KR101145974B1 - 광섬유 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

광원의 코히어런스 효과를 줄이는데 효과적인 광섬유 조명 전달 시스템. 본 시스템은 바람직하게는 단일 광섬유 다발이나, 일련의 광섬유 다발을 사용한다. 단일 광섬유 다발을 사용하는 경우에는, 광섬유 다발의 상이한 광섬유간의 광섬유 길이의 차이는 바람직하게는 광원의 조명의 코히어런스 길이 이하로 한다. 일련의 광섬유 다발을 사용하는 경우에는, 다른 광섬유 다발내의 광섬유가 같은 길이의 광섬유 그룹으로서 배치되고, 이러한 그룹의 길이 차이는 다른 광섬유 다발내의 최단 및 최장 광섬유간의 전체 길이차와 같게하거나 보다 바람직하게는 작게 한다. 이러한 양 광섬유 시스템은 시스템의 코히어런스 깨기 성능에 크게 영향을 미치게 하지 않고 보다 높은 레벨의 조명을 전달하는 조명 시스템을 구축할 수 있기 때문에, 대체로 보다 응용가능한 시스템을 구성할 수 있도록 한다.
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광섬유 조명 시스템, 광섬유 다발, 광섬유 그룹, 코히어런스 깨기, 레이저

Description

광섬유 조명 시스템{FIBER OPTICAL ILLUMINATION SYSTEM}
본 발명은 피사체의 조명용 광섬유 시스템 분야에 관한 것이고, 특히 사용된 조명원의 코히어런스에 의해 발생하는 스페클 효과를 줄이는 방법에 관한 것이다.
레이저빔의 특성, 특히 코히어런스성 때문에, 검사 영역에 균일 조명 플럭스를 요하는 분야, 예컨대 수질 검사 시스템에 필요한 조명원으로 사용될 때 많은 문제를 보이는데, 예컨대:
(i) 조명 광학 장치에서의 광간섭에 의해 조명부위에 비균일성을 일으킨다.
(ii) 웨이퍼상의 구조 패턴에 의한 조명광의 간섭으로 허상을 생성한다.
(iii) 표면 거칠기에 의해 상을 비균일적으로 만드는 스페클을 일으킨다.
(iv) 레이저빔 자체는 대체로 균일하지 않다. 광원으로 레이저빔을 사용하면 비균일 조명을 생성한다.
상기 항목(i) 내지 (ii)을 극복하기 위해, 레이저빔의 코히어런스성의 영향이 적어야 하고 완전 제거시키는 것이 바람직하다. 본 프로세스는 코히어런스 깨기(coherence breaking)로 알려져있다.
레이저빔의 코히어런스에 관한 2가지 정의가 있다:
(a) 공간 코히어런스는 레이저빔 초점 내 각 공간 지점간의 위상 관계이다. 이것은 초점이 주기 패턴이나 조화면을 조명할 때 파괴되거나 구성되는 방식으로, 초점내 상이한 지점들이 서로 상호작용하도록 한다. 이러한 특성은 대개 빔 모드에 좌우된다. 예컨대, 기본 모드(TEM00)에서는 공간 코히어런스는 가우시안 빔 프로파일로 정의된다.
(b) 시간 코히어런스는 빔의 위상이 형성될 수 있는 시간이나 통과 거리(대상 매질내 광속도와 시간의 곱)를 측정한 것이다. 본 파라메터는 레이저빔의 타입과 그 스펙트럼 대역폭에 좌우된다. 따라서, 예컨대 532nm에서 Nd:YAG레이저의 제 2 고조파에 대하여 코히어런스 길이는 자유 공간내에서 대략 8mm이다.
레이저 조명시 코히어런스 효과를 극복하기 위한 많은 종래의 기술이 있다. Springer Verlag(1984), J.C. Dainty발행, Applied Physics, Vol. 9, Laser Speckle and Related Phenomena의 토픽 pp. 123-170 T.S. McKecknie의 "Speckle Reduction", Optics Communications가 출판한 Vol. 12, No. 1, pp. 24-28(1974, 9), D. Kohler등의 "Speckle reduction in pulsed-laser photography" 및 Optik에서 출판된 Vol. 94, No. 3, pp. 132-136,(1993), B. Dingel등의 "Speckle reduction with virtual incoherent laser illumination using modified fiber array"의 기사와 A. Karpol등의 미국 특허 제 6,369,888호 "Method and Apparatus for Article Inspection including Speckle Reduction"을 참조하라.
상기한 코히어런스성 문제를 해결하는 다양한 해결법은 각각 다른 단점을 가지고 있고, 본 발명의 목적은 이러한 단점 중 몇 가지를 극복하기 위한 것이다.
본 발명은 광원의 코히어런스에 의해 야기되는 스페클 효과를 효과적으로 줄이는 새로운 광섬유 조명 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다양한 바람직한 실시예에 따라, 본 시스템은 바람직하게는, 단 하나의 광섬유 다발, 또는 일련의 광섬유 다발중 하나를 이용한다. 하나의 광섬유 다발을 이용하는 경우는 다른 광섬유 다발간의 광섬유의 길이의 차이가 바람직하게는 조명원의 코히어런스 길이와 같거나 보다 바람직하게는 보다 작게 되어 있다는 점에서 종래의 시스템과 다르다. 이 바람직한 실시예는 시스템의 코히어런스 깨기 기능에 큰 영향을 미치지 않고, 보다 높은 레벨의 조명을 전달하는 조명 시스템을 구축할 수 있으므로, 대체로 보다 응용성이 뛰어나고 저렴한 시스템을 구축할 수 있다.
일련의 광섬유 다발을 이용하는 경우는, 광섬유를 포함하는 광섬유 다발에서, 종래의 시스템의 경우, 광섬유 다발내의 광섬유의 길이 차이가 다른 다발내의 최단 및 최장 광섬유 간의 전체 길이 차이와 같게 되어 있고, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 동일 길이로 정렬된 광섬유 그룹이 있고, 같게 되어 있거나, 훨씬 바람직하게는, 다른 광섬유 다발내의 최단 및 최장의 광섬유간의 전체 길이 차이보다 작게 되어 있다는 점에서 종래의 시스템과 다르다. 본 바람직한 실시예는 또한, 시스템의 코히어런스 깨기 기능에 큰 영향을 미치지 않고, 보다 높은 레벨의 조명을 전달하는 조명 시스템을 구성할 수 있고, 따라서 대체로 보다 응용성이 뛰어난 시스템을 구축할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템이 제공되고, 본 광학 시스템은 적어도 부분적으로 코히어런스하는 조명원으로서, 조명의 적어도 일부는 특유의 코히어런스 길이를 갖는, 조명원, 및 복수의 광섬유를 포함하는 적어도 하나의 광섬유 다발로서, 광섬유중 적어도 일부는 상이한 광섬유 길이를 갖고, 상이한 광섬유 길이를 갖는 광섬유의 적어도 일부는 특유의 코히어런스 길이 이하인 광섬유 길이 차이를 갖는, 광섬유 다발을 포함한다.
상기 시스템에서, 적어도 부분적으로 코히어런스하는 조명원은 바람직하게는 레이저원 일 수 있고, 코히어런스 조명은 공간 코히어런스나 시간 코히어런스, 또는 그 둘 다를 가질 수 있다. 공간 코히어런스를 줄이기 위해, 적어도 하나의 광섬유 다발내의 복수의 광섬유는 바람직하게는 랜덤하게 정렬되어 있다. 더욱이, 빔의 공간 확산을 위해 확산 엘리먼트가 사용될 수 있다. 광학 시스템은 빔의 임의의 지점에서 본질적으로 복수의 광섬유의 각각으로 조명을 향하게 하도록 배치된 광학 엘리먼트를 더 포함할 수 도 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 광학 시스템에서, 특유의 코히어런스 길이 이하로 되는 광섬유 길이의 차이에 의해 광섬유 다발의 전송 손실이 줄인다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 조명 빔은 특유의 길이를 갖는 펄스를 포함하고, 광섬유 다발은 펄스 길이를 스트레칭한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템이 제공되고, 본 광학 시스템은, 적어도 부분적으로 코히어런스하는 조명원으로서, 조명의 적어도 일부는 특유의 코히어런스 길이를 갖는, 조명원, 복수의 광섬유를 포함하는 제 1 광섬유 다발로서, 광섬유중 적어도 일부는 상이한 광섬유 길이를 갖고, 상이한 광섬유 길이를 갖는 광섬유의 적어도 일부는 특유의 코히어런스 길이 이하인 광섬유 길이 차이를 갖는, 제 1 광섬유 다발, 및 제 1 광섬유 다발과 연속하여 배치되고, 복수의 광섬유 그룹을 포함하는 제 2 광섬유 다발로서, 각각의 광섬유 그룹은 본질적으로 같은 길이의 광섬유를 포함하고, 광섬유 그룹의 적어도 일부는 상이한 광섬유 길이를 갖고, 광섬유 그룹의 적어도 일부는 제 1 광섬유 다발내의 광섬유의 전체 광섬유 길이차의 합과 적어도 같은 광섬유 길이차를 갖는, 제 2 광섬유 다발을 포함한다.
상기 실시예에서, 광섬유 그룹의 각각은 본질적으로 동일한 광섬유 수를 가질 수 있고, 또는 바람직한 대안으로는, 광섬유 그룹의 각각에 있는 광섬유 수는 광섬유 그룹의 광섬유에 따라 증가할 수 있고, 보다 바람직하게는, 각각의 광섬유 그룹내의 광섬유 수는 대체로 광섬유 그룹의 길이에 비례할 수 있다.
광섬유 다발은 물체의 조명용 빔이 제 1 광섬유 다발상에 최초로 입사하도록 또는 바람직한 대안으로는, 물체의 조명용 빔이 제 2 광섬유 다발상에 최초로 입사하도록 연속하여 배치될 수 있다. 어느 경우이든, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 제 1 광섬유 다발의 출력부의 임의의 지점에서 본질적으로 제 2 광섬유 다발의 입력부의 각각의 지점상에 조명을 향하게 하도록 하는 광학 엘리먼트가 광섬유 다발 사이에 배치된다.
상기 시스템에서, 적어도 부분적으로 코히어런스하는 조명원은 바람직하게는 레이저원일 수 있고, 코히어런스 조명은 공간 코히어런스나 시간 코히어런스, 또는 둘 다를 가질 수 있다. 공간 코히어런스를 줄이기 위해, 적어도 하나의 광섬유 다발내의 복수의 광섬유는 바람직하게는 랜덤하게 정렬된다. 더욱이, 빔의 공간 믹싱을 위한 확산 엘리먼트를 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 광섬유 다발을 통과하여 전송되는, 적어도 일부가 특유의 코히어런스 길이를 갖는 광의 코히어런스를 줄이기 위한 광섬유 다발내의 전송 손실을 감소시키는 방법이 제공되고, 본 방법은, 적어도 일부가 상이한 광섬유 길이를 갖는 복수의 광섬유 길이를 포함하는 적어도 하나의 광섬유 다발을 제공하는 단계, 및 상이한 광섬유 길이의 광섬유의 적어도 일부는 대체로 특유의 코히어런스 길이 이하인 광섬유 길이차를 갖도록 복수의 광섬유의 길이를 배치하는 단계를 포함한다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되고 동작하는, 레이저광원과 광섬유 전달 다발을 사용하는, 명시야 물체 관찰 시스템의 개요도이다.
도 2는 도 1에서 사용된 것과 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 광섬유 전달 다발의 개요도이다.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른, 광섬유 다발의 응용분야의 다양한 바람직한 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 광원의 코히어런스 길이로 분할된 광섬유 길이 차이의 함수로서, 도 1의 실시예에 도시된 것과 같은, 단일 광섬유 다발의 전송 및 코히어런스 감소율의 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 이중 다발 광섬유 조명 시스템의 개요도이다.
도 3c 및 3d는 동일 길이의 광섬유 그룹으로 다발이 구성된, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른, 도 3b에 도시된 것과 같은, 이중 다발 조명 시스템의 제 1 다발의 두개의 실시예의 개요도이다.
도 3e는 광섬유의 각각이 바람직하게는 광원의 코히어런스 길이 이하만큼 차이가 나는 상이한 광섬유 길이로 되어 있는, 도 3b의 바람직한 실시예의 제 2 광섬유 다발의 개요도이다.
본 발명은 첨부한 도면과 결합하여 이하의 상세한 설명을 통해 보다 완벽하게 이해될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 결함 검출 장치의 완전한 조명 시스템의 전체 측면 개요도가 도시되어 있다. 다른 바람직한 동작 방법에 따라: 명시야(BF), 측면 조명 암시야(DF) 및 직각 또는 암 반사 암시야(ODF)의 3개의 대안의 조명 모드가 제공된다. 각각의 조명 모드는 다른 생산 처리 단계에서 다른 형태의 결함을 검출하는데 사용된다. 예컨대 실리콘 옥사이드와 같은 투명층에 내포되어있는 결함을 검출하는 데는 BF조명 모드가 바람직하다. 표면상의 작은 입자를 검출하는데는, 일반적으로 DF조명 모드가 더 나은 결과를 나타낸다.
일반적으로 명시야 조명 모드에서는, 시료 관찰용으로 사용될 때 조명이 동 일한 대물 렌즈를 통해 시료에 입사된다. 도 1을 참조하면, 명시야 조명 레이저광원(300)이 바람직하게는 레이저-광섬유 커플러(150)에 의해 출력빔(15)을 광섬유 전달 다발(21)로 출력하고 있다. 이러한 광섬유 다발(21)은 이하 상세히 설명되는 바와 같이 시료에 균일 조명을 제공하면서 레이저 조명의 코히어런스 깨기를 위한 이중의 목적을 위해 필요하다. 도 1의 바람직한 실시예에서, 단일 광섬유 다발만이 사용되고 있지만, 이하 도시하는 것처럼, 일련의 광섬유 다발 또한 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 광섬유 다발(21)의 출력 종단으로부터 나온 레이저빔은 조명 전달 렌즈(301, 302)에 의해, 조명을 피검사 웨이퍼면(100)에 포커싱하는, 사용중의 대물 렌즈(201)상에 상을 맺는다. 적당한 대안의 대물 렌즈(201')는 현미경 분야에서 알려져있는 대물렌즈 리볼버(200)상의 위치에서 회전할 수 있다. 웨이퍼에서 반사된 조명은 같은 대물렌즈(201)에 의해 모여서, 빔 스플리터(202)에 의해 조명로에서 제 2 빔 스플리터(500)로 편향되고, 제 2 빔 스플리터(500)에서 이미징 렌즈(203)로 반사되어 웨이퍼로부터 반사된 광의 상이 검출기(206)에 맺히게 된다. 제 2 빔 스플리터(500)는, 자동 초점 이미징 렌즈(501)에 의해 자동 초점 검출기(502)로 향해가는, 자동 초첨 기능부에서 사용된 광에서 이미징 기능부로 가는 광을 분리하는데 사용된다.
종래의 암시야 조명이 직접 이미징하는데 필요하다면, 암시야 측 조명원(231)은 웨이퍼(100)상에 필요한 조명빔(221)을 투사하는데 사용된다. 직접 이미징하기 위해 직교 암시야나 암반사 암시야 조명이 필요하다면, 대안의 암시야 조명원(230)은 필요한 조명빔(232)을 암반사 미러(240)를 통해 상기한 것으로부터 직교 하여 웨이퍼(100)상에 투사하는데 사용된다.
반복적으로 펄싱되는 레이저 광원이 본 발명의 조명 시스템에서 사용되지만 다른 바람직한 실시예에서, CW레이저 조명 또한 사용될 수 있다. 일방향으로 강하고 고 반복율이며 짧은 시간 주기의 빔을 발생시키는 고휘도 광원의 요구에 따라, 바람직하게는 Nd:YAG레이저의 제 3 고조파 출력이 사용된다.
CW레이저에 의한 스페클 효과는, 파면이 변하는 동안 신호를 애버리징할 수 있기 때문에, 극복하기가 비교적 쉽다. 이것을 수행하기 위해 종래 몇가지 방법을 설명한다. 그러나, 이미징 처리에 각각의 획득된 이미지에 대하여 단일 펄스를 이용하면, 이러한 방법을 구현하기 불가능하게 된다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 많은 빔렛으로 레이저빔을 분기시키고 빔렛간 명확한 위상차이가 없도록 각각의 빔렛을 그 이전 빔렛에 비해 지연시킴으로써 레이저빔의 코히어런스 효과를 줄이는 방법을 제공한다. 따라서 레이저빔은 많은 부분으로 나누어지고, 각각의 부분은 다른 부분과 위상 코히어런스가 형성되지 않는다. 그러나, 시료상의 가시 영역(FOV: field of view)내의 각 지점은 레이저빔의 전 부분에 의해 조명되어야 할 필요가 있기 때문에, 이 조건으로는 불충분하다. 레이저빔의 각 부분은 그 자신의 빔과 코히어런스하거나 또는 부분적으로 코히어런스하고 따라서 스페클을 발생시키는데, 또는 고 콘트라스트의 허상을 생성하는 기타 간섭 효과를 일으키는데 일조할 수 있다. 빔의 각 부분은 빔의 다른 부분과 코히어런스하지 않기 때문에, 전 부분의 레이저빔에 의해 FOV를 조명하는 것을 보증함으로써, 전체 효과는 평균이 된다. 나머지 코히어런스 효과는 사용된 빔렛의 수에 좌우된다. 각각의 빔렛은 다른 빔렛과는 독립적이기 때문에, 모든 빔렛의 세기 기여도가 동일하다면, 간섭 효과는 빔렛 수의 제곱근으로 감소한다. 결과적으로, 빔렛의 수가 커질수록, 코히어런스 허상이 나타나는 빈도가 낮아진다.
본 기술 구현의 바람직한 방법에 따라, 도 1에 개략적으로 도시된 광섬유 다발(21)과 같은, 광섬유 다발에 레이저빔을 도입한다. 광섬유 다발내의 광섬유의 길이는 대략 광섬유 매질내의 레이저 코히어런스 길이 이하의 거리 만큼 서로 차이가 난다. 광섬유 다발 내 광섬유의 수는 이미지 내의 나머지 코히어런스 효과의 콘트라스트를 지시한다. 바람직하게는 광섬유 다발은 균일하게 조명해야 한다. 광섬유 다발내의 각각의 광섬유는 어느 정도 동일한 에너지를 전달해야 하고, 그렇지 않으면 코히어런스 효과의 애버리징이 효과적으로 수행되지 않는다. 레이저빔 그 자체는 균일하지 않고 고저의 공간 주파수 성분을 포함하고 있기 때문에, 광섬유에 레이저빔을 도입하기 전에 레이저빔을 공간적으로 믹싱해야한다. 또한, 광섬유 다발의 원단부에서는, 균일각의 강도 분포가 필요하므로, 바람직하게는 광섬유의 전체 수치 구경이 채워져야한다. 상기한 후자의 두 요건은 종래 기술에서는 만족하는 것 같지 않다. 상기 Dingel등의 참조 문헌에서는, 쾨흘러 조명(Koehler illumination)이 발생하는 것으로 설명되어 있지만, 레이저빔을 공간적으로 믹싱하는 어떠한 장치도 도시되어 있지 않을 뿐더러 각각의 광섬유의 수치 구경이 완전히 조명되도록 입사광을 비추는 것을 보증하는 특별한 방법 또한 설명되어 있지 않다. 나타난 조건에서, 각각의 광섬유는 랜덤하게 조명하여, 조리개면의 세기를 비균일하게 하고, 이후 물체면에서 조명이 비균일하게 되도록 한다. 더욱이, 상기 Dingel등의 문헌에서, 제안된 배치가, 임의의 두 광섬유의 길이차가 광원의 코히어런스 길이보다 큰 N 광섬유-가이드로 구성되어 있는 것으로 설명되어 있다. 이러한 배치는, Dingel등의 문현에서 선택된 기준에 따르면, 임의의 두 광섬유의 광섬유 길이의 차이이고 광 코히어런스 길이보다 크게 될 필요가 있는 절대적 길이 차이가 아니기 때문에 대개 과도한 차이를 일으킬 수 있다. 마지막으로, 종래 기술에서 설명된 조명 시스템은 전송 이미징 시스템용이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 본 방법의 구현에 대하여 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 평행빔 또는 다소 수렴하는 빔이거나, 다소 발산하는 빔일 수 있는 레이저빔(15)이, 대안의 바람직한 실시예에 따라, 보통의 확산기, (MEMS같은)홀로그래픽 확산기 또는 입사광을 필요한 각도로 확산시키는 수치 구경을 갖는 마이크로 렌즈 어레이일 수 있는 확산 엘리먼트(16)에 투시된다. 확산기내의 다른 위치에서 같은 각으로 확산된 3개의 전형적 형태의 선(17)으로 도 2에 개략적으로 도시되어 있는, 확산빔은 바람직하게는, 단일 렌즈 또는 수차를 줄이기 위한 다중 엘리먼트 렌즈 중 하나일 수 있는 포커싱 엘리먼트(18)에 의해 광섬유 다발(21)의 단자 커넥터(19)의 단면(20)의 1지점에 상을 맺는다. 도 2에 도시된 이러한 선(17)으로부터 다른 각도로 확산된 선은 광섬유 다발(21)의 단면(20)의 다른 지점에 상을 맺는다. 따라서 확산기로부터 출력되는 모든 협각으로부터의 광은 포커싱 엘리먼트(18)에 의해 상을 맺어서 광섬유 다발의 단면(20)의 전체 입구를 커버한다. 빔은 광섬유 다발(21)을 횡단하여 출력 커넥터(22)에서 광섬유의 반대편 단면(29)으로 출력된다.
최적의 광전달 효율을 위해, 바람직하게는 확산 엘리먼트(16)는 포커싱 엘리먼트(18)의 좌측 초점면에 위치하고, 광섬유 다발(21)의 단면(20)은 포커싱 엘리먼트의 우측 초점면에 위치한다.
확산 엘리먼트의 반각(α)과 포커싱 엘리먼트의 초점 거리(f)는 아래 기술한 방법으로 계산된다.
r을 입력 빔 반경, NA를 광섬유(104)의 수치 구경이라고 하면, 정의에 따라 NA=r/f이다. 따라서 f=r/NA가 된다. 여기서, R을 광섬유 반경이라 하면 α*f=R이다. 따라서, 특정 입력 빔의 직경과 광섬유의 직경에 대하여 초점 거리와 확산각을 간단히 계산할 수 있다.
코히어런스 깨기를 수행하기 위해 광섬유 다발을 사용하는 종래 기술 부분에서 일반적으로 설명된 실시예는 광섬유내 전송 효율에 관한 단점을 가지고 있다. 양호한 코히어런스 깨기를 하기 위해, 광섬유 다발의 임의의 광섬유쌍간의 길이 차이가 종래 기술을 설명한 부분에서는 광원의 코히어런스 길이 이상이 되어야 하는 것으로 설명했다. 결과적으로, 광섬유 다발내 광섬유간 길이차는 다른 광섬유 다발내의 광섬유의 길이배 이상이 된다. 따라서, 종래의 기준에 따르면, 수백 내지 수천개의 광섬유를 포함하는 광섬유 다발에서도, 광섬유 다발의 최단 및 최장 광섬유간에 식별가능한 길이차가 있다. 이것이 종래의 광섬유 다발에 두가지 불리한 효과를 일으킨다.
(i) 첫째, 전형적으로 사용된 광섬유 물질내의 전송 손실 때문에, 광섬유 다발의 각각의 광섬유로부터 출력된 광 세기는 광섬유 길이의 증가에 따라 크게 다를 수 있다. 그러나, 코히어런스 깨기 효과가 유효하게 되도록, 이상적으로는 다양한 광섬유 출력사이에 위상이나 경과 시간 차이만 있어야 하고, 임의의 세기의 기여도에 있어서의 차이는 원하는 코히어런스 깨기 효과를 악화시킨다.
(ii) 둘째, 이러한 길이 차이가 클수록, 전체 다발 길이는 길어지고, 전송 손실 자체는 코히어런스 깨기 효과의 영향과는 별개로 커진다. 이러한 전송 손실에 의해 조명 시스템은 비효율적이면서 가격이 저렴하지 못하게 된다.
이러한 효과는, 전송과 코히어런스 깨기 효과간의 광섬유 길이 차이에 있어서 상기한 보상의 결과를 그래프로 도시한 도 3a를 참조하여 설명될 수 있다. 도 3a에 나타난 결과는 40000개의 광섬유를 포함하는 광섬유 다발, 및 0.1db/m 정도의 UV전송 손실을 갖는 광섬유에 대한 것이다. 두개의 세로 좌표는 Delta/Lc의 함수로서 광섬유 다발 전송율과 코히어런스 감소율을 나타내고, 여기서 각각의 광섬유는 Delta mm로 길이가 다르고, Lc는 광원의 코히어런스 길이를 나타낸다. 전송율은 다양한 길이의 광섬유 다발내 최단 광섬유의 길이와 같은 균일한 광섬유 길이를 갖는 광섬유 다발에 대하여 측정된다.
40000개의 광섬유를 갖는 광섬유 다발에 대하여, 이론적으로 최대 코히어런스 감소율은 (40000)1/2=200으로 주어진다. 그래프에 나타나 있는 것과 같이, Delta/CL=1에 대하여, 광섬유의 길이 차이가 코히어런스 길이와 같다는 말은 코히어런스 감소율이 이론적인 최대치인 200과 비교하여, 대략 90이라는 것이다. 각각의 연속 광섬유의 삽입 손실이 증가한다는 것은 각각의 개별 광섬유의 전체 출력에 대 한 세기 기여도는 동일하지 않고, 따라서 코히어런스 깨기 효율이 줄어든다는 것을 의미하기 때문에 코히어런스 감소율은 이론치에 이르지 못함을 유의해야 한다. 한편, 광섬유 다발의 전송율은 Delta/CL=0, 즉 길이 차이가 없을 때의 광섬유 다발의 전송율의 0.22배에 불과하고, 이러한 전송 손실은 심각하다.
한편, 광섬유 길이 차이가 단지 0.4Lc로 줄어들면, 코히어런스 감소율은, 6%만이 감소하는, 대략 85로 줄어들고, 전송율은, 110%이상 증가하는, 대략 0.45로 증가한다.
이 결과에 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 광섬유 다발을 통해 전송된 광의 코히어런스를 깨기 위한 조명 전달 광섬유 다발이 제공되고, 광섬유 다발내의 광섬유의 길이 차이는 광원의 코히어런스 길이보다 작다. 따라서, 코히어런스 길이보다 작은 광섬유 길이차이를 취함으로써 코히어런스 깨기 특성에 다소간 절충하여 조명 레벨을 상당히 증가시키는 이러한 광섬유 다발을 사용함으로써 상기한 종래의 광섬유 다발에 비해 상당한 경제적 이점을 가지고 있다.
상기한 실시예에서는 대체로, 코히어런스 길이가 대개 수 밀리미터 정도인 Nd:YAG레이저와 같은 전형적인 펄싱 레이저원에 관하여 설명했다. 보다 긴 코히어런스 길이의 레이저를 사용하는 시스템에서는, 문제가 몇 배로 배가됨은 명백하다. 예컨대, 헬륨-네온 CW레이저의 경우 전형적으로 20cm 정도의 코히어런스 길이를 갖고, 이 조건에서는, 본 발명의 다양한 실시예 중 어느 하나의 이점이 훨씬 더 명백하게 드러난다.
코히어런스 깨기 효율을 개선하기 위해, 예컨대, 상기 참조한 미국 특허 제 6,369,888호에 나타난 바와 같이, 많은 광섬유를 포함한 하나의 광섬유 다발보다, 각각 소수의 광섬유를 포함한 두 개의 광섬유 다발을 사용하는 것이 보다 경제적일 수 있다고 알려져 있다. 제 1 광섬유 다발내의 광섬유의 길이차가 제 2 광섬유 다발내의 최단 및 최장 광섬유간의 전체 광섬유 길이차를 초과하면, 코히어런스 깨기 프로세스에 관여하는 유효 광섬유 수는 제 1 광섬유 다발내의 광섬유 수에 제 2 광섬유 다발내의 광섬유 수를 곱한 값이 된다. 이것은 제 2 광섬유 다발내의 각 광섬유에 기여하는 광이 제 1 광섬유 다발내의 광섬유 전체에서 나온 경우에 적용된다.
도 3b를 참조하면, 이러한 결과를 얻기 위한 광학 배치의 개요도가 나타나 있고, 여기서 제 2 광섬유 다발은 도 2의 제 1 광섬유 다발에 이어지고 있다. 제 1 광섬유 다발(21)의 출구 단면(29)에서부터, 단면(20)내의 다른 위치에서 같은 각도로 전파하는 전형적인 3개의 선(23)이, 단일 렌즈이거나 다중 엘리먼트 렌즈일 수 있는, 포커싱 엘리먼트(24)에 의해 제 2 광섬유 다발(27)의 단자 커넥터(25)의 광섬유 단면(26)상에 상이 맺히는 것이 나타나 있다. 빔은 제 2 광섬유 다발(27)에서 출력 커넥터(28)의 광섬유 원단면(26)에 출력된다. 도 3b의 바람직한 실시예에서 도시된 바와 같이, 제 1 광섬유 다발(21)의 직경이 제 2 광섬유 다발(27)의 직경과 같아야할 필요는 없다. 제 1 광섬유 다발의 직경이 보다 작다면, 제 2 광섬유 다발의 입력부를 채우기 위해, 그 단부에 단면으로부터 방출되는 광의 각 분포를 증가시키기 위한 확산기가 필요하다.
미국 특허 제 6,369,888호에 설명된 이중 광섬유 다발 배치 실시예에서, 양 쪽 다발내의 광섬유는 상이한 길이를 가지는 것으로 설명되어 있고, 그 중 하나의 광섬유 다발내의 임의의 두 광섬유간의 길이 차이ΔL는 바람직하게는 광원의 코히어런스 길이보다 크게 되도록 선택된다. 나머지 광섬유 다발내의 임의의 광섬유쌍간의 길이 차이는 바람직하게는 먼저 언급한 광섬유 다발내의 최단 및 최장의 광섬유간의 길이차이보다 크게 되어 있는 것으로 설명되어 있다.
그러나, 광섬유 다발에 의해 전송된 전체 세기에 대한 광섬유 길이의 영향에 관해 상기한 종래 기술의 단점에 더하여, 종래의 이중 광섬유 다발 실시예의 다양한 광섬유에 의해 전송된 세기 변화에 관한 또 다른 단점이 있다. 이중 광섬유 다발 구성에 의해 양호한 코히어런스 깨기를 제공하기 위해, 제 1 광섬유 다발내의 광섬유의 길이 차이에 의해 발생된 것과 같이, 제 2 광섬유 다발로의 위상 분리된 빔렛의 입력이 이상적으로 동일한 세기로 하여야 하는 것은 중요하다. 같은 세기에서 시작할 경우, 다르게 위상 변이된 출력 빔의 몇몇은 우선적으로 나머지 것들보다 훨씬 세고, 따라서 순수한 나머지 코히어런스 효과를 일으키기 때문에, 제 2 광섬유 다발내의 코히어런스 깨기 효과를 악화시킨다. 상기한 Karpol등의 특허에서, 제 1 광섬유 다발내의 임의의 광섬유쌍간의 길이 차이는 바람직하게는 나머지 광섬유 다발내의 최단 및 최장 광섬유간의 길이 차이보다 크게 되어 있는 것으로 설명되어 있다. 나머지 광섬유 다발의 임의의 광섬유쌍간의 길이 차이는 광원의 코히어런스 길이보다 큰 것으로 설명되어 있고, 따라서 나머지 광섬유 다발내의 최단 및 최장 광섬유간의 길이 차이는 나머지 광섬유 다발의 수의 광원 코히어런스 길이배 이상이 된다. 이러한 응용분야를 위해 사용된 레이저에 의해 발생된 전형 적인 코히어런스 길이는 수 밀리미터 정도이다. 결과적으로, 이러한 종래 기술의 기준에 의하면, 제 1 광섬유 다발의 광섬유간에는 뚜렷한 길이 차이가 있게 된다.
따라서 코히어런스 깨기의 효율에 반대 영향을 미치는, 두 효과간의 제 2의 보상도 있다. 한편, 제 2 광섬유 다발내의 광섬유의 길이간 차이는 바람직하게는 이러한 광섬유 다발내의 효율적인 코히어런스 깨기를 일으키도록 코히어런스 길이보다 커야 하고, 다른 한편으로는, 이중 광섬유 다발예의 어디든 광섬유간의 길이차이가 클수록, 제 2 광섬유내의 코히어런스 깨기는 세기가 통일 되지 않으므로 더 악화된다.
더욱이, 상기한 Karpol등의 종래 기술에서, 1 광섬유 다발내의 두개의 광섬유간의 길이차ΔL는 바람직하게는 광원의 코히어런스 길이보다 길도록 선택된다고 설명되어 있다. 이러한 바람직한 길이 차이는 광섬유내의 광로의 길이보다 인자(N)만큼 더 길고(여기서 N은 코어 물질의 굴절율이다.), 따라서 이 방법은, 하기하는 광섬유의 길이차를 줄이기 위한 임의의 자극을 주기전에도, 광학적으로 고려함으로써 나타나는 것 보다 긴 광섬유간 차이의 사용을 제안한다.
도 3c와 3d를 참조하면, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되고 동작되는 두개의 이중 광섬유 다발 전달 시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 이 실시예는 종래의 이중 광섬유 다발 전달 시스템의 상기 단점을 제거하도록 동작한다. 이 실시예의 동작을 설명하기 위해, 도 3c에 도시된 광섬유 다발은, 도 3b의 실시예에서는 부재번호21로 표시된, 입력 광섬유 다발로 간주되고, 도 3d에 나타난 광섬유 다발은, 도 3b에는 부재번호27로 표시된, 출력 광섬유 다발로 간주되지만, 정확하게 맞아떨어지는 구성요소가 제공된다면, 이러한 실시예는 어느 순서의 광섬유에도 동일하게 동작할 수 있음을 이해해야 한다.
양호한 코히어런스 깨기를 일으키기 위해, 제 1 광섬유 다발을 고찰하면, 모든 광섬유는 제 2 광섬유 다발내의 광섬유의 전체 광섬유 길이 차이의 합만큼, 최적으로 다른 광섬유 길이가 되어야 한다. 한편, 제 2 광섬유 다발의 코히어런스 깨기 효과의 악화에 의한 세기 변화의 영향을 피하기 위해, 이상적으로는 같은 광섬유 길이의 광섬유를 사용하여야 하지만, 이것은 제 1 광섬유 다발내에는 어떠한 코히어런스 깨기도 일으키지 않는다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 도 3c에 도시된 것처럼, 광섬유가 그룹으로 분할되는 다발 구조를 포함하고, 각각의 그룹은 동일한 광섬유 길이의 광섬유를 포함하고, 바람직하게는 다발 내 또 다른 그룹과 광섬유 길이에서 제 2 광섬유 다발 내의 광섬유의 전체 광섬유 길이차의 합만큼 차이가 난다. 따라서, 도 3c의 실시예에서, 각각의 그룹내의 광섬유는 제 1 광섬유 다발에서 출력된 빔렛에 균일한 형태의 엘리먼트를 제공하고, 한편 그룹간의 광섬유 길이의 차이에 의해 다른 그룹으로부터 나오는 광의 코히어런스 깨기 특성을 제공한다. 이러한 두가지 효과간의 정확한 보상에 의해 모든 광섬유의 광섬유 길이가 다르지만, 손실이 없는 경우에 생길 코히어런스 깨기 효과에 의한 효율 감소를 크게 상보시킬 수 있고, 따라서 세기 변화의 영향은 중요하지 않다. 이러한 두 효과간의 보상 범위는 사용된 광섬유의 단위 길이당 감쇄율의 함수이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 동일한 광섬유 수를 갖는 각각의 그룹 대신, 긴 그룹이 짧은 그룹보다 광출력이 낮기 때문에, 각각의 그룹내의 광섬유 수를 변화시킴으로써 각각의 그룹이 동일한 전송 세기를 갖도록 할 수 있다. 도 3d를 참조하면, 도 3c에 도시된 것과 마찬가지로, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 광섬유 다발의 개요도가 도시되어 있고, 다만 각각의 그룹의 광섬유 수는 그룹의 길이에 따라 증가되어 있다. 보다 바람직하게는, 각 그룹내의 광섬유의 수는 대체로 그룹의 길이와 비례하도록 되어 있다. 이런식으로, 그룹내의 부가적인 광섬유 길이에 의해 그룹내에서 일어나는 삽입 손실 증가는 그 그룹내의 광섬유수의 증가에 따라 상보될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 따른, 광섬유 그룹의 사용의 또 다른 이점은 평행하게 동작하는 많은 광섬유의 리던던시 효과에 의해, 광학 특성과 목표로 한 갈라진 길이 모두에서, 같은 광섬유간에 본질적으로 일어날 것 같은 임의의 발생 차이를 없애는 효과를 가진다는 점이다.
도 3e를 참조하면, 본 발명의 이러한 바람직한 실시예에 따라, 제 2 광섬유 다발의 개요도가 도시되어 있다. 제 2 광섬유 다발에서, 광섬유의 각각은 바람직하게는 광섬유 길이가 다르게 되어 있고, 그 광섬유 길이는 바람직하게는 광원의 코히어런스 길이 이하만큼 다르게 되어 있다. 제 2 광섬유 다발내의 광섬유의 전체 광섬유 길이 차이는 제 1 광섬유 다발내의 다른 광섬유 그룹간의 광섬유 길이 차이로 확정적으로 고정되어 있고, 상기한 바와 같이, 광섬유간이나 광섬유 그룹간의 세기 변화를 최소화하기 위해 광섬유간의 경로 차이를 가능한 한 짧게 유지하는데 이점이 있기 때문에, 제 2 광섬유 다발내의 광섬유의 광섬유 길이가 가능한 적게 차이가 난다면 제 1 광섬유 다발 파라미터에 부가적인 이점이 있다. 이런 이유로, 광원의 코히어런스 길이 이하 만큼 차이나는 광섬유의 광섬유 길이의 바람직한 사용에 의해, 조합에 의해 충분한 코히어런스 깨기를 달성하는데 적합한 제 2 광섬유 다발에 유리할 수 있다. 특정 빔 전달 시스템에서 사용하기 위해 코히어런스 길이보다 얼마나 더 작아야 하는지의 결정은 광섬유 다발내에 사용된 광섬유의 감쇄 상수에 따르고, 상기한 보상을 고려하여 확정한다.
본 발명의 상기 바람직한 실시예에 따라, 광섬유 다발이 단일 광섬유를 포함하는 광섬유 다발의 전후 어느 위치에 위치하느냐에 무관하게, 광섬유 그룹을 포함하는 타입의 단 하나의 광섬유 다발만을 포함하는 시스템을 설명했다. 본 발명의 보다 바람직한 실시예에 따라, 이러한 단일 광섬유 대신, 일반적으로 그루핑되지 않은 단일 광섬유를 포함하는 광섬유 다발과 연속하여, 광섬유 그룹을 갖는 복수의 광섬유 다발을 사용할 수 있고, 따라서 조명 시스템은 일련의 광섬유 다발을 포함하고, 광섬유 그룹 및 광섬유 각각은 상기한 바와 같이, 양호한 코히어런스 깨기 특성과 최소 전송 손실을 위해 최적으로 배치되어 있다.
도 3c 내지 3e의 1 바람직한 실시예를 정량적으로 설명하기 위한 몇가지 예를 제공할 것이다. 먼저, 도 3e에 나타난 제 2 광섬유 다발을 참조하면, 제 2 광섬유 다발은 k개의 광섬유를 갖고, 여기서 k는 바람직하게는 1000정도가 된다. 제 1 광섬유의 길이는 L이고, 여기서 L은 바람직하게는 1미터 정도이다. 제 2 광섬유는 제 1 광섬유보다 Lc/N만큼 더 길고(여기서 Lc는 레이저광원의 코히어런스 길이이다), 전형적으로는 6mm이며, N은 대체로 1.5정도인 광섬유 코어의 굴절율이고, 따라서 광섬유의 길이 차이는 4mm정도로 된다. 제 3 광섬유 또한 제 2 광섬유보다 Lc/N만큼 더 길고, 나머지는 동일하다. 따라서 k개 전부의 길이 차이의 합은 k×Lc/N가 되고, 이것은 본 바람직한 실시예에서는 4미터 정도가 된다.
도 3c에서 처럼 제 1 광섬유 다발은 n개의 광섬유 그룹을 갖고, 여기서 n은 바람직하게는 10 내지 20으로 한다. 각각의 그룹은, 바람직하게는 20 내지 50인, m개의 같은 길이 및 같은 광로 길이의 광섬유를 포함한다. 각 그룹간의 길이 차이는 제 2 광섬유 다발의 전체 길이 차이의 합 이상이고, 본 바람직한 실시예에서는, 상기한 바와 같이, 대략 4미터에 이른다. 이러한 수치에 대에, 광섬유의 길이 변화를 제한하는 이유는 전송 손실 변화를 제한하기 위한 것임은 명백하다.
빔의 코히어런스 깨기를 위한 상기한 본 발명의 실시예에 의해 이러한 조명 시스템내의 단 펄스 레이저의 사용에 관련된 문제의 해결책을 준다. 전형적으로는 수 나노초 만큼 짧은 이러한 짧은 레이저 펄스는 포커싱된 초점이 피검사 웨이퍼에 손상을 줄 수 있을 정도로 높은 최고 전력 밀도를 가질 수 있다. 짧은 레이저 펄스의 최고 전력을 줄이는데 사용되는 일반적인 방법은 펄스 에너지가 보다 긴 시간대에서 소비되어, 보다 낮은 최고 전력을 갖도록 펄스를 스트레칭하는 것이다. 이러한 펄스 스트레칭법은 상이한 광로 길의의 몇몇 광로아래 평행하게 펄스를 전송하고, 전송후 재결합시킴으로써 수행될 수 있다. 이것은 본 발명의 도 2 및 3a 내지 3e의 실시예에서 도시된 광섬유 다발내의 다양한 길이의 광섬유로된 조립체가 있는 상황에 대한 것이므로, 본 발명의 광섬유 다발 또한 펄스 스트레칭법의 적용에 효과적이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 적용을 설명하기 위해, 상기한 수치들이 사용될 것이다. 20개의 그룹을 갖는 바람직한 광섬유 다발에 대하여, 각각 4미터의 길이 차이가 있고, 전체 길이 차이는 80미터가 되도록 한다. 굴절율이 1.5인 광섬유 매질내의 광 진행 시간은 대략 5nsec/meter이다. 따라서, 80미터의 광섬유 다발에 대한 전체의 광 진행 시간 차이는 대략 400nsec가 된다. 따라서 광섬유 다발의 효과에 의해, 레이저에 의해 방출된 전형적으로 수 나노초의 펄스 길이에서, 대략 2 정도의 크기로 더 길게 펄스를 스트레칭하고, 부수적으로 일어날 수 있는 빔의 손상을 감소시킨다. 적어도 하나의 광섬유 다발에 대하여 광섬유간의 광로 차이의 전부나 일부는 빔 코히어런스 길이보다 작다.
본 발명의 바람직한 실시예의 특징은, 각각의 광섬유쌍간의 광로 길이 차이가 본 시스템이 채용하고 있는 광빔의 코히어런스 길이 이하인, 제 2 광섬유 다발을 포함한다는 점이다.
본 발명은 특별히 상기한 것으로 한정되지 않음을 당업자는 주지할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 다양한 특징의 조합 및 부조합은 물론 종래 기술에 해당하지 않고 상기한 명세서에 의해 당업자에게 환기되는 변형 및 수정 형태를 포함한다.

Claims (24)

  1. 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템으로서,
    부분적으로 또는 전체적으로 코히어런스하는 조명원 ? 상기 조명의 일부 또는 모두는 특유의 코히어런스 길이를 가짐 ?; 및
    복수의 광섬유들을 포함하는, 상기 조명원에 의해 전달되는 출력 빔을 수신하기 위한 둘 이상의 광섬유 다발들 ? 상기 광섬유 중 일부 또는 모두는 상이한 광행로들을 갖고, 상기 상이한 광행로를 갖는 광섬유들의 일부 또는 모두는 그들 사이에 상기 특유의 코히어런스 길이 미만인 광행로들의 차이들을 가짐 ?
    을 포함하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부분적으로 또는 전체적으로 코히어런스하는 조명원은 레이저원인, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 부분적으로 또는 전체적으로 코히어런스하는 조명은 공간 코히어런스 및 시간 코히어런스 중 하나 이상을 갖는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 하나 이상의 광섬유 다발들 내의 상기 복수의 광섬유들은 랜덤하게 정렬되어, 상기 공간 코히어런스가 감소되는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 빔의 공간 믹싱을 위한 확산 엘리먼트를 더 포함하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 빔의 임의의 점으로부터 각각의 상기 복수의 광섬유들 중 일부 또는 모두에 상기 조명을 지향시키도록 동작하게 배치된 광학 엘리먼트를 더 포함하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 특유의 코히어런스 길이 미만인 상기 광행로들의 차이들이 상기 광섬유 다발내의 전송 손실들을 줄이는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 빔은 연속 웨이브 빔을 포함하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 빔은 특유의 길이를 갖는 펄스들을 포함하고, 상기 광섬유 다발은 상기 펄스들의 길이를 스트레칭하도록 동작하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  10. 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템으로서,
    부분적으로 또는 전체적으로 코히어런스하는 조명원 ? 상기 조명의 일부 또는 모두는 특유의 코히어런스 길이를 가짐 ?;
    복수의 광섬유들을 포함하는, 상기 조명원에 의해 전달되는 출력 빔을 수신하기 위한 제 1 광섬유 다발 ? 상기 광섬유들 중 일부 또는 모두는 그들 사이에 상이한 광행로들을 갖고, 상기 상이한 광행로를 갖는 상기 광섬유들 중 일부 또는 모두는 그들 사이에 상기 특유의 코히어런스 길이 미만인 광행로들의 차이들을 가짐 ?; 및
    상기 제 1 광섬유 다발과 연속하여 배치되고, 복수의 광섬유들의 그룹들을 포함하는 제 2 광섬유 다발 ? 각각의 광섬유들의 그룹은 같은 길이의 광섬유들을 포함하고, 상기 광섬유들의 그룹의 일부 또는 모두는 상이한 광행로들을 갖고, 상기 광섬유들의 그룹의 일부 또는 모두는 그들 사이에 상기 제 1 광섬유 다발내의 상기 광섬유들의 전체 광행로 차이들의 합과 같은 광행로들의 차이들을 가짐 ?
    을 포함하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 광섬유 다발은, 각각이 복수의 광섬유들의 그룹들을 포함하는 연속 배치된 복수의 광섬유 다발들을 포함하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 광섬유들의 그룹들 각각은 동일한 수의 광섬유들을 포함하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 각각의 광섬유들의 그룹들 내의 광섬유들의 수는 상기 광섬유들의 그룹의 광행로에 따라 증가하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 각각의 광섬유들의 그룹 내의 광섬유들의 수는 상기 광섬유들의 그룹의 길이에 비례하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 광섬유 다발 및 상기 제 2 광섬유 다발은 상기 물체의 조명용 상기 빔이 상기 제 1 광섬유 다발상에 최초로 입사하도록 연속적으로 배치되는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광섬유 다발의 각각은 입력부와 출력부를 구비하고;
    상기 제 1 광섬유 다발의 상기 출력부의 임의의 지점으로부터 상기 제 2 광섬유 다발의 상기 입력부의 각각의 지점의 일부 또는 모두 상으로 조명을 지향시키도록 동작하게 상기 제 1 광섬유 다발과 상기 제 2 광섬유 다발사이에 배치된 광학 엘리먼트를 더 포함하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 광섬유 다발 및 상기 제 2 광섬유 다발은 물체의 조명용 상기 빔이 상기 제 2 광섬유 다발상에 최초로 입사하도록 연속적으로 배치되는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 광섬유 다발 및 상기 제 2 광섬유 다발의 각각은 입력부와 출력부를 구비하고;
    상기 제 2 광섬유 다발의 상기 출력부의 임의의 지점으로부터 상기 제 1 광섬유 다발의 상기 입력부의 각각의 지점의 일부 또는 모두 상으로 조명을 지향시키도록 동작하게 상기 제 2 광섬유 다발과 상기 제 1 광섬유 다발사이에 배치된 광학 엘리먼트를 더 포함하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  19. 제 10 항에 있어서, 상기 부분적으로 또는 전체적으로 코히어런스하는 조명원은 레이저원인, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  20. 제 10 항에 있어서, 상기 부분적으로 또는 전체적으로 코히어런스하는 조명은 공간 코히어런스 및 시간 코히어런스 중 하나 이상을 갖는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 광섬유 다발내의 상기 복수의 광섬유들은 랜덤하게 정렬되어, 상기 공간 코히어런스가 감소되는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  22. 제 10 항에 있어서, 상기 빔의 공간 믹싱을 위한 확산 엘리먼트를 더 포함하는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  23. 제 10 항에 있어서, 상기 특유의 코히어런스 길이 미만인 상기 제 1 광섬유 다발내의 상기 복수의 광섬유들의 일부의 광행로들의 차이들이 상기 시스템내의 전송 손실들을 줄이는, 물체의 조명용 빔의 코히어런스를 줄이기 위한 광학 시스템.
  24. 광섬유 다발을 통과하여 전송되는, 일부 또는 모두가 특유의 코히어런스 길이를 갖는 광의 코히어런스를 줄이기 위한 광섬유 다발내의 전송 손실을 감소시키는 방법으로서,
    일부 또는 모두가 상이한 광행로들을 갖는 복수의 광섬유들을 포함하는 둘 이상의 광섬유 다발들을 제공하는 단계; 및
    상기 상이한 광행로들의 광섬유들의 일부 또는 모두는 그들 사이에 상기 특유의 코히어런스 길이 미만인 광행로 차이들을 갖도록 상기 복수의 광섬유들의 길이들을 배치하는 단계를 포함하는, 광섬유 다발내의 전송 손실을 감소시키는 방법.
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