굴절 물질이 가변 광 분리 구조체의 내부에 충전되어 광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이져 광을 투과광과 반사광으로 분기시키도록 한 광 굴절 효과를 이용한 가변 광 분리기를 제공하고자 한다.The present invention is a result of research efforts in accordance with the above-described requirements, the object is that the optical refractive material whose refractive index is changed in accordance with the amount of charge of the external power applied to the inside of the variable light separation structure is generated from the light source An object of the present invention is to provide a variable light splitter using a light refraction effect for splitting laser light on a target object into transmitted light and reflected light.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 내부에 광 굴절층이 형성되어 광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이저 광을 상부의 공기층과의 소정 굴절률 차이에 의해서 제 1 투과광과 제 1 반사광으로 분기시키는 제 1 투과면과, 상기 제 1 투과광을 하부의 공기층과의 소정 굴절률 차이에 의해서 제 2 투과광과 제 2 반사광으로 분기시키는 제 2 투과면을 구비하는 가변 광 분리 구조체와, 상기 제 1 투과면의 일부분에 설치되어 상기 제 2 투과면에서 반사된 제 2 반사광이 외부로 반사되는 것을 방지하는 차단부와, 상기 제 1 투과면과 제 2 투과면에 수직 방향인 가변 광 분리 구조체의 양측면에 설치되어 외부 전원을 상기 광 굴절 물질에 인가하여 전하량을 변화시키고, 상기 전하량의 변화에 따라 상기 가변 광 분리 구체의 굴절률을 변화시키는 전극부를 포함한다.According to an exemplary embodiment of the present invention for achieving the above object, a laser beam for a target object generated from a light source is formed by forming a light refraction layer therein, and the first transmission light and the first transmission light A variable light separation structure having a first transmission surface for branching into reflected light and a second transmission surface for branching the first transmission light into second transmission light and second reflection light by a difference in refractive index between the lower air layer, and A blocking portion disposed on a portion of the first transmission surface to prevent the second reflected light reflected from the second transmission surface from being reflected outside, and a variable light separation structure perpendicular to the first transmission surface and the second transmission surface It is installed on both sides of the external power supply to the optical refraction material to change the charge amount, according to the change of the charge amount of the variable optical separation sphere An electrode part which changes a refractive index is included.

도 1은 종래의 가변 광 분리기에 대한 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional variable optical splitter.

도 2는 본 발명에 따른 가변 광 분리기의 구성도이다.2 is a block diagram of a variable light separator according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 가변 광 분리기의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the operating principle of the variable optical splitter according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10, 100 : 광원 20 : 제 1 반파장판10, 100: light source 20: first half-wave plate

30 : 편광 분리기 40 : 제 2 반파장판30 polarization separator 40 second half-wave plate

200, 400 : 전극부 300 : 가변 광 분리 구조체200, 400: electrode 300: variable light separation structure

500 : 차단부500: breaker

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 광 분리기의 세부 구성도가 도시된다.2 is a detailed block diagram of a variable light separator according to a preferred embodiment of the present invention.

가변 광 분리기의 구성은, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(100), 전극부(200, 400), 외부 전원의 전하량에 따라 굴절률이 변화하는 광 굴절 물질이 충전되어 있는 가변 광 분리 구조체(300) 및 차단부(500)로 구성된다.전극부(200, 400)는 인듐 옥사이드(Indium Oxide) 같은 산화물로 된 투명하게 전극을 형성하는 물질을 가변 광 분리 구조체(300)의 양측면에 코팅하고, 가변 광 분리 구조체(300)의 광 굴절 물질에 외부 전원을 인가한다.가변 광 분리 구조체(300)는 내부에 소정의 광 굴절 물질이 충전된 광 굴절층이 형성되어 광원(100)으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이저 광을 상부의 공기층과의 소정의 굴절률 차이에 의해서 제 1 투과광과 제 1 반사광으로 분리시키는 제 1 투과면(310)과, 제 1 투과광을 하부의 공기층과 소정 굴절률 차이에 의해서 제 2 투과광과 제 2 반사광으로 분기시키는 제 2 투과면(320)을 구비한다.As shown in FIG. 2, the variable light splitter includes a variable light splitting structure in which an optical refractive material whose refractive index changes in accordance with the amount of charge of the light source 100, the electrode parts 200 and 400, and the external power source is filled ( And the blocking part 500. The electrode parts 200 and 400 coat the both sides of the variable light separation structure 300 with a material forming a transparent electrode made of an oxide such as indium oxide. An external power source is applied to the light refraction material of the variable light separation structure 300. The variable light separation structure 300 is formed from the light source 100 by forming a light refraction layer filled with a predetermined light refraction material therein. The first transmission surface 310 which separates the laser light for the target object into the first transmitted light and the first reflected light by the predetermined refractive index difference with the upper air layer, and the first transmitted light by the lower air layer and the predetermined refractive index difference Second transmitted light and second half And a second transmitting surface (320) for splitting the light.

또한, 가변 광 분리 구조체(300)는 리튬나이오베이트와 같이 전하량에 따라 굴절률이 변화하고, 이 굴절률의 변화에 기인하여 반사율이 변화하는 광 굴절 물질이 충전되어 있고, 전극부(200, 400)에 인가되는 외부 전원의 전하량에 따라 광원(100)으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이져 광의 반사율과 투과율이 결정된다.In addition, the variable light separation structure 300 is filled with an optical refractive material whose refractive index changes according to the amount of charge, such as lithium niobate, and whose reflectance changes due to the change of the refractive index, and the electrode portions 200 and 400. Reflectance and transmittance of the laser light with respect to the target object generated from the light source 100 are determined according to the amount of charge of the external power applied to the target.

차단부(500)는 가변 광 분리 구조체(300)의 제 1 투과면(310)의 일부분에 설치되며, 가변 광 분리 구조체(300)로 투과되어진 제 1 투과광의 반사를 막기 위하여 알루미늄이나 실리콘과 같은 물질로 미러의 역할을 하도록 코팅하여 구성된다.The blocking unit 500 is installed on a portion of the first transmission surface 310 of the variable light separation structure 300, and prevents reflection of the first transmitted light transmitted through the variable light separation structure 300, such as aluminum or silicon. It is constructed by coating with a material to act as a mirror.

도 3은 도 2의 평면도로써 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재들에 대해서는 동일 참조 번호로서 도시하였다.3 is shown as the same reference numerals for the same constituent members performing the same function as the plan view of FIG.

이하, 가변 광 분리기의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operating principle of the variable optical separator will be described.

여기서, B1은 광원(100)으로부터 입사되는 최초의 입사광, B2는 상부 공기층과의 계면에서 소정의 굴절률 차이에 의하여 제 1 투과면(310)에서 1차 반사된 후 가변 광 분리 구조체(300)에 입사되는 제 1 투과광, B3은 가변 광 분리 구조체(300)와 공기층과의 계면에서 소정의 굴절률의 차이에 의하여 제 1 투과면(310)에서 반사되는 제 1 반사광, B4는 가변 광 분리 구조체(300)의 광 굴절 물질에 따른 소정의 흡수율에 따라 제 1 투과광이 흡수되고 남은 광, B5는 B4 중에서 가변 광 분리 구조체(300)의 제 2 투과면(320)과 공기층과의 굴절률의 차이에 의하여 제 2 투과면(320)에서 반사되는 제 2 반사광, B6은 가변 광 분리 구조체(300)의 광 굴절 물질과 공기 층의 계면에서 일어나는 반사 후 매질을 최종적으로 투과하는 제 2 투과광이다.Here, B1 is the first incident light incident from the light source 100, B2 is first reflected by the first transmission surface 310 by a predetermined refractive index difference at the interface with the upper air layer and then the variable light separation structure 300 The incident first transmitted light, B3 is the first reflected light reflected by the first transmission surface 310 due to a difference in refractive index at the interface between the variable light separation structure 300 and the air layer, B4 is the variable light separation structure 300 The remaining light after the first transmitted light is absorbed according to the predetermined refractive index according to the light refraction material of), and B5 is determined by a difference in refractive index between the second transmission surface 320 and the air layer of the variable light separation structure 300 among B4. The second reflected light reflected from the second transmissive surface 320, B6, is the second transmitted light finally passing through the medium after reflection occurring at the interface of the light refraction material and the air layer of the variable light separation structure 300.

광원(100)에서 발생하는 입사광 B1이 가변 광 분리기의 가변 광 분리 구조체(300)의 제 1 투과면(310)에 입사되면, 입사광은 공기와 가변 광 분리 구조체(300)의 광 굴절 물질의 굴절률 차이 R에 의하여 제 1 투과면(310)에서 반사되어 발생된 제 1 반사광 B3와, 가변 광 분리 구조체(300)의 제 1 투과면(310)에 입사되는 제 1 투과광 B2로 분기된다.When the incident light B1 generated by the light source 100 is incident on the first transmission surface 310 of the variable light separation structure 300 of the variable light separator, the incident light is indicative of the refractive index of air and the light refractive material of the variable light separation structure 300. The light is branched into the first reflected light B3 reflected by the first transmission surface 310 by the difference R, and the first transmitted light B2 incident on the first transmission surface 310 of the variable light separation structure 300.

이때, 제 1 반사광 B3과 제 1 투과광 B2의 강도는 전극부(200, 400)로 인가되는 외부 전원의 전하량에 따라 변화하는 가변 광 분리 구조체(300)의 굴절률에 따라서 결정된다.In this case, the intensity of the first reflected light B3 and the first transmitted light B2 is determined according to the refractive index of the variable light separation structure 300 which changes according to the amount of charge of the external power applied to the electrode parts 200 and 400.

가변 광 분리 구조체(300)에 입사되는 제 1 투과광 B2의 일부가 가변 광 분리 구조체(300)의 흡수율에 따라 일부가 흡수되고, 흡수된 후에 나머지 B4는 가변 광 분리 구조체(300)의 제 2 투과면(320)을 투과하여 제 2 투과광 B6가 나온다.A part of the first transmitted light B2 incident on the variable light separation structure 300 is partially absorbed according to the absorption rate of the variable light separation structure 300, and after the absorption, the remaining B4 is the second transmission of the variable light separation structure 300. The second transmitted light B6 is emitted through the surface 320.

B4의 일부는 가변 광 분리 구조체(300)의 제 2 투과면(320)을 통과하기 전에 가변 광 분리 구조체(300)의 하부 공기층과 가변 광 분리 구조체(300)의 물질의 굴절률의 차이에 의하여 제 2 투과면(320)에서 2차 반사되고, 나머지는 제 2 투과면(320)을 투과한다. 다시 말해서 B4는 이러한 2차 반사에 의해서 발생된 제 2 반사광 B5와 가변 광 분리 구조체(300)의 제 2 투과면(320)을 투과하게 되어 제 2 투과광 B6로 분기된다.A part of B4 may be formed by a difference in refractive index between the lower air layer of the variable light separation structure 300 and the material of the variable light separation structure 300 before passing through the second transmission surface 320 of the variable light separation structure 300. The second transmission surface 320 is secondary reflected, the rest is transmitted through the second transmission surface 320. In other words, B4 is transmitted through the second reflected light B5 generated by the secondary reflection and the second transmission surface 320 of the variable light separation structure 300 to branch to the second transmitted light B6.

이때, 2차 반사되는 제 2 반사광 B5는 가변 광 분리 구조체(300)의 제 1 투과면(310)의 일부분에 설치된 차단부(500)에 의하여 가변 광 분리 구조체(300)의 외부로 방출되지 않는다.상술한 각 광의 강도는 수학식 1과 같은 관계를 갖는다.In this case, the second reflected light B5 that is secondly reflected is not emitted to the outside of the variable light separation structure 300 by the blocking unit 500 provided on a portion of the first transmission surface 310 of the variable light separation structure 300. The intensity of each light described above has the same relationship as in equation (1).

여기서,는 광원(100)으로부터 최초로 입사되는 입사광 B1의 강도,는 제 1 투과광 B2의 강도, β는 가변 광 분리 구조체(300)의 매질의 흡수율, R은 전극부(200, 400)에 인가되는 전하량에 따라 결정되는 가변 광 분리 구조체(300)의 광 굴절 물질의 굴절률과 공기의 굴절률의 차이에 의하여 반사되는 반사율,는 가변 광 분리 구조체(300)에 매질의 흡수율에 따라 흡수 후 남은 광의 강도,는 B4 중에서 가변 광 분리 구조체(300)의 제 2 투과면(320)에서 2 차 반사된 후 매질을 최종적으로 투과하는 제 2 투과광 B6의 강도, χ는 빔의 진행거리이다.here, Is the intensity of the incident light B1 incident from the light source 100 first, Is the intensity of the first transmitted light B2, β is the light refraction material of the variable light separation structure 300 is determined according to the absorbance of the medium of the variable light separation structure 300, R is the amount of charge applied to the electrode portion (200, 400) Reflectance reflected by the difference between the refractive index and the refractive index of air, Is the intensity of light remaining after absorption in the variable light separation structure 300 according to the absorption rate of the medium, Is the intensity of the second transmitted light B6, which is secondly reflected by the second transmission surface 320 of the variable light separation structure 300 and finally transmitted through the medium, B is the traveling distance of the beam.

가변 광 분리 구조체(300)를 투과한 제 2 투과광의 강도에 대하여 수학식 1을 정리하면 아래와 같은 수학식 2로 나타낸다.Intensity of second transmitted light transmitted through the variable light separation structure 300 Equation 1 is summarized as Equation 2 below.

상술한 1차 반사에 의하여 반사된 제 1 반사광인 B3의 강도를이라고 하고은 아래의 수학식 3과 같다.The intensity of B3 which is the first reflected light reflected by the above-described primary reflection Called Is the same as Equation 3 below.

1차 반사에 의하여 반사된 광의 강도로 가변 광 분리 구조체를 투과한 광의 강도을 나누진 비는 아래의 수학식 4로 나타낸다.Intensity of light reflected by the primary reflection Intensity of light transmitted through the variable optical separation structure The ratio divided by is represented by Equation 4 below.

반사율 R은 아래의 수학식 5로 나타낸다.The reflectance R is represented by the following equation (5).

여기서,은 제 1 매질의 굴절률을,은 제 2 매질의 굴절률을 나타낸다. 여기서 제 2 매질은 공기이므로는 1 이다.here, Is the refractive index of the first medium, Represents the refractive index of the second medium. Where the second medium is air Is 1

수학식 4에 수학식 5를 대입하여 전개하면,Substituting Equation 5 into Equation 4 expands,

수학식 6에서 β는 물질마다 가지는 고유값이다. 따라서 두 광의 강도 비는 굴절률의 변화나 빔의 이동거리를 조절하여 가능하다.Β in Equation 6 is an intrinsic value for each substance. Therefore, the intensity ratio of the two lights can be adjusted by adjusting the change of the refractive index or the moving distance of the beam.

우선 굴절률을 조정하기 위해서는 광 굴절 물질을 사용하는 경우에 가능하다.First of all, in order to adjust the refractive index, it is possible to use a light refractive material.

광 굴절률을 가지는 물질의 사용 시 굴절률 변조량은 수학식 7인 Pockel'Law에 의하여 주어진다The refractive index modulation amount when using a material having an optical refractive index is given by Pockel'Law (Equation 7).

여기서 Δn은 굴절률의 차이를는 변조전 굴절률,는 유효 전기광학 계수(electrooptic coefficiency)를 나타내며, 이는 전장을 걸어줌에 따라 변화하는 굴절률의 비를 나타내며 물질마다 가지는 고유의 상수이다. E는 전기장(electric field)을 나타낸다.Where Δn is the difference in refractive index Is the refractive index before modulation, Represents the electrooptic coefficiency, which represents the ratio of the refractive index that changes with the electric field and is an intrinsic constant for each material. E represents the electric field.

위의 수학식 7과 같이는 고유 상수 값이므로 전기장 E의 값을 조절함으로써 광 분리기 굴절률과 공기의 굴절률의 차이를 조절할 수 있다.As shown in Equation 7 above And Since is an intrinsic constant value, the difference between the refractive index of the optical separator and the refractive index of air can be adjusted by adjusting the value of the electric field E.

두 번째 굴절률 제어 방법인 광의 경로는 디바이스 제작 후 변경이 불가능하므로 두께의 제어는 불가능하고, 입사 빔의 각도를 제어해야한다. 이 경우 최종 빔의 각도를 보정해야 하므로 이 보다 위의 굴절률 제어 방법이 유용하다.Since the path of light, which is the second refractive index control method, cannot be changed after fabrication of the device, the thickness cannot be controlled and the angle of the incident beam must be controlled. In this case, the refractive index control method above is useful because the angle of the final beam must be corrected.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 가변 광 분리기는 종래의 많은 디바이스를 사용하는 것과 달리 하나의 디바이스를 이용하여 광원으로부터 발생된 광을 두 개의 광으로 분리함으로써, 광 분리가 필요로 하는 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템 등의 응용 시스템에서 단일 디바이스로 구성된 가변 광 분리기를 사용하여 시스템의 소형화의 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the variable optical separator separates the light generated from the light source into two lights by using one device, unlike using many conventional devices, thereby requiring volume holographic separation of light. In an application system such as a digital data storage system, a variable optical splitter composed of a single device can be used to achieve the miniaturization of the system.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.

Claims (3)

내부에 광 굴절층이 형성되어 광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이저 광을 상부의 공기층과의 소정 굴절률 차이에 의해서 제 1 투과광과 제 1 반사광으로 분기시키는 제 1 투과면과, 상기 제 1 투과광을 하부의 공기층과의 소정 굴절률 차이에 의해서 제 2 투과광과 제 2 반사광으로 분기시키는 제 2 투과면을 구비하는 가변 광 분리 구조체와,A first transmission surface and a first transmission surface for forming a laser beam for the target object generated from the light source to the first transmitted light and the first reflected light by a difference in refractive index with the upper air layer formed therein, A variable light separation structure having a second transmission surface which branches into the second transmission light and the second reflection light by a predetermined refractive index difference from the lower air layer, 상기 제 1 투과면의 일부분에 설치되어 상기 제 2 투과면에서 반사된 제 2 반사광이 외부로 반사되는 것을 방지하는 차단부와,A blocking part installed at a portion of the first transmission surface to prevent the second reflection light reflected from the second transmission surface from being reflected outside; 상기 제 1 투과면과 제 2 투과면에 수직 방향인 가변 광 분리 구조체의 양측면에 설치되어 외부 전원을 상기 광 굴절 물질에 인가하여 전하량을 변화시키고, 상기 전하량의 변화에 따라 상기 가변 광 분리 구체의 굴절률을 변화시키는 전극부를 포함하는 광 굴절 물질을 이용한 가변 광 분리기.Installed on both sides of the variable light separation structure perpendicular to the first transmission surface and the second transmission surface to apply an external power source to the optical refraction material to change the amount of charge, and according to the change of the amount of charge Variable light separator using a light refracting material comprising an electrode portion for changing the refractive index. 상기 제 1항에 있어서, 상기 전극부는,The method of claim 1, wherein the electrode unit, 인듐 옥사이드(Indium Oxide) 같은 산화물로 상기 가변 광 분리 구조체의 양쪽에 투명으로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 광 굴절 물질을 이용한 가변 광 분리기.A variable light separator using an optical refraction material, characterized in that the transparent light coating on both sides of the variable light separation structure with an oxide such as indium oxide (Indium Oxide). 상기 제 1항에 있어서, 상기 차단부는The method of claim 1, wherein the blocking unit 상기 가변 광 분리 구조체로 투과되어진 상기 제 2 반사광의 반사를 막기 위하여 미러를 코팅하여 구성된 것을 특징으로 하는 광 굴절 물질을 이용한 가변 광 분리기.And a mirror coating to prevent reflection of the second reflected light transmitted through the variable light separation structure.
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