KR102101576B1 - 포개진 광학 경로 내의 광학 구성요소의 통합 - Google Patents
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Abstract
장치는 적어도 다수의 파장의 전자기 에너지를 투과하는 기판 - 기판은 제 1 단부, 제 2 단부, 제 1 주면, 제 2 주면, 적어도 하나의 에지, 길이, 너비, 및 길이를 가짐 -, 기판으로부터 전자기 에너지를 출력하는 적어도 제 1 출력 광학기; 및 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 통해 기판 내로 전자기 에너지를 제공하도록 지향되어 위치된 제 1 입력 광학기를 포함한다. 제 1 출력 광학기는 제 1 입력 광학기로부터 측 방향으로 이격되어 있다. 다수의 반사기 및 선택 흡수기가 전자기 에너지를 구조화하고 및/또는 제 1 입력 광학기로부터 제 1 출력 광학기로 전달하는 제 1 주면 및/또는 제 2 주면에 인접하여 위치될 수 있다. 장치는 분광계 또는 다른 광학 시스템의 일부일 수 있다.
Description
본 개시내용은 일반적으로 광학 센서 및 분석 기구, 예를 들어, 분광계(spectrometer)에 관한 것이다.
분광계는 입사 전자기 에너지(incident electromagnetic energy)(예를 들어, 광)를 포함하는 파장을 식별하고, 입사 전자기 에너지의 구성 성분을 특징짓는 스펙트럼 내용 정보 또는 데이터를 제공할 수 있는 분석 기구이다. 분광계는 다양한 설정 및 애플리케이션에 유용하다. 한 가지 유형의 통상적인 분광계는 전형적으로 하나 이상의 회절 격자를 사용하여 입사 전자기 에너지를 포함하는 파장을 공간적으로 분리하고, 그 다음에 그 파장은 적합한 센서 또는 검출기(예를 들어, 선형 센서 또는 선형 검출기)에 의해 검출되는데, 센서 또는 검출기 상에서 공간적으로 분해된 전자기 에너지의 위치는 각각의 파장을 나타낸다. 스펙트럼 분해능은 부분적으로 회절 격자와 센서 또는 검출기 사이의 거리의 함수였다. 이것은 불리하게도 높은 스펙트럼 분해능을 얻기 위해서는 분광계의 물리적 치수가 상대적으로 커야함을 의미한다. 전형적으로, 구성요소는 과대해질 수 있고 및/또는 구성요소의 수는 정렬 복잡성을 줄이기 위해 최소화될 수 있다.
광자 결정(photonic crystal)은 입사광의 파장을 공간적으로 분해하는데 사용하기 위해 제안되었다. 광자 결정은 일반적으로 적어도 세 가지 방식으로 적용될 수 있다. 예를 들면, 광자 밴드갭(photonic bandgap) 구조체로서, 결함 시 특정 파장 범위의 광을 국한시키거나 유도하는데, 그 이유는 파장 범위가 구조체에서 갭이 더 벌어지기 때문이다(결함시에만 가능함). 또한, 예를 들어, 강화된 회절과 같은 특성을 갖는 슈퍼 프리즘으로서, 그렇지 않았더라면 주어진 재료로부터 가능할 수도 있는 것보다 더 강한 프리즘 효과가 달성될 수 있게 한다. 또 다른 예로서, 산란 구조체로서, 이것은 광자 밴드갭 구조체만큼 강해야 할 필요는 없고, 주기성은 시스템의 상태들 사이에서 의도적으로 산란하는데 사용된다.
U.S. 특허 제 8,854,624 호는 일반적으로 광자 결정 기반 분광계(photonic crystal based spectrometer)를 기재하고 있다. U.S. 특허 제 8,854,624 호는 산란 구조체로서 광자 결정을 사용하는 예이며, 유도 모드(guide mode)로부터 자유 공간 전파 모드(free-space propagating mode)로 산란하는 것을 기재하고 있다. 광자 결정 기반 분광계는 도파관을 거쳐 광자 결정을 통해 전파하는 광학 에너지의 일부분을 추출하기 위해 광학 도파관의 외부 표면에 결합된 광자 결정을 포함한다. 광자 결정은 유전체 재료 상의 또는 유전체 재료로 된 주기적 특징들의 제 1 어레이를 포함하는 제 1 표면을 포함하고, 제 1 어레이는 적어도 2 차원으로 연장하고 광자 결정을 둘러싸는 유전체 재료의 유효 유전율(dielectric permittivity)과 상이한 유효 유전율을 갖는다. 광자 결정의 주기적 특징은 추출될 전파하는 광학 에너지의 부분을 적어도 부분적으로 결정하는 명시된 격자 상수(lattice constant)를 특징으로 한다.
U.S. 특허 제 8,854,624 호는 도파관을 평면 또는 직사각형 도파관으로 예시하고 설명한다. 전파(즉, 도파관에 대한 임계 각도보다 큰 각도로 도파관에 진입하는 전자기 에너지의 전반사(total internal reflection)를 통해 도파관의 길이를 따른 투과)를 달성하기 위해, U.S. 특허 제 8,854,624 호는 도파관의 에지를 통해 광학 에너지를 도파관으로 주입하는 것을 교시한다. 평면 도파관의 경우, 두 개의 주요 치수(즉, 길이 및 너비)에 의해 특징지어지는 주면(major face)과 비교하여, 에지는 보조(minor) 치수(즉, 두께)로 특징지어지는 도파관의 부면(minor face) 또는 보조 경계(minor boundary)이다. 이러한 에지 주입은 일반적으로 필요하다고 간주되는데, 그 이유는 평면 도파관(planar waveguide)의 경우, 이것이 예를 들어, 이들 주면 상에 또는 이들 주면에 클래딩을 배치하는 것으로 인해 전반사를 제공하는 주면이기 때문이다.
분광계와 같은 광학 시스템은 전자기 에너지의 빔에 존재하는 전파 각도의 주 전파 방향 및 범위를 제어하기 위해 광학 경로를 따른 입력 전자기 에너지의 관리를 필요로 할 수 있다. 전형적으로, 이러한 시스템은 자유 공간에서 광학 경로를 따라 거울 또는 렌즈와 같은 광학 구성요소를 위치 설정함으로써 만들어진다. 이렇게 복잡한 어셈블리는 다수의 별개 요소를 정밀하게 정렬해야 하고, 비용이 많이 들며 많은 양의 공간을 필요로 한다.
유리하게는, 물품은 전자기 에너지(예를 들어, 가시 범위, 적외선 및/또는 자외선 범위를 포함하는 광)를 기판(예를 들어, 광학적 투과 기판(optically transmissive substrate), 광학 도파관, 평면 도파관)과 같은 전자기 에너지 투과 구조체 쪽으로 기판의 주면을 통해 진입시키는 것을 용이하게 하기 위해 및/또는 전자기 에너지를 전자기 에너지 전달 구조체 밖으로 추출 또는 빠져 나가게 하는 것을 용이하게 하기 위해 입력 광학기(input optics) 및/또는 출력 광학기(output optics)를 사용한다. 기판의 주면을 통한 에너지의 진입은 다양한 이점, 예를 들면, 하나 이상의 입력 광학기를 사용하여 기판의 에지보다 보통 더 매끄럽거나 보다 쉽게 연마되는 기판의 주면을 통해 전자기 에너지가 기판에 진입하는 것을 용이하게 하거나 그렇지 않으면 전자기 에너지가 진입할 수 있게 하는 것과 같은 다양한 이점을 제공한다. 이러한 것은 아주 매끄러운 에지를 가져야 할 필요성을 없앨 수 있고 및/또는 기판의 에지를 연마할 필요성을 없애거나 에지가 연마될 필요가 있는 정도를 적어도 줄여줄 수 있다. 전자기 에너지를 주면을 통해 진입하게 하는 입력 광학기를 사용하면 전자기 에너지가 기판에 결합될 수 있는 면적 또는 영역의 치수를 상당히 증가시킬 수도 있다. 전형적으로, 기판의 임의의 특정 에지는 주면에 비해 상대적으로 훨씬 작은 치수 면적을 가질 것이다. 비 원형 기판, 기판 또는 층의 경우, 에지의 치수 면적은 전형적으로 길이와 두께의 곱 또는 너비와 두께의 곱으로 주어지고, 여기서 두께는 길이, 너비 및 두께의 세 개의 치수 중의 더 작은 치수이고, 정사각형 기판, 기판 또는 층의 경우 길이 및 너비는 서로 동일할 수 있음을 주목해야 한다. 주면을 통해 전자기 에너지가 진입하게 하는 입력 광학기를 사용하면 유리하게는 물리적으로 및/또는 광학적으로 에지에 결합될 필요성을 피할 수 있고, 그럼으로써 그렇지 않았더라면 요구될 수도 있는 복잡한 구조체를 생략할 수 있다. 이렇게 하면 복잡성과 비용이 줄어들며, 또한 패키지 크기가 크게 줄어들 수 있다.
물품은 기판과 같은 전자기 에너지 투과 구조체의 내외로 각각 전자기 에너지의 진입을 용이하게 하기 위해, 다양한 유형의 나노구조체 또는 나노구조체의 영역을 입력 광학기 및/또는 출력 광학기로서 사용할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 물품은 전자기 에너지를 기판에 결합하는 다양한 다른 유형의 입력 광학기, 예를 들면, 개구, 거울 또는 반사기, 프리즘, 포커싱 광학기 또는 렌즈 및/또는 반사 또는 굴절 표면을 사용할 수 있다.
나노구조체는 나노미터 규모의 치수를 갖는 주기적인 구조체를 제공할 수 있으며, 나노구조체는 나노구조체 어레이의 구조적 특성, 예를 들어, 어레이 또는 어레이의 일부의 격자 상수로 특징지어지는 방식으로, 전자기 에너지, 예를 들어, 광과 상호 작용할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 광자 결정(photonic crystal), 예를 들어, 광자 결정의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 플라즈모닉 나노구조체(plasmonic nanostructure), 예를 들어, 플라즈모닉 나노구조체의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 홀로그래픽 회절 나노구조체(holographic diffraction nanostructure), 예를 들어, 홀로그래픽 회절 나노구조체의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다.
기판은 예를 들어, 전자기 에너지 투과 재료(예를 들어, 광학적으로 투과성인 재료)의 평면, 기판 또는 층의 형태를 취할 수 있다. 투과 재료의 평면, 기판 또는 층은 전자기 에너지를 유도하는 아무런 성향(즉, 전반사 없는 투과) 없이, 일반적으로 관심 대상인 적어도 특정 파장 또는 주파수(즉, 검출되거나 감지될 파장 또는 주파수, 예를 들면, 가시 범위, 적외선 및/또는 자외선 범위를 포함하는 광)의 전자기 에너지를 투과시킬 수 있다.
기판 내에 또는 기판상에 형성되거나 또는 다른 방식으로 기판에 광학적으로 결합된 나노구조체, 개구 등과 같은 출력 광학기는 전자기 에너지가 기판을 빠져 나가게 또는 빠져 나갈 수 있게 할 수 있다(예를 들어, 기판으로부터 추출되게 할 수 있다). 비 제한적인 예로서, 일부 구현예에서, 이러한 접근법은 검출기 또는 센서에 의해 검출되거나 감지되고, 입사 광의 파장 분포를 나타내는 정보(예를 들어, 아날로그 또는 디지털 형태의 원시 정보)로 변환될 수 있는 전자기 에너지의 성분을 공간적으로 분해하는데 사용될 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 구현예는 투과 기판 내부에 광학 경로를 포개놓음으로써 광학 시스템(예를 들어, 분광계)의 전자기 에너지 구조화를 달성하는 콤팩트하고 경제적인 방법을 제공한다. 본 명세서에서 논의되는 구현예 중 적어도 일부의 구현예에서, 전자기 에너지의 경로 길이는 기판의 주면 상에 또는 주면 내에 배치된 반사기에 의해 기판의 두께를 초과하여 증가될 수 있다. 경로를 따라서 있는 광학 요소의 이와 같은 정밀한 위치 설정은 기판의 주면상에서 구조체의 나노제작(nanofabrication)을 통해 경제적으로 달성될 수 있다. 나노제작은 광을 공간적으로 필터링할 수 있는(예를 들어, 개구), 광을 포커싱하거나 방향을 변경할 수 있는(예를 들어, 거울, 렌즈), 및/또는 스펙트럼 분리를 생성할 수 있는(예를 들어, 프리즘, 회절 격자, 나노구조체, 필터) 평면 및 비평면 구조체를 비롯한 다양한 광학 요소를 정확하게 위치 설정하고 생성할 수 있는 기능을 제공한다.
장치는 적어도 복수의 파장의 전자기 에너지를 투과하는 기판 - 기판은 제 1 단부, 제 2 단부, 제 1 주면, 제 2 주면, 적어도 하나의 에지, 길이, 너비 및 두께를 갖고, 제 2 단부는 기판의 길이를 가로 질러 제 1 단부에 대향하고, 제 2 주면은 제 1 주면으로부터 기판의 두께를 가로 질러 대향하고, 적어도 하나의 에지는 제 1 주면의 적어도 일부분과 제 2 주면의 적어도 일부분 사이에서 연장하고, 기판의 너비는 기판의 두께보다 큼 -; 내부에서 전반사 없이 전자기 에너지를 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 통해 기판으로 제공하도록 지향하여 위치된 적어도 제 1 입력 광학기; 기판의 길이 또는 너비 중 적어도 하나를 따라 제 1 입력 광학기로부터 이격된 적어도 제 1 출력 광학기; 기판의 제 1 주면을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 제 1 반사 부분 - 다수의 제 1 반사 부분은 포개진 광학 경로(folded optical path)를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치되고, 광학 경로의 적어도 일부는, 전자기 에너지가 제 1 입력 광학기에 입사할 때, 제 1 입력 광학기와 제 1 출력 광학기 사이에서 기판을 통해 연장함 -; 및 기판의 제 2 주면을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 제 2 반사 부분 - 다수의 제 2 반사 부분은, 전자기 에너지가 제 1 입력 광학기에 입사할 때, 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치됨 - 을 포함하고, 다수의 제 1 반사 부분 또는 제 2 반사 부분 중 적어도 하나의 공간 범위는 전자기 에너지를 포개진 광학 경로를 따라 공간적으로 제한하는 것으로 요약될 수 있다. 다수의 제 1 반사 부분 또는 제 2 반사 부분 중 적어도 하나는 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한할 수 있다. 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나는 금속 층을 포함할 수 있다. 기판은 용융 실리카(fused silica)로 형성될 수 있다. 제 1 출력 광학기는 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나로부터 제 1 세트의 파장의 전자기 에너지를 선택적으로 추출할 수 있다. 제 1 출력 광학기는 광자 결정을 포함할 수 있다. 광자 결정은 1 차원, 2 차원 또는 3 차원 광자 결정을 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기는 반사 재료 내의 갭에 위치되거나 갭을 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기는 흡수 재료 내의 갭에 위치되거나 갭을 포함할 수 있다. 제 1 입력 광학기는 반사 재료에 의해 경계 지어지는 입력 개구를 포함할 수 있다. 제 1 입력 광학기는 흡수 재료에 의해 경계 지어지는 입력 개구를 포함할 수 있다. 길이는 너비보다 크거나 같고, 두께는 길이보다 작고 너비보다 작을 수 있다.
장치는 기판의 길이 또는 너비 중 적어도 하나를 따라, 제 1 입력 광학기 및 제 1 출력 광학기로부터 이격된 적어도 제 2 출력 광학기를 더 포함할 수 있다. 제 2 출력 광학기는 제 1 입력 광학기와 제 1 출력 광학기 사이에서 측 방향으로 이격되어 있을 수 있다. 제 1 출력 광학기는 제 1 광자 결정 격자 또는 제 1 플라즈모닉 구조체 중 하나를 포함할 수 있다.
장치는 기판의 길이 또는 너비 중 적어도 하나를 따라, 제 1 입력 광학기 및 제 1 출력 광학기로부터 이격된 적어도 하나의 제 2 출력 광학기를 더 포함할 수 있다. 길이는 기판의 가장 긴 치수이며, 두께는 기판의 길이 및 너비에 수직일 수 있는 축을 따라 기판의 가장 작은 치수일 수 있다. 기판의 제 1 주면은 기판의 제 2 주면과 평행할 수 있다. 제 1 입력 광학기는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 흡수 경계, 굴절 경계, 입력 개구 및 나노구조체로 이루어진 그룹 중에서 선택될 수 있다. 제 1 출력 광학기는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 굴절 경계, 출력 개구 및 나노구조체로 이루어지는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 제 1 입력 광학기 및 제 1 출력 광학기는 둘 모두 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 동일한 주면 상에 있을 수 있다. 제 1 입력 광학기 및 제 1 출력 광학기는 각각 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 각자의 주면 상에 있을 수 있다.
장치는 전자기 에너지의 복수의 파장 중 하나 이상에 반응하는 센서를 더 포함할 수 있고, 센서는 제 1 출력 광학기를 통해 적어도 기판을 빠져나가는 전자기 에너지를 수신하도록 배치된다. 제 1 입력 광학기는 기판의 제 1 주면을 통해 기판으로 광을 입력하도록 결합될 수 있으며, 센서는 기판의 제 2 주면을 통해 기판을 빠져나가는 광을 수신하도록 배치된 광 센서일 수 있다. 제 1 입력 광학기는 기판의 제 1 주면을 통해 기판으로 광을 입력할 수 있으며, 센서는 기판의 제 1 주면을 통해 기판을 빠져나가는 광을 수신하도록 배치된 광 센서일 수 있다.
장치는 전자기 에너지를 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 통해 내부에서 전반사 없이 기판으로 제공하도록 각각 지향되어 위치된 복수의 입력 광학기를 더 포함할 수 있다.
장치는 기판의 길이 및 너비 중 적어도 하나를 따라 이격된 복수의 출력 광학기를 더 포함할 수 있고, 복수의 출력 광학기의 각각은 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나로부터 전자기 에너지를 출력한다.
장치는 기판의 길이 및 너비 중 적어도 하나를 따라 이격된 복수의 출력 광학기를 더 포함할 수 있고, 복수의 출력 광학기의 각각은 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나로부터 전자기 에너지를 출력한다.
장치는 기판 내에 또는 기판상에 배치된 스펙트럼적 선택 요소(spectrally selective element)를 더 포함할 수 있다. 스펙트럼적 선택 요소는 광자 결정 요소, 회절 요소, 굴절 요소, 프리즘 요소, 산란 요소 또는 필터 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스펙트럼적 선택 요소는 제 1 입력 광학기와 제 1 출력 광학기 사이에서 측 방향으로 기판 내부에 또는 기판상에 배치될 수 있다.
장치는 포개진 광학 경로를 따라 기판의 제 1 주면 또는 제 2 주면에 적어도 근접하게 배치되는 광학 요소를 더 포함할 수 있고, 광학 요소는 광자 결정 요소, 반사 격자(reflection grating), 투과 격자, 분산 요소, 굴절 요소, 필터, 렌즈, 광원 또는 확산기 중 적어도 하나를 포함한다.
장치는 기판의 제 1 주면 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 비 반사 부분을 더 포함할 수 있고, 다수의 비 반사 부분 중 적어도 하나는 다수의 제 1 반사 부분 또는 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나의 적어도 일부분에 측 방향으로 인접하게 배치된다. 다수의 비 반사 부분의 각각은 흡수 부분 또는 투과 부분을 포함할 수 있다. 다수의 비 반사 부분 중 적어도 하나는 페인트, 종이, 코팅 또는 필름 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
장치를 제조하는 방법은 적어도 복수의 파장의 전자기 에너지를 투과하는 기판을 제공하는 단계 - 기판은 제 1 단부, 제 2 단부, 제 1 주면, 제 2 주면, 적어도 하나의 에지, 길이, 너비 및 두께를 갖고, 제 2 단부는 기판의 길이를 가로 질러 제 1 단부에 대향하고, 제 2 주면은 제 1 주면으로부터 기판의 두께를 가로 질러 대향하고, 적어도 하나의 에지는 제 1 주면의 적어도 일부분과 제 2 주면의 적어도 일부분 사이에서 연장하고, 기판의 너비는 기판의 두께보다 큼 -; 전자기 에너지를 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 통해 기판으로 제공하기 위해 적어도 제 1 입력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계; 제 1 입력 광학기로부터 측 방향으로 이격된 적어도 제 1 출력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계 - 제 1 출력 광학기는 기판으로부터 전자기 에너지를 출력함 -; 다수의 제 1 반사 부분을 기판의 제 1 주면을 따라 적어도 부분적으로 지향하여 위치 설정하는 단계 - 다수의 제 1 반사 부분은 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치되고, 포개진 광학 경로의 적어도 일부는, 전자기 에너지가 제 1 입력 광학기에 입사할 때, 제 1 입력 광학기와 제 1 출력 광학기 사이에서 기판을 통해 연장함 -; 다수의 제 2 반사 부분을 기판의 제 2 주면을 따라 적어도 부분적으로 지향하여 위치 설정하는 단계 - 다수의 제 2 반사 부분은, 전자기 에너지가 제 1 입력 광학기에 입사할 때, 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치됨 - 를 포함하고, 다수의 제 1 반사 부분 또는 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나의 공간 범위는 전자기 에너지를 포개진 광학 경로를 따라 공간적으로 제한하는 것으로 요약될 수 있다. 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 포함하며, 다수의 제 1 반사 부분 또는 제 2 반사 부분 중 적어도 하나는 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한할 수 있다. 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 포함하며, 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부부 중 적어도 하나는 금속 층을 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 광자 결정 격자, 확산기, 개구, 렌즈, 필터 또는 플라즈모닉 구조체 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 제 1 출력 광학기를 기판을 포함하는 유전체 내에 패터닝, 직접 성형 또는 주조하는 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 기판의 제 1 주면 또는 기판의 제 2 주면을 통해 기판으로부터 전자기 에너지를 출력하는 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 방법은: 기판의 제 1 주면 또는 기판의 제 2 주면을 통해 기판으로부터 전자기 에너지를 출력하는 제 2 출력 광학기를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제 1 입력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 흡수 경계, 굴절 경계 및 나노광자(nanophotonic) 구조체 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 흡수 경계, 굴절 경계, 출력 개구 및 나노구조체 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 1차원, 2 차원 또는 3 차원 나노구조체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 기판의 제 1 주면 또는 제 2 주면 중 제 1 입력 광학기와 동일한 주면 상에 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 기판으로부터 제 1 또는 제 2 주면의 대향하는 주면 상에 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은 기판의 제 1 주면 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 비 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다수의 비 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 기판과 다수의 제 1 반사 부분 중 하나 또는 다수의 제 2 반사 부분 중 하나 사이에 다수의 흡수 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 다수의 비 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 다수의 제 1 흡수 부분을 지향하여 위치 설정하여, 다수의 제 1 반사 부분 중 적어도 하나 또는 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나가 복수의 흡수 부분 중 적어도 하나와 기판 사이에 있도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은 포개진 광학 경로를 따라 기판의 제 1 주면 또는 제 2 주면에 적어도 근접한 광학 요소를 지향하여 위치 설정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 광학 요소는 광자 결정 요소, 반사 격자, 투과 격자, 분산 요소, 굴절 요소, 필터, 렌즈, 광원 또는 확산기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 국립 과학 재단(National Science Foundation)이 수여한 IIP-1152707에 따른 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대해 특정 권리를 가지고 있다.
물품은 기판과 같은 전자기 에너지 투과 구조체의 내외로 각각 전자기 에너지의 진입을 용이하게 하기 위해, 다양한 유형의 나노구조체 또는 나노구조체의 영역을 입력 광학기 및/또는 출력 광학기로서 사용할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 물품은 전자기 에너지를 기판에 결합하는 다양한 다른 유형의 입력 광학기, 예를 들면, 개구, 거울 또는 반사기, 프리즘, 포커싱 광학기 또는 렌즈 및/또는 반사 또는 굴절 표면을 사용할 수 있다.
나노구조체는 나노미터 규모의 치수를 갖는 주기적인 구조체를 제공할 수 있으며, 나노구조체는 나노구조체 어레이의 구조적 특성, 예를 들어, 어레이 또는 어레이의 일부의 격자 상수로 특징지어지는 방식으로, 전자기 에너지, 예를 들어, 광과 상호 작용할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 광자 결정(photonic crystal), 예를 들어, 광자 결정의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 플라즈모닉 나노구조체(plasmonic nanostructure), 예를 들어, 플라즈모닉 나노구조체의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 홀로그래픽 회절 나노구조체(holographic diffraction nanostructure), 예를 들어, 홀로그래픽 회절 나노구조체의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다.
기판은 예를 들어, 전자기 에너지 투과 재료(예를 들어, 광학적으로 투과성인 재료)의 평면, 기판 또는 층의 형태를 취할 수 있다. 투과 재료의 평면, 기판 또는 층은 전자기 에너지를 유도하는 아무런 성향(즉, 전반사 없는 투과) 없이, 일반적으로 관심 대상인 적어도 특정 파장 또는 주파수(즉, 검출되거나 감지될 파장 또는 주파수, 예를 들면, 가시 범위, 적외선 및/또는 자외선 범위를 포함하는 광)의 전자기 에너지를 투과시킬 수 있다.
기판 내에 또는 기판상에 형성되거나 또는 다른 방식으로 기판에 광학적으로 결합된 나노구조체, 개구 등과 같은 출력 광학기는 전자기 에너지가 기판을 빠져 나가게 또는 빠져 나갈 수 있게 할 수 있다(예를 들어, 기판으로부터 추출되게 할 수 있다). 비 제한적인 예로서, 일부 구현예에서, 이러한 접근법은 검출기 또는 센서에 의해 검출되거나 감지되고, 입사 광의 파장 분포를 나타내는 정보(예를 들어, 아날로그 또는 디지털 형태의 원시 정보)로 변환될 수 있는 전자기 에너지의 성분을 공간적으로 분해하는데 사용될 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 구현예는 투과 기판 내부에 광학 경로를 포개놓음으로써 광학 시스템(예를 들어, 분광계)의 전자기 에너지 구조화를 달성하는 콤팩트하고 경제적인 방법을 제공한다. 본 명세서에서 논의되는 구현예 중 적어도 일부의 구현예에서, 전자기 에너지의 경로 길이는 기판의 주면 상에 또는 주면 내에 배치된 반사기에 의해 기판의 두께를 초과하여 증가될 수 있다. 경로를 따라서 있는 광학 요소의 이와 같은 정밀한 위치 설정은 기판의 주면상에서 구조체의 나노제작(nanofabrication)을 통해 경제적으로 달성될 수 있다. 나노제작은 광을 공간적으로 필터링할 수 있는(예를 들어, 개구), 광을 포커싱하거나 방향을 변경할 수 있는(예를 들어, 거울, 렌즈), 및/또는 스펙트럼 분리를 생성할 수 있는(예를 들어, 프리즘, 회절 격자, 나노구조체, 필터) 평면 및 비평면 구조체를 비롯한 다양한 광학 요소를 정확하게 위치 설정하고 생성할 수 있는 기능을 제공한다.
장치는 적어도 복수의 파장의 전자기 에너지를 투과하는 기판 - 기판은 제 1 단부, 제 2 단부, 제 1 주면, 제 2 주면, 적어도 하나의 에지, 길이, 너비 및 두께를 갖고, 제 2 단부는 기판의 길이를 가로 질러 제 1 단부에 대향하고, 제 2 주면은 제 1 주면으로부터 기판의 두께를 가로 질러 대향하고, 적어도 하나의 에지는 제 1 주면의 적어도 일부분과 제 2 주면의 적어도 일부분 사이에서 연장하고, 기판의 너비는 기판의 두께보다 큼 -; 내부에서 전반사 없이 전자기 에너지를 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 통해 기판으로 제공하도록 지향하여 위치된 적어도 제 1 입력 광학기; 기판의 길이 또는 너비 중 적어도 하나를 따라 제 1 입력 광학기로부터 이격된 적어도 제 1 출력 광학기; 기판의 제 1 주면을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 제 1 반사 부분 - 다수의 제 1 반사 부분은 포개진 광학 경로(folded optical path)를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치되고, 광학 경로의 적어도 일부는, 전자기 에너지가 제 1 입력 광학기에 입사할 때, 제 1 입력 광학기와 제 1 출력 광학기 사이에서 기판을 통해 연장함 -; 및 기판의 제 2 주면을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 제 2 반사 부분 - 다수의 제 2 반사 부분은, 전자기 에너지가 제 1 입력 광학기에 입사할 때, 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치됨 - 을 포함하고, 다수의 제 1 반사 부분 또는 제 2 반사 부분 중 적어도 하나의 공간 범위는 전자기 에너지를 포개진 광학 경로를 따라 공간적으로 제한하는 것으로 요약될 수 있다. 다수의 제 1 반사 부분 또는 제 2 반사 부분 중 적어도 하나는 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한할 수 있다. 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나는 금속 층을 포함할 수 있다. 기판은 용융 실리카(fused silica)로 형성될 수 있다. 제 1 출력 광학기는 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나로부터 제 1 세트의 파장의 전자기 에너지를 선택적으로 추출할 수 있다. 제 1 출력 광학기는 광자 결정을 포함할 수 있다. 광자 결정은 1 차원, 2 차원 또는 3 차원 광자 결정을 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기는 반사 재료 내의 갭에 위치되거나 갭을 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기는 흡수 재료 내의 갭에 위치되거나 갭을 포함할 수 있다. 제 1 입력 광학기는 반사 재료에 의해 경계 지어지는 입력 개구를 포함할 수 있다. 제 1 입력 광학기는 흡수 재료에 의해 경계 지어지는 입력 개구를 포함할 수 있다. 길이는 너비보다 크거나 같고, 두께는 길이보다 작고 너비보다 작을 수 있다.
장치는 기판의 길이 또는 너비 중 적어도 하나를 따라, 제 1 입력 광학기 및 제 1 출력 광학기로부터 이격된 적어도 제 2 출력 광학기를 더 포함할 수 있다. 제 2 출력 광학기는 제 1 입력 광학기와 제 1 출력 광학기 사이에서 측 방향으로 이격되어 있을 수 있다. 제 1 출력 광학기는 제 1 광자 결정 격자 또는 제 1 플라즈모닉 구조체 중 하나를 포함할 수 있다.
장치는 기판의 길이 또는 너비 중 적어도 하나를 따라, 제 1 입력 광학기 및 제 1 출력 광학기로부터 이격된 적어도 하나의 제 2 출력 광학기를 더 포함할 수 있다. 길이는 기판의 가장 긴 치수이며, 두께는 기판의 길이 및 너비에 수직일 수 있는 축을 따라 기판의 가장 작은 치수일 수 있다. 기판의 제 1 주면은 기판의 제 2 주면과 평행할 수 있다. 제 1 입력 광학기는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 흡수 경계, 굴절 경계, 입력 개구 및 나노구조체로 이루어진 그룹 중에서 선택될 수 있다. 제 1 출력 광학기는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 굴절 경계, 출력 개구 및 나노구조체로 이루어지는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 제 1 입력 광학기 및 제 1 출력 광학기는 둘 모두 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 동일한 주면 상에 있을 수 있다. 제 1 입력 광학기 및 제 1 출력 광학기는 각각 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 각자의 주면 상에 있을 수 있다.
장치는 전자기 에너지의 복수의 파장 중 하나 이상에 반응하는 센서를 더 포함할 수 있고, 센서는 제 1 출력 광학기를 통해 적어도 기판을 빠져나가는 전자기 에너지를 수신하도록 배치된다. 제 1 입력 광학기는 기판의 제 1 주면을 통해 기판으로 광을 입력하도록 결합될 수 있으며, 센서는 기판의 제 2 주면을 통해 기판을 빠져나가는 광을 수신하도록 배치된 광 센서일 수 있다. 제 1 입력 광학기는 기판의 제 1 주면을 통해 기판으로 광을 입력할 수 있으며, 센서는 기판의 제 1 주면을 통해 기판을 빠져나가는 광을 수신하도록 배치된 광 센서일 수 있다.
장치는 전자기 에너지를 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 통해 내부에서 전반사 없이 기판으로 제공하도록 각각 지향되어 위치된 복수의 입력 광학기를 더 포함할 수 있다.
장치는 기판의 길이 및 너비 중 적어도 하나를 따라 이격된 복수의 출력 광학기를 더 포함할 수 있고, 복수의 출력 광학기의 각각은 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나로부터 전자기 에너지를 출력한다.
장치는 기판의 길이 및 너비 중 적어도 하나를 따라 이격된 복수의 출력 광학기를 더 포함할 수 있고, 복수의 출력 광학기의 각각은 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나로부터 전자기 에너지를 출력한다.
장치는 기판 내에 또는 기판상에 배치된 스펙트럼적 선택 요소(spectrally selective element)를 더 포함할 수 있다. 스펙트럼적 선택 요소는 광자 결정 요소, 회절 요소, 굴절 요소, 프리즘 요소, 산란 요소 또는 필터 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스펙트럼적 선택 요소는 제 1 입력 광학기와 제 1 출력 광학기 사이에서 측 방향으로 기판 내부에 또는 기판상에 배치될 수 있다.
장치는 포개진 광학 경로를 따라 기판의 제 1 주면 또는 제 2 주면에 적어도 근접하게 배치되는 광학 요소를 더 포함할 수 있고, 광학 요소는 광자 결정 요소, 반사 격자(reflection grating), 투과 격자, 분산 요소, 굴절 요소, 필터, 렌즈, 광원 또는 확산기 중 적어도 하나를 포함한다.
장치는 기판의 제 1 주면 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 비 반사 부분을 더 포함할 수 있고, 다수의 비 반사 부분 중 적어도 하나는 다수의 제 1 반사 부분 또는 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나의 적어도 일부분에 측 방향으로 인접하게 배치된다. 다수의 비 반사 부분의 각각은 흡수 부분 또는 투과 부분을 포함할 수 있다. 다수의 비 반사 부분 중 적어도 하나는 페인트, 종이, 코팅 또는 필름 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
장치를 제조하는 방법은 적어도 복수의 파장의 전자기 에너지를 투과하는 기판을 제공하는 단계 - 기판은 제 1 단부, 제 2 단부, 제 1 주면, 제 2 주면, 적어도 하나의 에지, 길이, 너비 및 두께를 갖고, 제 2 단부는 기판의 길이를 가로 질러 제 1 단부에 대향하고, 제 2 주면은 제 1 주면으로부터 기판의 두께를 가로 질러 대향하고, 적어도 하나의 에지는 제 1 주면의 적어도 일부분과 제 2 주면의 적어도 일부분 사이에서 연장하고, 기판의 너비는 기판의 두께보다 큼 -; 전자기 에너지를 기판의 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 통해 기판으로 제공하기 위해 적어도 제 1 입력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계; 제 1 입력 광학기로부터 측 방향으로 이격된 적어도 제 1 출력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계 - 제 1 출력 광학기는 기판으로부터 전자기 에너지를 출력함 -; 다수의 제 1 반사 부분을 기판의 제 1 주면을 따라 적어도 부분적으로 지향하여 위치 설정하는 단계 - 다수의 제 1 반사 부분은 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치되고, 포개진 광학 경로의 적어도 일부는, 전자기 에너지가 제 1 입력 광학기에 입사할 때, 제 1 입력 광학기와 제 1 출력 광학기 사이에서 기판을 통해 연장함 -; 다수의 제 2 반사 부분을 기판의 제 2 주면을 따라 적어도 부분적으로 지향하여 위치 설정하는 단계 - 다수의 제 2 반사 부분은, 전자기 에너지가 제 1 입력 광학기에 입사할 때, 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치됨 - 를 포함하고, 다수의 제 1 반사 부분 또는 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나의 공간 범위는 전자기 에너지를 포개진 광학 경로를 따라 공간적으로 제한하는 것으로 요약될 수 있다. 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 포함하며, 다수의 제 1 반사 부분 또는 제 2 반사 부분 중 적어도 하나는 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한할 수 있다. 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 포함하며, 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부부 중 적어도 하나는 금속 층을 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 광자 결정 격자, 확산기, 개구, 렌즈, 필터 또는 플라즈모닉 구조체 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 제 1 출력 광학기를 기판을 포함하는 유전체 내에 패터닝, 직접 성형 또는 주조하는 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 기판의 제 1 주면 또는 기판의 제 2 주면을 통해 기판으로부터 전자기 에너지를 출력하는 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 방법은: 기판의 제 1 주면 또는 기판의 제 2 주면을 통해 기판으로부터 전자기 에너지를 출력하는 제 2 출력 광학기를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제 1 입력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 흡수 경계, 굴절 경계 및 나노광자(nanophotonic) 구조체 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 흡수 경계, 굴절 경계, 출력 개구 및 나노구조체 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 1차원, 2 차원 또는 3 차원 나노구조체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 기판의 제 1 주면 또는 제 2 주면 중 제 1 입력 광학기와 동일한 주면 상에 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계는 기판으로부터 제 1 또는 제 2 주면의 대향하는 주면 상에 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은 기판의 제 1 주면 또는 제 2 주면 중 적어도 하나를 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 비 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다수의 비 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 기판과 다수의 제 1 반사 부분 중 하나 또는 다수의 제 2 반사 부분 중 하나 사이에 다수의 흡수 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 다수의 비 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 다수의 제 1 흡수 부분을 지향하여 위치 설정하여, 다수의 제 1 반사 부분 중 적어도 하나 또는 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나가 복수의 흡수 부분 중 적어도 하나와 기판 사이에 있도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은 포개진 광학 경로를 따라 기판의 제 1 주면 또는 제 2 주면에 적어도 근접한 광학 요소를 지향하여 위치 설정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 광학 요소는 광자 결정 요소, 반사 격자, 투과 격자, 분산 요소, 굴절 요소, 필터, 렌즈, 광원 또는 확산기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 국립 과학 재단(National Science Foundation)이 수여한 IIP-1152707에 따른 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대해 특정 권리를 가지고 있다.
도면에서, 동일한 참조 번호는 유사한 요소 또는 행위를 식별한다. 도면에서 요소의 크기 및 상대적 위치는 반드시 일정한 비율로 그려지는 것은 아니다. 예를 들어, 다양한 요소의 형상 및 각도는 반드시 일정한 비율로 그려지는 것은 아니며, 이들 요소 중 일부 요소는 도면의 가독성을 개선하기 위해 임의로 확대하여 위치될 수 있다. 또한, 그려진 바와 같은 요소의 특정 형상은 반드시 특정 요소의 실제 형상에 관한 임의의 정보를 전달하려는 것이 아니며, 도면에서 용이한 인식을 위해 선택되었을 수 있다.
도 1a는 도시된 일 구현예에 따른, 상부 주면 및 하부 주면을 갖는 기판, 및 상부 주면 및 하부 주면 상에 반사기 및 흡수기의 형태의 광학기를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 1b는 도시된 일 구현예에 따른, 기판, 기판의 상부 주면 및 하부 주면 상에 반사기 및 흡수기 형태의 광학기, 및 상부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 개구)를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 1c는 도시된 일 구현예에 따른, 기판, 기판의 상부 주면 및 하부 주면 상에 반사기 및 흡수기의 형태의 광학기, 검출기에 이르는 하부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 광자 결정), 및 기판으로부터의 출구를 제공하는 상부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 개구)를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 1d는 도시된 일 구현예에 따른, 기판, 기판의 상부 주면 및 하부 주면 상에 반사기 및 흡수기의 형태의 광학기, 검출기에 이르는 하부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 광자 결정), 및 기판으로의 출구를 제공하는 상부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 개구)를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 2a는 도시된 일 구현예에 따른, 기판, 및 기판의 상부 주면 상에 구조화 반사기와 흡수기 및 기판의 하부 주면 상에 비 구조화 반사기의 형태의 광학기를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 2b는 도시된 일 구현예에 따른, 기판, 기판의 상부 주면 상에 구조화 반사기와 흡수기 및 기판의 하부 주면 상에 비 구조화 반사기의 형태의 광학기, 및 상부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 개구)를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 3a는 도시된 일 구현예에 따른, 전자기 에너지를 기판 내에서 입력 광학기로부터 출력 광학기로 구조화하고 평행 이동시키는 장치의 입면도이다.
도 3b는 도시된 일 구현예에 따른, 도 3a의 장치의 상면도이다.
도 3c는 도시된 일 구현예에 따른, 기판 내에서 출력 광학기에 입사되는 입력 광학기로부터의 전자기 에너지를 구조화하고 평행 이동하는 장치의 입면도이다.
도 4는 도시된 일 구현예에 따른, 기판 내에 네 개의 광학 경로를 형성하고 두 개의 출력 광학기를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 5a는 도시된 일 구현예에 따른, 전자기 에너지를 기판 내에서 입력 광학기로부터 출력 광학기로 구조화하고 평행 이동시키는 장치의 상면도이다.
도 5b는 도시된 일 구현예에 따른, 도 5a의 장치의 저면도이다.
도 6은 도시된 일 구현예에 따른, 도 5a의 장치에 대한 대안적인 하부 표면 반사기 레이아웃의 저면도이다.
도 7a는 도시된 일 구현예에 따른, 기판 내에서 입력 광학기로부터 출력 광학기로 전자기 에너지를 평행 이동시키며 적어도 하나의 추가 광학기 요소를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 7b는 도시된 일 구현예에 따른, 기판 내에서 입력 광학기로부터 출력 광학기로 입사되는 전자기 에너지를 평행 이동시키는 장치의 입면도이다.
도 8은 도시된 구현예에 따른, 기판 내에서 입력 개구로부터 출력 개구로 평행 이동시키는 장치의 입면도이다.
도 9는 도시된 일 구현예에 따른, 도 1 내지 도8을 참조하여 설명된 장치 및/또는 구조체 또는 구성요소 중 어느 하나를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 1a는 도시된 일 구현예에 따른, 상부 주면 및 하부 주면을 갖는 기판, 및 상부 주면 및 하부 주면 상에 반사기 및 흡수기의 형태의 광학기를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 1b는 도시된 일 구현예에 따른, 기판, 기판의 상부 주면 및 하부 주면 상에 반사기 및 흡수기 형태의 광학기, 및 상부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 개구)를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 1c는 도시된 일 구현예에 따른, 기판, 기판의 상부 주면 및 하부 주면 상에 반사기 및 흡수기의 형태의 광학기, 검출기에 이르는 하부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 광자 결정), 및 기판으로부터의 출구를 제공하는 상부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 개구)를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 1d는 도시된 일 구현예에 따른, 기판, 기판의 상부 주면 및 하부 주면 상에 반사기 및 흡수기의 형태의 광학기, 검출기에 이르는 하부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 광자 결정), 및 기판으로의 출구를 제공하는 상부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 개구)를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 2a는 도시된 일 구현예에 따른, 기판, 및 기판의 상부 주면 상에 구조화 반사기와 흡수기 및 기판의 하부 주면 상에 비 구조화 반사기의 형태의 광학기를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 2b는 도시된 일 구현예에 따른, 기판, 기판의 상부 주면 상에 구조화 반사기와 흡수기 및 기판의 하부 주면 상에 비 구조화 반사기의 형태의 광학기, 및 상부 주면을 따라 위치된 출력 광학기(예를 들어, 개구)를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 3a는 도시된 일 구현예에 따른, 전자기 에너지를 기판 내에서 입력 광학기로부터 출력 광학기로 구조화하고 평행 이동시키는 장치의 입면도이다.
도 3b는 도시된 일 구현예에 따른, 도 3a의 장치의 상면도이다.
도 3c는 도시된 일 구현예에 따른, 기판 내에서 출력 광학기에 입사되는 입력 광학기로부터의 전자기 에너지를 구조화하고 평행 이동하는 장치의 입면도이다.
도 4는 도시된 일 구현예에 따른, 기판 내에 네 개의 광학 경로를 형성하고 두 개의 출력 광학기를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 5a는 도시된 일 구현예에 따른, 전자기 에너지를 기판 내에서 입력 광학기로부터 출력 광학기로 구조화하고 평행 이동시키는 장치의 상면도이다.
도 5b는 도시된 일 구현예에 따른, 도 5a의 장치의 저면도이다.
도 6은 도시된 일 구현예에 따른, 도 5a의 장치에 대한 대안적인 하부 표면 반사기 레이아웃의 저면도이다.
도 7a는 도시된 일 구현예에 따른, 기판 내에서 입력 광학기로부터 출력 광학기로 전자기 에너지를 평행 이동시키며 적어도 하나의 추가 광학기 요소를 포함하는 장치의 입면도이다.
도 7b는 도시된 일 구현예에 따른, 기판 내에서 입력 광학기로부터 출력 광학기로 입사되는 전자기 에너지를 평행 이동시키는 장치의 입면도이다.
도 8은 도시된 구현예에 따른, 기판 내에서 입력 개구로부터 출력 개구로 평행 이동시키는 장치의 입면도이다.
도 9는 도시된 일 구현예에 따른, 도 1 내지 도8을 참조하여 설명된 장치 및/또는 구조체 또는 구성요소 중 어느 하나를 포함하는 시스템의 개략도이다.
다음의 설명에서, 개시된 다양한 구현예의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 구체적인 세부 사항이 제시된다. 그러나, 관련 기술분야에서 통상의 기술자라면 구현예는 이러한 특정 세부 사항 중 하나 이상이 없든, 또는 다른 방법, 구성요소, 재료 등이 있든 지간에, 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 다른 사례에서, 컴퓨터 시스템, 서버 컴퓨터 및/또는 통신 네트워크와 연관된 잘 알려진 구조체는 구현예의 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 도시되거나 설명되지 않았다.
맥락상 달리 요구되지 않는 한, 다음에 나오는 명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐, "포함하는"이라는 단어는 "구비하는"과 동의어이며, 포괄적이거나 제한을 두지 않는다(open-ended)(즉, 언급되지 않은 추가 요소 또는 방법 행위를 배제하지 않는다).
본 명세서 전체에서 "일 구현예" 또는 "구현예"라고 언급하는 것은 구현예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조체 또는 특성이 적어도 하나의 구현예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체의 다양한 위치에서 "일 구현예" 또는 "구현예"라는 문구가 출현한다 하여 모두가 반드시 동일한 구현예를 지칭하는 것은 아니다. 뿐만 아니라, 특정한 특징, 구조체 또는 특성은 하나 이상의 구현예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, "하나", "하나의" 및 "그"라는 단수 형태는 맥락 상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. "또는"이라는 용어는 맥락 상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 일반적으로 "및/또는"을 포함하는 의미로 사용된다는 것을 또한 주목하여야 한다.
본 명세서에서 제공되는 표제 및 요약서는 단지 편의를 위한 것이지 구현예의 범위 또는 의미를 해석하지 않는다.
물품(예를 들어, 분광계, 분광계의 구성요소, 기타 광학 디바이스 또는 시스템)은 전자기 에너지(예를 들어, 가시 범위, 적외선 및/또는 자외선 범위를 포함하는 광)를 기판과 같은 전자기파 에너지 투과 구조체 쪽으로 그 주면을 통해 진입하게 하는 것을 용이하게 하기 위해 및/또는 전자기 에너지를 전자기 에너지 투과 구조체 밖으로 추출 또는 방출하는 것을 용이하게 하기 위해 입력 광학기 및/또는 출력 광학기를 사용할 수 있다. 기판의 주면을 통한 전자기 에너지의 진입은 다양한 이득을 제공한다.
물품은 기판과 같은 전자기 에너지 투과 구조체의 내외로 각각 전자기 에너지의 진입을 용이하게 하기 위해, 다양한 유형의 입력 광학기 및/또는 출력 광학기를 사용할 수 있다. 일부 구현예에서, 나노구조체는 나노미터의 규모의 치수를 갖는 주기적 구조체를 제공할 수 있으며, 어레이의 구조적 특성, 예를 들어, 어레이 또는 그 일부의 격자 상수에 의해 특징지어지는 방식으로, 전자기 에너지, 예를 들어, 광과 상호 작용할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 광자 결정, 예를 들어, 광자 결정의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 플라즈모닉 나노구조체, 예를 들어, 플라즈모닉 나노구조체의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 회절 나노구조체, 예를 들어, 홀로그램 회절 나노구조체, 반사 격자, 투과 격자(예를 들어, 일차원 격자) 등의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 물품은 다양한 다른 유형의 입력 광학기, 예를 들어, 개구, 거울 또는 반사기, 흡수기, 프리즘, 포커싱 광학기 또는 렌즈 및/또는 반사 또는 굴절 표면을 사용할 수 있다.
본 개시내용의 일부 구현예에서, 전자기 에너지는 반사 또는 흡수 재료(예를 들어, 필름 또는 코팅)에서 패터닝된 갭을 통해 형성된 개구를 통해 일정 각도로 기판의 주면으로 입사될 수 있다. 전자기 에너지는 기판에 의해 유도되지 않지만, 기판을 통해 전파되며 주면 중 적어도 하나의 주면상에 정의된 하나 이상의 반사기(또는 "반사 부분")에 의해 기판 내에서 반사될 수 있다. 반사기의 공간 범위는 그러한 반사 후에 전자기 에너지의 개구 수 또는 각도 범위를 제한할 수 있다. 구조화된 광은, 예를 들어, 반사 또는 흡수 층에서 형성되거나 또는 반사성 또는 흡수성의 패터닝된 갭에 의해 정의될 수 있는 출력 광학기(예를 들어, 개구, 확산기, 필터, 광자 결정 구조체)와 정렬된 또는 출력 광학기 근처에 정렬된 기판의 주면 상으로 궁극적으로 입사할 수 있다. 광자 결정 구조체와의 상호 작용으로 인해 기판을 떠나는 전자기 에너지는 분석을 위해 검출기(예를 들어, 선형 검출기 어레이)로 전달될 수 있다. 추가의 패터닝된 흡수기(또는 "흡수 부분")가 장치의 미광 관리(stray light management)를 개선하기 위해 기판의 주면 중 하나 또는 둘 모두에 통합될 수 있다.
본 개시내용의 일부 구현예에서, 전자기 에너지(예를 들어, 광)는 기판의 주면 상에 위치된 다수의(예를 들어, 네 개의) 입력 광학기(예를 들어, 반사 필름 또는 흡수 필름의 개구)로 일정 각도로 입사될 수 있다. 기판은 또한 기판의 주면 중 적어도 하나의 주면상에 제조된 다수(예를 들어, 두 개)의 출력 광학기(예를 들어, 광자 결정, 개구)를 포함할 수 있다. 전자기 에너지는 복수의 광학 경로 각각을 따라 기판의 주면 상에 정의된 입력 광학기 및 하나 이상의 반사기에 의해 구조화되어 구조화된 전자기 에너지를 출력 광학기를 포함하는 기판의 주면상의 위치로 전달할 수 있다. 일부 구현예에서, 대응하는 제 1 복수의 입력 광학기로부터 유래하는 제 1 복수의 광학 경로는 구조화된 광을 제 1 출력 광학기에 전달할 수 있고, 대응하는 제 2 복수의 입력 광학기로부터 유래하는 제 2 복수의 광학 경로는 구조화된 광을 제 2 출력 광학기로 전달할 수 있다. 출력 광학기 중 하나와 상호 작용함으로써 기판을 빠져나가는 전자기 에너지는 분석을 위해 하나 이상의 검출기(예를 들어, 선형 검출기 어레이)에 전달될 수 있거나, 또는 임의의 다른 바람직한 방식으로 사용될 수 있다. 이러한 구현예에서, 입력 광학기는 개별적으로 또는 동시에 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 추가의 패터닝된 흡수기가 장치의 미광 관리를 개선하기 위해 기판의 주면 상에 통합될 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 구현예에 제공될 수 있는 광학 요소의 일부 예는 반사기, 스펙트럼적 선택 요소(spectrally selective element), 흡수기, 분산 및 굴절 요소, 및 확산기를 포함한다. 각각의 이들 요소는 아래에서 설명된다.
일부 구현예에서, 기판 내에서 유도되지 않은 전자기 에너지를 위한 광학 경로 길이를 증가시키기 위해 기판의 주면 상에 또는 근접하게 반사기가 생성될 수 있다. 또한, 패터닝된 반사기가 기판의 주면 상에 또는 주면에 근접하게 생성되어 전파하는 전자기 에너지 분포를 형상화할 수 있다. 전파하는 전자기 에너지 분포를 형상화하기 위해 사용되는 각각의 반사기는 기판의 동일한 주면 상에 또는 상이한 주면 상에 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 기판의 주면 상에 또는 근접하게에 패터닝된 반사기는 입력 전자기 에너지를 기판의 길이 또는 너비를 따라 하나 이상의 출력 광학기를 향해 평행 이동시키는데 사용될 수 있으며, 여기서 기판의 길이 및 너비는 주면에 평행한 방향으로서 정의된다. 더욱이, 반사기는 전자기 에너지를 광학 경로를 따라 향하게 하고 및/또는 원하지 않는 전자기 에너지를 광학 경로에서 떨어져 향하게 하는데 사용될 수 있다.
스펙트럼적 선택 요소는 전자기 에너지의 파장 분포에서 분리를 생성하기 위해 기판의 주면 내에 또는 주면 상에 생성될 수 있다. 스펙트럼적 선택 요소의 예는 회절, 굴절, 프리즘, 산란 및 필터 요소를 포함한다. 일부 구현예에서, 반사 또는 투과 격자가 특징 상에 입사하는 전자기 에너지의 파장 분포에서 분리를 생성하기 위해 기판의 주면 상에 생성될 수 있다. 또한, 기판에 남아 있거나 기판을 빠져나가는 파장의 범위를 정의하기 위해 기판의 주면 상에 간섭 필터가 생성될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 광자 결정은 기판 내에서 및 기판 밖으로 전자기 에너지를 산란하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 패터닝된 흡수기는 기판의 하나 이상의 주면 상에 생성되어 전파하는 전자기 에너지 분포를 변경시킬 수 있다. 이러한 흡수기는 아래에서 추가로 논의된다.
본 개시내용의 일부 구현예에서, 패터닝된 분산 요소(예를 들어, 프레넬 렌즈(Fresnel lense), 동심원 회절판(zone plate))가 기판의 하나 이상의 주면 상에 생성되어 광학 경로를 따라 전자기 에너지 분포를 정의하거나 재 형상화한다. 곡면 거울이 또한 기판의 하나 이상의 기판의 주면 상에 생성되어 기판의 하나 이상의 도파관 모드에 결합하거나 또는 광학 경로를 따라 유도되지 않은 전자기 에너지를 재 형상화할 수 있다.
일부 구현예에서, 확산기가 기판의 하나 이상의 주면 상에 생성되어 전자기 에너지의 입사 또는 출사 각도 분포를 변경시킬 수 있다. 패터닝된 확산기가 또한 기판의 하나 이상의 주면 상에 생성되어 광학 경로를 따르는 전자기 에너지의 특정 부분의 각도 분포를 변경시킬 수 있다.
본 명세서에서 논의된 구현예 중 적어도 일부 구현예에서, 주면 상에 또는 주면에 근접하게 생성된 광학 구조체는, 예를 들어, 기판에 대해 나노제조, 접합 또는 외부 구성요소의 정렬에 의해 생성될 수 있다. 기판의 대향하는 주면상에서 특징이 정렬되어 포개진 광학 경로를 따르는 전자기 에너지 분포의 원하는 변경을 달성할 수 있다.
또한, 광학 구조체가 기판의 주면 상에 또는 근접하게에 생성되어 명시된 개구 수, 시야각 또는 각도 범위를 정의할 수 있다. 일부 구현예에서, 시야각은 기판의 하나 이상의 주면 상에 위치된 다수의 특징을 사용하여 정의될 수 있다. 일부 사례에서, 시야각을 정의하는데 사용되는 정의적 광학 특징은 포개진 광학 경로를 따른 비 정의적 광학 특징에 의해 분리될 수 있다.
도 1a는 도시된 일 구현예에 따른 장치(100)를 도시한다. 장치(100)는 관심의 대상인 적어도 한 세트의 파장 또는 주파수의 전자기 에너지(즉, 검출되거나 감지되거나 측정되어야 하는 파장 또는 주파수의 범위, 예를 들어, 전자기 스펙트럼의 가시 범위, 적외선 범위 및 자외선 범위의 전자기 에너지를 포함하는 광학적 파장 범위의 전자기 에너지)를 투과하는 기판(102)을 포함한다.
장치(100)는 하나 이상의 입력 광학기(104)를 포함하고, 입력 광학기(104)는 입력 광학기(들)에 입사하는 입력 전자기 에너지(세 개 라인(106)의 한 세트로 표시됨)가 기판(102)의 상부 주면(108)(도시되지 않음)을 통해 기판(102)으로 통과하도록 위치되고 지향된다. 이러한 것은 기판으로의 전자기 에너지의 에지 주입과 비교하여 유리할 수 있다.
장치(100)는 기판(102)의 길이(L)를 따라 입력 광학기(104)로부터 측 방향으로 이격되어 있는 출력 광학기(110)를 더 포함한다. 적어도 일부의 구현예에서, 출력 광학기(110)는 나노구조체의 영역의 형태로 하부 주면(112) 근접하게에 위치되고 지향되어, (도 1a 및 도 2a의 화살표(114)에 의해 표시되는) 전자기 에너지의 시준된 성분 중의 적어도 일부가 기판(102) 밖으로 나가게 한다. 출력 광학기(110)는 기판(102)과 별개인 각각의 층 또는 구조체에서 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 출력 광학기(110)는 기판(102) 상에 및/또는 기판 (102) 내에 직접 형성될 수 있다. 하나의 출력 광학기(110)를 사용하는 것으로 도시되어 있지만, 일부 구현예는 하나 초과의 출력 광학기(110)를 사용할 수 있다(도 4 참조). 두 개 이상의 출력 광학기가 존재하는 경우, 출력 광학기는 일반적으로 적어도 기판(102)의 길이(L)를 따라 이격될 수 있다.
상부 주면(108) 및 하부 주면(112)은 기판(102)의 표면이고, 주면(108 및 112)이 길이(L)와 너비(W)(도 3b 참조)인 기판(102)의 두 개의 주요(major) 축을 따라 연장하는 반면, 에지(109)가 보조(minor) 축, 즉, 두께(T)를 따라 연장한다는 점에서 기판(102)의 에지(109)와 구별 가능하다. 일부 구현예에서, 기판(102)의 길이(L) 및 너비(W)는 서로 동일하지 않고, 기판(102)은 직사각형 프로파일을 갖는다는 것을 알아야 한다. 다른 구현예에서, 판(102)의 길이(L) 및 너비(W)는 서로 동일하고, 기판(102)은 정사각형 프로파일을 갖는다. 일부 사례에서, 기판은 전반사 없이 전자기 에너지를 투과할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 기판은 전반사 없이 기판으로 진입하는 모든 전자기 에너지를 투과한다.
장치(100)는 기판(102) 밖으로 통과하는 전자기 에너지를 검출하도록 배치된 하나 이상의 검출기(116)(하나만 도시됨)를 임의로 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 검출기(116)는 적합한 두께(예를 들어, 3 mm, 3 mm 미만)의 커플링 층 또는 스페이서(118)에 의해 출력 광학기(110)로부터 분리될 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 광섬유(예를 들어, 면판(faceplate))가 출력 광학기(110)와 검출기(116) 사이에서 연장될 수 있다. 커플링 층(118) 또는 광섬유는 관심의 대상인 적어도 한 세트의 파장 또는 주파수의 전자기 에너지에 대해 적어도 투과성이며, 대부분의 구현예에서, 그러한 적절한 각도로 진입하는 광을 전반사를 통해 출력 광학기(110)로부터 검출기(116)로 전파한다.
검출기(들)(116)는 다양한 형태 중 임의의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 검출기(들)(116)는 유리하게는 전자기 에너지, 예를 들어, 전자기 스펙트럼의 가시 부분, 적외선 및/또는 자외선 부분의 광의 광학 파장 또는 주파수에 반응하는 하나 이상의 광학 검출기, 센서 또는 변환기의 형태를 취할 수 있다. 또한, 예를 들어, 검출기(들)(116)는 유리하게는 검출기(116)의 길이를 따른 다양한 위치에서 광에 반응하는 하나 이상의 광학 선형 검출기 어레이의 형태를 취할 수 있다. 검출기(들)(116)는 입사 광에 반응하여 신호(예를 들어, 전기 신호)를 발생하는 하나 이상의 전하 결합 디바이스(charge-coupled device, CCD) 및/또는 하나 이상의 상보형 금속 산화물 반도체(complementary-metal-oxide-semiconductor, CMOS) 이미지 검출기 및/또는 다른 광학 검출기(들), 센서(들) 또는 변환기(들)의 형태를 취할 수 있다.
기판(102)은 광을 기판(102) 내에서 유도되지 않고 전파할 수 있게 하는 전형적으로 광 투과성이다. 기판(102)은 유리하게는 유전체 기판의 형태를 취할 수 있다. 일부 구현예에서, 기판(102)은 일반적으로 관심의 대상인 적어도 한 세트의 파장 또는 주파수(즉, 검출되거나 감지되거나 측정되는 또는 검출되거나 감지되거나 측정되어야 하는 파장 또는 주파수의 범위)의 전자기 에너지를 투과할 수 있다. 이러한 투과는 전반사 없이 이루어진다. 비 제한적인 예로서, 기판(102)은 용융 실리카(fused silica)로부터 형성될 수 있다.
전자기 에너지는 기판(102) 전체에서 구별 없이 전달될 수 있다. 일부 예시적인 구현예에서, 기판(102) 내에 또는 기판상에 형성된 또는 그렇지 않고 기판에 광학적으로 결합된 나노구조체는 전자기 에너지의 특정 파장 성분이 기판을 빠져 나오게 할 수 있다(예를 들어, 기판으로부터 추출되게 할 수 있다). 이러한 접근법은 검출기 또는 센서에 의해 검출되거나 감지되고, 입사 광의 파장 분포를 나타내는 정보(예를 들어, 아날로그 또는 디지털 형태의 원시 정보)로 변환될 수 있는 전자기 에너지의 성분을 공간적으로 분해하는데 사용될 수 있다. 다른 구현에서, 개구, 필터, 확산기, 렌즈 등과 같은 하나 이상의 다른 유형의 출력 광학기가 포함될 수 있다.
일부 실시예에서, 장치(100)는 다수의 반사기 부분 또는 영역(122A 내지 122C)("반사기")을 포함하며, 다수의 흡수기 부분 또는 영역(120A 내지 120F)("흡수기")를 임의로 포함할 수 있다. 도 1a의 도시된 예에서, 흡수기(120A 내지 120C)는 기판(102)의 상부 주면(108)에 근접하여(예를 들어, 인접하거나 위에) 있으며 흡수기(120D 내지 120F)는 하부 주면(112)에 근접하여(예를 들어, 인접하거나 아래에) 있다. 반사기(122A)는 기판(102)의 상부 주면(108)에 근접하여 있고 반사기(122B 내지 122C)는 기판의 하부 주면(112)에 근접하여 있다.
일부 구현예에서, 반사기(122)는 반사 이축 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트(reflective biaxially-oriented polyethylene terephthalate) 재료(예를 들어, 반사 마일라(reflective Mylar®)), 증착된 금속(예를 들어, 알루미늄) 등으로 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 흡수기(120)는 페인트(예를 들어, 블랙 페인트), 종이(예를 들어, 블랙 페이퍼), 흡수 코팅 또는 필름 등으로 형성될 수 있다.
입력 광학기(104), 흡수기(120), 반사기(122) 및/또는 출력 광학기(110)는 각각 기판(102)의 상부 주면(108) 또는 하부 주면(112) 중 인접한 또는 근접한 하나의 주면에 존재하는 하나 이상의 층에서 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이러한 구성요소 중 하나 이상은 전체 주면에 걸쳐 있을 수 있거나 걸쳐 있지 않을 수 있는 별개의 단일의 분리 가능한 요소일 수 있다. 또 다른 대안으로서, 이러한 구성요소 중 하나 이상은 기판(102) 내에 또는 기판(102) 상에서 직접 통합될 수 있다.
도 1a의 장치(100)에서, 반사기 영역(122) 및 흡수기 영역(120)은 상부 및 하부 주면의 둘 모두에서 정의되어 전자기 에너지(106)의 각도 범위를 구조화한다. 예를 들어, 반사기(122B)의 공간 범위는 반사기(122B)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 반사기(122B)에 인접한 흡수기(120D 및 120E)는 미광을 관리하는 기능을 한다. 일부 구현예에서, 흡수기는 기판(102)의 상부 주면 또는 하부 주면에 인접하여 존재하지 않을 수 있다. 이러한 구현예에서, 반사기에 인접하게 통과하는 광은 간단히 기판(102) 밖으로 투과될 수 있으며, 기판 밖에서 광은 다른 구성요소(예를 들어, 기판(102)을 포함하는 하우징 내의 흡수 특징 또는 시스템)에 의해 흡수될 수 있다. 유사하게, 반사기(122A)의 공간 범위는 반사기(122A)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 구조화된 전자기 에너지(106)는 전자기 에너지의 광학 경로를 종단하는 출력 광학기(110)(예를 들어, 광자 결정)에 근접한 흡수기(120F) 상에 입사한다. 하나 이상의 흡수기(120)가 존재하지 않는 구현예에서, 반사기(122A 또는 122B) 상에 입사하지 않는 전자기 에너지는 (예를 들어, 광학 시스템의 다른 구성요소에 의해 흡수되도록) 기판(102)을 빠져 나갈 수 있다.
기판의 상부 주면(108) 및 하부 주면(112)의 각각과 마주하는 반사기(및 임의로 흡수기)의 패턴을 선택함으로써, 전자기 에너지는 포개진 광학 경로를 따라 입력 광학기(104)로부터 출력 광학기(110)로 (또는 적어도 출력 광학기(110)에 인접한 곳으로) 형상화되어 평행 이동될 수 있다. 예를 들어, 이러한 패턴은 출력 광학기(110) 상에 입사하는 또는 출력 광학기(110)에 인접한 전자기 에너지의 개구 수를 제한하고 및/또는 기판(102) 내에서 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한하도록 선택될 수 있다. 출력 광학기(110) 상에 입사하는 광자는 이들 광자가 출력 광학기(110)와 직접 교차하는 기본 축을 갖는 광 빔 또는 광선, 예를 들어, 광학기에 인접한 위치와 교차하는 기본 축을 갖는 광 빔 또는 광선으로부터 발생된 것이든 아니든지 간에, 기판(102) 밖으로 나가게 할 수 있다.
도 1a에서, 반사기(122) 및 흡수기(120)는 (예를 들어, 흡수기의 여백 공간(negative space)에서 공기 갭(124A 및 124B)이 있는) 기판(102) 외부에 적층된 층으로 도시되지만, 일부 구현예에서 이러한 구조체는 나노제조 기술을 사용하여 기판(102)의 주면(108 및 112) 상에 직접 제조될 수 있다.
도 1b는 도시된 일 구현예에 따른 장치(101)를 도시한다. 장치(101)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a)와 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
도 1b의 장치(101)에서, 반사기 영역(122) 및 흡수기 영역(120)은 전자기 에너지(106)의 각도 범위를 구조화하기 위해 상부 및 하부 주면의 둘 모두에 형성된다. 예를 들어, 반사기(122B)의 공간 범위는 반사기(122B)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 반사기(122B)에 인접한 흡수기(120F 및 120G)는 미광을 관리하는 기능을 한다. 일부 구현예에서, 흡수기는 기판(102)의 상부 또는 하부 주면에 인접하여 존재하지 않을 수 있다. 이러한 구현예에서, 반사기에 인접하게 통과하는 광은 간단히 기판(102) 밖으로 투과될 수 있으며, 기판 밖에서 광은 (예를 들어, 기판(102)을 포함하는 하우징 내의 흡수 특징 또는 시스템)에 의해 흡수될 수 있다. 유사하게, 반사기(122A)의 공간 범위는 반사기(122A)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 구조화된 전자기 에너지(106)는 출력 광학기(110)(예를 들어, 광자 결정) 및 주변 반사기(122B 및 122C)에 입사한다. 반사기(122B 및 122C)에 의해 반사된 전자기 에너지는 출력 광학기(110B)(예를 들어, 개구)를 통해 기판(102) 밖으로 투과된다.
기판의 상부 주면(108) 및 하부 주면(112)의 각각과 마주하는 반사기 (및 임의로 흡수기)의 패턴을 선택함으로써, 전자기 에너지는 입력 광학기(104)로부터 출력 광학기(110A 및 110B)로 포개진 광학 경로를 따라 형상화되어 평행 이동된다. 예를 들어, 이러한 패턴은 출력 광학기(110A) 상에 입사하는 전자기 에너지를 제한하고 및/또는 기판(102) 내의 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한하도록 선택될 수 있다.
도 1c는 도시된 일 구현예에 따른 장치(103)를 도시한다. 장치(103)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a)와 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
도 1c의 장치(103)에서, 반사기 영역(122) 및 흡수기 영역(120)은 전자기 에너지(106A)의 각도 범위를 구조화하기 위해 상부 및 하부 주면의 둘 모두에 형성된다. 예를 들어, 반사기(122B)의 공간 범위는 반사기(122B)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 반사기(122B)에 인접한 흡수기(120F 및 120G)는 미광을 관리하는 기능을 한다. 유사하게, 반사기(122A)의 공간 범위는 반사기(122A)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 구조화된 전자기 에너지(106A)는 반사기(122B)의 얇은 필름에 의해 덮인 출력 광학기(110A)(예를 들어, 광 결정)에 입사한다. 반사기(122B)는 적어도 일부의 비 산란된(unscattered) (0 차) 및/또는 산란된 (일차) 전자기 에너지를 출력 광학기(110A)를 통해 검출기(116)로 투과할 수 있다(화살표(114)로 표시됨). 반사기(122B)는 반사된 전자기 에너지(106B)의 적어도 일부가 출력 광학기(110B)(예를 들어, 개구)에서 기판(102)을 빠져나가는 결과를 초래하는 광학 경로를 따라 비 산란된 (0 차) 및/또는 산란된 (일차) 전자기 에너지(106B)의 적어도 일부를 반사할 수 있다.
기판(102)의 상부 주면(108) 및 하부 주면(112)의 각각과 마주하는 반사기 (및 임의로 흡수기)의 패턴을 선택함으로써, 전자기 에너지(106A)는 입력 광학기(104)로부터 출력 광학기(110A 및 110B)로 포개진 광학 경로를 따라 형상화되어 평행 이동될 수 있다. 예를 들어, 이러한 패턴은 출력 광학기(110A 및 110B) 상에 입사하는 전자기 에너지를 제한하고 및/또는 기판(102) 내에서 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한하도록 선택될 수 있다.
도 1d는 도시된 일 구현예에 따른 장치(105)를 도시한다. 장치(105)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a)와 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
도 1d의 장치(105)에서, 반사기 영역(122) 및 흡수기 영역(120)은 전자기 에너지(106A)의 각도 범위를 구조화하기 위해 상부 및 하부 주면의 둘 모두에 형성된다. 예를 들어, 반사기(122B)의 공간 범위는 반사기(122B)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 반사기(122B)에 인접한 흡수기(120F 및 120G)는 미광을 관리하는 기능을 한다. 유사하게, 반사기(122A)의 공간 범위는 반사기(122A)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 구조화된 전자기 에너지(106A)는 반사기(122B)의 얇은 필름에 의해 덮인 출력 광학기(110A)(예를 들어, 광 결정)에 입사한다. 반사기(122B)는 적어도 일부의 비 산란된 (0 차) 및/또는 산란된 (일차) 전자기 에너지(화살표(114A)로 표시됨)를 출력 광학기(110A) 및 개구(111A)를 통해 검출기(116)로 전도할 수 있다. 반사기(122B)는 비 산란된 (0 차) 및/또는 산란된 (일차) 전자기 에너지(106B)를 반사된 전자기 에너지(106B) 중 적어도 일부가 반사기(122B)의 얇은 필름으로 덮인 출력 광학기(110B)(예를 들어, 광자 결정)에 입사하는 결과를 초래하는 광학 경로를 따라 반사할 수 있다. 반사기(122B)는 적어도 일부의 비산란된(0 차) 및/또는 산란된(일차) 전자기 에너지(화살표 (114B)로 표시됨)를 출력 광학기(110B) 및 개구(111B)를 통해 검출기(116)로 투과할 수 있다. 반사기(122B)는 반사된 전자기 에너지(106C)의 적어도 일부가 출력 광학기(110C)(예를 들어, 개구)에서 기판(102)을 빠져나가는 결과를 초래하는 광학 경로를 따라 비 산란된 (0 차) 및/또는 산란된 (일차) 전자기 에너지 반사기(106C)의 적어도 일부를 반사할 수 있다.
층(117)은 출력 광학기(110A 및 110B)를 검출기(116)로부터 분리하기에 적합한 두께(예를 들어, 3 mm, 3 mm 미만)를 가질 수 있다. 출력 광학기(110A 및 110B)와 연관된 개구(111A 및 111B) 사이의 경로 길이는 전자기 에너지가 층(117)을 가로지를 때 전자기 에너지의 산란이 거의 없거나 전혀 없도록 하는 경로 길이일 수 있다. 이러한 사례에서, 층(117)은 임의로 저 굴절률 없는 재료를 포함할 수 있다.
기판(102)의 상부 주면(108) 및 하부 주면(112) 각각과 마주하는 반사기 (및 임의로 흡수기)의 패턴을 선택함으로써, 전자기 에너지(106A)는 입력 광학기(104)로부터 출력 광학기(110A 및 110B)로 포개진 광학 경로를 따라 형상화되어 평행 이동될 수 있다. 예를 들어, 이러한 패턴은 출력 광학기(110A 및 110B) 상에 입사하는 전자기 에너지를 제한하고 및/또는 기판(102) 내의 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한하도록 선택될 수 있다. 도 1d에서 전자기 에너지를 검출기(116)로 투과하는 두 개의 출력 광학기(110A 및 110B)가 도시되지만, 다른 구현예에서 더 많은 출력 광학기(110) 및/또는 더 적은 출력 광학기(110)가 전자기 에너지를 검출기(116)로 투과하기 위해 사용될 수 있다.
도 2a는 도시된 일 구현예에 따른 장치(200)를 도시한다. 장치(200)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a)와 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(200)에서, 구조화 광학기(예를 들어, 반사기(122A))는 위에서 논의한 장치(100)와 유사한 상부 주면(108)에 근접하게 정의된다. 장치(100)와 대조적으로, 장치(200)는 기판(102)의 하부 주면(112)에 근접한 비 구조화 반사기(들)(122D)를 포함한다. 따라서, 장치(200)에서, 구조화 반사는 비 구조화 반사에 산재되어 있다. 갭(124A)으로부터 나오는 구조화된 전자기 에너지(106)는 출력 광학기(110)(예를 들어, 광자 결정, 개구 등)에 근접한 반사기(122D)에 입사하고, 출력 광학기(110)는 전자기 에너지를 전자기 에너지에 대한 광학 경로를 종단하는 기판의 상부 주면(108)에 근접한 흡수기(120C)로 다시 향하게 한다. 반사기(122D)로부터 흡수기(120C)로의 반사는 명료성을 위해 도시되지 않는다. 위에서 논의한 바와 같이, 일부 구현예에서 반사기는 흡수기에 의해 경계가 나누어지지 않을 수 있다. 이러한 구현예에서, 반사기 중 하나 이상의 반사기는 투과 부분 또는 다른 비 반사 부분에 의해 경계가 나누어질 수 있다.
도 2b는 도시된 일 구현예에 따른 장치(201)를 도시한다. 장치(201)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a) 및 장치(200)(도 2a)와 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 및 도 2a의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호로 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(201)에서, 구조화 광학기(예를 들어, 반사기(122A))는 위에서 논의한 장치(100) 및 장치(200)와 유사한 상부 주면(108)에 근접하게 정의된다. 장치(201)는 기판(102)의 하부 주면(112)에 근접한 비 구조화 반사기(들)(122D)를 포함한다. 따라서, 장치(201)에서, 구조화 반사는 비 구조화 반사에 산재되어 있다. 갭(124A)으로부터 나오는 구조화된 전자기 에너지(106)는 반사기(122D) 및 출력 광학기(110A)(예를 들어, 광자 결정, 개구)에 입사하고, 반사기(122D)는 광학 경로를 따르는 전자기 에너지의 적어도 일부를 방향을 바꾸어 기판(102)의 상부 주면(108)을 따라 출력 광학기(110B)(예를 들어, 개구)를 통해 기판(102)을 빠져 나가게 한다. 위에서 논의한 바와 같이, 일부 구현예에서, 반사기는 흡수기에 의해 경계가 나누어지지 않을 수 있다. 이러한 구현예에서, 반사기 중 하나 이상의 반사기는 투과 부분 또는 다른 비 반사 부분에 의해 경계가 나누어질 수 있다.
도 3a 및 3b는 도시된 일 구현예에 따른 장치(300)의 입면도 및 상면도를 각기 도시한다. 장치(300)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a), 장치(101)(도 1b 내지 도 1d), 장치(200)(도 2a) 및 장치(201)(도 2b)와 유사하다. 따라서, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도 1d 및 도 2a 및 도 2b의 구현예에 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(300)는 일부 구현예에서, 반사기(예를 들어, 반사 층)의 개구부 또는 흡수기(예를 들어, 흡수 층)의 개구부를 포함할 수 있는 입력 광학기(302)를 포함한다. 이러한 사례에서, 입력 광학기(302)는 반사기를 이용하여 원하지 않는 전자기 에너지를 전자기 에너지(106)의 광학 경로로부터 떨어져 향하게 할 수 있거나, 또는 흡수기를 사용하여 원하지 않는 전자기 에너지를 흡수할 수 있다. 장치(300)는 광학 경로를 따른 전자기 에너지(106)를 형상화하고 구조화된 광을 기판(102)의 길이(L)를 따라 출력 광학기(306)(예를 들어, 광자 결정, 출력 개구)를 포함하는 원하는 상호 작용 위치를 향해 측 방향으로 평행 이동하는데 사용되는 다수의 반사기(304A 내지 304E)(다섯 개가 도시되며, 일괄하여 (304))를 포함한다. 도시된 예에서, 구조화된 광은 출력 광학기(306)에 인접한 반사기(304E)로 측 방향으로 평행 이동된다. 반사기(304)는 구조화된 광을 기판(102)의 상부 주면(108)에 있는 위치(308)로 반사하고, 이곳에서 광은 기판을 빠져 나갈 수 있거나 또는 흡수 층에 의해 흡수될 수 있다. 출력 광학기(306)가 광자 결정 이외의 출력 광학기를 포함하는 구현예에서, 구조화된 광은 출력 광학기에 인접한 위치에 입사하도록 향하게 하기보다는 출력 광학기상에 직접 입사하도록 향하게 할 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 또한, 출력 광학기가 나노구조체가 아닌 개구이고 전자기 에너지가 출력 광학기에 직접 입사되는 경우, 전자기 에너지의 시준된 성분(화살표(114)로 표시됨)은 기판(102) 밖으로 통과된다.
일부 구현예에서, 반사기 중 적어도 일부는 반사기에 의해 반사되지 않은 광을 흡수하는 흡수기에 의해 경계 지어진다. 일부 구현예에서, 반사기 중 적어도 일부는 반사기에 의해 반사되지 않는 광이 투과 기판(102)을 빠져나가도록 흡수기에 의해 경계 지어지지 않는다. 도 3b는 기판의 상부 주면(108) 및 하부 주면 상의 구조체 간의 정렬을 도시한다. 이러한 구조체는, 예를 들어, 나노제작 프로세스를 사용하여 생성될 수 있다. 일부 구현예에서, 추가의 패터닝된 흡수기가 기판(102)의 주면(108 및 112) 중 하나 또는 둘 모두에 근접하게 위치되어 전자기 에너지를 추가로 형상화하고 및/또는 장치(300)의 미광 관리를 개선할 수 있다.
도 3c는 도시된 일 구현예에 따른 장치(301)를 도시한다. 장치(301)는 많은 점에서 장치(300)(도 3a 및 도 3b)와 유사하다. 따라서, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 3a 및 도 3b의 구현예에 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(301)는 일부 구현예에서, 반사기(예를 들어, 반사 층)의 개구부 또는 흡수기(예를 들어, 흡수 층)의 개구부를 포함할 수 있는 입력 광학기(302)를 포함한다. 이러한 사례에서, 입력 광학기(302)는 반사기를 이용하여 원하지 않는 전자기 에너지를 전자기 에너지(106)의 광학 경로로부터 떨어져 지향하게 할 수 있거나 또는 흡수기를 사용하여 원하지 않는 전자기 에너지를 흡수할 수 있다. 장치(301)는 광학 경로를 따른 전자기 에너지(106)를 형상화하고 구조화된 광을 기판(102)의 길이(L)를 따라 출력 광학기(306A)(예를 들어, 광자 결정, 출력 개구)를 포함하는 원하는 상호 작용 위치를 향해 측 방향으로 평행 이동하는데 사용되는 다수의 반사기(304A 내지 304G)(일곱 개가 도시되고, 일괄하여 (304))를 포함한다. 도시된 예에서, 구조화된 광은 반사기(304E) 및 출력 광학기(306A)로 측 방향으로 평행 이동된다. 반사기(304E)는 광학 경로를 따른 구조화된 광을 광이 기판을 빠져나가는 기판(102)의 상부 주면(108)에 있는 출력 광학기(306B)로 반사한다. 일부 구현예에서, 반사기 중 적어도 일부는 반사기에 의해 반사되지 않은 광을 흡수하는 흡수기에 의해 경계 지어진다. 일부 구현예에서, 반사기 중 적어도 일부는 반사기에 의해 반사되지 않은 광이 투과 기판(102)을 빠져 나갈 수 있도록 흡수기에 의해 경계 지어지지 않는다.
도 4는 도시된 일 구현예에 따른 장치(400)를 도시한다. 장치(400)는 장치(100)(도 1a), (101)(도 1b 내지 도1d), (200)(도 2a), (201)(도 2b), (300)(도 3a 및 도 3b) 및 (301)(도 3c)와 유사하다. 따라서, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 및 도 2b, 및 도 3a 내지 도 3c의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 설명된다.
장치(400)는 기판(102) 내에 네 개의 광학 경로(406A 내지 406D)를 함께 형성하는 다수의 반사기(402a 내지 402H)(일괄하여 (402)) 및 다수의 임의의 흡수기(404A 내지 404M)(일괄하여 (404))를 포함한다. 장치(400)는 네 개의 광학 경로(406A 내지 406D)로부터 각기 전자기 에너지를 수신하는 네 개의 광학기(408A 내지 408D)를 포함한다. 일부 구현예에서, 각각의 입력 광학기(408A 내지 408D)는 원하지 않는 전자기 에너지를 각각의 광학 경로로부터 떨어져 향하게 하는 반사 재료의 개구를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 입력 광학기(408A 내지 408D)는 흡수 재료의 개구를 포함할 수 있으며, 흡수 재료는 원하지 않는 전자기 에너지를 흡수한다.
기판(102)으로 진입한 후에, 전자기 에너지는 반사기(402)에 의해 형성된 주면 계면을 따른 반사를 통해 네 개의 광학 경로(406A-406D)를 따라 구조화된다. 흡수기(404)는 반사기(402)에 의해 반사되지 않는 미광을 관리하는 기능을 할 수 있다. 도시된 예에서, 광학 경로(406A-406D)는 기판(102)의 상부 주면(108) 내에 또는 상부 주면(108) 상에 형성된 두 개의 상이한 출력 광학기(410A 및 410B)에 인접한 기판의 상부 주면(108) 상의 네 개의 위치로 전자기 에너지를 향하게 하도록 형성된다. 특히, 반사기(402)는 광학 경로(406A 및 406C)를 따른 전자기 에너지를 구조화하여 출력 광학기(410A)에 인접한 기판(102)의 상부 주면(108)상의 두 개의 위치로 향하게 하며, 반사기는 광학 경로(406B 및 406D)를 따른 전자기 에너지를 구조화하여 출력 광학기(410B)에 인접한 기판의 상부 주면 상의 두 개의 위치로 향하게 한다. 일부 사례에서, 광학 경로(406A 내지 406D)의 일부 또는 전부는 전자기 에너지를 기판(102)의 상부 주면(108)상의 네 개의 위치로 향하게 하도록 형성되어, 전자기 에너지가 두 개의 상이한 출력 광학기(410A 및 410B) 중 하나 이상의 출력 광학기상에 입사하도록 한다.
도 5a 및 도 5b는 도시된 일 구현예에 따른 장치(500)의 상면도 및 저면도를 각각 도시한다. 장치(500)는 장치(100)(도 1a), (101)(도 1b 내지 도1d), (200)(도 2a), (201)(도 2b), (300)(도 3a 및 도 3b) 및 (301)(도 3c) 및 (400)(도 4)과 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 내지 도 3c 및 도 4의 구현예에 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 설명된다.
장치(500)는 기판(102) 상에 입사하는 전자기 에너지를 함께 구조화하고 구조화된 전자기 에너지를 출력 광학기(예를 들어, 광자 결정, 개구 등)에 인접한 영역으로 전달하는 다수의 광학 특징을 포함한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 장치(500)의 상부 주면(108)은 입력 광학기(502) 및 두 개의 이격된 반사기(504A 및 504B)를 포함한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 장치의 하부 주면(112)은 반사기(504C 및 504D) 및 출력 광학기(506)를 포함한다. 출력 광학기(506)는 도 5a에서 점선으로도 도시된다. 입력 광학기(502), 반사기(504A 내지 504D) 및 출력 광학기(506)는 입력 광학기를 통해 기판(102)으로 수신된 전자기 에너지가 구조화되어 측 방향으로 출력 광학기(506)에 전달되도록 정렬된다. 광학 경로를 따라 출력 광학기(506)를 지나 연장하는 기판(102)의 영역은 전자기 에너지를 기판(102)의 상부 주면(108)에 근접하게 위치된 흡수기(도 5a에 도시되지 않음)로 향하게 할 수 있다. 다른 예로서, 광학 경로를 따라 출력 광학기(506)를 지나 연장하는 기판(102)의 영역은 전자기 에너지를 하나 이상의 추가 반사기로 향하게 하여 하나 이상의 부가적인 광학 경로를 직렬로 제공할 수 있다.
일부 구현예에서, 입력 광학기(502)는 입력 개구(510)를 갖는 증착된 금속의 영역(508)(도 5a)을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 영역(508)은 흡수 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 영역(508)은 직사각형 모양일 수 있으며, 예를 들어, 2.0 mm의 너비 및 5.0 mm의 길이를 가질 수 있고, 입력 개구(510)는 0.093 mm의 너비 및 1.500 mm의 길이를 가질 수 있다. 상부 주면(108) 상의 반사기(504A 및 504B)는, 예를 들어, 0.032 ㎜의 너비 및 1.500 ㎜의 길이를 가질 수 있다. 하부 주면(112) 상의 반사기(504C 및 504D)는, 예를 들어, 0.100 mm의 너비 및 1.500 mm의 길이를 가질 수 있다. 출력 광학기(506)는 증착된 금속의 영역(512) 또는 개구(514)를 갖는 다른 반사 층을 포함할 수 있다. 대안적으로, 영역(512)은 흡수 층을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 개구(514)는 광자 결정 또는 다른 광학 구성요소(도시되지 않음)에 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 증착된 금속은 직사각형 모양일 수 있으며, 1.0 mm의 너비 및 4.0 mm의 길이를 가질 수 있고, 개구(514)는 0.111 mm의 너비 및 1.510 mm의 길이를 가질 수 있다.
도 5a 및 도 5b의 기판(102)의 우측에 표시된 치수는 일 예에 따른 각각의 특징의 중심 간 횡 방향 분리 간격(center-to-center lateral separation)이다. 도시된 예에서, 입력 개구(510)(도 5a)는 반사기(504A)로부터 1.523 mm 이격되고, 반사기(504A)는 반사기(504B)로부터 1.523 mm 이격되며, 반사기(504B)는 개구(514)로부터 0.680 mm 이격된다. 반사기(504C)는 반사기(504D)로부터 1.523㎜ 이격되고 반사기(504D)는 개구(514)로부터 1.5234㎜만큼 이격된다. 이러한 치수 및 분리 간격은 비 제한적인 예로서 제공된다.
도 6은 도 5a에 도시된 장치(500)의 상부 주면 레이아웃과 조합되어 기판(102) 내에서 입사 전자기 에너지를 구조화하고 구조화된 전자기 에너지를 출력 광학기(604)(예를 들어, 출력 개구 등)에 근접한 영역으로 전달할 수 있는 기판(102)의 하부 주면(600)에 대한 예시적인 레이아웃을 도시한다. 이러한 레이아웃에서, 하나 이상의 반사기(602)는 출력 광학기(604)를 둘러싸는 전체 하부 주면(600)을 실질적으로 덮는다. 일부 구현예에서, 반사기(602)는 기판(102)의 하부 주면(600) 상에 제조된 출력 광학기와 정렬된다. 금속이 없는 구역은 출력 광학기(604)를 둘러싸고 있을 수 있다. 예를 들어, 금속이 없는 구역은 출력 광학기(604)를 둘러싸는 너비(예를 들어, 5 마이크론)을 갖는 경계일 수 있다.
이 예에서, 하부 주면(600)은 전자기 에너지의 각도 분포를 구조화하지 않고, 그 대신에 전자 에너지를 단순히 상부 주면(108)(도 5a) 상에 위치된 구조화 반사기(504A 및 504B)로 전달한다. 광학 경로를 따라 출력 광학기(604)를 지나 연장하는 반사기(602)의 영역은 전자기 에너지를 기판(102)의 상부 주면(108)에 근접하게 위치된 흡수기(도 5a에 도시되지 않음)로 향하게 할 수 있다. 다른 예로서, 광학 경로를 따라 출력 광학기(604)를 지나 연장하는 기판(102)의 영역은 전자기 에너지를 하나 이상의 추가 반사기로 향하게 하여 하나 이상의 추가 광학 경로를 일렬로 제공할 수 있다.
도 7a는 도시된 일 구현예에 따른 장치(700)를 도시한다. 장치(700)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a), (101)(도 1b 내지 도1d), (200)(도 2a), (201)(도 2b), (300)(도 3a 및 도 3b), (301)(도 3c), (400)(도 4) 및 (500)(도 5a 및 도 5b, 도6)과 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 내지 도 3c, 도 4, 도 5a 및 도 5b 및 도 6의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호로 식별된다. 간결함을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 설명된다.
장치(700)는 기판(102)의 하부 주면(112)에 근접한 반사기(122D)로부터 반사된 전자기 에너지(106)를 수신하는 광학 요소(702)를 포함한다. 광학 요소(702)는 반사기, 스펙트럼적 선택 요소, 흡수기, 분산 또는 굴절 요소, 확산기 등을 포함할 수 있다. 하나의 광학 요소(702)만이 도시되지만, 일부 구현예에서는 동일 또는 상이한 유형의 둘 이상의 광학 요소가 상부 주면(108) 및 하부 주면(112) 중 하나에 인접하게 위치될 수 있다. 광학 요소(702)는 전자기 에너지가 기판에 진입하고, 기판 내에서 전파하고 및/또는 기판을 빠져나가는 원하는 광학적 특징을 제공하기 위해 본 명세서에서 논의된 임의의 구현예에 포함될 수 있다.
도 7b는 도시된 일 구현예에 따른 장치(701)를 도시한다. 장치(701)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a), (101)(도 1b 내지 도1d), (200)(도 2a), (201)(도 2b), (300)(도 3a 및 도 3b), (301)(도 3c), (400)(도 4), (500)(도 5a 및 도 5b, 도6) 및 (700)(도 7a)과 유사하다. 따라서, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 내지 도 3c, 도 4, 도 5a 및 도 5b, 도 6 및 도 7a의 구현예에 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(701)는 기판(102)의 하부 주면(112)에 근접한 반사기(122D)로부터 반사된 전자기 에너지(106)를 수신하는 광학 요소(702a)를 포함한다. 광학 요소(702a)는 반사기(122D)에 인접하여 배열된 출력 광학기(110A)(예를 들어, 광자 결정) 상에 입사되는 전자기 에너지를 반사한다. 반사기(122D)는 광학 경로를 따른 전자기 광(106) 중 적어도 일부를 반사하여 출력 광학기(110B)(예를 들어, 개구)에서 기판(102)을 빠져 나가게 한다. 광학 요소(702a 및 702b)는 반사기, 스펙트럼적 선택 요소, 흡수기, 분산 또는 굴절 요소, 확산기 등을 포함할 수 있다. 단지 두 개의 광학 요소(702)가 도시되지만, 일부 구현들에서는 동일하거나 상이한 유형의 더 많은 광학 요소가 상부 주면(108) 및 하부 주면(112) 중 어느 하나에 인접하여 위치될 수 있다. 광학 요소(702)는 전자기 에너지가 기판에 진입하고, 기판 내에서 전파하고 및/또는 기판을 빠져나가는 원하는 광학 특징을 제공하기 위해 본 명세서에서 논의된 임의의 구현예에 포함될 수 있다.
도 8은 도시된 일 구현예에 따른 장치(800)를 도시한다. 장치(800)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a), (200)(도 2a), (201)(도 2b), (300)(도 3a 및 도 3b), (301)(도 3c), (400)(도 4), (500)(도 5a 및 도 5b, 도6) 및 (700)(도 7a)과 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도1d, 도 2a 및 도2b, 도 3a 내지 도3c, 도 4, 도 5a 및 도 5b, 도 6, 및 도 7a 및 도 7b의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(800)는 전자기 에너지(106)가 기판(102)의 하부 주면(112)을 빠져 나가게 하는(화살표(804)로 표시됨) 출력 개구의 형태의 출력 광학기(802)를 포함한다. 따라서, 도시된 구현예에서, 입력 광학기(104) 및 출력 광학기(802)는 각각 비 투과 영역(예를 들어, 흡수기, 반사기)에 의해 경계가 나누어진 투과 영역인 개구를 포함한다.
예로서, 나노구조체의 어레이는 기판을 통과하는 (예를 들어, 전파하는 또는 그와 달리 투과되는) 전자기 에너지의 입력 스펙트럼을 정의하거나 결정론적으로 관련시키는 공간적으로 정의된 패턴으로 전자기 에너지(예를 들어, 광)를 추출할 수 있다. 검출기, 센서 또는 다른 변환기는 이미지를 캡처할 수 있거나 또는 그렇지 않으면 나노구조체(들)로부터의 상이한 각도에서 유발되는 강도 및/또는 파장 또는 검출기 또는 센서 또는 변환기의 적어도 하나의 치수(예를 들어, 길이)를 가로 지르는 강도 및/또는 파장을 검출, 감지 또는 측정할 수 있다. 도 9를 참조하여 아래에서 논의되는 바와 같이, 하나 이상의 프로세서 기반 디바이스는 이미지 정보를 이용하여 (예를 들어, 특정 원자 또는 분자 방출 선(atomic or molecular emission line)을 검출하기 위한) 하나 이상의 특정 파장 범위의 존재 및/또는 강도를 비롯한, 입사 전자기 에너지의 방사 스펙트럼을 결정할 수 있다.
다양한 나노구조체가 다양한 나노제조 기술을 사용하여 형성될 수 있다(예를 들어, 기판 또는 다른 층으로 패터닝될 수 있다).
나노구조체 어레이 또는 격자(예를 들어, 광자 결정, 플라즈모닉 나노구조체 어레이 또는 격자, 격자의 회절 격자 나노구조체 어레이)는 유전체 재료를 포함할 수 있고 및/또는 유전체 재료로 형성될 수 있다. 나노구조체 어레이 또는 격자는 기판의 외부 표면 또는 경계 상에 위치될 수 있다. 나노구조체 어레이 또는 격자는 유전체 재료 상에 또는 유전체 재료 내에 주기적 특징의 제 1 어레이를 포함하는 제 1 표면을 포함할 수 있다. 어레이는 적어도 2 차원으로(예를 들어, 길이 및 너비를 따라, 임의로는 깊이 또는 두께를 따라) 연장될 수 있으며, 주변 유전체 재료의 유효 유전율과 상이한 유효 유전율을 가질 수 있다. 주기적인 특징은 격자 상수의 구배(gradient)를 포함할 수 있는 정의된 또는 명시된 격자 상수를 가지며, 주기적 특징으로 인해 기판으로부터 추출되는 전자기 에너지의 부분은 부분적으로 정의되고 명시된 격자 상수(들)의 함수이다. 일부 구현예에서, 연속체(continuum)가 아닌, 상이한 격자 상수를 갖는 일련의 섹션이 이용될 수 있다.
예에서, 본 명세서에서 논의된 하나 이상의 광학 특징은 기판 자체 상에 형성되거나, 임프린트(imprint)되거나 또는 다른 방식으로 패터닝될 수 있거나, 또는 그 특징은, 예를 들어, 별개의 층에서 개별적으로 제조되고 기판의 주면에 기계적으로 및 광학적으로 결합될 수 있다. 예에서, 하나 이상의 광학 특징은 임프린트, 전자 빔 리소그래피를 통해 또는 다른 패터닝 기술(예를 들어, 다른 것들 중에서도 양광자 리소그래피(two-photon lithography), 투영 리소그래피(projection lithography)와 같은 광자 패터닝 기술)을 사용하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 주기적인 나노구조체 특징의 2 차원 어레이 패턴은 예컨대 투명 기판상의 또는 투명 기판 내의 투명한 매체에 형성될 수 있다. 예에서, 주기적인 나노구조체 특징의 2 차원 어레이 패턴은 선택적으로, 입사 전자기 에너지(예를 들어, 광학적 전자기 에너지 또는 광)를 내 결합(in-couple)하는데 및/또는 전자기 에너지(예를 들어, 광학적 전자기 에너지 또는 빛) (예를 들어, 다른 것들 중에서도 자외선 광, 가시광 또는 적외선 광)의 특정 파장 또는 파장 범위를 외 결합(out-couple)하는데 사용될 수 있다. 입사 전자기 에너지는 입력 광학기를 통해 기판의 주면에 제공될 때(예를 들어, 기판의 주면의 적어도 일부분에 포커싱되거나 결합될 때) 기판을 통해 투과되거나 전파될 수 있다. 유사하게, 예에서, 주기적인 나노구조체 특징의 3 차원 어레이 패턴은 예컨대, 별개의 층 상에서 형성되는 다른 기술들 중에서도, 일련의 분리하여 제조된 2 차원 어레이를 적층 또는 접합함으로써 형성될 수 있다.
물품(예를 들어, 분광계, 분광계의 구성요소, 기타 광학 디바이스 또는 시스템)은 전자기 에너지(예를 들어, 가시 범위, 적외선 및/또는 자외선 범위를 포함하는 광)를 기판과 같은 전자기파 에너지 투과 구조체 쪽으로 그 주면을 통해 진입하게 하는 것을 용이하게 하기 위해 및/또는 전자기 에너지를 전자기 에너지 투과 구조체 밖으로 추출 또는 방출하는 것을 용이하게 하기 위해 입력 광학기 및/또는 출력 광학기를 사용할 수 있다. 기판의 주면을 통한 전자기 에너지의 진입은 다양한 이득을 제공한다.
물품은 기판과 같은 전자기 에너지 투과 구조체의 내외로 각각 전자기 에너지의 진입을 용이하게 하기 위해, 다양한 유형의 입력 광학기 및/또는 출력 광학기를 사용할 수 있다. 일부 구현예에서, 나노구조체는 나노미터의 규모의 치수를 갖는 주기적 구조체를 제공할 수 있으며, 어레이의 구조적 특성, 예를 들어, 어레이 또는 그 일부의 격자 상수에 의해 특징지어지는 방식으로, 전자기 에너지, 예를 들어, 광과 상호 작용할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 광자 결정, 예를 들어, 광자 결정의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 플라즈모닉 나노구조체, 예를 들어, 플라즈모닉 나노구조체의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체의 영역은 회절 나노구조체, 예를 들어, 홀로그램 회절 나노구조체, 반사 격자, 투과 격자(예를 들어, 일차원 격자) 등의 정렬된 2 차원 또는 3 차원 어레이 또는 격자를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 물품은 다양한 다른 유형의 입력 광학기, 예를 들어, 개구, 거울 또는 반사기, 흡수기, 프리즘, 포커싱 광학기 또는 렌즈 및/또는 반사 또는 굴절 표면을 사용할 수 있다.
본 개시내용의 일부 구현예에서, 전자기 에너지는 반사 또는 흡수 재료(예를 들어, 필름 또는 코팅)에서 패터닝된 갭을 통해 형성된 개구를 통해 일정 각도로 기판의 주면으로 입사될 수 있다. 전자기 에너지는 기판에 의해 유도되지 않지만, 기판을 통해 전파되며 주면 중 적어도 하나의 주면상에 정의된 하나 이상의 반사기(또는 "반사 부분")에 의해 기판 내에서 반사될 수 있다. 반사기의 공간 범위는 그러한 반사 후에 전자기 에너지의 개구 수 또는 각도 범위를 제한할 수 있다. 구조화된 광은, 예를 들어, 반사 또는 흡수 층에서 형성되거나 또는 반사성 또는 흡수성의 패터닝된 갭에 의해 정의될 수 있는 출력 광학기(예를 들어, 개구, 확산기, 필터, 광자 결정 구조체)와 정렬된 또는 출력 광학기 근처에 정렬된 기판의 주면 상으로 궁극적으로 입사할 수 있다. 광자 결정 구조체와의 상호 작용으로 인해 기판을 떠나는 전자기 에너지는 분석을 위해 검출기(예를 들어, 선형 검출기 어레이)로 전달될 수 있다. 추가의 패터닝된 흡수기(또는 "흡수 부분")가 장치의 미광 관리(stray light management)를 개선하기 위해 기판의 주면 중 하나 또는 둘 모두에 통합될 수 있다.
본 개시내용의 일부 구현예에서, 전자기 에너지(예를 들어, 광)는 기판의 주면 상에 위치된 다수의(예를 들어, 네 개의) 입력 광학기(예를 들어, 반사 필름 또는 흡수 필름의 개구)로 일정 각도로 입사될 수 있다. 기판은 또한 기판의 주면 중 적어도 하나의 주면상에 제조된 다수(예를 들어, 두 개)의 출력 광학기(예를 들어, 광자 결정, 개구)를 포함할 수 있다. 전자기 에너지는 복수의 광학 경로 각각을 따라 기판의 주면 상에 정의된 입력 광학기 및 하나 이상의 반사기에 의해 구조화되어 구조화된 전자기 에너지를 출력 광학기를 포함하는 기판의 주면상의 위치로 전달할 수 있다. 일부 구현예에서, 대응하는 제 1 복수의 입력 광학기로부터 유래하는 제 1 복수의 광학 경로는 구조화된 광을 제 1 출력 광학기에 전달할 수 있고, 대응하는 제 2 복수의 입력 광학기로부터 유래하는 제 2 복수의 광학 경로는 구조화된 광을 제 2 출력 광학기로 전달할 수 있다. 출력 광학기 중 하나와 상호 작용함으로써 기판을 빠져나가는 전자기 에너지는 분석을 위해 하나 이상의 검출기(예를 들어, 선형 검출기 어레이)에 전달될 수 있거나, 또는 임의의 다른 바람직한 방식으로 사용될 수 있다. 이러한 구현예에서, 입력 광학기는 개별적으로 또는 동시에 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 추가의 패터닝된 흡수기가 장치의 미광 관리를 개선하기 위해 기판의 주면 상에 통합될 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 구현예에 제공될 수 있는 광학 요소의 일부 예는 반사기, 스펙트럼적 선택 요소(spectrally selective element), 흡수기, 분산 및 굴절 요소, 및 확산기를 포함한다. 각각의 이들 요소는 아래에서 설명된다.
일부 구현예에서, 기판 내에서 유도되지 않은 전자기 에너지를 위한 광학 경로 길이를 증가시키기 위해 기판의 주면 상에 또는 근접하게 반사기가 생성될 수 있다. 또한, 패터닝된 반사기가 기판의 주면 상에 또는 주면에 근접하게 생성되어 전파하는 전자기 에너지 분포를 형상화할 수 있다. 전파하는 전자기 에너지 분포를 형상화하기 위해 사용되는 각각의 반사기는 기판의 동일한 주면 상에 또는 상이한 주면 상에 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 기판의 주면 상에 또는 근접하게에 패터닝된 반사기는 입력 전자기 에너지를 기판의 길이 또는 너비를 따라 하나 이상의 출력 광학기를 향해 평행 이동시키는데 사용될 수 있으며, 여기서 기판의 길이 및 너비는 주면에 평행한 방향으로서 정의된다. 더욱이, 반사기는 전자기 에너지를 광학 경로를 따라 향하게 하고 및/또는 원하지 않는 전자기 에너지를 광학 경로에서 떨어져 향하게 하는데 사용될 수 있다.
스펙트럼적 선택 요소는 전자기 에너지의 파장 분포에서 분리를 생성하기 위해 기판의 주면 내에 또는 주면 상에 생성될 수 있다. 스펙트럼적 선택 요소의 예는 회절, 굴절, 프리즘, 산란 및 필터 요소를 포함한다. 일부 구현예에서, 반사 또는 투과 격자가 특징 상에 입사하는 전자기 에너지의 파장 분포에서 분리를 생성하기 위해 기판의 주면 상에 생성될 수 있다. 또한, 기판에 남아 있거나 기판을 빠져나가는 파장의 범위를 정의하기 위해 기판의 주면 상에 간섭 필터가 생성될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 광자 결정은 기판 내에서 및 기판 밖으로 전자기 에너지를 산란하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 패터닝된 흡수기는 기판의 하나 이상의 주면 상에 생성되어 전파하는 전자기 에너지 분포를 변경시킬 수 있다. 이러한 흡수기는 아래에서 추가로 논의된다.
본 개시내용의 일부 구현예에서, 패터닝된 분산 요소(예를 들어, 프레넬 렌즈(Fresnel lense), 동심원 회절판(zone plate))가 기판의 하나 이상의 주면 상에 생성되어 광학 경로를 따라 전자기 에너지 분포를 정의하거나 재 형상화한다. 곡면 거울이 또한 기판의 하나 이상의 기판의 주면 상에 생성되어 기판의 하나 이상의 도파관 모드에 결합하거나 또는 광학 경로를 따라 유도되지 않은 전자기 에너지를 재 형상화할 수 있다.
일부 구현예에서, 확산기가 기판의 하나 이상의 주면 상에 생성되어 전자기 에너지의 입사 또는 출사 각도 분포를 변경시킬 수 있다. 패터닝된 확산기가 또한 기판의 하나 이상의 주면 상에 생성되어 광학 경로를 따르는 전자기 에너지의 특정 부분의 각도 분포를 변경시킬 수 있다.
본 명세서에서 논의된 구현예 중 적어도 일부 구현예에서, 주면 상에 또는 주면에 근접하게 생성된 광학 구조체는, 예를 들어, 기판에 대해 나노제조, 접합 또는 외부 구성요소의 정렬에 의해 생성될 수 있다. 기판의 대향하는 주면상에서 특징이 정렬되어 포개진 광학 경로를 따르는 전자기 에너지 분포의 원하는 변경을 달성할 수 있다.
또한, 광학 구조체가 기판의 주면 상에 또는 근접하게에 생성되어 명시된 개구 수, 시야각 또는 각도 범위를 정의할 수 있다. 일부 구현예에서, 시야각은 기판의 하나 이상의 주면 상에 위치된 다수의 특징을 사용하여 정의될 수 있다. 일부 사례에서, 시야각을 정의하는데 사용되는 정의적 광학 특징은 포개진 광학 경로를 따른 비 정의적 광학 특징에 의해 분리될 수 있다.
도 1a는 도시된 일 구현예에 따른 장치(100)를 도시한다. 장치(100)는 관심의 대상인 적어도 한 세트의 파장 또는 주파수의 전자기 에너지(즉, 검출되거나 감지되거나 측정되어야 하는 파장 또는 주파수의 범위, 예를 들어, 전자기 스펙트럼의 가시 범위, 적외선 범위 및 자외선 범위의 전자기 에너지를 포함하는 광학적 파장 범위의 전자기 에너지)를 투과하는 기판(102)을 포함한다.
장치(100)는 하나 이상의 입력 광학기(104)를 포함하고, 입력 광학기(104)는 입력 광학기(들)에 입사하는 입력 전자기 에너지(세 개 라인(106)의 한 세트로 표시됨)가 기판(102)의 상부 주면(108)(도시되지 않음)을 통해 기판(102)으로 통과하도록 위치되고 지향된다. 이러한 것은 기판으로의 전자기 에너지의 에지 주입과 비교하여 유리할 수 있다.
장치(100)는 기판(102)의 길이(L)를 따라 입력 광학기(104)로부터 측 방향으로 이격되어 있는 출력 광학기(110)를 더 포함한다. 적어도 일부의 구현예에서, 출력 광학기(110)는 나노구조체의 영역의 형태로 하부 주면(112) 근접하게에 위치되고 지향되어, (도 1a 및 도 2a의 화살표(114)에 의해 표시되는) 전자기 에너지의 시준된 성분 중의 적어도 일부가 기판(102) 밖으로 나가게 한다. 출력 광학기(110)는 기판(102)과 별개인 각각의 층 또는 구조체에서 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 출력 광학기(110)는 기판(102) 상에 및/또는 기판 (102) 내에 직접 형성될 수 있다. 하나의 출력 광학기(110)를 사용하는 것으로 도시되어 있지만, 일부 구현예는 하나 초과의 출력 광학기(110)를 사용할 수 있다(도 4 참조). 두 개 이상의 출력 광학기가 존재하는 경우, 출력 광학기는 일반적으로 적어도 기판(102)의 길이(L)를 따라 이격될 수 있다.
상부 주면(108) 및 하부 주면(112)은 기판(102)의 표면이고, 주면(108 및 112)이 길이(L)와 너비(W)(도 3b 참조)인 기판(102)의 두 개의 주요(major) 축을 따라 연장하는 반면, 에지(109)가 보조(minor) 축, 즉, 두께(T)를 따라 연장한다는 점에서 기판(102)의 에지(109)와 구별 가능하다. 일부 구현예에서, 기판(102)의 길이(L) 및 너비(W)는 서로 동일하지 않고, 기판(102)은 직사각형 프로파일을 갖는다는 것을 알아야 한다. 다른 구현예에서, 판(102)의 길이(L) 및 너비(W)는 서로 동일하고, 기판(102)은 정사각형 프로파일을 갖는다. 일부 사례에서, 기판은 전반사 없이 전자기 에너지를 투과할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 기판은 전반사 없이 기판으로 진입하는 모든 전자기 에너지를 투과한다.
장치(100)는 기판(102) 밖으로 통과하는 전자기 에너지를 검출하도록 배치된 하나 이상의 검출기(116)(하나만 도시됨)를 임의로 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 검출기(116)는 적합한 두께(예를 들어, 3 mm, 3 mm 미만)의 커플링 층 또는 스페이서(118)에 의해 출력 광학기(110)로부터 분리될 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 광섬유(예를 들어, 면판(faceplate))가 출력 광학기(110)와 검출기(116) 사이에서 연장될 수 있다. 커플링 층(118) 또는 광섬유는 관심의 대상인 적어도 한 세트의 파장 또는 주파수의 전자기 에너지에 대해 적어도 투과성이며, 대부분의 구현예에서, 그러한 적절한 각도로 진입하는 광을 전반사를 통해 출력 광학기(110)로부터 검출기(116)로 전파한다.
검출기(들)(116)는 다양한 형태 중 임의의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 검출기(들)(116)는 유리하게는 전자기 에너지, 예를 들어, 전자기 스펙트럼의 가시 부분, 적외선 및/또는 자외선 부분의 광의 광학 파장 또는 주파수에 반응하는 하나 이상의 광학 검출기, 센서 또는 변환기의 형태를 취할 수 있다. 또한, 예를 들어, 검출기(들)(116)는 유리하게는 검출기(116)의 길이를 따른 다양한 위치에서 광에 반응하는 하나 이상의 광학 선형 검출기 어레이의 형태를 취할 수 있다. 검출기(들)(116)는 입사 광에 반응하여 신호(예를 들어, 전기 신호)를 발생하는 하나 이상의 전하 결합 디바이스(charge-coupled device, CCD) 및/또는 하나 이상의 상보형 금속 산화물 반도체(complementary-metal-oxide-semiconductor, CMOS) 이미지 검출기 및/또는 다른 광학 검출기(들), 센서(들) 또는 변환기(들)의 형태를 취할 수 있다.
기판(102)은 광을 기판(102) 내에서 유도되지 않고 전파할 수 있게 하는 전형적으로 광 투과성이다. 기판(102)은 유리하게는 유전체 기판의 형태를 취할 수 있다. 일부 구현예에서, 기판(102)은 일반적으로 관심의 대상인 적어도 한 세트의 파장 또는 주파수(즉, 검출되거나 감지되거나 측정되는 또는 검출되거나 감지되거나 측정되어야 하는 파장 또는 주파수의 범위)의 전자기 에너지를 투과할 수 있다. 이러한 투과는 전반사 없이 이루어진다. 비 제한적인 예로서, 기판(102)은 용융 실리카(fused silica)로부터 형성될 수 있다.
전자기 에너지는 기판(102) 전체에서 구별 없이 전달될 수 있다. 일부 예시적인 구현예에서, 기판(102) 내에 또는 기판상에 형성된 또는 그렇지 않고 기판에 광학적으로 결합된 나노구조체는 전자기 에너지의 특정 파장 성분이 기판을 빠져 나오게 할 수 있다(예를 들어, 기판으로부터 추출되게 할 수 있다). 이러한 접근법은 검출기 또는 센서에 의해 검출되거나 감지되고, 입사 광의 파장 분포를 나타내는 정보(예를 들어, 아날로그 또는 디지털 형태의 원시 정보)로 변환될 수 있는 전자기 에너지의 성분을 공간적으로 분해하는데 사용될 수 있다. 다른 구현에서, 개구, 필터, 확산기, 렌즈 등과 같은 하나 이상의 다른 유형의 출력 광학기가 포함될 수 있다.
일부 실시예에서, 장치(100)는 다수의 반사기 부분 또는 영역(122A 내지 122C)("반사기")을 포함하며, 다수의 흡수기 부분 또는 영역(120A 내지 120F)("흡수기")를 임의로 포함할 수 있다. 도 1a의 도시된 예에서, 흡수기(120A 내지 120C)는 기판(102)의 상부 주면(108)에 근접하여(예를 들어, 인접하거나 위에) 있으며 흡수기(120D 내지 120F)는 하부 주면(112)에 근접하여(예를 들어, 인접하거나 아래에) 있다. 반사기(122A)는 기판(102)의 상부 주면(108)에 근접하여 있고 반사기(122B 내지 122C)는 기판의 하부 주면(112)에 근접하여 있다.
일부 구현예에서, 반사기(122)는 반사 이축 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트(reflective biaxially-oriented polyethylene terephthalate) 재료(예를 들어, 반사 마일라(reflective Mylar®)), 증착된 금속(예를 들어, 알루미늄) 등으로 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 흡수기(120)는 페인트(예를 들어, 블랙 페인트), 종이(예를 들어, 블랙 페이퍼), 흡수 코팅 또는 필름 등으로 형성될 수 있다.
입력 광학기(104), 흡수기(120), 반사기(122) 및/또는 출력 광학기(110)는 각각 기판(102)의 상부 주면(108) 또는 하부 주면(112) 중 인접한 또는 근접한 하나의 주면에 존재하는 하나 이상의 층에서 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이러한 구성요소 중 하나 이상은 전체 주면에 걸쳐 있을 수 있거나 걸쳐 있지 않을 수 있는 별개의 단일의 분리 가능한 요소일 수 있다. 또 다른 대안으로서, 이러한 구성요소 중 하나 이상은 기판(102) 내에 또는 기판(102) 상에서 직접 통합될 수 있다.
도 1a의 장치(100)에서, 반사기 영역(122) 및 흡수기 영역(120)은 상부 및 하부 주면의 둘 모두에서 정의되어 전자기 에너지(106)의 각도 범위를 구조화한다. 예를 들어, 반사기(122B)의 공간 범위는 반사기(122B)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 반사기(122B)에 인접한 흡수기(120D 및 120E)는 미광을 관리하는 기능을 한다. 일부 구현예에서, 흡수기는 기판(102)의 상부 주면 또는 하부 주면에 인접하여 존재하지 않을 수 있다. 이러한 구현예에서, 반사기에 인접하게 통과하는 광은 간단히 기판(102) 밖으로 투과될 수 있으며, 기판 밖에서 광은 다른 구성요소(예를 들어, 기판(102)을 포함하는 하우징 내의 흡수 특징 또는 시스템)에 의해 흡수될 수 있다. 유사하게, 반사기(122A)의 공간 범위는 반사기(122A)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 구조화된 전자기 에너지(106)는 전자기 에너지의 광학 경로를 종단하는 출력 광학기(110)(예를 들어, 광자 결정)에 근접한 흡수기(120F) 상에 입사한다. 하나 이상의 흡수기(120)가 존재하지 않는 구현예에서, 반사기(122A 또는 122B) 상에 입사하지 않는 전자기 에너지는 (예를 들어, 광학 시스템의 다른 구성요소에 의해 흡수되도록) 기판(102)을 빠져 나갈 수 있다.
기판의 상부 주면(108) 및 하부 주면(112)의 각각과 마주하는 반사기(및 임의로 흡수기)의 패턴을 선택함으로써, 전자기 에너지는 포개진 광학 경로를 따라 입력 광학기(104)로부터 출력 광학기(110)로 (또는 적어도 출력 광학기(110)에 인접한 곳으로) 형상화되어 평행 이동될 수 있다. 예를 들어, 이러한 패턴은 출력 광학기(110) 상에 입사하는 또는 출력 광학기(110)에 인접한 전자기 에너지의 개구 수를 제한하고 및/또는 기판(102) 내에서 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한하도록 선택될 수 있다. 출력 광학기(110) 상에 입사하는 광자는 이들 광자가 출력 광학기(110)와 직접 교차하는 기본 축을 갖는 광 빔 또는 광선, 예를 들어, 광학기에 인접한 위치와 교차하는 기본 축을 갖는 광 빔 또는 광선으로부터 발생된 것이든 아니든지 간에, 기판(102) 밖으로 나가게 할 수 있다.
도 1a에서, 반사기(122) 및 흡수기(120)는 (예를 들어, 흡수기의 여백 공간(negative space)에서 공기 갭(124A 및 124B)이 있는) 기판(102) 외부에 적층된 층으로 도시되지만, 일부 구현예에서 이러한 구조체는 나노제조 기술을 사용하여 기판(102)의 주면(108 및 112) 상에 직접 제조될 수 있다.
도 1b는 도시된 일 구현예에 따른 장치(101)를 도시한다. 장치(101)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a)와 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
도 1b의 장치(101)에서, 반사기 영역(122) 및 흡수기 영역(120)은 전자기 에너지(106)의 각도 범위를 구조화하기 위해 상부 및 하부 주면의 둘 모두에 형성된다. 예를 들어, 반사기(122B)의 공간 범위는 반사기(122B)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 반사기(122B)에 인접한 흡수기(120F 및 120G)는 미광을 관리하는 기능을 한다. 일부 구현예에서, 흡수기는 기판(102)의 상부 또는 하부 주면에 인접하여 존재하지 않을 수 있다. 이러한 구현예에서, 반사기에 인접하게 통과하는 광은 간단히 기판(102) 밖으로 투과될 수 있으며, 기판 밖에서 광은 (예를 들어, 기판(102)을 포함하는 하우징 내의 흡수 특징 또는 시스템)에 의해 흡수될 수 있다. 유사하게, 반사기(122A)의 공간 범위는 반사기(122A)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 구조화된 전자기 에너지(106)는 출력 광학기(110)(예를 들어, 광자 결정) 및 주변 반사기(122B 및 122C)에 입사한다. 반사기(122B 및 122C)에 의해 반사된 전자기 에너지는 출력 광학기(110B)(예를 들어, 개구)를 통해 기판(102) 밖으로 투과된다.
기판의 상부 주면(108) 및 하부 주면(112)의 각각과 마주하는 반사기 (및 임의로 흡수기)의 패턴을 선택함으로써, 전자기 에너지는 입력 광학기(104)로부터 출력 광학기(110A 및 110B)로 포개진 광학 경로를 따라 형상화되어 평행 이동된다. 예를 들어, 이러한 패턴은 출력 광학기(110A) 상에 입사하는 전자기 에너지를 제한하고 및/또는 기판(102) 내의 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한하도록 선택될 수 있다.
도 1c는 도시된 일 구현예에 따른 장치(103)를 도시한다. 장치(103)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a)와 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
도 1c의 장치(103)에서, 반사기 영역(122) 및 흡수기 영역(120)은 전자기 에너지(106A)의 각도 범위를 구조화하기 위해 상부 및 하부 주면의 둘 모두에 형성된다. 예를 들어, 반사기(122B)의 공간 범위는 반사기(122B)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 반사기(122B)에 인접한 흡수기(120F 및 120G)는 미광을 관리하는 기능을 한다. 유사하게, 반사기(122A)의 공간 범위는 반사기(122A)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 구조화된 전자기 에너지(106A)는 반사기(122B)의 얇은 필름에 의해 덮인 출력 광학기(110A)(예를 들어, 광 결정)에 입사한다. 반사기(122B)는 적어도 일부의 비 산란된(unscattered) (0 차) 및/또는 산란된 (일차) 전자기 에너지를 출력 광학기(110A)를 통해 검출기(116)로 투과할 수 있다(화살표(114)로 표시됨). 반사기(122B)는 반사된 전자기 에너지(106B)의 적어도 일부가 출력 광학기(110B)(예를 들어, 개구)에서 기판(102)을 빠져나가는 결과를 초래하는 광학 경로를 따라 비 산란된 (0 차) 및/또는 산란된 (일차) 전자기 에너지(106B)의 적어도 일부를 반사할 수 있다.
기판(102)의 상부 주면(108) 및 하부 주면(112)의 각각과 마주하는 반사기 (및 임의로 흡수기)의 패턴을 선택함으로써, 전자기 에너지(106A)는 입력 광학기(104)로부터 출력 광학기(110A 및 110B)로 포개진 광학 경로를 따라 형상화되어 평행 이동될 수 있다. 예를 들어, 이러한 패턴은 출력 광학기(110A 및 110B) 상에 입사하는 전자기 에너지를 제한하고 및/또는 기판(102) 내에서 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한하도록 선택될 수 있다.
도 1d는 도시된 일 구현예에 따른 장치(105)를 도시한다. 장치(105)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a)와 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
도 1d의 장치(105)에서, 반사기 영역(122) 및 흡수기 영역(120)은 전자기 에너지(106A)의 각도 범위를 구조화하기 위해 상부 및 하부 주면의 둘 모두에 형성된다. 예를 들어, 반사기(122B)의 공간 범위는 반사기(122B)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 반사기(122B)에 인접한 흡수기(120F 및 120G)는 미광을 관리하는 기능을 한다. 유사하게, 반사기(122A)의 공간 범위는 반사기(122A)에 의해 반사된 전자기 에너지를 공간적으로 제한한다. 구조화된 전자기 에너지(106A)는 반사기(122B)의 얇은 필름에 의해 덮인 출력 광학기(110A)(예를 들어, 광 결정)에 입사한다. 반사기(122B)는 적어도 일부의 비 산란된 (0 차) 및/또는 산란된 (일차) 전자기 에너지(화살표(114A)로 표시됨)를 출력 광학기(110A) 및 개구(111A)를 통해 검출기(116)로 전도할 수 있다. 반사기(122B)는 비 산란된 (0 차) 및/또는 산란된 (일차) 전자기 에너지(106B)를 반사된 전자기 에너지(106B) 중 적어도 일부가 반사기(122B)의 얇은 필름으로 덮인 출력 광학기(110B)(예를 들어, 광자 결정)에 입사하는 결과를 초래하는 광학 경로를 따라 반사할 수 있다. 반사기(122B)는 적어도 일부의 비산란된(0 차) 및/또는 산란된(일차) 전자기 에너지(화살표 (114B)로 표시됨)를 출력 광학기(110B) 및 개구(111B)를 통해 검출기(116)로 투과할 수 있다. 반사기(122B)는 반사된 전자기 에너지(106C)의 적어도 일부가 출력 광학기(110C)(예를 들어, 개구)에서 기판(102)을 빠져나가는 결과를 초래하는 광학 경로를 따라 비 산란된 (0 차) 및/또는 산란된 (일차) 전자기 에너지 반사기(106C)의 적어도 일부를 반사할 수 있다.
층(117)은 출력 광학기(110A 및 110B)를 검출기(116)로부터 분리하기에 적합한 두께(예를 들어, 3 mm, 3 mm 미만)를 가질 수 있다. 출력 광학기(110A 및 110B)와 연관된 개구(111A 및 111B) 사이의 경로 길이는 전자기 에너지가 층(117)을 가로지를 때 전자기 에너지의 산란이 거의 없거나 전혀 없도록 하는 경로 길이일 수 있다. 이러한 사례에서, 층(117)은 임의로 저 굴절률 없는 재료를 포함할 수 있다.
기판(102)의 상부 주면(108) 및 하부 주면(112) 각각과 마주하는 반사기 (및 임의로 흡수기)의 패턴을 선택함으로써, 전자기 에너지(106A)는 입력 광학기(104)로부터 출력 광학기(110A 및 110B)로 포개진 광학 경로를 따라 형상화되어 평행 이동될 수 있다. 예를 들어, 이러한 패턴은 출력 광학기(110A 및 110B) 상에 입사하는 전자기 에너지를 제한하고 및/또는 기판(102) 내의 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한하도록 선택될 수 있다. 도 1d에서 전자기 에너지를 검출기(116)로 투과하는 두 개의 출력 광학기(110A 및 110B)가 도시되지만, 다른 구현예에서 더 많은 출력 광학기(110) 및/또는 더 적은 출력 광학기(110)가 전자기 에너지를 검출기(116)로 투과하기 위해 사용될 수 있다.
도 2a는 도시된 일 구현예에 따른 장치(200)를 도시한다. 장치(200)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a)와 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(200)에서, 구조화 광학기(예를 들어, 반사기(122A))는 위에서 논의한 장치(100)와 유사한 상부 주면(108)에 근접하게 정의된다. 장치(100)와 대조적으로, 장치(200)는 기판(102)의 하부 주면(112)에 근접한 비 구조화 반사기(들)(122D)를 포함한다. 따라서, 장치(200)에서, 구조화 반사는 비 구조화 반사에 산재되어 있다. 갭(124A)으로부터 나오는 구조화된 전자기 에너지(106)는 출력 광학기(110)(예를 들어, 광자 결정, 개구 등)에 근접한 반사기(122D)에 입사하고, 출력 광학기(110)는 전자기 에너지를 전자기 에너지에 대한 광학 경로를 종단하는 기판의 상부 주면(108)에 근접한 흡수기(120C)로 다시 향하게 한다. 반사기(122D)로부터 흡수기(120C)로의 반사는 명료성을 위해 도시되지 않는다. 위에서 논의한 바와 같이, 일부 구현예에서 반사기는 흡수기에 의해 경계가 나누어지지 않을 수 있다. 이러한 구현예에서, 반사기 중 하나 이상의 반사기는 투과 부분 또는 다른 비 반사 부분에 의해 경계가 나누어질 수 있다.
도 2b는 도시된 일 구현예에 따른 장치(201)를 도시한다. 장치(201)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a) 및 장치(200)(도 2a)와 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 및 도 2a의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호로 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(201)에서, 구조화 광학기(예를 들어, 반사기(122A))는 위에서 논의한 장치(100) 및 장치(200)와 유사한 상부 주면(108)에 근접하게 정의된다. 장치(201)는 기판(102)의 하부 주면(112)에 근접한 비 구조화 반사기(들)(122D)를 포함한다. 따라서, 장치(201)에서, 구조화 반사는 비 구조화 반사에 산재되어 있다. 갭(124A)으로부터 나오는 구조화된 전자기 에너지(106)는 반사기(122D) 및 출력 광학기(110A)(예를 들어, 광자 결정, 개구)에 입사하고, 반사기(122D)는 광학 경로를 따르는 전자기 에너지의 적어도 일부를 방향을 바꾸어 기판(102)의 상부 주면(108)을 따라 출력 광학기(110B)(예를 들어, 개구)를 통해 기판(102)을 빠져 나가게 한다. 위에서 논의한 바와 같이, 일부 구현예에서, 반사기는 흡수기에 의해 경계가 나누어지지 않을 수 있다. 이러한 구현예에서, 반사기 중 하나 이상의 반사기는 투과 부분 또는 다른 비 반사 부분에 의해 경계가 나누어질 수 있다.
도 3a 및 3b는 도시된 일 구현예에 따른 장치(300)의 입면도 및 상면도를 각기 도시한다. 장치(300)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a), 장치(101)(도 1b 내지 도 1d), 장치(200)(도 2a) 및 장치(201)(도 2b)와 유사하다. 따라서, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도 1d 및 도 2a 및 도 2b의 구현예에 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(300)는 일부 구현예에서, 반사기(예를 들어, 반사 층)의 개구부 또는 흡수기(예를 들어, 흡수 층)의 개구부를 포함할 수 있는 입력 광학기(302)를 포함한다. 이러한 사례에서, 입력 광학기(302)는 반사기를 이용하여 원하지 않는 전자기 에너지를 전자기 에너지(106)의 광학 경로로부터 떨어져 향하게 할 수 있거나, 또는 흡수기를 사용하여 원하지 않는 전자기 에너지를 흡수할 수 있다. 장치(300)는 광학 경로를 따른 전자기 에너지(106)를 형상화하고 구조화된 광을 기판(102)의 길이(L)를 따라 출력 광학기(306)(예를 들어, 광자 결정, 출력 개구)를 포함하는 원하는 상호 작용 위치를 향해 측 방향으로 평행 이동하는데 사용되는 다수의 반사기(304A 내지 304E)(다섯 개가 도시되며, 일괄하여 (304))를 포함한다. 도시된 예에서, 구조화된 광은 출력 광학기(306)에 인접한 반사기(304E)로 측 방향으로 평행 이동된다. 반사기(304)는 구조화된 광을 기판(102)의 상부 주면(108)에 있는 위치(308)로 반사하고, 이곳에서 광은 기판을 빠져 나갈 수 있거나 또는 흡수 층에 의해 흡수될 수 있다. 출력 광학기(306)가 광자 결정 이외의 출력 광학기를 포함하는 구현예에서, 구조화된 광은 출력 광학기에 인접한 위치에 입사하도록 향하게 하기보다는 출력 광학기상에 직접 입사하도록 향하게 할 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 또한, 출력 광학기가 나노구조체가 아닌 개구이고 전자기 에너지가 출력 광학기에 직접 입사되는 경우, 전자기 에너지의 시준된 성분(화살표(114)로 표시됨)은 기판(102) 밖으로 통과된다.
일부 구현예에서, 반사기 중 적어도 일부는 반사기에 의해 반사되지 않은 광을 흡수하는 흡수기에 의해 경계 지어진다. 일부 구현예에서, 반사기 중 적어도 일부는 반사기에 의해 반사되지 않는 광이 투과 기판(102)을 빠져나가도록 흡수기에 의해 경계 지어지지 않는다. 도 3b는 기판의 상부 주면(108) 및 하부 주면 상의 구조체 간의 정렬을 도시한다. 이러한 구조체는, 예를 들어, 나노제작 프로세스를 사용하여 생성될 수 있다. 일부 구현예에서, 추가의 패터닝된 흡수기가 기판(102)의 주면(108 및 112) 중 하나 또는 둘 모두에 근접하게 위치되어 전자기 에너지를 추가로 형상화하고 및/또는 장치(300)의 미광 관리를 개선할 수 있다.
도 3c는 도시된 일 구현예에 따른 장치(301)를 도시한다. 장치(301)는 많은 점에서 장치(300)(도 3a 및 도 3b)와 유사하다. 따라서, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 3a 및 도 3b의 구현예에 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(301)는 일부 구현예에서, 반사기(예를 들어, 반사 층)의 개구부 또는 흡수기(예를 들어, 흡수 층)의 개구부를 포함할 수 있는 입력 광학기(302)를 포함한다. 이러한 사례에서, 입력 광학기(302)는 반사기를 이용하여 원하지 않는 전자기 에너지를 전자기 에너지(106)의 광학 경로로부터 떨어져 지향하게 할 수 있거나 또는 흡수기를 사용하여 원하지 않는 전자기 에너지를 흡수할 수 있다. 장치(301)는 광학 경로를 따른 전자기 에너지(106)를 형상화하고 구조화된 광을 기판(102)의 길이(L)를 따라 출력 광학기(306A)(예를 들어, 광자 결정, 출력 개구)를 포함하는 원하는 상호 작용 위치를 향해 측 방향으로 평행 이동하는데 사용되는 다수의 반사기(304A 내지 304G)(일곱 개가 도시되고, 일괄하여 (304))를 포함한다. 도시된 예에서, 구조화된 광은 반사기(304E) 및 출력 광학기(306A)로 측 방향으로 평행 이동된다. 반사기(304E)는 광학 경로를 따른 구조화된 광을 광이 기판을 빠져나가는 기판(102)의 상부 주면(108)에 있는 출력 광학기(306B)로 반사한다. 일부 구현예에서, 반사기 중 적어도 일부는 반사기에 의해 반사되지 않은 광을 흡수하는 흡수기에 의해 경계 지어진다. 일부 구현예에서, 반사기 중 적어도 일부는 반사기에 의해 반사되지 않은 광이 투과 기판(102)을 빠져 나갈 수 있도록 흡수기에 의해 경계 지어지지 않는다.
도 4는 도시된 일 구현예에 따른 장치(400)를 도시한다. 장치(400)는 장치(100)(도 1a), (101)(도 1b 내지 도1d), (200)(도 2a), (201)(도 2b), (300)(도 3a 및 도 3b) 및 (301)(도 3c)와 유사하다. 따라서, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 및 도 2b, 및 도 3a 내지 도 3c의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 설명된다.
장치(400)는 기판(102) 내에 네 개의 광학 경로(406A 내지 406D)를 함께 형성하는 다수의 반사기(402a 내지 402H)(일괄하여 (402)) 및 다수의 임의의 흡수기(404A 내지 404M)(일괄하여 (404))를 포함한다. 장치(400)는 네 개의 광학 경로(406A 내지 406D)로부터 각기 전자기 에너지를 수신하는 네 개의 광학기(408A 내지 408D)를 포함한다. 일부 구현예에서, 각각의 입력 광학기(408A 내지 408D)는 원하지 않는 전자기 에너지를 각각의 광학 경로로부터 떨어져 향하게 하는 반사 재료의 개구를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 입력 광학기(408A 내지 408D)는 흡수 재료의 개구를 포함할 수 있으며, 흡수 재료는 원하지 않는 전자기 에너지를 흡수한다.
기판(102)으로 진입한 후에, 전자기 에너지는 반사기(402)에 의해 형성된 주면 계면을 따른 반사를 통해 네 개의 광학 경로(406A-406D)를 따라 구조화된다. 흡수기(404)는 반사기(402)에 의해 반사되지 않는 미광을 관리하는 기능을 할 수 있다. 도시된 예에서, 광학 경로(406A-406D)는 기판(102)의 상부 주면(108) 내에 또는 상부 주면(108) 상에 형성된 두 개의 상이한 출력 광학기(410A 및 410B)에 인접한 기판의 상부 주면(108) 상의 네 개의 위치로 전자기 에너지를 향하게 하도록 형성된다. 특히, 반사기(402)는 광학 경로(406A 및 406C)를 따른 전자기 에너지를 구조화하여 출력 광학기(410A)에 인접한 기판(102)의 상부 주면(108)상의 두 개의 위치로 향하게 하며, 반사기는 광학 경로(406B 및 406D)를 따른 전자기 에너지를 구조화하여 출력 광학기(410B)에 인접한 기판의 상부 주면 상의 두 개의 위치로 향하게 한다. 일부 사례에서, 광학 경로(406A 내지 406D)의 일부 또는 전부는 전자기 에너지를 기판(102)의 상부 주면(108)상의 네 개의 위치로 향하게 하도록 형성되어, 전자기 에너지가 두 개의 상이한 출력 광학기(410A 및 410B) 중 하나 이상의 출력 광학기상에 입사하도록 한다.
도 5a 및 도 5b는 도시된 일 구현예에 따른 장치(500)의 상면도 및 저면도를 각각 도시한다. 장치(500)는 장치(100)(도 1a), (101)(도 1b 내지 도1d), (200)(도 2a), (201)(도 2b), (300)(도 3a 및 도 3b) 및 (301)(도 3c) 및 (400)(도 4)과 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 내지 도 3c 및 도 4의 구현예에 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 설명된다.
장치(500)는 기판(102) 상에 입사하는 전자기 에너지를 함께 구조화하고 구조화된 전자기 에너지를 출력 광학기(예를 들어, 광자 결정, 개구 등)에 인접한 영역으로 전달하는 다수의 광학 특징을 포함한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 장치(500)의 상부 주면(108)은 입력 광학기(502) 및 두 개의 이격된 반사기(504A 및 504B)를 포함한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 장치의 하부 주면(112)은 반사기(504C 및 504D) 및 출력 광학기(506)를 포함한다. 출력 광학기(506)는 도 5a에서 점선으로도 도시된다. 입력 광학기(502), 반사기(504A 내지 504D) 및 출력 광학기(506)는 입력 광학기를 통해 기판(102)으로 수신된 전자기 에너지가 구조화되어 측 방향으로 출력 광학기(506)에 전달되도록 정렬된다. 광학 경로를 따라 출력 광학기(506)를 지나 연장하는 기판(102)의 영역은 전자기 에너지를 기판(102)의 상부 주면(108)에 근접하게 위치된 흡수기(도 5a에 도시되지 않음)로 향하게 할 수 있다. 다른 예로서, 광학 경로를 따라 출력 광학기(506)를 지나 연장하는 기판(102)의 영역은 전자기 에너지를 하나 이상의 추가 반사기로 향하게 하여 하나 이상의 부가적인 광학 경로를 직렬로 제공할 수 있다.
일부 구현예에서, 입력 광학기(502)는 입력 개구(510)를 갖는 증착된 금속의 영역(508)(도 5a)을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 영역(508)은 흡수 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 영역(508)은 직사각형 모양일 수 있으며, 예를 들어, 2.0 mm의 너비 및 5.0 mm의 길이를 가질 수 있고, 입력 개구(510)는 0.093 mm의 너비 및 1.500 mm의 길이를 가질 수 있다. 상부 주면(108) 상의 반사기(504A 및 504B)는, 예를 들어, 0.032 ㎜의 너비 및 1.500 ㎜의 길이를 가질 수 있다. 하부 주면(112) 상의 반사기(504C 및 504D)는, 예를 들어, 0.100 mm의 너비 및 1.500 mm의 길이를 가질 수 있다. 출력 광학기(506)는 증착된 금속의 영역(512) 또는 개구(514)를 갖는 다른 반사 층을 포함할 수 있다. 대안적으로, 영역(512)은 흡수 층을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 개구(514)는 광자 결정 또는 다른 광학 구성요소(도시되지 않음)에 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 증착된 금속은 직사각형 모양일 수 있으며, 1.0 mm의 너비 및 4.0 mm의 길이를 가질 수 있고, 개구(514)는 0.111 mm의 너비 및 1.510 mm의 길이를 가질 수 있다.
도 5a 및 도 5b의 기판(102)의 우측에 표시된 치수는 일 예에 따른 각각의 특징의 중심 간 횡 방향 분리 간격(center-to-center lateral separation)이다. 도시된 예에서, 입력 개구(510)(도 5a)는 반사기(504A)로부터 1.523 mm 이격되고, 반사기(504A)는 반사기(504B)로부터 1.523 mm 이격되며, 반사기(504B)는 개구(514)로부터 0.680 mm 이격된다. 반사기(504C)는 반사기(504D)로부터 1.523㎜ 이격되고 반사기(504D)는 개구(514)로부터 1.5234㎜만큼 이격된다. 이러한 치수 및 분리 간격은 비 제한적인 예로서 제공된다.
도 6은 도 5a에 도시된 장치(500)의 상부 주면 레이아웃과 조합되어 기판(102) 내에서 입사 전자기 에너지를 구조화하고 구조화된 전자기 에너지를 출력 광학기(604)(예를 들어, 출력 개구 등)에 근접한 영역으로 전달할 수 있는 기판(102)의 하부 주면(600)에 대한 예시적인 레이아웃을 도시한다. 이러한 레이아웃에서, 하나 이상의 반사기(602)는 출력 광학기(604)를 둘러싸는 전체 하부 주면(600)을 실질적으로 덮는다. 일부 구현예에서, 반사기(602)는 기판(102)의 하부 주면(600) 상에 제조된 출력 광학기와 정렬된다. 금속이 없는 구역은 출력 광학기(604)를 둘러싸고 있을 수 있다. 예를 들어, 금속이 없는 구역은 출력 광학기(604)를 둘러싸는 너비(예를 들어, 5 마이크론)을 갖는 경계일 수 있다.
이 예에서, 하부 주면(600)은 전자기 에너지의 각도 분포를 구조화하지 않고, 그 대신에 전자 에너지를 단순히 상부 주면(108)(도 5a) 상에 위치된 구조화 반사기(504A 및 504B)로 전달한다. 광학 경로를 따라 출력 광학기(604)를 지나 연장하는 반사기(602)의 영역은 전자기 에너지를 기판(102)의 상부 주면(108)에 근접하게 위치된 흡수기(도 5a에 도시되지 않음)로 향하게 할 수 있다. 다른 예로서, 광학 경로를 따라 출력 광학기(604)를 지나 연장하는 기판(102)의 영역은 전자기 에너지를 하나 이상의 추가 반사기로 향하게 하여 하나 이상의 추가 광학 경로를 일렬로 제공할 수 있다.
도 7a는 도시된 일 구현예에 따른 장치(700)를 도시한다. 장치(700)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a), (101)(도 1b 내지 도1d), (200)(도 2a), (201)(도 2b), (300)(도 3a 및 도 3b), (301)(도 3c), (400)(도 4) 및 (500)(도 5a 및 도 5b, 도6)과 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 내지 도 3c, 도 4, 도 5a 및 도 5b 및 도 6의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호로 식별된다. 간결함을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 설명된다.
장치(700)는 기판(102)의 하부 주면(112)에 근접한 반사기(122D)로부터 반사된 전자기 에너지(106)를 수신하는 광학 요소(702)를 포함한다. 광학 요소(702)는 반사기, 스펙트럼적 선택 요소, 흡수기, 분산 또는 굴절 요소, 확산기 등을 포함할 수 있다. 하나의 광학 요소(702)만이 도시되지만, 일부 구현예에서는 동일 또는 상이한 유형의 둘 이상의 광학 요소가 상부 주면(108) 및 하부 주면(112) 중 하나에 인접하게 위치될 수 있다. 광학 요소(702)는 전자기 에너지가 기판에 진입하고, 기판 내에서 전파하고 및/또는 기판을 빠져나가는 원하는 광학적 특징을 제공하기 위해 본 명세서에서 논의된 임의의 구현예에 포함될 수 있다.
도 7b는 도시된 일 구현예에 따른 장치(701)를 도시한다. 장치(701)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a), (101)(도 1b 내지 도1d), (200)(도 2a), (201)(도 2b), (300)(도 3a 및 도 3b), (301)(도 3c), (400)(도 4), (500)(도 5a 및 도 5b, 도6) 및 (700)(도 7a)과 유사하다. 따라서, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 내지 도 3c, 도 4, 도 5a 및 도 5b, 도 6 및 도 7a의 구현예에 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(701)는 기판(102)의 하부 주면(112)에 근접한 반사기(122D)로부터 반사된 전자기 에너지(106)를 수신하는 광학 요소(702a)를 포함한다. 광학 요소(702a)는 반사기(122D)에 인접하여 배열된 출력 광학기(110A)(예를 들어, 광자 결정) 상에 입사되는 전자기 에너지를 반사한다. 반사기(122D)는 광학 경로를 따른 전자기 광(106) 중 적어도 일부를 반사하여 출력 광학기(110B)(예를 들어, 개구)에서 기판(102)을 빠져 나가게 한다. 광학 요소(702a 및 702b)는 반사기, 스펙트럼적 선택 요소, 흡수기, 분산 또는 굴절 요소, 확산기 등을 포함할 수 있다. 단지 두 개의 광학 요소(702)가 도시되지만, 일부 구현들에서는 동일하거나 상이한 유형의 더 많은 광학 요소가 상부 주면(108) 및 하부 주면(112) 중 어느 하나에 인접하여 위치될 수 있다. 광학 요소(702)는 전자기 에너지가 기판에 진입하고, 기판 내에서 전파하고 및/또는 기판을 빠져나가는 원하는 광학 특징을 제공하기 위해 본 명세서에서 논의된 임의의 구현예에 포함될 수 있다.
도 8은 도시된 일 구현예에 따른 장치(800)를 도시한다. 장치(800)는 많은 점에서 장치(100)(도 1a), (200)(도 2a), (201)(도 2b), (300)(도 3a 및 도 3b), (301)(도 3c), (400)(도 4), (500)(도 5a 및 도 5b, 도6) 및 (700)(도 7a)과 유사하므로, 유사한 또는 심지어 동일한 구조체 또는 요소는 도 1a 내지 도1d, 도 2a 및 도2b, 도 3a 내지 도3c, 도 4, 도 5a 및 도 5b, 도 6, 및 도 7a 및 도 7b의 구현예에서 사용된 것과 동일한 참조 번호에 의해 식별된다. 간결성을 위해, 중요한 차이점만이 아래에서 논의된다.
장치(800)는 전자기 에너지(106)가 기판(102)의 하부 주면(112)을 빠져 나가게 하는(화살표(804)로 표시됨) 출력 개구의 형태의 출력 광학기(802)를 포함한다. 따라서, 도시된 구현예에서, 입력 광학기(104) 및 출력 광학기(802)는 각각 비 투과 영역(예를 들어, 흡수기, 반사기)에 의해 경계가 나누어진 투과 영역인 개구를 포함한다.
예로서, 나노구조체의 어레이는 기판을 통과하는 (예를 들어, 전파하는 또는 그와 달리 투과되는) 전자기 에너지의 입력 스펙트럼을 정의하거나 결정론적으로 관련시키는 공간적으로 정의된 패턴으로 전자기 에너지(예를 들어, 광)를 추출할 수 있다. 검출기, 센서 또는 다른 변환기는 이미지를 캡처할 수 있거나 또는 그렇지 않으면 나노구조체(들)로부터의 상이한 각도에서 유발되는 강도 및/또는 파장 또는 검출기 또는 센서 또는 변환기의 적어도 하나의 치수(예를 들어, 길이)를 가로 지르는 강도 및/또는 파장을 검출, 감지 또는 측정할 수 있다. 도 9를 참조하여 아래에서 논의되는 바와 같이, 하나 이상의 프로세서 기반 디바이스는 이미지 정보를 이용하여 (예를 들어, 특정 원자 또는 분자 방출 선(atomic or molecular emission line)을 검출하기 위한) 하나 이상의 특정 파장 범위의 존재 및/또는 강도를 비롯한, 입사 전자기 에너지의 방사 스펙트럼을 결정할 수 있다.
다양한 나노구조체가 다양한 나노제조 기술을 사용하여 형성될 수 있다(예를 들어, 기판 또는 다른 층으로 패터닝될 수 있다).
나노구조체 어레이 또는 격자(예를 들어, 광자 결정, 플라즈모닉 나노구조체 어레이 또는 격자, 격자의 회절 격자 나노구조체 어레이)는 유전체 재료를 포함할 수 있고 및/또는 유전체 재료로 형성될 수 있다. 나노구조체 어레이 또는 격자는 기판의 외부 표면 또는 경계 상에 위치될 수 있다. 나노구조체 어레이 또는 격자는 유전체 재료 상에 또는 유전체 재료 내에 주기적 특징의 제 1 어레이를 포함하는 제 1 표면을 포함할 수 있다. 어레이는 적어도 2 차원으로(예를 들어, 길이 및 너비를 따라, 임의로는 깊이 또는 두께를 따라) 연장될 수 있으며, 주변 유전체 재료의 유효 유전율과 상이한 유효 유전율을 가질 수 있다. 주기적인 특징은 격자 상수의 구배(gradient)를 포함할 수 있는 정의된 또는 명시된 격자 상수를 가지며, 주기적 특징으로 인해 기판으로부터 추출되는 전자기 에너지의 부분은 부분적으로 정의되고 명시된 격자 상수(들)의 함수이다. 일부 구현예에서, 연속체(continuum)가 아닌, 상이한 격자 상수를 갖는 일련의 섹션이 이용될 수 있다.
예에서, 본 명세서에서 논의된 하나 이상의 광학 특징은 기판 자체 상에 형성되거나, 임프린트(imprint)되거나 또는 다른 방식으로 패터닝될 수 있거나, 또는 그 특징은, 예를 들어, 별개의 층에서 개별적으로 제조되고 기판의 주면에 기계적으로 및 광학적으로 결합될 수 있다. 예에서, 하나 이상의 광학 특징은 임프린트, 전자 빔 리소그래피를 통해 또는 다른 패터닝 기술(예를 들어, 다른 것들 중에서도 양광자 리소그래피(two-photon lithography), 투영 리소그래피(projection lithography)와 같은 광자 패터닝 기술)을 사용하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 주기적인 나노구조체 특징의 2 차원 어레이 패턴은 예컨대 투명 기판상의 또는 투명 기판 내의 투명한 매체에 형성될 수 있다. 예에서, 주기적인 나노구조체 특징의 2 차원 어레이 패턴은 선택적으로, 입사 전자기 에너지(예를 들어, 광학적 전자기 에너지 또는 광)를 내 결합(in-couple)하는데 및/또는 전자기 에너지(예를 들어, 광학적 전자기 에너지 또는 빛) (예를 들어, 다른 것들 중에서도 자외선 광, 가시광 또는 적외선 광)의 특정 파장 또는 파장 범위를 외 결합(out-couple)하는데 사용될 수 있다. 입사 전자기 에너지는 입력 광학기를 통해 기판의 주면에 제공될 때(예를 들어, 기판의 주면의 적어도 일부분에 포커싱되거나 결합될 때) 기판을 통해 투과되거나 전파될 수 있다. 유사하게, 예에서, 주기적인 나노구조체 특징의 3 차원 어레이 패턴은 예컨대, 별개의 층 상에서 형성되는 다른 기술들 중에서도, 일련의 분리하여 제조된 2 차원 어레이를 적층 또는 접합함으로써 형성될 수 있다.
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도 9를 참조하여 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 물품 또는 물품을 사용하는 장치는 조명원, 예를 들어, 파장 범위 내에서 방출하는 표준 LED(예를 들어, 백색 발광 LED)를 포함할 수 있다. 나노구조체는 상대적으로 좁은 범위의 파장(예를 들어, 적색, 청색, 자외선)에 반응할 수 있거나, 비교적 넓은 범위의 파장(예를 들어, 모든 가시 파장, 모든 광학 파장, 즉 가시 파장, 적어도 근적외선 파장, 적어도 근자외선 파장)에 반응할 수 있다.
도 9는 도시된 적어도 일 구현예에 따른 시스템(900)을 도시한다. 시스템(900)은 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 내지 도 3c, 도 4, 도 5a 내지 도 5b, 도 6, 도 7a 및 도 7b, 및 8을 참조하여 논의된 임의의 구현예의 장치 및/또는 구조체 또는 구성요소를 포함할 수 있다.
시스템(900)은 프로세서 기반 시스템, 예를 들면, 하나 이상의 검출기(902), 예를 들어, 위에서 논의된 다양한 장치의 검출기에 통신 가능하게 연결된 컴퓨터를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(900)은 장치의 하우징 내에 통합될 수 있거나 하우징으로부터 명확하게 분리될 수 있으며, 심지어는 장치 및 검출기(902)로부터 원격으로 위치될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(900)은 검출기(들)(902)에 의해 수신된 전자기 에너지(예를 들어, 광)에 관한 정보를 나타내는, 검출기(들)로부터의 정보를 수신하는데 적합하다. 도시되지 않지만, 컴퓨팅 시스템(900)과 검출기(들)(902) 사이에는 예를 들면, 검출기(들)(902)로부터의 원시 신호를 컴퓨팅 시스템(900)에 적합한 포맷으로 변경하는 하나 이상의 중간 구성요소(예를 들어, 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter) 또는 ADC)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(900)은 또한 검출기(들)(902)로부터의 정보를 분석하는데 적합하다. 컴퓨팅 시스템(900)은 또한 전자기 에너지로 표본 또는 샘플을 조명할 수 있고, 위에서 설명한 바와 같이 하우징의 내부에 제공되는 하나 이상의 조명원(904)을 제어하도록 통신 가능하게 연결될 수 있다. 물품 또는 물품을 사용하는 장치는 하나 이상의 조명원, 예를 들어, 표준 LED 또는 유기 LED의 형태를 취할 수 있고, 소정 파장 범위로 방출하는 하나 이상의 발광 다이오드(LED)(예를 들어, 백색 발광 LED, IR 발광 LED, 청색 발광 LED)를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(900)과 함께 장치는 분석 기구, 예를 들어, 분광계를 형성할 수 있다. 장치는 비교적 작은 폼 팩터 및 중량을 가질 수 있고, 일부 사례에서는 하나 이상의 배터리 셀을 통해 전력이 공급될 수 있으며, 이에 따라 휴대 가능하거나 심지어 손에 쥐어 사용될 수도 있다.
컴퓨팅 시스템(900)은 하나 이상의 프로세싱 유닛(906A 및 906B)(일괄하여 프로세싱 유닛(906)), 시스템 메모리(908) 및 시스템 메모리(908)를 비롯한 다양한 시스템 구성요소를 프로세싱 유닛(906)에 연결하는 시스템 버스(910)를 포함할 수 있다. 프로세싱 유닛(906)은 하나 이상의 중앙 프로세싱 유닛(central processing unit, CPU)(906A) (예를 들어, ARM Cortext-A8, ARM Cortext-A9, Snapdragon 600, Snapdragon 800, NVidia Tegra 4, NVidia Tegra 4i, Intel Atom Z2580, Samsung Exynos 5 Octa, Apple A7, Apple A8, Motorola X8), 그래픽 프로세싱 유닛(graphical processing unit, GPU)(906B), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP), 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA) 등과 같은 임의의 로직 프로세싱 유닛일 수 있다. 시스템 버스(910)는 메모리 제어기, 주변 버스 및 로컬 버스를 갖는 메모리 버스를 비롯한 임의의 공지된 버스 구조체 또는 아키텍처를 이용할 수 있다. 시스템 메모리(908)는 판독 전용 메모리(read-only memory, ROM)(908A), 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM)(908B) 및 플래시 메모리(908C)를 포함한다. 기본 입력/출력 시스템(basic input/output system, BIOS)은 ROM(908A)에 저장될 수 있으며, 예컨대 시작하는 동안 컴퓨팅 시스템(900) 내의 요소들 간에 정보를 전송하는 것을 돕는 기본 루틴을 포함하고 있다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 프로세싱 유닛(906A)에 의해 액세스될 수 있는 정보를 저장하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 그러한 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 전기적으로 소거 가능한 프로그래머블 판독 전용 메모리(electrically erasable programmable read-only memory, EEPROM), 플래시 메모리, 또는 다른 고체 상태 메모리 또는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(900)은 또한 임의의 다른 무선/유선 프로토콜을 지원하는 유선 네트워크 인터페이스 또는 포트(912) 및 무선 네트워크 인터페이스 또는 포트(914)와 같은 복수의 인터페이스를 포함할 수 있다. 무선 네트워크 인터페이스 또는 포트(914)는 하나 이상의 무선 장치(radio)(도시되지 않음) 및 연관된 안테나(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 송수신기 또는 무선 장치는 전자기 에너지를 통해 통신신호를 송신 및 수신할 수 있는 임의의 디바이스의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(900)은 각각의 연관된 안테나와 함께, 하나 이상의 셀룰러 송수신기 또는 무선 장치, 하나 이상의 WI-FI®송수신기 또는 무선 장치 및 하나 이상의 BLUETOOTH®송수신기 또는 무선 장치를 포함할 수 있다. 따라서, 컴퓨팅 시스템(900)은 셀룰러, WI-FI® 및 BLUETOOTH® 및 통신을 통해 통신할 수 있는 스마트 폰 또는 태블릿 컴퓨터일 수 있다.
셀룰러 통신 송수신기 또는 무선 장치의 비 제한적인 예는 CDMA 송수신기, GSM 송수신기, 3G 송수신기, 4G 송수신기, LTE 송수신기 및 음성 전화 능력 또는 그래픽 데이터 교환 능력 중 적어도 하나를 갖는 임의의 유사한 현재 또는 미래에 개발되는 모바일 디바이스 송수신기를 포함한다. 적어도 일부의 사례에서, 셀룰러 송수신기 또는 무선 장치는 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 사례에서, 셀룰러 송수신기 또는 무선 장치는 적어도 하나의 전용의 전 이중 또는 반 이중 음성 호출 인터페이스 및 적어도 하나의 전용 데이터 인터페이스를 포함할 수 있다. 다른 사례에서, 셀룰러 송수신기 또는 무선 장치는 전 이중 또는 반 이중 음성 호출 및 데이터 전송의 둘 모두를 동시에 수용할 수 있는 적어도 하나의 통합 인터페이스를 포함할 수 있다.
WI-FI®송수신기 또는 무선 장치의 비 제한적인 예는 Atmel, Marvell 또는 Redpine으로부터 구입 가능한 BCM43142, BCM4313, BCM94312MC, BCM4312 및 WI-FI®칩셋을 비롯하여, Broadcom으로부터 구입 가능한 다양한 칩셋을 포함한다. WI-FI®송수신기 또는 무선 장치의 비 제한적인 예는 Broadcom, Texas Instruments 및 Redpine으로부터 구입 가능한 다양한 칩셋을 포함한다.
운영 체제(예를 들어, Linux®, iOS®, Android®, Windows® Phone, Windows® 8 및 이와 유사한 것), 하나 이상의 애플리케이션 프로그램, 다른 프로그램 또는 모듈, 및 프로그램 데이터와 같은 프로그램 모듈은 시스템 메모리(908)에 저장될 수 있다. 애플리케이션 프로그램은 프로세서 유닛(들)(906)이 원시 형태 또는 전처리된 형태의 검출기(들)(902)로부터의 정보를 생성, 처리 및/또는 수신하게 하고, 그 정보를 분석하게 하여, 예를 들어, 복수의 파장 각각에서 검출된 광의 강도를 결정하게 하는 명령어를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 애플리케이션 프로그램은 프로세서 유닛(들)(906)이 본 명세서에 설명된 하나 이상의 행위를 수행하게 하는 명령어를 포함한다.
다른 프로그램 모듈은 패스워드 또는 다른 액세스 보호 및 통신 암호화와 같은 보안을 다루기 위한 명령어를 포함할 수 있다. 시스템 메모리(908)는, 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(900)이 인터넷, 기업 인트라넷, 익스트라넷, 또는 본 명세서에 설명한 바와 같은 다른 네트워크 및 디바이스의 웹 사이트와 같은 소스에 데이터를 액세스하고 교환할 수 있게 하기 위한 통신 프로그램, 예를 들면, 웹 클라이언트 또는 브라우저뿐만 아니라, 서버 컴퓨팅 시스템상의 다른 서버 애플리케이션을 또한 포함할 수 있다. 브라우저는 하이퍼텍스트 마크업 언어(Hypertext Markup Language, HTML), 확장 가능한 마크업 언어(Extensible Markup Language, XML) 또는 무선 마크업 언어(Wireless Markup Language, WML)와 같은 마크업 언어 기반 브라우저일 수 있으며, 문서의 데이터에 부가된 구문적으로 구분된 문자를 사용하여 문서의 구조를 표현하는 마크업 언어로 동작한다. Mozilla, Google 및 Microsoft의 브라우저와 같은 다수의 웹 클라이언트 또는 브라우저가 상업적으로 사용 가능하다.
운영자는 명령어 및 정보를 터치 스크린(도시되지 않음)과 같은 입력 디바이스 및/또는 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 컴퓨팅 시스템(900)으로 입력할 수 있다. 다른 입력 디바이스는 마이크로폰, 포인팅 디바이스 등을 포함할 수 있다. 카메라 유닛과 같은 이러한 입력 디바이스 및 다른 입력 디바이스는 버스(910) 또는 인터페이스 또는 포트(912, 914), 예컨대 시스템 버스(910)에 연결된 직렬 포트 인터페이스 또는 범용 직렬 버스(universal serial bus, USB) 포트를 통해 하나 이상의 프로세싱 유닛(906)에 연결되지만, 병렬 포트, 게임 포트 또는 무선 인터페이스와 같은 다른 인터페이스가 사용될 수 있다. 터치 스크린 디바이스 또는 다른 디스플레이 디바이스는 비디오 어댑터와 같은 비디오 인터페이스(도시되지 않음)를 통해 시스템 버스(910)에 연결된다.
컴퓨팅 시스템(900)은 하나 이상의 원격 컴퓨터 및/또는 디바이스와의 논리적 연결을 사용하여 네트워크 환경에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(900)은 하나 이상의 셀룰러 네트워크, 모바일 디바이스, 유선 전화 및 다른 서비스 공급자 또는 정보 서버와의 논리적 연결을 사용하여 네트워크 환경에서 동작할 수 있다. 통신은 유선 및 무선 무선 네트워크 아키텍처, 예를 들어, 유선 및 무선 전사적 컴퓨터 네트워크, 인트라넷, 익스트라넷, 장거리 통신 네트워크, 셀룰러 네트워크, 페이징 네트워크 및 기타 모바일 네트워크를 통해 이루어질 수 있다.
위의 상세한 설명은 블록도, 개략도 및 예를 사용하여 디바이스 및/또는 프로세스의 다양한 구현예를 제시하였다. 그러한 블록도, 개략도 및 예가 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 포함하는 한, 관련 기술분야에서 통상의 기술자라면 그러한 블록도, 흐름도 또는 예 내에 있는 각각의 기능 및/또는 동작이 개별적으로 및/또는 집합적으로, 넓은 범위의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어에 의해 또는 실질적으로 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 구현예에서, 본 주제는 주문형 집적 회로(ASIC)를 통해 구현될 수 있다. 그러나, 관련 기술분야에서 통상의 기술자라면, 본 명세서에 개시된 구현예가 전체적으로 또는 부분적으로, 표준 집적 회로에서, 하나 이상의 컴퓨터상에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 시스템상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램)으로서, 하나 이상의 제어기(예를 들어, 마이크로제어기) 상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서, 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서) 상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서, 펌웨어로서, 또는 실질적으로 이들의 임의의 조합으로서 동등하게 구현될 수 있으며, 회로를 설계하고 및/또는 소프트웨어 및/또는 펌웨어에 대한 코드를 기입하는 것이 본 개시 내용에 비추어 관련 기술분야에서 통상의 기술자의 기술 범위 내에 있을 것이라는 것을 인식할 것이다.
관련 기술분야에서 통상의 기술자라면 본 명세서에 제시된 많은 방법 또는 알고리즘이 부가적인 행위를 이용할 수 있고, 일부 행위를 생략할 수 있고 및/또는 행위를 명시된 것과 상이한 순서로 실행할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
또한, 관련 기술분야에서 통상의 기술자라면 본 명세서에서 교시된 메커니즘이 다양한 형태의 프로그램 제품으로서 배포될 수 있으며, 예시적인 구현예가 실제로 배포를 수행하는데 사용되는 신호를 담은 매체의 특정 유형에 상관없이 동등하게 적용된다는 것을 이해할 것이다. 신호를 담은 매체의 예는 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 다음의 것: 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, CD ROM, 디지털 테이프 및 컴퓨터 메모리와 같은 기록 가능한 유형의 매체를 포함한다.
위에서 설명한 다양한 구현예는 조합되어 추가의 구현예를 제공할 수 있다. 본 명세서에서 특정 교시 및 정의와 모순되지 않는 범위까지, 2016년 5월 10일자로 출원된 U.S. 가 특허출원 제 62/334,050 호; 2015년 9월 29일자로 출원된 U.S. 가 특허출원 제 62/234,315 호를 비롯한, 본 명세서에서 참조된 모든 U.S. 특허, U.S. 특허 출원 공개, U.S. 특허 출원, 외국 특허, 외국 특허 출원 및 비 특허 공개는 그 전체가 본 명세서에서 참조로 포함된다. 필요하다면, 구현예의 양태가 수정되어 다양한 특허, 출원 및 공개의 시스템, 회로 및 개념을 적용하여 더 추가적인 구현예를 제공할 수 있다.
위의 상세한 설명에 비추어 구현예 대해 이러한 변경 및 다른 변경이 이루어질 수 있다. 일반적으로, 다음의 청구범위에서, 사용되는 용어는 청구범위를 명세서 및 청구범위에 개시된 특정 구현예로 제한하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그러한 청구범위의 자격을 부여 받은 균등물의 전체 범위와 함께 가능한 모든 구현예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 청구범위는 본 개시내용에 의해 제한되지 않는다.
Claims (50)
- 장치로서,
적어도 복수의 파장의 전자기 에너지를 투과하는 기판 - 상기 기판은 제 1 단부, 제 2 단부, 제 1 주면, 제 2 주면, 적어도 하나의 에지, 길이, 너비 및 두께를 갖고, 상기 제 2 단부는 상기 기판의 상기 길이를 가로 질러 상기 제 1 단부에 대향하고, 상기 제 2 주면은 상기 제 1 주면으로부터 상기 기판의 상기 두께를 가로 질러 대향하고, 상기 적어도 하나의 에지는 상기 제 1 주면의 적어도 일부분과 상기 제 2 주면의 적어도 일부분 사이에서 연장하고, 상기 기판의 상기 너비는 상기 기판의 두께보다 큼 -;
내부에서 전반사 없이 전자기 에너지를 상기 기판의 상기 제 1 또는 상기 제 2 주면 중 적어도 하나를 통해 상기 기판으로 제공하도록 지향하여 위치된 적어도 제 1 입력 광학기;
상기 기판의 길이 또는 너비 중 적어도 하나를 따라 상기 제 1 입력 광학기로부터 이격된 적어도 제 1 출력 광학기;
상기 기판의 상기 제 1 주면을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 제 1 반사 부분 - 상기 제 1 반사 부분의 제 1 개수는 적어도 두 개의 반사 부분을 포함하고, 상기 다수의 제 1 반사 부분은 포개진 광학 경로(folded optical path)를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치되고, 상기 광학 경로의 적어도 일부는 전자기 에너지가 상기 제 1 입력 광학기에 입사할 때 상기 제 1 입력 광학기와 상기 제 1 출력 광학기 사이에서 상기 기판을 통해 연장함 -;
상기 기판의 상기 제 2 주면을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 제 2 반사 부분 - 상기 제 2 반사 부분의 제 1 개수는 적어도 두 개의 반사 부분을 포함하고, 상기 다수의 제 2 반사 부분은 전자기 에너지가 상기 제 1 입력 광학기에 입사할 때 상기 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치됨 -;
상기 기판의 상기 제 1 주면을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 제 1 비 반사 부분 - 상기 다수의 제 1 비 반사 부분 중 적어도 하나는 상기 다수의 제 1 반사 부분 중 적어도 하나의 적어도 일부분에 측 방향으로 인접하게 위치됨 -; 및
상기 기판의 상기 제 2 주면을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 제 2 비 반사 부분 - 상기 다수의 제 2 비 반사 부분 중 적어도 하나는 상기 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나의 적어도 일부분에 측 방향으로 인접하게 위치됨 - 을 포함하고, 상기 다수의 제 1 반사 부분 또는 상기 제 2 반사 부분 중 적어도 하나의 공간 범위는 상기 전자기 에너지를 상기 포개진 광학 경로를 따라 공간적으로 제한하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 제 1 반사 부분 또는 제 2 반사 부분 중 상기 적어도 하나는 상기 포개진 광학 경로를 따라 상기 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 제 1 반사 부분 및 상기 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나는 금속 층을 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 용융 실리카(fused silica)로 형성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 출력 광학기는 상기 기판의 상기 제 1 또는 상기 제 2 주면 중 적어도 하나로부터 제 1 세트의 파장의 전자기 에너지를 선택적으로 추출하는, 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 출력 광학기는 광자 결정(photonic crystal)을 포함하는, 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 광자 결정은 1 차원, 2 차원 또는 3 차원 광자 결정을 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 출력 광학기는 반사 재료 내의 갭에 위치되거나 갭을 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 출력 광학기는 흡수성 재료 내의 갭에 위치되거나 갭을 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 입력 광학기는 반사 재료에 의해 경계 지어지는 입력 개구를 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 입력 광학기는 흡수 재료에 의해 경계 지어지는 입력 개구를 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 길이는 상기 너비보다 크거나 같고, 상기 두께는 상기 길이보다 작고 상기 너비보다 작은, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판의 상기 길이 또는 상기 너비 중 적어도 하나를 따라, 상기 제 1 입력 광학기 및 상기 제 1 출력 광학기로부터 이격된 적어도 제 2 출력 광학기를 더 포함하는, 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 출력 광학기는 상기 제 1 입력 광학기와 상기 제 1 출력 광학기 사이에서 측 방향으로 이격된, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 출력 광학기는 제 1 광자 결정 격자(photonic crystal lattice) 또는 제 1 플라즈모닉 구조체(plasmonic structure) 중 하나를 포함하는, 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 길이는 상기 기판의 가장 긴 치수이며, 상기 두께는 상기 기판의 상기 길이 및 상기 너비에 수직인 축을 따라 상기 기판의 가장 작은 치수인, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판의 상기 제 1 주면은 상기 기판의 상기 제 2 주면과 평행한, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 입력 광학기는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 흡수 경계, 굴절 경계, 입력 개구 및 나노구조체로 이루어진 그룹 중에서 선택되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 출력 광학기는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 굴절 경계, 출력 개구 및 나노구조체로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 입력 광학기 및 상기 제 1 출력 광학기는 둘 모두 상기 기판의 상기 제 1 또는 상기 제 2 주면 중 동일한 주면 상에 있는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 입력 광학기 및 상기 제 1 출력 광학기는 각각 상기 기판의 상기 제 1 또는 상기 제 2 주면 중 각자의 주면 상에 있는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
전자기 에너지의 상기 복수의 파장 중 하나 이상에 반응하는 센서를 더 포함하고, 상기 센서는 상기 제 1 출력 광학기를 통해 적어도 상기 기판을 빠져나가는 전자기 에너지를 수신하도록 배치되는, 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 입력 광학기는 상기 기판의 상기 제 1 주면을 통해 상기 기판으로 광을 입력하도록 결합되며, 상기 센서는 상기 기판의 상기 제 2 주면을 통해 상기 기판을 빠져나가는 광을 수신하도록 배치된 광 센서인, 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 입력 광학기는 상기 기판의 상기 제 1 주면을 통해 상기 기판으로 광을 입력하며, 상기 센서는 상기 기판의 상기 제 1 주면을 통해 상기 기판을 빠져나가는 광을 수신하도록 배치된 광 센서인, 장치. - 제 1 항에 있어서,
전자기 에너지를 상기 기판의 상기 제 1 또는 상기 제 2 주면 중 적어도 하나를 통해 내부에서 전반사 없이 상기 기판으로 제공하도록 각각 지향되어 위치된 복수의 입력 광학기를 더 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판의 상기 길이 및 상기 너비 중 적어도 하나를 따라 이격된 복수의 출력 광학기를 더 포함하고, 상기 복수의 출력 광학기의 각각은 상기 기판의 상기 제 1 또는 상기 제 2 주면 중 적어도 하나로부터 전자기 에너지를 출력하는, 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 기판 내에 또는 상기 기판상에 배치된 스펙트럼적 선택 요소(spectrally selective element)를 더 포함하는, 장치. - 제 29 항에 있어서,
상기 스펙트럼적 선택 요소는 광자 결정 요소, 회절 요소, 굴절 요소, 프리즘 요소, 산란 요소, 또는 필터 요소 중 적어도 하나를 포함하는, 장치. - 제 29 항에 있어서,
상기 스펙트럼적 선택 요소는 상기 제 1 입력 광학기와 상기 제 1 출력 광학기 사이에서 측 방향으로 상기 기판 내부에 또는 상기 기판상에 배치되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 포개진 광학 경로를 따라 상기 기판의 상기 제 1 주면 또는 상기 제 2 주면에 적어도 근접하게 배치되는 광학 요소를 더 포함하고, 상기 광학 요소는 광자 결정 요소, 반사 격자(reflection grating), 투과 격자, 분산 요소, 굴절 요소, 필터, 렌즈, 광원 또는 확산기 중 적어도 하나를 포함하는, 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 제 1 및 제 2 비 반사 부분의 각각은 흡수 부분 또는 투과 부분을 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 제 1 및 제 2 비 반사 부분 중 적어도 하나는 페인트, 종이, 코팅 또는 필름 중 적어도 하나를 포함하는, 장치. - 장치를 제조하는 방법으로서,
적어도 복수의 파장의 전자기 에너지를 투과하는 기판을 제공하는 단계 - 상기 기판은 제 1 단부, 제 2 단부, 제 1 주면, 제 2 주면, 적어도 하나의 에지, 길이, 너비 및 두께를 갖고, 상기 제 2 단부는 상기 기판의 상기 길이를 가로 질러 상기 제 1 단부에 대향하고, 상기 제 2 주면은 상기 제 1 주면으로부터 상기 기판의 상기 두께를 가로 질러 대향하고, 상기 적어도 하나의 에지는 상기 제 1 주면의 적어도 일부분과 상기 제 2 주면의 적어도 일부분 사이에서 연장하고, 상기 기판의 상기 너비는 상기 기판의 두께보다 큼 -;
전자기 에너지를 상기 기판의 상기 제 1 또는 상기 제 2 주면 중 적어도 하나를 통해 상기 기판으로 제공하기 위해 적어도 제 1 입력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계;
상기 제 1 입력 광학기로부터 측 방향으로 이격된 적어도 제 1 출력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계 - 상기 제 1 출력 광학기는 상기 기판으로부터 전자기 에너지를 출력함 -;
다수의 제 1 반사 부분을 상기 기판의 상기 제 1 주면을 따라 적어도 부분적으로 지향하여 위치 설정하는 단계 - 상기 다수의 제 1 반사 부분은 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치되고, 상기 포개진 광학 경로의 적어도 일부는 전자기 에너지가 상기 제 1 입력 광학기에 입사할 때 상기 제 1 입력 광학기와 상기 제 1 출력 광학기 사이에서 상기 기판을 통해 연장함 -;
다수의 제 2 반사 부분을 상기 기판의 상기 제 2 주면을 따라 적어도 부분적으로 지향하여 위치 설정하는 단계 - 상기 다수의 제 2 반사 부분은 전자기 에너지가 상기 제 1 입력 광학기에 입사할 때 상기 포개진 광학 경로를 따라 전자기 에너지의 전파 방향을 제어하도록 지향되어 위치됨 -;
상기 기판의 상기 제 1 주면을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 제 1 비 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계 - 상기 다수의 제 1 비 반사 부분 중 적어도 하나는 상기 다수의 제 1 반사 부분 중 두 개의 각각의 적어도 일부분에 측 방향으로 인접하게 위치됨 -; 및
상기 기판의 상기 제 2 주면을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 다수의 제 2 비 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계 - 상기 다수의 제 2 비 반사 부분 중 적어도 하나는 상기 다수의 제 1 반사 부분 중 두 개의 각각의 적어도 일부분에 측 방향으로 인접하게 위치됨 - 를 포함하고,
상기 다수의 제 1 반사 부분 또는 상기 다수의 제 2 반사 부분 중 적어도 하나의 공간 범위는 상기 전자기 에너지를 상기 포개진 광학 경로를 따라 공간적으로 제한하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 제 1 반사 부분 또는 제 2 반사 부분 중 적어도 하나는 포개진 광학 경로를 따라 상기 전자기 에너지의 전파 각도의 범위를 제한하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 다수의 제 1 반사 부분 및 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 제 1 반사 부분 및 상기 다수의 제 2 반사 부부 중 적어도 하나는 금속 층을 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
광자 결정 격자, 확산기, 개구, 렌즈, 필터 또는 플라즈모닉 구조체 중 적어도 하나를 형성함으로써 상기 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계
를 더 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 제 1 출력 광학기를 상기 기판을 포함하는 유전체 내에 패터닝, 직접 성형 또는 주조하는 것 중 적어도 하나에 의해 상기 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계
를 더 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 제 1 출력 광학기가 상기 기판의 상기 제 1 주면 또는 상기 기판의 상기 제 2 주면을 통해 상기 기판으로부터 전자기 에너지를 출력하도록 상기 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계
를 더 포함하며,
상기 방법은:
상기 기판의 상기 제 1 주면 또는 상기 기판의 상기 제 2 주면을 통해 상기 기판으로부터 전자기 에너지를 출력하는 제 2 출력 광학기를 형성하는 단계
를 더 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 제 1 입력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 흡수 경계, 굴절 경계 및 나노광자(nanophotonic) 구조체 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 제 1 출력 광학기를 지향하여 위치 설정하는 단계는 포커싱 렌즈, 포커싱 렌즈의 어레이, 프리즘, 프리즘의 어레이, 거울, 거울의 어레이, 반사기, 반사 표면, 반사 경계, 흡수 경계, 굴절 경계, 출력 개구 및 나노구조체 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
1 차원, 2 차원 또는 3 차원 나노구조체를 형성함으로써 상기 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계
를 더 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 기판의 상기 제 1 주면 또는 상기 제 2 주면 중 상기 제 1 입력 광학기와 동일한 주면 상에 상기 제 1 출력 광학기를 형성함으로써 상기 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계
를 더 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 기판으로부터 상기 제 1 또는 상기 제 2 주면의 대향하는 주면 상에 상기 제 1 출력 광학기를 형성함으로써 상기 제 1 출력 광학기를 형성하는 단계
를 더 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 삭제
- 제 36 항에 있어서,
상기 다수의 제 1 비 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 상기 기판과 상기 다수의 제 1 반사 부분 중 하나 사이에 다수의 흡수 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 다수의 제 1 비 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계는 상기 다수의 제 1 반사 부분 중 적어도 하나가 다수의 흡수 부분 중 적어도 하나와 상기 기판 사이에 있도록 상기 다수의 제 1 흡수 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계를 포함하는, 장치를 제조하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 다수의 제 1 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계 및 상기 다수의 제 2 반사 부분을 지향하여 위치 설정하는 단계 이후에, 상기 포개진 광학 경로를 따라 상기 기판의 상기 제 1 주면 또는 상기 제 2 주면에 적어도 근접한 광학 요소를 지향하여 위치 설정하는 단계
를 더 포함하고,
상기 광학 요소는 광자 결정 요소, 반사 격자, 투과 격자, 분산 요소, 굴절 요소, 필터, 렌즈, 광원 또는 확산기 중 적어도 하나를 포함하는, 장치를 제조하는 방법.
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Families Citing this family (10)
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|---|---|---|---|---|
| US11092486B2 (en) * | 2017-12-08 | 2021-08-17 | California Institute Of Technology | Compact folded metasurface spectrometer |
| US11349567B2 (en) | 2019-03-13 | 2022-05-31 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Use of waveguides and lenses to improve light communication reception in devices |
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| US10958340B2 (en) * | 2019-05-09 | 2021-03-23 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Multi-channel light communications via waveguides |
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| JP7326149B2 (ja) | 2019-12-18 | 2023-08-15 | 株式会社クボタ | 作業機 |
| US11303827B2 (en) * | 2020-04-27 | 2022-04-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical device for a thermal sensor and a hybrid thermal sensor |
| WO2022076438A1 (en) | 2020-10-06 | 2022-04-14 | Chromation Inc. | Systems and methods to redistribute field of view in spectroscopy |
| US11740131B2 (en) * | 2020-12-16 | 2023-08-29 | Viavi Solutions Inc. | Optical device with a folded optical path |
| CN113345619B (zh) * | 2021-06-16 | 2022-07-12 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一维x射线折射闪耀波带片 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012057792A1 (en) | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Optical interconnect fabrics implemented with star couplers |
| WO2012112169A1 (en) | 2011-02-15 | 2012-08-23 | Westinghouse Electric Company Llc | Noise and vibration mitigation system for nuclear reactors employing an acoustic side branch resonator |
| WO2013102661A1 (en) | 2012-01-04 | 2013-07-11 | Carsten Thirstrup | Spectroscopic sensor for bio-sensing |
| US8854624B2 (en) | 2009-10-12 | 2014-10-07 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Photonic crystal spectrometer |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5121030A (en) | 1989-05-03 | 1992-06-09 | Honeywell Inc. | Absorption filters for chlor display devices |
| US5214736A (en) | 1990-07-16 | 1993-05-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical transmission line having a core of a non-linear optical material coated with an improved cladding |
| US6507709B2 (en) | 1999-12-09 | 2003-01-14 | Pentax Corporation | Photometry device |
| JP3925769B2 (ja) | 2000-03-24 | 2007-06-06 | 関西ティー・エル・オー株式会社 | ２次元フォトニック結晶及び合分波器 |
| WO2003012505A1 (de) * | 2001-07-02 | 2003-02-13 | Infineon Technologies Ag | Vorrichtung und verfahren zum multiplexen und/oder demultiplexen optischer signale einer mehrzahl von wellenlängen |
| KR100451689B1 (ko) | 2002-04-30 | 2004-10-11 | 삼성전자주식회사 | 포토닉 크리스탈을 이용한 반사형 디스플레이 장치 |
| US7355162B2 (en) | 2002-07-02 | 2008-04-08 | Optitune Plc | Optical wavelength measuring device using guiding body and diffractive structure |
| US7092101B2 (en) | 2003-04-16 | 2006-08-15 | Duke University | Methods and systems for static multimode multiplex spectroscopy |
| US6879451B1 (en) | 2004-01-07 | 2005-04-12 | Texas Instruments Incorporated | Neutral density color filters |
| US7394543B2 (en) | 2004-07-12 | 2008-07-01 | Utah State University Research Foundation | Spectral selection and image conveyance using micro filters and optical fibers |
| JP3917170B2 (ja) | 2004-10-29 | 2007-05-23 | 株式会社フジクラ | 分散補償素子 |
| US7274458B2 (en) | 2005-03-07 | 2007-09-25 | 3M Innovative Properties Company | Thermoplastic film having metallic nanoparticle coating |
| WO2007022085A2 (en) | 2005-08-12 | 2007-02-22 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Spontaneous emission of a resonant cavity |
| US7869032B2 (en) | 2007-04-05 | 2011-01-11 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Biosensors with porous dielectric surface for fluorescence enhancement and methods of manufacture |
| WO2008136812A2 (en) | 2007-05-07 | 2008-11-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Fluorescence detection enhancement using photonic crystal extraction |
| DE102010040768B4 (de) | 2010-09-14 | 2022-02-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Spektralzerlegungsvorrichtung und Herstellung derselben |
| WO2012088117A1 (en) | 2010-12-21 | 2012-06-28 | Ioannis Kymissis | Spectrometer including three-dimensional photonic crystal |
| WO2013158842A1 (en) | 2012-04-20 | 2013-10-24 | Dirk Englund | Photonic crystal cavity array |
| CN102684794A (zh) * | 2012-06-06 | 2012-09-19 | 苏州旭创科技有限公司 | 应用于高速并行长距离传输的新型波分复用解复用光组件 |
| CN105659127B (zh) * | 2013-10-31 | 2021-08-20 | 慧与发展有限责任合伙企业 | 复用的光电引擎 |
| US20160327746A1 (en) * | 2014-01-25 | 2016-11-10 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Bidirectional optical multiplexing employing a high contrast grating |
| US10656013B2 (en) | 2015-09-29 | 2020-05-19 | Chromation Inc. | Nanostructure based article, optical sensor and analytical instrument and method of forming same |
-
2017
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-
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- 2020-11-16 US US17/099,425 patent/US11353362B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8854624B2 (en) | 2009-10-12 | 2014-10-07 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Photonic crystal spectrometer |
| WO2012057792A1 (en) | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Optical interconnect fabrics implemented with star couplers |
| WO2012112169A1 (en) | 2011-02-15 | 2012-08-23 | Westinghouse Electric Company Llc | Noise and vibration mitigation system for nuclear reactors employing an acoustic side branch resonator |
| WO2013102661A1 (en) | 2012-01-04 | 2013-07-11 | Carsten Thirstrup | Spectroscopic sensor for bio-sensing |
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