KR102170164B1

KR102170164B1 - 광대역 광 소스들의 스펙트럼 튜닝을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102170164B1
Application number: KR1020187030824A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 힐; 암논 마나센; 오하드 바차르
Original assignee: 케이엘에이 코포레이션
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2020-10-27
Also published as: US10422508B2; US20170350575A1; KR20180130105A; IL261430B; CN108700509A; JP6921852B2; WO2017172540A3; EP3436802A4; WO2017172540A2; JP2021167979A; EP3436802A2; IL261430A; TWI733785B; CN108700509B; JP2019516126A; TW201800737A

Abstract

튜너블 스펙트럼 필터는 제1 튜너블 분산 요소, 제1 광학 요소, 초점 평면에 위치된 공간 필터링 요소, 제2 광학 요소, 및 제2 분산 요소를 포함한다. 제1 튜너블 분산 요소는 조정가능한 분산을 이용하여 스펙트럼 분산을 조명 빔에 도입한다. 제1 광학 요소는 조명 빔을 초점 평면에서 초점조정하는데, 여기서 초점 평면에서의 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔의 스펙트럼의 분포는 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능하다. 공간 필터링 요소는 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 분포에 기초하여 조명 빔의 스펙트럼을 필터링한다. 제2 광학 요소는 공간 필터링 요소로부터 투과된 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔을 수집한다. 제2 튜너블 분산 요소는 조명 빔으로부터 제1 튜너블 분산 요소에 의해 도입된 분산을 제거한다.

Description

광대역 광 소스들의 스펙트럼 튜닝을 위한 시스템 및 방법

본 출원은, 2016년 3월 28일자로 출원되고 발명의 명칭이 SPECTRAL TUNING OF BROADBAND COHERENT LIGHT SOURCES이며 Andrew V. Hill, Amnon Manassen, 및 Ohad Bachar를 발명자들로서 명명한 미국 가출원 일련 번호 제62/314,364호의 35 U.S.C. § 119(e) 하의 이익을 주장하고, 이 미국 가출원은 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다.

본 출원은, 2016년 7월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 SYSTEM AND METHOD FOR SPECTRAL TUNING OF BROADBAND LIGHT SOURCES이며 Andrew V. Hill, Amnon Manassen, 및 Ohad Bachar를 발명자들로서 명명한 미국 가출원 일련 번호 제62/365,129호의 35 U.S.C. § 119(e) 하의 이익을 주장하고, 이 미국 가출원은 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다.

본 개시내용은 일반적으로 광대역 광 소스들에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 광대역 광 소스들의 스펙트럼 제어에 관한 것이다.

광학 계측 시스템들에 사용되는 조명 소스들은 정확한 계측 데이터를 제공하기 위해 요구가 많은 동작 요건들 및 타이트한 허용오차들을 전형적으로 갖는다. 일부 적용들에서, 중심 파장 및 대역폭의 연속적인 유지가능성을 갖는 조명을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 스캐터로메트리 오버레이 계측 시스템(scatterometry overlay metrology system)에서는, 오버레이 측정의 감도가 오버레이 타깃들의 작은 변화들에 기초하여 조명의 상이한 파장들에 대해 상당히 변화될 수도 있다. 따라서, 연속적인 범위의 파장들에 걸친 조명 빔의 중심 파장의 정밀한 제어는 광범위한 조건들에 대한 정확한 측정들을 제공할 수도 있다. 추가로, 타이트한 초점조정 및 높은 초점조정 세기들을 용이하게 하기 위해 고휘도에서의 조명을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 조명 빔의 대역폭의 독립적인 제어가 조명 빔의 휘도에 대한 제어를 제공할 수도 있다.

그러나, 전형적인 튜너블 광 소스(tunable light source)들은 하나 이상의 조명 파장들에 대한 저휘도, 투과된 조명 파장과 필터링된 조명 파장 사이의 낮은 경사도, 조명의 대역폭 및 중심 파장을 독립적으로 수정하는 것에 대한 불가능, 세기 잡음, 스펙트럼 불안정성들 등을 겪을 수도 있다. 그에 따라, 상기에서 식별된 것들과 같은 결함들을 해결하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 개시내용의 수많은 이점들은 첨부 도면들을 참조하여 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 더 잘 이해될 수도 있다.
도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 튜너블 스펙트럼 필터(tunable spectral filter)를 예시하는 개념도이다.
도 2a는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 저역 통과 필터로서 구성된 필터링 요소의 상면도이다.
도 2b는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 고역 통과 필터로서 구성된 필터링 요소의 상면도이다.
도 2c는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 노치 필터로서 구성된 필터링 요소의 상면도이다.
도 2d는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 대역 통과 필터로서 구성된 필터링 요소의 상면도이다.
도 3a는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 제1 선택 파장을 통과시키는 튜너블 스펙트럼 필터의 부분의 개략도이다.
도 3b는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 제2 선택 파장을 통과시키는 튜너블 스펙트럼 필터의 부분의 개략도이다.
도 3c는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 제3 선택 파장을 통과시키는 튜너블 스펙트럼 필터의 부분의 개략도이다.
도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 저역 통과 필터를 제공하기 위한 제1 필터링 스테이지 및 고역 통과 필터를 제공하기 위한 제2 필터링 스테이지를 포함하는 튜너블 스펙트럼 필터의 개념도이다.
도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 광대역 조명 소스를 튜닝하기 위한 방법에서 수행되는 단계들을 예시하는 흐름도이다.
도 6은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 튜너블 스펙트럼 필터를 포함하는 튜너블 조명 소스를 예시하는 블록도이다.

본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 튜너블 스펙트럼 필터가 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 필터는 제1 튜너블 분산 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소의 분산은 조정가능하다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소는 스펙트럼 분산을 조명 빔에 도입한다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 제1 튜너블 분산 요소로부터 조명 빔을 수신하고 조명 빔을 초점 평면에서 초점조정하기 위한 제1 광학 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능하다. 다른 예시적인 실시예에서, 시스템은, 초점 평면에 위치된 공간 필터링 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 공간 필터링 요소는 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 조명 빔의 스펙트럼을 필터링한다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 공간 필터링 요소로부터 필터링된 스펙트럼을 갖는 조명 빔을 수집하기 위한 제2 광학 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 제2 광학 요소로부터 조명 빔을 수신하기 위한 제2 튜너블 분산 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제2 튜너블 분산 요소의 분산은 제1 튜너블 분산 요소의 분산에 대응할 수도 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제2 튜너블 분산 요소는 조명 빔으로부터 제1 튜너블 분산 요소에 의해 도입된 스펙트럼 분산을 제거한다.

본 개시내용의 하나 이상의 예시적인 실시예들에 따른, 튜너블 스펙트럼 필터가 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 필터는 제1 튜너블 분산 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소의 분산은 조정가능하다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소는 스펙트럼 분산을 조명 빔에 도입한다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 제1 튜너블 분산 요소로부터 조명 빔을 수신하고 조명 빔을 제1 초점 평면에서 초점조정하기 위한 제1 광학 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능하다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 제1 초점 평면에 위치된 제1 필터링 세그먼트를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 필터링 세그먼트는 제1 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 조명 빔의 스펙트럼을 필터링한다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 제1 필터링 세그먼트로부터 조명 빔을 수집하기 위한 제2 광학 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 제2 광학 요소로부터 조명 빔을 수신하고 조명 빔의 궤도를 조정가능하게 수정하도록 구성된 빔 스티어링 요소(beam steering element)를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 빔 스티어링 요소로부터 조명 빔을 수신하고 조명 빔을 제2 초점 평면에서 초점조정하기 위한 제3 광학 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제2 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 빔 스티어링 요소를 조정하는 것에 의해 제어가능하다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 제1 초점 평면에 위치된 제2 필터링 세그먼트를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제2 필터링 세그먼트는 제2 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 조명 빔의 스펙트럼을 필터링한다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 제2 필터링 세그먼트로부터 조명 빔을 수집하도록 구성된 제4 광학 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 필터는, 제4 광학 요소로부터 조명 빔을 수신하기 위한 제2 튜너블 분산 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제2 튜너블 분산 요소의 분산은 제1 튜너블 분산 요소의 분산에 대응할 수도 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제2 튜너블 분산 요소는 조명 빔으로부터 제1 튜너블 분산 요소에 의해 도입된 스펙트럼 분산을 제거한다.

본 개시내용의 하나 이상의 예시적인 실시예들에 따른, 튜너블 광대역 조명 소스가 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 소스는, 조명 빔을 생성하도록 구성된 조명 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 소스는, 조명 빔을 수신하기 위한 튜너블 스펙트럼 필터를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 소스는 제1 튜너블 분산 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소의 분산은 조정가능하다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소는 스펙트럼 분산을 조명 빔에 도입한다. 다른 예시적인 실시예에서, 소스는, 제1 튜너블 분산 요소로부터 조명 빔을 수신하고 조명 빔을 초점 평면에서 초점조정하기 위한 제1 광학을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능하다. 다른 예시적인 실시예에서, 소스는, 초점 평면에 위치된 공간 필터링 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 공간 필터링 요소는 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 조명 빔의 스펙트럼을 필터링한다. 다른 예시적인 실시예에서, 소스는, 공간 필터링 요소로부터 필터링된 스펙트럼을 갖는 조명 빔을 수집하기 위한 제2 광학 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 소스는, 제2 광학 요소로부터 조명 빔을 수신하기 위한 제2 튜너블 분산 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제2 튜너블 분산 요소의 분산은 제1 튜너블 분산 요소의 분산에 대응할 수도 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제2 튜너블 분산 요소는 조명 빔으로부터 제1 튜너블 분산 요소에 의해 도입된 스펙트럼 분산을 제거한다.

본 개시내용의 하나 이상의 예시적인 실시예들에 따른, 광대역 조명 소스를 튜닝하기 위한 방법이 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 방법은, 제1 튜너블 분산 요소로 스펙트럼 분산을 조명 빔에 도입하는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소의 분산은 조정가능하다. 다른 예시적인 실시예에서, 방법은, 조명 빔을 초점 평면에서 초점조정하는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 분포는 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능하다. 다른 예시적인 실시예에서, 방법은, 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼을 공간적으로 필터링하는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 방법은, 제2 튜너블 분산 요소로 조명 빔의 스펙트럼 분산을 제거하는 단계를 포함하고, 여기서 제2 튜너블 분산 요소의 분산은 제1 튜너블 분산 요소의 분산에 대응하도록 구성된다.

전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 양측 모두는 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 청구된 바와 같은 본 발명을 반드시 제한하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하고, 일반적인 설명과 함께, 본 발명의 원리들을 설명하도록 기능한다.

첨부 도면들에 예시되는 개시된 요지에 대한 참조가 이제 상세히 이루어질 것이다. 본 개시내용은 특정 실시예들 및 그의 특정 특징들에 관련하여 특히 도시 및 설명되었다. 본 명세서에 제시된 실시예들은 제한하기보다는 예시적인 것으로 간주된다. 본 개시내용의 사상 및 범주로부터 벗어나는 일 없이 형태 및 세부사항에 있어서 다양한 변경들 및 수정들이 이루어질 수도 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 용이하게 명백한 것이어야 한다.

도 1 내지 도 6을 일반적으로 참조하면, 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 광대역 조명 소스들의 스펙트럼 콘텐츠를 튜닝하기 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 예를 들어, 광대역 조명 소스는 슈퍼컨티뉴엄 레이저(supercontinuum laser)와 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 공간적으로 가간섭성인 조명 소스(spatially coherent illumination source)를 포함할 수도 있다. 본 개시내용의 실시예들은 조명 빔의 스펙트럼의 통과된 파장들의 분포가 급속히 조정될 수도 있도록 하는 튜너블 스펙트럼 필터에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 튜너블 스펙트럼 필터는, 스펙트럼 분산을 조명 빔 내에 도입하기 위한 튜너블 분산 요소를 포함한다. 예를 들어, 튜너블 분산 요소는, 결정체에서 전파되는 음향 파들에 의해 생성된 회절 격자(diffraction grating)가 급속히 튜닝가능한 피치 및 변조 깊이를 가질 수도 있는 음향-광학 편향기를 포함할 수도 있다. 부가적인 실시예들은 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔을 공간 필터에 초점조정하여 공간 필터가 공간 필터 상의 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 조명 빔의 스펙트럼을 필터링하도록 하기 위한 광학 요소를 갖는 튜너블 필터에 관한 것이다. 부가적인 실시예들은 제1 튜너블 분산 요소에 의해 도입된 스펙트럼 분산을 제거하기 위해 필터링된 조명 빔을 부가적인 튜너블 분산 요소로 지향시키기 위한 부가적인 광학 요소를 포함하는 튜너블 스펙트럼 필터에 관한 것이다. 예를 들어, 제2 튜너블 분산 요소의 분산은 제1 튜너블 분산 요소의 분산에 대응하도록 동적으로 조정될 수도 있다. 이와 관련하여, 조명 빔의 스펙트럼 컴포넌트들은 고휘도를 갖는 단일 빔으로 재결합될 수도 있다. 본 개시내용의 추가의 실시예들은 튜너블 스펙트럼 필터를 포함하는 튜너블 광대역 조명 소스에 관한 것이다.

본 명세서에서, 조명의 초점조정된 빔의 세기는 적어도 부분적으로 조명 소스의 휘도(예를 들어, 조명 빔의 파워(power) 대 빔 직경과 빔 발산의 곱의 제곱의 비율)에 좌우된다는 것이 인식된다. 추가로, 조명 빔의 공간 가간섭성의 정도는 조명 빔이 타이트하게 초점조정될 수도 있는 정도에 영향을 미친다. 따라서, 넓은 스펙트럼 및 낮은 발산을 갖는 공간적으로 가간섭성인 조명 빔은 튜너블 조명 소스에 특히 적합할 수도 있다. 예를 들어, 슈퍼컨티뉴엄 레이저는 타이트한 초점조정에 적합한 고휘도를 갖는 조명의 넓고 연속적인 스펙트럼을 제공할 수도 있다. 이와 관련하여, 튜너블 조명 소스는, 공간적으로 가간섭성인 소스(예를 들어, 슈퍼컨티뉴엄 레이저 소스 등), 및 소스의 스펙트럼의 원하는 부분을 선택하기 위한 튜너블 스펙트럼 필터를 포함할 수도 있다.

음향-광학 편향기들은 공간적으로 가간섭성인 광을 포함하는 광대역 광을 분산(예를 들어, 회절)시키는 것에 특히 매우 적합할 수도 있다는 것이 추가로 인식된다. 음향-광학 편향기는, RF 주파수에서 구동되는 트랜스듀서에 의해 결정체에 유도되는 회절 격자를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 음향-광학 편향기 상에 입사되는 광대역 조명은 하나 이상의 회절 차수(diffracted order)들로 회절될 수도 있다. 예를 들어, 음향-광학 튜너블 필터(acousto-optic tunable filter)(AOTF)는 이 원리를 이용하여, 특정 각도에서 회절되는 입사 빔으로부터의 광의 부분을 선택할 수도 있다. 이와 관련하여, AOTF에서 출사되는 광의 파장은 음향-광학 편향기의 구동 주파수 그리고 그에 따라 생성된 회절 격자의 피치를 조정하는 것에 의해 선택될 수도 있다.

그러나, AOTF들은 이들이 특정 적용들에 부적합하게 만드는 수 개의 단점들을 가질 수도 있다. 예를 들어, AOTF들은 선택된 빔의 대역폭의 제한된 제어를 제공할 수도 있고, 대역폭을 수정하려는 시도들(예를 들어, 구동 신호의 세기에 기초하여 격자의 변조 깊이를 조정하는 것 등)은 출력 빔에 세기 잡음을 도입할 수도 있는데, 이 세기 잡음은 특정 적용들에 있어서의 성능을 저하시킬 수도 있다. 부가적으로, 출력 빔은 스펙트럼적으로 분산될 수도 있다. 예를 들어, 입력 빔의 각각의 파장은 상이한 각도에서 회절될 수도 있다. 따라서, 출력 빔은 입력 빔보다 더 큰 발산 각도를 포함할 수도 있는데, 이 발산 각도는 휘도를 감소시킬 수도 있다. 추가로, 출력 빔은, 출력 빔의 스펙트럼이 빔 프로파일에 걸쳐 공간적으로 분산되도록 하는 공간 처프(spatial chirp)를 포함할 수도 있다.

본 개시내용의 실시예들은 스펙트럼 분산을 조명 빔 내에 도입하기 위한 제1 튜너블 분산 요소(예를 들어, 음향-광학 편향기 등), 조명 빔의 스펙트럼을 수정하기 위한 공간 필터, 및 제1 튜너블 분산 요소에 의해 도입된 분산을 제거하기 위한 제2 튜너블 분산 요소를 포함하는 튜너블 필터에 관한 것이다. 예를 들어, 공간 필터는, 조명 빔의 스펙트럼의 부분을 선택하기 위한 애퍼처(aperture)를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 출력 빔의 중심 파장은 제1 튜너블 분산 요소의 분산(예를 들어, 음향-광학 편향기의 구동 주파수 등)에 기초하여 선택될 수도 있고, 출력 빔의 대역폭은 애퍼처의 폭에 기초하여 독립적으로 선택될 수도 있다. 부가적으로, 제2 튜너블 분산 요소는 필터링된 조명 빔과 연관된 분산을 제거할 수도 있어서 출력 빔이 입력 빔과 동일한 발산을 가질 수도 있고 공간 처프가 없을 수도 있다.

일반적인 의미에서, 스펙트럼 필터는 조명의 선택 파장들(예를 들어, 전자기 방사 등)을 선택적으로 통과(예를 들어, 투과 또는 반사)시킬 수도 있다. 예를 들어, 스펙트럼 필터는 조명의 스펙트럼 파워(예를 들어, 단위 파장 당 파워)를 선택적으로 수정할 수도 있다. 추가로, 스펙트럼 필터는 전형적으로 조명의 스펙트럼 파워만을 감소시킬 수도 있다. 따라서, 스펙트럼 필터의 스펙트럼 투과율은 파장의 함수로서 조명의 투과율(예를 들어, 0% 내지 100%, 0 내지 1 등)을 설명할 수도 있다. 투과율은 투과 및/또는 반사를 통해 필터에 의해 통과된 조명을 지칭할 수도 있다는 것에 주목한다.

추가로, 튜너블 스펙트럼 필터의 스펙트럼 투과율은 조정가능할 수도 있다. 이와 관련하여, 튜너블 스펙트럼 필터는 조명 소스의 스펙트럼 콘텐츠를 동적으로 수정할 수도 있다. 예를 들어, 튜너블 대역 통과 필터로서 동작하는 튜너블 스펙트럼 필터는 통과된 조명의 중심 파장, 저역 통과 차단 파장(low-pass cutoff wavelength), 고역 통과 차단 파장, 통과된 파장들과 필터링된 파장들 사이의 전이의 선예도(sharpness) 등을 동적으로 수정할 수도 있지만, 그러한 것이 요구되지 않는다. 다른 예로서, 튜너블 스펙트럼 필터는 조명의 하나 이상의 선택된 파장들의 스펙트럼 파워를 동적으로 수정(예를 들어, 하나 이상의 선택된 파장들에 대한 필터의 스펙트럼 투과율 등을 수정)하여 조명 소스의 맞춤형 스펙트럼 프로파일을 제공할 수도 있다.

계측 시스템들을 위한 조명 소스들의 맥락에서, 튜너블 스펙트럼 필터는 샘플(예를 들어, 반도체 웨이퍼 등)로 지향될 필터링된 조명의 스펙트럼 콘텐츠(예를 들어, 조명의 대역폭, 통과 대역의 중심 파장 등)를 제어할 수도 있다. 이와 관련하여, 계측 시스템은, 광대역 조명 소스, 및 조명 소스의 스펙트럼을 선택적으로 필터링하여 원하는 스펙트럼 특성들을 갖는 조명을 샘플에 제공하기 위한 튜너블 스펙트럼 필터를 포함할 수도 있다. 추가로, 튜너블 스펙트럼 필터는 필터링된 조명의 스펙트럼 콘텐츠의 급속한 수정, 필터링된 조명의 안정적인 스펙트럼, 통과된 조명에 대한 원하는 스펙트럼 범위 내의 스펙트럼 파워의 최소 손실, 저지된 조명에 대한 원하지 않는 스펙트럼 범위 내의 스펙트럼 파워의 최대 감쇠, 조명의 통과된 파장들과 저지된 파장들 사이의 예리한 전이, 높은 튜너블 스펙트럼 해상도(예를 들어, 좁은 파장 범위의 스펙트럼 파워를 선택적으로 수정하는 능력 등), 및/또는 필터링된 조명의 위상 분포의 최소 섭동을 제공할 수도 있지만, 제공하는 것이 요구되지 않는다. 각도 분해 스케터로미터(angularly resolved scatterometer)는 2009년 10월 22일자로 공개된 미국 특허 출원 공개 공보 제2009/0262366호에 일반적으로 설명되어 있고, 이 미국 특허 출원 공개 공보는 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다.

부가적으로, 튜너블 스펙트럼 필터들은 광범위한 적용들에 이용될 수도 있다는 것에 주목한다. 따라서, 본 개시내용의 사상 및 범주는 튜너블 스펙트럼 필터의 임의의 적용으로 확장될 수도 있다.

도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 튜너블 스펙트럼 필터(101)를 포함하는 튜너블 광대역 조명 소스(100)의 개념도이다. 일 실시예에서, 튜너블 광대역 조명 소스(100)는 다수의 파장들을 포함하는 스펙트럼 콘텐츠를 갖는 조명 빔(104)을 생성하도록 구성된 조명 소스(102), 스펙트럼 분산을 조명 빔(104)에 도입하기 위한 제1 튜너블 분산 요소(106), 초점 평면에서의 스펙트럼의 분포에 기초하여 조명 빔을 필터링하기 위한 공간 필터링 요소(108), 및 조명 빔(104)으로부터 제1 튜너블 분산 요소(106)에 의해 도입된 분산을 제거하기 위한 제2 튜너블 분산 요소(110)를 포함한다. 예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106)는 조명 빔(104)의 스펙트럼이 빔 프로파일에 걸쳐 공간적으로 분포될 수도 있도록 조명 빔(104)을 스펙트럼적으로 분산시킬 수도 있다. 공간 필터링 요소(108)는 조명 빔의 스펙트럼의 부분들을 선택적으로 통과 또는 차단시킬 수도 있다. 이와 관련하여, 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 스펙트럼 투과율은 공간 필터링 요소(108)의 공간 투과율과 관련될 수도 있다. 추가로, 제2 튜너블 분산 요소(110)는 조명 빔(104)의 스펙트럼이 빔 프로파일에 걸쳐 더 이상 공간적으로 분포되지 않도록 제1 튜너블 분산 요소(106)에 의해 도입된 스펙트럼 분산을 제거할 수도 있다. 예를 들어, 제2 튜너블 분산 요소(110)의 분산은 제1 튜너블 분산 요소(106)에 의해 도입된 분산을 제거하기 위해 제1 튜너블 분산 요소(106)의 분산에 대응하도록 동적으로 조정될 수도 있다. 따라서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는 부가적인 빔 특성들(예를 들어, 발산 각도 등)을 수정하는 일 없이 조명 빔(104)의 스펙트럼 콘텐츠를 필터링할 수도 있다.

튜너블 스펙트럼 필터(101)의 스펙트럼 투과율은 다양한 방법들에 의해 튜닝될 수도 있다. 일 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소(106)의 분산을 조정하는 것은, 조명 빔(104)의 스펙트럼의 어느 파장들이 통과되는지를 제어하기 위해 공간 필터링 요소(108) 상의 조명 빔(104)의 스펙트럼의 공간 분포를 수정할 수도 있다. 다른 실시예에서, 공간 필터링 요소(108)의 공간 투과율(예를 들어, 하나 이상의 에지들의 포지션 등)을 조정하는 것은, 튜너블 스펙트럼 필터(101)에 의해 통과되는 조명 빔(104)의 스펙트럼의 부분들을 수정할 수도 있다.

다른 실시예에서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는, 제1 튜너블 분산 요소(106), 제2 튜너블 분산 요소(110), 또는 공간 필터링 요소(108) 중 적어도 하나에 통신가능하게 커플링된 제어기(112)를 포함한다. 이와 관련하여, 제어기(112)는 필터링된 조명 빔(104)의 스펙트럼 콘텐츠를 튜닝하기 위한 하나 이상의 신호들을 하나 이상의 컴포넌트들에 제공할 수도 있다. 예를 들어, 제어기(112)는 공간 필터링 요소(108) 상의 조명 빔(104)의 스펙트럼의 분포를 수정하기 위해 제1 튜너블 분산 요소(106) 및/또는 제2 튜너블 분산 요소(110)의 분산 특성들을 수정하기 위한 하나 이상의 신호들을 제공할 수도 있다. 다른 예로서, 제어기(112)는 공간 필터링 요소(108)의 공간 투과율 분포를 조정하여, 필터링된(예를 들어, 통과된) 조명 빔(104)의 스펙트럼 분포를 제어할 수도 있다.

조명 소스(102)는 조명의 다수의 파장들을 갖는 조명 빔(104)을 제공하기에 적합한 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 타입의 조명 소스일 수도 있다. 조명 소스(102)는 백색 광 소스(예를 들어, 가시 파장들을 포함하는 스펙트럼을 갖는 광대역 광 소스), 레이저 소스, 아크 램프, 무전극 램프, 또는 레이저 지속 플라즈마(laser sustained plasma)(LSP) 소스를 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 조명 소스(102)는 높은 공간 가간섭성을 갖는 광대역 광 소스이다. 예를 들어, 조명 소스(102)는 슈퍼컨티뉴엄 레이저(예를 들어, 백색 광 레이저)를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 조명 소스(102)는, 높은 공간 가간섭성을 갖는 조명 빔(104)을 제공하기 위해 공간 필터와 커플링되는 비교적 낮은 공간 가간섭성을 갖는 광대역 소스를 포함할 수도 있다. 추가로, 조명 빔(104)의 스펙트럼 콘텐츠는, 자외선(UV) 방사, 가시 방사, 또는 적외선(IR) 방사를 포함하지만 이에 제한되지 않는 광의 임의의 범위의 파장들을 포함할 수도 있다.

다른 실시예에서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 제1 튜너블 분산 요소(106)는 공간 분산을 조명 빔(104)에 도입할 수도 있다. 이와 관련하여, 제1 튜너블 분산 요소(106)에서 출사되는 조명 빔(104)은 조명 빔(104)의 스펙트럼이 빔 프로파일에 걸쳐 분포되도록 하는 공간 처프를 가질 수도 있다. 예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106)는 제1 튜너블 분산 요소(106)로부터의 조명 빔(104)의 출사 각도가 스펙트럼 콘텐츠(예를 들어, 파장)에 따라 변화되도록 각도 분산을 조명 빔(104)에 도입할 수도 있다. 예시로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 튜너블 분산 요소(106) 상에 입사되는 3개의 별개의 파장들을 포함하는 조명 빔(104)은 별개의 서브-빔들(예를 들어, λ₁, λ₂, λ₃)로 분산될 수도 있다. 그러나, 도 1에 예시되고 상술된 별개의 파장들과 연관된 서브-빔들의 도시는 단지 예시 목적들을 위해서만 제공되고, 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다는 것에 주목한다. 예를 들어, 조명 빔(104)은, 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔(104)이 연속적인 스펙트럼적으로 분산된 빔을 (예를 들어, 별개의 서브-빔들 없이) 포함할 수도 있도록 하는 연속적인 스펙트럼 범위를 포함할 수도 있다.

제1 튜너블 분산 요소(106)는 스펙트럼 분산을 조명 빔(104) 내에 도입하기에 적합한 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 타입의 분산 요소일 수도 있다. 예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106)는 회절 또는 굴절과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 임의의 메커니즘을 통해 분산을 조명 빔(104) 내에 도입할 수도 있다. 추가로, 제1 튜너블 분산 요소(106)는 투과형 및/또는 반사형 광학 요소들로 형성될 수도 있다.

다른 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소(106)는 동적으로 생성된 회절 격자를 포함한다. 이와 관련하여, 회절 격자는 기판 재료(예를 들어, 투명한 광학 재료)에서 동적으로 생성될 수도 있다. 추가로, 제1 튜너블 분산 요소(106)의 분산은 동적으로 생성된 회절 격자의 물리적 특성들을 조정하는 것에 의해 튜너블 스펙트럼 필터(101)를 튜닝하기 위해 동적으로 수정될 수도 있다. 예를 들어, 동적으로 생성된 회절 격자의 주기 또는 변조 깊이는 분산의 값(예를 들어, 조명의 특정 파장들이 회절되는 각도들)을 제어하도록 (예를 들어, 제어기(112)를 통해) 조정될 수도 있다. 다른 예로서, 동적으로 생성된 회절 격자의 변조 깊이는 분산의 효율(예를 들어, 조명의 특정 파장이 회절되는 효율 값)을 제어하도록 (예를 들어, 제어기(112)를 통해) 조정될 수도 있다.

예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106)는 전기-광학 편향기 상의 음향-광학 편향기(예를 들어, 음향-광학 변조기 등)를 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소(106)는, 고체 매체를 통해 전파되는 초음파들을 생성하도록 구성된 트랜스듀서와 커플링된 고체 매체로 이루어지는 음향-광학 편향기를 포함한다. 굴절률과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 고체 매체의 특성들은 조명 빔(104)이 고체 매체와의 상호작용 시에 회절되도록 전파되는 초음파들에 의해 수정될 수도 있다. 게다가, 초음파들은 고체 매체 내의 음속(velocity of sound)으로 고체 매체를 통해 전파될 수도 있고, 고체 매체 내의 음속뿐만 아니라 구동 신호의 주파수와 관련된 파장을 가질 수도 있다. 따라서, 트랜스듀서의 변조 주파수 및/또는 변조 강도는 동적으로 생성된 회절 격자의 물리적 특성들 및 제1 튜너블 분산 요소(106)의 대응하는 분산 특성들(예를 들어, 분산)을 수정하도록 동적으로 조정될 수도 있다.

다른 실시예에서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는, 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔(104)을 초점 평면(116)에 초점조정하여 조명 빔(104)의 스펙트럼이 초점 평면(116)에 걸쳐 공간적으로 분포될 수도 있도록 하기 위한 제1 광학 요소(114)(예를 들어, 하나 이상의 렌즈들 등)를 포함한다. 예를 들어, 회절 격자를 포함하는 제1 튜너블 분산 요소(106)는 조명 빔(104)의 조명의 각각의 파장을 상이한 각도에서 회절시키는 것에 의해 각도 분산을 도입할 수도 있다. 제1 광학 요소(114)는 제1 튜너블 분산 요소(106)로부터의 임의의 회절 차수(예를 들어, ±1차 회절, ±2차 회절 등)의 광을 수집할 수도 있다. 추가로, 제1 광학 요소(114)는 조명 빔(104)의 스펙트럼 내의 조명의 각각의 파장이 초점 평면(116) 내의 상이한 위치에 초점조정될 수도 있도록 초점 평면(116)에서 각도 분산을 선형 분산으로 변환할 수도 있다.

본 명세서에서, 초점 평면(116)은, 조명 빔(104)의 스펙트럼 컴포넌트들이 초점조정되는 임의의 표면에 대응할 수도 있다는 것에 주목한다. 예를 들어, 초점 평면(116)은 평평한 평면을 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 초점 평면(116)은 만곡된 표면을 포함할 수도 있다. 추가로, 초점 평면(116)은 분산 평면에 직교할 수도 있지만, 그러한 것이 요구되지 않는다.

다른 실시예에서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 공간 필터링 요소(108)는 초점 평면(116)에 위치된다. 이와 관련하여, 공간 필터링 요소(108)는 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔(104)을 공간적으로 필터링할 수도 있다. 예를 들어, 공간 필터링 요소(108)는 포지션의 함수로서 조명(예를 들어, 임의의 파장의 조명)의 투과율을 설명하는 공간 투과율을 가질 수도 있다. 따라서, 조명 빔(104)의 조명의 각각의 파장의 스펙트럼 파워는 공간 필터링 요소(108)의 공간 투과율에 따라 수정될 수도 있다. 이와 관련하여, 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 스펙트럼 투과율은 공간 필터링 요소(108)의 공간 투과율을 통해 제어가능할 수도 있다. 일 경우에서, 공간 필터링 요소(108)는 조명 빔(104)의 선택 파장(또는 파장 범위)(예를 들어, 도 1에 예시된 바와 같은 λ₂)을 통과시킬 수도 있다.

공간 필터링 요소(108)는 초점 평면(116)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수도 있지만, 그러한 것이 요구되지 않는다. 일 실시예에서, 공간 필터링 요소(108)는 (예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106) 및/또는 제1 광학 요소(114)에 의해 결정된 바와 같이) 만곡된 표면을 포함하는 초점 평면(116)에 매칭시키기 위한 만곡된 형상을 가질 수도 있다.

다른 실시예에서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는, 공간 필터링 요소(108)에 의해 통과된 스펙트럼적으로 분산된 조명을 수집하기 위한 제2 광학 요소(118)(예를 들어, 하나 이상의 렌즈들 등)를 포함한다. 예를 들어, 제2 광학 요소(118)는 공간 필터링 요소(108)로부터 스펙트럼적으로 분산된 그리고 필터링된 조명 빔(104)의 적어도 일부분을 수집할 수도 있고, 조명 빔(104)의 수집된 부분을 제2 튜너블 분산 요소(110)로 지향시킬 수도 있다. 추가로, 제2 광학 요소(118)는 수집된 스펙트럼적으로 분산된 그리고 필터링된 조명 빔(104)을 제2 튜너블 분산 요소(110)로 지향시킬 수도 있다. 일 실시예에서, 제2 광학 요소(118)는 제1 광학 요소(114)와 상보적이다. 예를 들어, 제2 광학 요소(118)는 조명 빔(104)의 스펙트럼의 선형 분산을 각도 분산으로 변환할 수도 있다.

다른 실시예에서, 제2 튜너블 분산 요소(110)는 조명 빔(104)의 스펙트럼 분산을 제거한다. 예를 들어, 제2 튜너블 분산 요소(110)는, 제1 튜너블 분산 요소(106)에 의해 도입된 스펙트럼 분산을 제거하도록 제1 튜너블 분산 요소(106)의 분산에 대응하기 위해 조정될 수도 있는 분산을 가질 수도 있다. 예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106) 및 제2 튜너블 분산 요소(110) 각각은, 조정가능한 주파수 및/또는 변조 깊이를 갖는 회절 격자를 생성하기 위해 폭 조정가능한 주파수 및/또는 진폭의 구동 신호(예를 들어, 제어기(112)에 의해 제공됨)에 의해 구동되는 음향-광학 편향기를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 제1 튜너블 분산 요소(106) 및 제2 튜너블 분산 요소(110)에 대한 구동 신호들은 상보적일 수도 있어서 제1 튜너블 분산 요소(106)의 분산이 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 스펙트럼 필터링 특성들을 제어하도록 튜닝됨에 따라, 제2 튜너블 분산 요소(110)는 조명 빔(104) 내의 스펙트럼 분산을 제거할 수도 있다. 추가로, 제2 튜너블 분산 요소(110)는 제2 광학 요소(118)로부터의 조명 빔(104)에 관련하여 배향될 수도 있어서, 조명 빔(104)의 분포된 스펙트럼 컴포넌트들이 재결합되어 공통 전파 경로를 따라가도록 한다. 이와 관련하여, 제2 튜너블 분산 요소(110)에서 출사되는 조명 빔(104)은 입력 조명 빔(104)의 스펙트럼적으로 필터링된 버전이다. 추가로, 제2 튜너블 분산 요소(110)에서 출사되는 조명 빔(104)은 공간 처프가 없을 수도 있다.

제1 튜너블 분산 요소(106) 및 제2 튜너블 분산 요소(110)는 제2 튜너블 분산 요소(110)가 제1 튜너블 분산 요소(106)에 의해 도입된 스펙트럼 분산을 제거할 수도 있도록 매칭된 쌍의 분산 요소들일 수도 있지만, 그러한 것이 요구되지 않는다. 일 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소(106) 및 제2 튜너블 분산 요소(110)는 매칭된 구동 신호들을 갖는 매칭된 쌍의 음향-광학 편향기들이다. 다른 실시예에서, 제2 튜너블 분산 요소(110)는 제1 튜너블 분산 요소(106)에 매칭되지 않는다. 예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106) 및 제2 튜너블 분산 요소(110)의 구동 주파수들은 상이할 수도 있다(예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106) 및 제2 튜너블 분산 요소(110)는 상이한 회절 차수들 등을 이용한다). 다른 예로서, 제2 튜너블 분산 요소(110)의 구동 신호는 제1 광학 요소(114), 제2 광학 요소(118), 또는 공간 필터링 요소(108)와 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 부가적인 컴포넌트들과 연관된 분산을 제거하도록 조정될 수도 있다. 추가의 예로서, 제1 튜너블 분산 요소(106) 및 제2 튜너블 분산 요소(110)는 상이한 동작 원리들(예를 들어, 음향-광학 편향, 전기-광학 편향 등)을 가질 수도 있다.

다른 실시예에서, 제1 광학 요소(114) 및 제2 광학 요소(118)는 광학 릴레이 시스템을 형성한다. 예를 들어, 제1 광학 요소(114) 및 제2 광학 요소(118)는 무한초점 광학 릴레이(afocal optical relay)(예를 들어, 무한초점 퓨필 릴레이(afocal pupil relay) 등)를 형성할 수도 있다. 이와 관련하여, 제1 광학 요소(114) 및 제2 광학 요소(118)는 제1 튜너블 분산 요소(106)에서의 조명 빔(104)의 분포를 제2 튜너블 분산 요소(110)로 릴레이할 수도 있다. 예를 들어, 시준된 조명 빔(collimated illumination beam)(104)이 제1 튜너블 분산 요소(106) 상에 입사될 수도 있고, 시준된 그리고 스펙트럼적으로 필터링된 조명 빔(104)이 제2 튜너블 분산 요소(110)에서 출사될 수도 있다. 따라서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는 (예를 들어, 통과된 파장들의) 발산(예를 들어, 시준 정도), 공간 가간섭성, 또는 휘도와 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 조명 빔(104)의 특성들에 최소로 영향을 미칠 수도 있는데, 이는 임의의 시스템(예를 들어, 계측 시스템 등)으로의 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 통합을 용이하게 할 수도 있다.

공간 필터링 요소(108)는 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 필터링 동작을 제공하기 위해 임의의 공간 투과율 분포를 가질 수도 있다. 따라서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는 저역 통과 필터, 고역 통과 필터, 대역 통과 필터, 또는 노치 필터와 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 임의의 타입의 스펙트럼 필터로서 동작할 수도 있다. 도 2a 내지 도 2d는 상이한 필터링 동작들에 대응하는 공간 필터링 요소(108)의 예시적인 상면도들이다. 예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106)는 조명 빔(104)의 파장이 도 2a 내지 도 2d에서 정의된 바와 같이 포지티브 X 방향을 따라 증가하도록 X 방향을 따라 조명 빔(104)을 스펙트럼적으로 분산시킬 수도 있다. 따라서, 조명 빔(104)의 스펙트럼 파워는 X 방향을 따라 공간 필터링 요소(108)의 공간 투과율 분포에 따라 수정될 수도 있다.

도 2a는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 저역 통과 필터로서 구성된 공간 필터링 요소(108)의 상면도이다. 일 실시예에서, 공간 필터링 요소(108)는, 초점 평면(116)의 X 방향을 따라 저지 대역(204) 내에 분포된 조명을 저지하기 위한 저역 통과 필터링 세그먼트(202)를 포함한다. 역으로, 통과 대역(206) 내의 조명은 공간 필터링 요소(108)에 의해 통과될 수도 있다. 이와 관련하여, 공간 필터링 요소(108)는 범위(206)에 위치된 조명 빔(104)의 파장들을 선택적으로 통과시킬 수도 있다. 추가로, 통과된 조명과 저지된 조명 사이의 차단 파장이 튜닝될 수도 있다. 예를 들어, 제어기(112)는 통과 범위(206) 내의 파장들의 분포를 제어하기 위해 (예를 들어, 동적으로 생성된 회절 격자의 피치를 수정하는 것 등에 의해) 파장들의 각도 분포를 수정하도록 제1 튜너블 분산 요소(106)에게 지시할 수도 있다. 다른 예로서, 제어기(112)는 통과 범위(206) 내의 파장들의 분포를 제어하기 위해 초점 평면(116) 내의 저역 통과 필터링 세그먼트(202)의 포지션을 수정하도록 공간 필터링 요소(108)에게 지시할 수도 있다.

도 2b는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 고역 통과 필터로서 구성된 공간 필터링 요소(108)의 상면도이다. 일 실시예에서, 공간 필터링 요소(108)는, 초점 평면(116)의 X 방향을 따라 통과 대역(210) 내에 분포된 조명을 통과시키기 위한 고역 통과 필터링 세그먼트(208)를 포함한다. 역으로, 저지 대역(212) 내의 조명은 공간 필터링 요소(108)에 의해 저지될 수도 있다. 이와 관련하여, 공간 필터링 요소(108)는 통과 대역(210)에 위치된 조명 빔(104)의 파장들을 선택적으로 통과시킬 수도 있다. 추가로, 통과된 조명과 저지된 조명 사이의 차단 파장이 튜닝될 수도 있다. 예를 들어, 제어기(112)는 통과 대역(210) 내의 파장들의 분포를 제어하기 위해 (예를 들어, 동적으로 생성된 회절 격자의 피치를 수정하는 것 등에 의해) 파장들의 각도 분포를 수정하도록 제1 튜너블 분산 요소(106)에게 지시할 수도 있다. 다른 예로서, 제어기(112)는 통과 대역(210) 내의 파장들의 분포를 제어하기 위해 초점 평면(116) 내의 저역 통과 필터링 세그먼트(202)의 포지션을 수정하도록 공간 필터링 요소(108)에게 지시할 수도 있다.

도 2c는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 노치 필터로서 구성된 공간 필터링 요소(108)의 상면도이다. 일 실시예에서, 공간 필터링 요소(108)는, 초점 평면(116)의 X 방향을 따라 저지 대역(216) 내에 분포된 조명을 저지하기 위한 노치 필터링 세그먼트(214)를 포함한다. 역으로, 통과 대역들(218a, 218b) 내의 조명은 공간 필터링 요소(108)에 의해 통과될 수도 있다. 이와 관련하여, 공간 필터링 요소(108)는 통과 대역들(218a, 218b)에 위치된 조명 빔(104)의 파장들을 선택적으로 통과시킬 수도 있다. 추가로, 통과된 조명과 저지된 조명 사이의 차단 파장들이 튜닝될 수도 있다. 예를 들어, 제어기(112)는 통과 대역들(218a, 218b) 내의 파장들의 분포를 제어하기 위해 (예를 들어, 동적으로 생성된 회절 격자의 피치를 수정하는 것 등에 의해) 파장들의 각도 분포를 수정하도록 제1 튜너블 분산 요소(106)에게 지시할 수도 있다. 다른 예로서, 제어기(112)는 통과 대역들(218a, 218b) 내의 파장들의 분포를 제어하기 위해 초점 평면(116) 내의 저역 통과 필터링 세그먼트(202)의 포지션을 수정하도록 공간 필터링 요소(108)에게 지시할 수도 있다. 추가로, 공간 필터링 요소(108)는, 초점 평면(116) 내의 조명을 선택적으로 저지하기 위한 임의의 수의 부가적인 노치 필터링 세그먼트들(214)을 포함할 수도 있다.

도 2d는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 대역 통과 필터로서 구성된 공간 필터링 요소(108)의 상면도이다. 일 실시예에서, 공간 필터링 요소(108)는, 초점 평면(116)의 X 방향을 따라 저지 대역(220a) 내에 분포된 조명을 저지하기 위한 저역 통과 필터링 세그먼트(202), 및 저지 대역(220b) 내에 분포된 조명을 저지하기 위한 고역 통과 필터링 세그먼트(208)를 포함한다. 역으로, 통과 대역(222) 내의 조명은 공간 필터링 요소(108)에 의해 통과될 수도 있다. 이와 관련하여, 공간 필터링 요소(108)는 통과 대역(222)에 위치된 조명 빔(104)의 파장들을 선택적으로 통과시킬 수도 있다. 추가로, 통과된 조명과 저지된 조명 사이의 차단 파장들(예를 들어, 저역 통과 및 고역 통과 차단 파장들)이 튜닝될 수도 있다. 예를 들어, 제어기(112)는 통과 대역(222) 내의 파장들의 분포를 제어하기 위해 (예를 들어, 동적으로 생성된 회절 격자의 피치를 수정하는 것 등에 의해) 파장들의 각도 분포를 수정하도록 제1 튜너블 분산 요소(106)에게 지시할 수도 있다. 다른 예로서, 제어기(112)는 통과 대역(222) 내의 파장들의 분포를 제어하기 위해 초점 평면(116) 내의 저역 통과 필터링 세그먼트(202) 및/또는 고역 통과 필터링 세그먼트(208)의 포지션을 수정하도록 공간 필터링 요소(108)에게 지시할 수도 있다. 일 경우에서, 제어기(112)는 저역 통과 필터링 세그먼트(202)와 고역 통과 필터링 세그먼트(208) 사이의 분리를 수정하여 통과 대역(222)의 폭 그리고 그에 대응하여 통과된 조명의 대역폭을 조정할 수도 있다. 다른 예에서, 제어기(112)는 조명 빔(104)의 중심 파장을 수정하여 대역 통과 필터를 통과하도록 저역 통과 필터링 세그먼트(202) 및 고역 통과 필터링 세그먼트(208)를 동시에 병진(translate)시킬 수도 있다.

도 3a 내지 도 3c는 조명 빔(104)의 조명의 선택 파장들(예를 들어, 통과된 조명의 중심 파장들)의 튜닝가능한 선택을 예시하는 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 부분의 개략도들이다. 도 3a는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 제1 선택 파장(λ₁)을 통과시키는 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 부분의 개략도이다. 도 3b는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 제2 선택 파장(λ₂)을 통과시키는 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 부분의 개략도이다. 도 3c는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 제3 선택 파장(λ₃)을 통과시키는 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 부분의 개략도이다.

일 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소(106)는 3개의 별개의 파장들을 포함하는 조명 빔(104)을 별개의 서브-빔들(예를 들어, λ₁, λ₂, λ₃)로 분산시킨다. 추가로, 제1 튜너블 분산 요소(106)로부터 지향된 서브-빔들의 출사 각도는 파장에 따라 변화될 수도 있다. 도 3a 내지 도 3c에 예시된 바와 같이, 초점 평면(116)에 위치된 공간 필터링 요소(108)는 조명 빔(104)의 특정 파장 또는 파장들의 범위를 선택하기 위해 조명 빔(104)을 공간적으로 필터링할 수도 있다. 예를 들어, 공간 필터링 요소(108)는 (예를 들어, 도 2d에 도시된 바와 같이) 대역 통과 필터로서 동작하도록 구성될 수도 있다.

일 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소(106)는 음향-광학 편향기를 포함한다. 예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106)는, 투명 매체(304)에 커플링된 트랜스듀서(302)를 포함할 수도 있다. 추가로, 트랜스듀서(302)는 제어기(112)에 통신가능하게 커플링될 수도 있다. 이와 관련하여, 트랜스듀서는, 투명 매체(304)를 통해 전파되어 회절 격자를 동적으로 생성하는 초음파들을 (예를 들어, 무선 주파수(RF) 신호에 응답하여) 생성할 수도 있다.

공간 필터링 요소(108)(그리고 그에 따라 튜너블 스펙트럼 필터(101))를 통과하는 조명 빔(104)의 스펙트럼은 공간 필터링 요소(108) 상의 파장들의 공간 분포 및/또는 공간 필터링 요소(108)의 공간 투과율을 제어하는 것에 의해 (예를 들어, 제어기(112)를 통해) 조정될 수도 있다. 일 실시예에서, 제어기(112)는 동적으로 생성된 회절 격자의 피치를 수정하도록 제1 튜너블 분산 요소(106)에게 지시한다. 예를 들어, 제어기(112)는 제1 튜너블 분산 요소(106)의 투명 매체(304)를 통해 전파되는 초음파들의 주파수를 수정하기 위해 트랜스듀서(302)로의 RF 신호를 수정할 수도 있다. 따라서, 조명 빔(104)의 각각의 파장의 회절 각도가 조정될 수도 있어서 (예를 들어, 도 2d에 예시된 통과 대역(222)과 연관된) 공간 필터링 요소(108)의 통과 대역을 통과하는 조명 빔(104)의 파장들의 범위가 그에 대응하여 조정될 수도 있도록 한다. 일 경우에서, 제어기(112)는 도 3a에 예시된 바와 같이 제1 선택 파장(λ₁)을 선택적으로 통과시키기 위해 제1 주파수를 갖는 제1 RF 신호를 트랜스듀서(302)에 제공한다. 다른 경우에서, 제어기(112)는 도 3b에 예시된 바와 같이 제2 선택 파장(λ₂)을 선택적으로 통과시키기 위해 제2 주파수를 갖는 제2 RF 신호를 트랜스듀서(302)에 제공한다. 다른 경우에서, 제어기(112)는 도 3c에 예시된 바와 같이 제3 선택 파장(λ₃)을 선택적으로 통과시키기 위해 제3 주파수를 갖는 제3 RF 신호를 트랜스듀서(302)에 제공한다.

다른 실시예에서, 제어기(112)는 조명 빔(104)의 스펙트럼을 추가로 제어하기 위해 저역 통과 필터링 세그먼트(202) 및/또는 고역 통과 필터링 세그먼트(208)의 포지션을 수정하도록 공간 필터링 요소(108)에게 동시에 지시할 수도 있다. 예를 들어, 제어기(112)는 제1 튜너블 분산 요소(106)의 분산을 조정하는 것에 의해 공간 필터링 요소(108)를 통과하는 조명 빔(104)의 중심 파장을 제어할 수도 있고, 저역 통과 필터링 세그먼트(202)와 고역 통과 필터링 세그먼트(208) 사이의 분리를 조정하는 것에 의해 공간 필터링 요소(108)를 통과하는 조명 빔(104)의 대역폭을 추가로 제어할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는, 조명 빔(104)의 스펙트럼 콘텐츠를 수정하기 위한 공간 필터링의 다수의 스테이지들을 포함할 수도 있다. 따라서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는, 다수의 초점 평면들(116)에 위치된 다수의 필터링 요소들(108)을 포함할 수도 있다.

도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 저역 통과 필터를 제공하기 위한 제1 필터링 스테이지(402) 및 고역 통과 필터를 제공하기 위한 제2 필터링 스테이지(404)를 포함하는 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 개념도이다. 일 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소(106)는 3개의 별개의 파장들을 포함하는 조명 빔(104)을 별개의 서브-빔들(예를 들어, λ₁, λ₂, λ₃)로 분산시킨다. 추가로, 제1 튜너블 분산 요소(106)로부터 지향된 서브-빔들의 출사 각도는 파장에 따라 변화될 수도 있다. 다른 실시예에서, 제1 광학 요소(114a)는 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔(104)을 제1 초점 평면(116a) 상에 초점조정한다. 다른 실시예에서, 제1 초점 평면(116a)에 위치된 제1 필터링 요소(108a)는 조명 빔(104)의 저역 통과 필터링을 제공한다. 예를 들어, 도 4에 예시된 바와 같이, 제1 초점 필터링 요소(108a)는, 조명 빔(104)의 하나의 선택된 파장(λ₃)이 저지 대역에 위치되는 반면, 조명 빔(104)의 나머지 파장들(λ₁, λ₂)이 통과 대역에 위치되도록, 도 2a에 도시된 바와 같이 구성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 제2 광학 요소(118a)는 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔(104)을 수집한다.

다른 실시예에서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는 제1 광학 요소(114b)를 포함한다. 예를 들어, 제1 광학 요소(114b)는 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔(104)을 제2 초점 평면(116b) 상에 초점조정할 수도 있다. 다른 실시예에서, 제2 초점 평면(116a)에 위치된 제2 필터링 요소(108b)는 조명 빔(104)의 고역 통과 필터링을 제공한다. 예를 들어, 도 4에 예시된 바와 같이, 제2 초점 필터링 요소(108b)는, 조명 빔(104)의 하나의 선택된 파장(λ₁)이 저지 대역에 위치되는 반면, 조명 빔(104)의 나머지 파장(λ₂)이 통과 대역에 위치되도록, 도 2b에 도시된 바와 같이 구성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는, 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔을 수집하기 위한 제2 광학 요소(118b)를 포함한다. 이와 관련하여, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는 2개의 필터링 스테이지들을 통해 단일 파장(λ₂)을 선택할 수도 있다.

다른 실시예에서, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는, 제2 스테이지의 제1 광학 요소(114b) 이전에 위치된 빔 스티어링 요소(406)를 포함한다. 빔 스티어링 요소(406)는 (예를 들어, 고역 차단 파장을 제어하기 위해) 제2 초점 평면(116b) 내의 조명 빔(104)의 스펙트럼 분포를 제어할 수도 있다. 빔 스티어링 요소(406)는 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 타입의 빔 스티어링 요소일 수도 있다. 예를 들어, 조정가능 미러(406)는, 회전 병진 스테이지 또는 선형 병진 스테이지와 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 병진 스테이지 상에 장착된 미러를 포함할 수도 있다. 추가로, 병진 스테이지는 스테퍼 모터 스테이지, 서보 모터 스테이지, 압전 트랜스듀서, 갈바노미터 미러 등과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 타입의 병진 스테이지일 수도 있다. 다른 예로서, 조정가능 미러(406)는 변형가능 미러 또는 마이크로 미러 어레이와 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 동적으로 제어가능한 미러일 수도 있다.

본 명세서에서, 도 3a 내지 도 4에 예시되고 상술된 별개의 파장들과 연관된 서브-빔들의 도시는 단지 예시 목적들을 위해서만 제공되고, 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다는 것에 주목한다. 예를 들어, 조명 빔(104)은, 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔(104)이 연속적인 스펙트럼적으로 분산된 빔을 (예를 들어, 별개의 서브-빔들 없이) 포함할 수도 있도록 하는 연속적인 스펙트럼 범위를 포함할 수도 있다. 따라서, 공간 필터링 요소(108)는 통과 대역과 연관된 파장들의 연속 범위를 통과시킬 수도 있다. 추가로, 다수의 통과 대역들을 포함하는 공간 필터링 요소(108)는 다수의 파장 범위들을 통과시킬 수도 있다.

도 1을 다시 참조하면, 일 실시예에서, 조명 소스(102)는 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 다중 파장 조명 소스를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 조명 소스(102)는 백색 광 레이저 소스 또는 슈퍼컨티뉴엄 레이저 소스를 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 부가적으로, 조명 빔(104)은 자유 공간 전파 또는 안내 광(예를 들어, 광 섬유, 광 파이프 등)을 통해 전달될 수도 있다.

분산 요소들(예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소(106) 및/또는 제2 튜너블 분산 요소(110)) 중 임의의 것은 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 타입의 분산 요소를 포함할 수도 있다는 것에 주목한다. 따라서, 동적으로 생성된 회절 격자들의 설명들은 단지 예시 목적들을 위해서만 제공되고, 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 예를 들어, 분산 요소들 중 임의의 것은 픽스(fix)(예를 들어, 제조 등)된 분산 요소들로 형성될 수도 있다. 일 경우에서, 분산 요소들 중 임의의 것은, 스펙트럼 콘텐츠(예를 들어, 파장)에 따라 상이한 각도들에서 조명 빔(104)을 굴절시키는 것에 의해 조명 빔(104)을 스펙트럼적으로 분산시키기 위한 프리즘을 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 프리즘의 분산 특성들은 프리즘을 병진(예를 들어, 회전 등)시키는 것에 의해 (예를 들어, 제어기(112)로부터의 신호에 응답하여) 수정될 수도 있다. 다른 경우에서, 분산 요소들 중 임의의 것은, 회절을 통해 조명 빔(104)을 스펙트럼적으로 분산(또는 스펙트럼적으로 결합)시키기 위한 픽스된 회절 광학 요소를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 분산 요소는 홀로그래픽 격자(holographic grating), 괘선형 격자(ruled grating), 또는 블레이즈드 격자(blazed grating)와 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 임의의 타입의 회절 격자를 포함할 수도 있다.

다른 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소(106) 및 제1 광학 요소(114)의 기능은 공간 분산을 조명 빔(104) 내에 도입하고 조명 빔(104)을 초점 평면(116)에서 동시에 초점조정하는 만곡된 회절 격자와 같은 단일의 물리적 컴포넌트를 사용하여 달성될 수도 있다. 유사하게, 제2 튜너블 분산 요소(110) 및 제2 광학 요소(118)의 기능들은 단일의 물리적 컴포넌트를 사용하여 달성될 수도 있다.

공간 필터링 요소(108)는 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 타입의 공간 필터를 포함할 수도 있다는 것에 주목한다. 일부 실시예들에서, 공간 필터는 명확히 정의된 에지(well-defined edge)(예를 들어, "나이프 에지(knife-edge)" 등)를 갖는 하나 이상의 불투명한(예를 들어, 완전히 반사 및/또는 흡수하는) 재료들로 형성된다. 예를 들어, 저역 통과 필터링 세그먼트(202), 고역 통과 필터링 세그먼트(208), 노치 필터링 세그먼트(214) 등은 하나 이상의 "나이프 에지들"로 형성될 수도 있다. 명확히 정의된 에지는 통과된 파장과 저지된 파장 사이의 예리한 전이 그리고 그에 따라 높은 스펙트럼 해상도를 제공할 수도 있다는 것에 추가로 주목한다. 다른 예로서, 공간 필터링 요소(108)는 하나 이상의 개구부들을 포함하는 애퍼처에 의해 형성될 수도 있다. 이와 관련하여, 조명 빔(104)의 통과된 파장들은 애퍼처의 하나 이상의 개구부들을 통해 전파될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 차단 요소들(예를 들어, 필터링 세그먼트들) 중 하나 이상은 조명 빔(104)의 특정 파장들을 선택하여 공간 필터링 요소(108)의 통과 대역을 통해 전파되도록 (예를 들어, 제어기(112)로부터의 신호에 응답하여) 병진될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 필터링 세그먼트들은 제어기(112)에 통신가능하게 커플링된 하나 이상의 병진 스테이지들(도시되지 않음)에 고정될 수도 있다. 병진 스테이지들은 필터링 세그먼트들의 포지션을 조작하기에 적합한 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 타입의 병진 스테이지들일 수도 있다. 예를 들어, 필터링 요소들은 스테퍼 모터, 서보 모터, 압전 트랜스듀서, 갈바노미터 액추에이터 등에 의해 구동되는 고정된 선형 병진 스테이지들일 수도 있다.

다른 실시예에서, 공간 필터링 요소(108)는 아포다이징 요소(apodizing element)를 포함한다. 예를 들어, 아포다이징 요소는, 통과된 조명의 진폭이 점진적으로 변화될 수도 있도록 하는 구배 투과 프로파일(gradient transmission profile)을 갖는 하나 이상의 부분들을 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 아포다이징 요소는 평활한 스펙트럼 프로파일을 용이하게 하거나 및/또는 회절 요소(예를 들어, 회절 격자로서 구성된 제1 튜너블 분산 요소(106) 등)의 회절 효율의 변화들을 보상할 수도 있다. 추가로, 아포다이징 요소는 공간 필터링 요소(108)와 조명 빔(104) 사이의 상호작용과 연관된 회절 영향들 또는 윈도잉 영향(windowing effect)들과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 원하지 않는 광학적 영향들을 감소시킬 수도 있다.

다른 실시예에서, 공간 필터링 요소(108)는 픽셀화된 필터링 요소를 제공할 수도 있다. 이와 관련하여, 공간 필터링 요소(108)는 (예를 들어, 다수의 파장들에 대응하는) 다수의 위치들의 진폭을 선택적으로 수정하기 위해 동적으로 어드레싱가능한 공간 투과율 함수를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 공간 필터링 요소(108)는, 제어기(112)에 통신가능하게 커플링된 공간 광 변조기를 포함할 수도 있다. 공간 광 변조기는, 제어기(112)를 사용하여 각각의 픽셀 상에 입사되는 파장들을 통과시키거나 또는 저지하도록 구성될 수 있는 개별적으로 어드레싱가능한 구역들 또는 픽셀들을 포함할 수도 있다. 그러한 공간 광 변조기는 선택된 통과된 파장들이 공간 광 변조기를 통해 지향되는 투과 모드, 또는 선택된 통과된 파장들이 반사되는 반사 모드에서 동작할 수도 있다. 다른 예로서, 공간 필터링 요소(108)는, 조명 빔(104)의 스펙트럼의 공간 분포에 따라 선택 파장들을 통과시키도록 구성될 수 있는 미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system)(MEMS) 디바이스 또는 나노 전자 기계 시스템(nanoelectromechanical system)(NEMS) 디바이스를 포함할 수도 있다. 일 경우에서, 공간 필터링 요소(108)는 변형가능 미러 또는 마이크로 미러 디바이스를 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이와 관련하여, 통과될 선택된 파장들은 제2 광학 요소(118)와 같은 시스템 내의 후속 요소들로 지향될 수도 있는 한편, 나머지 파장들은 공간 필터링 요소(108)로부터 반사된다(예를 들어, 빔 블록 또는 배플(baffle)로 반사된다).

일부 실시예들에서, 튜너블 스펙트럼 필터(101) 내의 물리적 요소들의 수는 공간 필터링 요소(108) 주위에서 광학적으로 대칭인 구성을 이용하는 것에 의해 감소될 수 있다. 이와 관련하여, 공간 필터링 요소(108)는 반사 모드에서 동작하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 통과된 파장들은 공간 필터링 요소(108)로부터 반사되고 미러링된 광학 경로를 따라 제1 튜너블 분산 요소(106)를 통해 다시 전파될 수도 있어서 제1 튜너블 분산 요소(106)에 의해 도입된 조명 빔(104)의 공간 분산이 제거되도록 한다. 추가로, 스펙트럼적으로 필터링된 출력 조명 빔(104)은 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 방법을 통해 입력 조명 빔(104)으로부터 선택 및 차별화될 수도 있다. 예를 들어, 튜너블 스펙트럼 필터(101)는 선택된 파장들에 대한 1/4 파장 판(quarter-wave plate) 및 편광 빔 스플리터를 포함할 수도 있어서, 공간 필터링 요소(108)에 의해 통과된 선택된 파장들이 제2 패스(pass) 상의 편광 빔 스플리터와의 상호작용 시에 입력 조명 빔(104)과는 상이한 광학 경로를 따라 편향되도록 한다.

다른 실시예에서, 제어기(112)는 하나 이상의 프로세서들(126)을 포함한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 프로세서들(120)은 메모리 매체(122) 또는 메모리에 유지되는 프로그램 명령어들의 세트를 실행하도록 구성된다. 추가로, 제어기(112)는, 하나 이상의 프로세서들(120)에 의해 실행가능한 메모리 매체(122)에 저장된 하나 이상의 프로그램 명령어들을 포함하는 하나 이상의 모듈들을 포함할 수도 있다. 제어기(112)의 하나 이상의 프로세서들(120)은 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 프로세싱 요소를 포함할 수도 있다. 이러한 의미에서, 하나 이상의 프로세서들(120)은, 알고리즘들 및/또는 명령어들을 실행하도록 구성된 임의의 마이크로프로세서 타입 디바이스를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서들(120)은, 본 개시내용 전반에 걸쳐 설명된 바와 같이, 튜너블 스펙트럼 필터(101)를 동작시키도록 구성된 프로그램을 실행하도록 구성된 데스크톱 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 임의의 다른 컴퓨터 시스템(예를 들어, 네트워킹된 컴퓨터)로 이루어질 수도 있다. 용어 "프로세서"는 비일시적 메모리 매체(122)로부터의 프로그램 명령어들을 실행하는 하나 이상의 프로세싱 요소들을 갖는 임의의 디바이스를 포괄하도록 광범위하게 정의될 수도 있다는 것이 추가로 인식된다.

본 명세서에서, 본 개시내용 전반에 걸쳐 설명된 단계들은 제어기(112)에 의해 수행될 수도 있다는 것이 인식된다. 추가로, 제어기(112)는 단일의 컴포넌트 또는 다수의 컴포넌트들로 형성될 수도 있다. 본 명세서에서, 제어기(112)의 다수의 컴포넌트들은 공통 하우징 내에 또는 다수의 하우징들 내에 하우징될 수도 있다는 것에 추가로 주목한다. 이러한 방식으로, 임의의 제어기 또는 제어기들의 조합은 튜너블 스펙트럼 필터(101)로의 통합에 적합한 모듈로서 개별적으로 패키징될 수도 있다.

메모리 매체(122)는, 연관된 하나 이상의 프로세서들(120)에 의해 실행가능한 프로그램 명령어들을 저장하기에 적합한 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 저장 매체를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 메모리 매체(122)는 비일시적 메모리 매체를 포함할 수도 있다. 부가적인 예로서, 메모리 매체(122)는 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 메모리 디바이스(예를 들어, 디스크), 자기 테이프, 고체 상태 드라이브 등을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 메모리 매체(122)는 하나 이상의 프로세서들(120)과 함께 공통 제어기 하우징에 하우징될 수도 있다는 것에 추가로 주목한다. 일 실시예에서, 메모리 매체(122)는 하나 이상의 프로세서들(120) 및 제어기(112)의 물리적 위치에 관련하여 원격으로 위치될 수도 있다. 예를 들어, 제어기(112)의 하나 이상의 프로세서들(120)은 네트워크(예를 들어, 인터넷, 인트라넷 등)를 통해 액세스가능한 원격 메모리(예를 들어, 서버)에 액세스할 수도 있다. 그에 따라, 상기 설명은 본 발명에 대한 제한으로서 해석되어서는 안 되고 단지 예시에 불과한 것이다.

도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 광대역 조명 소스를 튜닝하기 위한 방법(500)에서 수행되는 단계들을 예시하는 흐름도이다. 본 출원인은 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 맥락에서 본 명세서에 이전에 설명된 실시예들 및 가능하게 하는 기술들이 방법(500)으로 확장되도록 해석되어야 한다는 것에 주목한다. 그러나, 방법(500)은 튜너블 스펙트럼 필터(101)의 아키텍처에 제한되지 않는다는 것에 추가로 주목한다.

일 실시예에서, 방법(500)은, 제1 튜너블 분산 요소로 스펙트럼 분산을 조명 빔에 도입하는 단계(502)를 포함한다. 예를 들어, 광대역 스펙트럼 분포를 갖는 조명 빔은 상이한 스펙트럼 컴포넌트들(예를 들어, 상이한 파장들)이 상이한 경로들을 따라 전파되도록 제1 튜너블 분산 요소(예를 들어, 회절 격자 등)에 의해 스펙트럼적으로 분산될 수도 있다. 다른 실시예에서, 제1 튜너블 분산 요소의 분산은 조정가능하다. 예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소는 동적으로 생성된 회절 격자(예를 들어, 음향-광학 편향기, 전기-광학 편향기 등)를 포함할 수도 있어서, 동적으로 생성된 회절 격자의 피치 및/또는 변조 깊이가 조정될 수도 있도록 한다.

다른 실시예에서, 방법(500)은, 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔을 초점 평면에서 초점조정하는 단계(504)를 포함한다. 예를 들어, 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔은 광학 요소(예를 들어, 렌즈)에 의해 수집되고 초점 평면에 초점조정될 수도 있다. 추가로, 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼의 분포는 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능할 수도 있다. 이와 관련하여, 제1 분산 요소의 분산은 초점 평면에서의 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔의 스펙트럼의 분포 그리고 그에 따라 필터에서 출사되는 조명 빔의 필터링된 스펙트럼을 제어하도록 조정될 수도 있다.

다른 실시예에서, 방법(500)은, 초점 평면에서의 조명 빔의 스펙트럼을 공간적으로 필터링하는 단계(506)를 포함한다. 예를 들어, 초점 평면에 위치된 공간 필터는 공간 필터 상의 포지션의 함수로서 투과된 파워를 설명하는 공간 투과율 분포를 가질 수도 있다. 이와 관련하여, 공간 필터의 공간 투과율은 스펙트럼적으로 분산된 조명 빔의 스펙트럼 투과율을 제어할 수도 있다. 필터에서 출사되는 조명 빔의 최종 필터링된 스펙트럼은 제1 튜너블 분산 요소의 분산 및/또는 공간 필터의 구성을 조정하는 것에 의해 튜닝될 수도 있다. 예를 들어, 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하여 애퍼처를 포함하는 공간 필터의 중심 상에 원하는 중심 파장을 제공하는 것 그리고 애퍼처의 폭을 추가로 조정하여 통과된 조명의 대역폭을 제어하는 것에 의해 광대역 조명 소스의 중심 파장 및 대역폭이 튜닝될 수도 있다.

다른 실시예에서, 방법(500)은, 제2 튜너블 분산 요소로 조명 빔의 스펙트럼 분산을 제거하는 단계(508)를 포함한다. 예를 들어, (예를 들어, 분산 요소와 상보적인 분산 특성들을 갖는) 제2 분산 요소는 제1 튜너블 분산 요소와 유사한 분산을 가질 수도 있고, 공간적으로 분포된 스펙트럼 컴포넌트들이 결합되어 공통 전파 경로를 따라 전파될 수도 있도록 추가로 배향될 수도 있다. 이와 관련하여, 제2 튜너블 분산 요소에서 출사되는 조명 빔의 빔 특성들(예를 들어, 발산 각도 등)은 제1 튜너블 분산 요소 상에 입사되는 조명 빔의 빔 특성들에 매칭될 수도 있다.

도 6은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른, 튜너블 스펙트럼 필터(101)를 포함하는 튜너블 조명 소스(600)를 예시하는 블록도이다. 일 실시예에서, 튜너블 조명 소스(600)는, 넓은 스펙트럼(예를 들어, 백색 광 스펙트럼, 생성된 슈퍼컨티뉴엄으로부터의 스펙트럼 등)을 갖는 조명 빔(104)을 생성하도록 구성된 광대역 조명 소스(102)를 포함한다. 다른 실시예에서, 튜너블 조명 소스(600)는, 스펙트럼적으로 필터링된 조명 빔(104)을 선택적으로 제공하기 위한 튜너블 스펙트럼 필터(101)를 포함한다.

다른 실시예에서, 튜너블 조명 소스(600)는, 스펙트럼적으로 필터링된 조명 빔(104)을 선형적으로 편광시키기 위한 제1 편광자(602)를 포함한다. 다른 실시예에서, 튜너블 조명 소스(600)는, 스펙트럼적으로 필터링된 조명 빔(104)의 편광을 제어가능하게 수정하기 위한 편광 회전자(604)(예를 들어, 포켈스 셀(Pockels Cell) 등)를 포함한다. 이와 관련하여, 스펙트럼적으로 필터링된 조명 빔(104)은 임의의 원하는 각도로 회전된 선형 편광을 가질 수도 있다. 다른 실시예에서, 튜너블 조명 소스(600)는 제2 편광자(606)를 포함한다. 이와 관련하여, 제2 편광자(606)는 스펙트럼적으로 필터링된 조명 빔(104)을 직교 편광(예를 들어, s 및 p 편광 등)을 갖는 2개의 빔들로 분할할 수도 있다. 예를 들어, (예를 들어, 편광 회전자(604)에 의해 유도된) 45도 편광을 갖는 스펙트럼적으로 필터링된 조명 빔(104)은 동일한 파워를 갖는 2개의 빔들로 분할될 수도 있다. 다른 실시예에서, 튜너블 조명 소스(600)는, 직교 편광을 갖는 2개의 스펙트럼적으로 필터링된 조명 빔들을 광 섬유들(610)(예를 들어, 편광 유지 광 섬유들 등)에 커플링시키기 위한 파이버 커플러(fiber coupler)들(608)을 포함한다.

다른 실시예에서, 튜너블 조명 소스(600)는, 제2 편광자(606) 이전에 위치된 병진가능 미러(612)를 포함한다. 예를 들어, 병진가능 미러(612)(예를 들어, 압전 미러 등)는 광 섬유들(610) 각각 상의 스펙트럼적으로 필터링된 조명 빔(104)의 정밀한 포지셔닝을 제공할 수도 있다. 다른 실시예에서, 튜너블 조명 소스(600)는, 조명을 광 섬유들(610)에 선택적으로 통과시키거나 또는 차단하기 위한 광학 셔터들(614)을 포함한다.

본 명세서에 설명된 요지는 때때로, 다른 컴포넌트들 내에 포함되거나 또는 다른 컴포넌트들과 연결되는 상이한 컴포넌트들을 예시한다. 그러한 도시된 아키텍처들은 단지 예시적인 것에 불과하고, 사실상 동일한 기능성을 달성하는 많은 다른 아키텍처들이 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적인 의미에서, 동일한 기능성을 달성하기 위한 컴포넌트들의 임의의 배치는 원하는 기능성이 달성되도록 효과적으로 "연관된"다. 따라서, 특정 기능성을 달성하기 위해 결합된 본 명세서에서의 임의의 2개의 컴포넌트들은, 아키텍처들 또는 개재된 컴포넌트들과 관계없이, 원하는 기능성이 달성되도록 서로 "연관된" 것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 이와 같이 연관된 임의의 2개의 컴포넌트들은 원하는 기능성을 달성하기 위해 서로 "연결된" 또는 "커플링된" 것으로 또한 고려될 수 있고, 이와 같이 연관되는 것이 가능한 임의의 2개의 컴포넌트들은 원하는 기능성을 달성하기 위해 서로 "커플링가능한" 것으로 또한 고려될 수 있다. 커플링가능한 것의 특정 예들로는 물리적으로 상호작용가능한 및/또는 물리적으로 상호작용하는 컴포넌트들 및/또는 무선으로 상호작용가능한 및/또는 무선으로 상호작용하는 컴포넌트들 및/또는 논리적으로 상호작용가능한 및/또는 논리적으로 상호작용하는 컴포넌트들을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

본 개시내용 및 많은 그의 부수적인 이점들은 전술한 설명에 의해 이해될 것이라고 생각되고, 개시된 요지로부터 벗어나는 일 없이 또는 그의 물질적인 이점들 모두를 희생시키는 일 없이 컴포넌트들의 형태, 구성 및 배치에 있어서 다양한 변경들이 이루어질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 예시적인 것에 불과하고, 그것은 그러한 변경들을 포괄 및 포함하려는 다음의 청구범위의 의도이다. 게다가, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

튜너블 스펙트럼 필터(tunable spectral filter)로서,
제1 튜너블 분산 요소 - 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산은 조정가능하고, 상기 제1 튜너블 분산 요소는 스펙트럼 분산을 조명 빔에 도입하도록 구성됨 -;
제1 광학 요소 - 상기 제1 광학 요소는 상기 제1 튜너블 분산 요소로부터 상기 조명 빔을 수신하고 상기 조명 빔을 초점 평면에서 초점조정하도록 구성되고, 상기 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능함 -;
상기 초점 평면에 위치된 공간 필터링 요소 - 상기 공간 필터링 요소는 필터링된 스펙트럼을 가진 필터링된 조명 빔을 형성하기 위해 상기 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 상기 조명 빔의 스펙트럼을 필터링함 -;
상기 공간 필터링 요소로부터 상기 필터링된 조명 빔을 수집하도록 구성된 제2 광학 요소;
상기 제2 광학 요소로부터 상기 필터링된 조명 빔을 수신하도록 구성된 제2 튜너블 분산 요소 - 상기 제2 튜너블 분산 요소의 분산은 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산에 대응하도록 구성되고, 상기 제2 튜너블 분산 요소는 상기 필터링된 조명 빔으로부터 상기 제1 튜너블 분산 요소에 의해 도입된 상기 스펙트럼 분산을 제거하도록 구성됨 -; 및
상기 제1 튜너블 분산 요소, 상기 제2 튜너블 분산 요소 및 상기 공간 필터링 요소에 통신가능하게 커플링된 제어기 - 상기 제어기는 상기 공간 필터링 요소 상의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 분포를 수정하기 위해 상기 제1 튜너블 분산 요소 및 상기 제2 튜너블 분산 요소의 분산 특성들을 수정하도록 구성됨 -
를 포함하고,
상기 제1 튜너블 분산 요소 및 상기 제2 튜너블 분산 요소, 중 적어도 하나는 회절 격자(diffraction grating)를 포함하고, 상기 회절 격자는 음향-광학 편향기를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제1항에 있어서,
상기 제1 튜너블 분산 요소는 공간적으로 가간섭성인 조명 빔(spatially coherent illumination beam)을 수용하도록 구성되는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제2항에 있어서,
상기 공간적으로 가간섭성인 조명 빔은,
슈퍼컨티뉴엄 레이저 소스(supercontinuum laser source)를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 회절 격자의 피치 및 회절 효율, 중 적어도 하나는 조정가능한 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제1항에 있어서,
상기 회절 격자는,
전기-광학 편향기를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제1항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는, 필터링 세그먼트 상의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 상기 조명 빔의 스펙트럼의 부분을 차단하기 위한 상기 필터링 세그먼트를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제7항에 있어서,
상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것은, 상기 필터링된 조명 빔을 형성하기 위해 상기 필터링 세그먼트에 의해 차단되는 상기 조명 빔의 스펙트럼의 부분을 제어하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제7항에 있어서,
상기 필터링 세그먼트는,
저역 통과 필터 및 고역 통과 필터, 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제1항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는,
상기 필터링된 조명 빔을 형성하기 위해 애퍼처(aperture) 상의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 상기 조명 빔의 스펙트럼의 부분을 통과시키기 위한 상기 애퍼처를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제10항에 있어서,
상기 애퍼처는,
대역 통과 필터를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제10항에 있어서,
상기 애퍼처는, 상기 애퍼처의 폭에 의해 분리된 제1 필터링 세그먼트 및 제2 필터링 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 필터링 세그먼트는 상기 조명 빔의 스펙트럼의 제1 부분을 차단하도록 구성되고, 상기 제2 필터링 세그먼트는 상기 조명 빔의 스펙트럼의 제2 부분을 차단하도록 구성되고, 상기 조명 빔의 스펙트럼의 제3 부분은 상기 필터링된 조명 빔으로서 상기 애퍼처를 통해 전파되고 상기 제2 광학 요소에 의해 수집되는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제12항에 있어서,
상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것은, 상기 필터링된 조명 빔의 중심 파장을 제어하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제10항에 있어서,
상기 애퍼처의 폭은 조정가능한 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제14항에 있어서,
상기 애퍼처의 폭을 조정하는 것은, 상기 필터링된 조명 빔의 대역폭을 제어하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제1항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는,
투과형 필터링 요소 및 반사형 필터링 요소, 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제1항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는,
픽셀화된 필터링 요소를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제17항에 있어서,
상기 픽셀화된 필터링 요소는,
공간 광 변조기, 마이크로 미러 어레이, 및 변형가능 미러, 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제1항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는,
하나 이상의 아포다이징 요소(apodizing element)를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제1항에 있어서,
상기 제1 광학 요소 및 상기 제2 광학 요소는,
무한초점 광학 릴레이(afocal optical relay)를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
튜너블 스펙트럼 필터로서,
제1 튜너블 분산 요소 - 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산은 조정가능하고, 상기 제1 튜너블 분산 요소는 스펙트럼 분산을 조명 빔에 도입하도록 구성됨 -;
제1 광학 요소 - 상기 제1 광학 요소는 상기 제1 튜너블 분산 요소로부터 상기 조명 빔을 수신하고 상기 조명 빔을 제1 초점 평면에서 초점조정하도록 구성되고, 상기 제1 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능함 -;
상기 제1 초점 평면에 위치된 제1 필터링 세그먼트 - 상기 제1 필터링 세그먼트는 상기 제1 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 상기 조명 빔의 스펙트럼을 필터링함 -;
상기 제1 필터링 세그먼트로부터 상기 조명 빔을 수집하도록 구성된 제2 광학 요소;
상기 제2 광학 요소로부터 상기 조명 빔을 수신하고 상기 조명 빔의 궤도를 조정가능하게 수정하도록 구성된 빔 스티어링 요소(beam steering element);
제3 광학 요소 - 상기 제3 광학 요소는 상기 빔 스티어링 요소로부터 상기 조명 빔을 수신하고 상기 조명 빔을 제2 초점 평면에서 초점조정하도록 구성되고, 상기 제2 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 상기 빔 스티어링 요소를 조정하는 것에 의해 제어가능함 -;
상기 제1 초점 평면에 위치된 제2 필터링 세그먼트 - 상기 제2 필터링 세그먼트는 상기 제2 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 상기 조명 빔의 스펙트럼을 필터링함 -;
상기 제2 필터링 세그먼트로부터 상기 조명 빔을 수집하도록 구성된 제4 광학 요소;
상기 제4 광학 요소로부터 상기 조명 빔을 수신하도록 구성된 제2 튜너블 분산 요소 - 상기 제2 튜너블 분산 요소의 분산은 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산에 대응하도록 구성되고, 상기 제2 튜너블 분산 요소는 상기 조명 빔으로부터 상기 제1 튜너블 분산 요소에 의해 도입된 상기 스펙트럼 분산을 제거하도록 구성됨 - 및
상기 제1 튜너블 분산 요소, 상기 제2 튜너블 분산 요소, 제1 필터링 세그먼트 및 제2 필터링 세그먼트에 통신가능하게 커플링된 제어기 - 상기 제어기는 제1 필터링 세그먼트 및 제2 필터링 세그먼트 상의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 분포를 수정하기 위해 상기 제1 튜너블 분산 요소 및 상기 제2 튜너블 분산 요소의 분산 특성들을 수정하도록 구성됨 -
를 포함하고,
상기 제1 튜너블 분산 요소 및 상기 제2 튜너블 분산 요소, 중 적어도 하나는 회절 격자를 포함하고, 상기 회절 격자는 음향-광학 편향기를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제21항에 있어서,
상기 빔 스티어링 요소는,
회전 병진 조립체(rotational translation assembly), 선형 병진 조립체, 및 틸트 조정 조립체(tilt adjustment assembly), 중 적어도 하나에 고정된 미러를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제21항에 있어서,
상기 빔 스티어링 요소는,
변형가능 미러를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제21항에 있어서,
상기 제1 필터링 세그먼트 및 상기 제2 필터링 세그먼트, 중 적어도 하나는 픽스된 포지션(fixed position)에 고정되는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제21항에 있어서,
상기 제1 필터링 세그먼트 및 상기 제2 필터링 세그먼트, 중 적어도 하나는,
저역 통과 필터 및 고역 통과 필터, 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
튜너블 광대역 조명 소스로서,
조명 빔을 생성하도록 구성된 조명 소스; 및
상기 조명 빔을 수신하도록 구성된 튜너블 스펙트럼 필터
를 포함하고,
상기 튜너블 스펙트럼 필터는,
제1 튜너블 분산 요소 - 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산은 조정가능하고, 상기 제1 튜너블 분산 요소는 스펙트럼 분산을 상기 조명 빔에 도입하도록 구성됨 -;
제1 광학 요소 - 상기 제1 광학 요소는 상기 제1 튜너블 분산 요소로부터 상기 조명 빔을 수신하고 상기 조명 빔을 초점 평면에서 초점조정하도록 구성되고, 상기 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능함 -;
상기 초점 평면에 위치된 공간 필터링 요소 - 상기 공간 필터링 요소는 필터링된 스펙트럼을 가진 필터링된 조명 빔을 형성하기 위해 상기 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 상기 조명 빔의 스펙트럼을 필터링함 -;
상기 공간 필터링 요소로부터 상기 필터링된 조명 빔을 수집하도록 구성된 제2 광학 요소;
상기 제2 광학 요소로부터 상기 필터링된 조명 빔을 수신하도록 구성된 제2 튜너블 분산 요소 - 상기 제2 튜너블 분산 요소의 분산은 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산에 대응하도록 구성되고, 상기 제2 튜너블 분산 요소는 상기 필터링된 조명 빔으로부터 상기 제1 튜너블 분산 요소에 의해 도입된 상기 스펙트럼 분산을 제거하도록 구성됨 -; 및
상기 제1 튜너블 분산 요소, 상기 제2 튜너블 분산 요소 및 상기 공간 필터링 요소에 통신가능하게 커플링된 제어기 - 상기 제어기는 상기 공간 필터링 요소 상의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 분포를 수정하기 위해 상기 제1 튜너블 분산 요소 및 상기 제2 튜너블 분산 요소의 분산 특성들을 수정하도록 구성됨 -
를 포함하고,
상기 제1 튜너블 분산 요소 및 상기 제2 튜너블 분산 요소, 중 적어도 하나는 회절 격자를 포함하고, 상기 회절 격자는 음향-광학 편향기를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제26항에 있어서,
상기 제1 튜너블 분산 요소는 공간적으로 가간섭성인 조명 빔을 수용하도록 구성되는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제27항에 있어서,
상기 공간적으로 가간섭성인 조명 빔은,
슈퍼컨티뉴엄 레이저 소스를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
삭제
제26항에 있어서,
상기 회절 격자의 피치 및 회절 효율, 중 적어도 하나는 조정가능한 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제26항에 있어서,
상기 회절 격자는,
전기-광학 편향기를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제26항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는, 상기 필터링된 조명 빔을 형성하기 위해 필터링 세그먼트 상의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 상기 조명 빔의 스펙트럼의 부분을 차단하기 위한 상기 필터링 세그먼트를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제32항에 있어서,
상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것은, 상기 필터링 세그먼트에 의해 차단되는 상기 조명 빔의 스펙트럼의 부분을 제어하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제32항에 있어서,
상기 필터링 세그먼트는,
저역 통과 필터 및 고역 통과 필터, 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제26항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는,
상기 필터링된 조명 빔을 형성하기 위해 애퍼처 상의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 상기 조명 빔의 스펙트럼의 부분을 통과시키기 위한 상기 애퍼처를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제35항에 있어서,
상기 애퍼처는,
대역 통과 필터를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제35항에 있어서,
상기 애퍼처는, 상기 애퍼처의 폭에 의해 분리된 제1 필터링 세그먼트 및 제2 필터링 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 필터링 세그먼트는 상기 조명 빔의 스펙트럼의 제1 부분을 차단하도록 구성되고, 상기 제2 필터링 세그먼트는 상기 조명 빔의 스펙트럼의 제2 부분을 차단하도록 구성되고, 상기 조명 빔의 스펙트럼의 제3 부분은 상기 필터링된 조명 빔으로서 상기 애퍼처를 통해 전파되고 상기 제2 광학 요소에 의해 수집되는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제37항에 있어서,
상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것은, 상기 필터링된 조명 빔의 중심 파장을 제어하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제35항에 있어서,
상기 애퍼처의 폭은 조정가능한 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제39항에 있어서,
상기 애퍼처의 폭을 조정하는 것은, 상기 필터링된 조명 빔의 대역폭을 제어하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제26항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는,
투과형 필터링 요소 및 반사형 필터링 요소, 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제26항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는,
픽셀화된 필터링 요소를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제42항에 있어서,
상기 픽셀화된 필터링 요소는,
공간 광 변조기, 마이크로 미러 어레이, 및 변형가능 미러, 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
제26항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는,
하나 이상의 아포다이징 요소를 포함하는 것인, 튜너블 광대역 조명 소스.
광대역 조명 소스를 튜닝하기 위한 방법으로서,
제1 튜너블 분산 요소로 스펙트럼 분산을 조명 빔에 도입하는 단계 - 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산은 조정가능함 -;
상기 조명 빔을 초점 평면에서 초점조정하는 단계 - 상기 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 분포는 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능함 -;
공간 필터링 요소로 상기 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼을 공간적으로 필터링하는 단계; 및
제2 튜너블 분산 요소로 상기 조명 빔의 스펙트럼 분산을 제거하는 단계 - 상기 제2 튜너블 분산 요소의 분산은 상기 제1 튜너블 분산 요소의 분산에 대응하도록 구성됨 -
를 포함하고,
상기 제1 튜너블 분산 요소, 상기 제2 튜너블 분산 요소 및 상기 공간 필터링 요소는 제어기에 통신가능하게 커플링되고, 상기 제어기는 상기 공간 필터링 요소 상의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 분포를 수정하기 위해 상기 제1 튜너블 분산 요소 및 상기 제2 튜너블 분산 요소의 분산 특성들을 수정하도록 구성되며,
상기 제1 튜너블 분산 요소 및 상기 제2 튜너블 분산 요소, 중 적어도 하나는 회절 격자를 포함하고, 상기 회절 격자는 음향-광학 편향기를 포함하는 것인, 광대역 조명 소스를 튜닝하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소의 적어도 일부는 반사형이고,
단일 광학 요소가 상기 제1 광학 요소 및 상기 제2 광학 요소를 포함하고,
단일 튜너블 분산 요소가 상기 제1 튜너블 분산 요소 및 상기 제2 튜너블 분산 요소를 포함하고,
상기 공간 필터링 요소는 상기 단일 튜너블 분산 요소 및 상기 단일 광학 요소를 통해 미러링된 광학 경로를 따라 상기 필터링된 조명 빔을 반사시키고,
상기 단일 광학 요소는 상기 공간 필터링 요소로부터 상기 필터링된 조명 빔을 수집하도록 구성되고,
상기 단일 튜너블 분산 요소는 상기 필터링된 조명 빔으로부터 상기 스펙트럼 분산을 제거하도록 구성되는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제46항에 있어서,
상기 미러링된 광학 경로를 따라 상기 단일 튜너블 분산 요소로부터 수신된 상기 필터링된 조명 빔으로부터 상기 조명 빔을 분리하도록 구성된 빔 셀렉터(beam selector)를 더 포함하는, 튜너블 스펙트럼 필터.
제47항에 있어서,
상기 빔 셀렉터는,
상기 단일 튜너블 분산 요소 전에, 상기 조명 빔의 광학 경로 상에 위치된 편광 빔 스플리터; 및
상기 편광 빔 스플리터와 상기 단일 튜너블 분산 요소 사이에서 상기 조명 빔의 광학 경로 상에 위치된 1/4 파장 판(quarter-wave plate) - 상기 편광 빔 스플리터는 상기 미러링된 광학 경로를 따라 상기 1/4 파장 판으로부터 수신된 상기 단일 튜너블 분산 요소로부터 수신된 상기 필터링된 조명 빔으로부터 상기 조명 빔을 분리함 -
을 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제46항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는 미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system)을 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제46항에 있어서,
상기 단일 광학 요소와 상기 공간 필터링 요소 사이에 있고 상기 단일 광학 요소로부터 상기 조명 빔을 수신하도록 구성된 빔 스티어링 요소(beam steering element)를 더 포함하고,
상기 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 또한, 상기 빔 스티어링 요소를 조정하는 것에 의해 제어 가능한 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
튜너블 스펙트럼 필터로서,
조명 빔을 수신하도록 구성된 튜너블 분산 요소 - 상기 튜너블 분산 요소의 분산은 조정가능하고, 상기 튜너블 분산 요소는 스펙트럼 분산을 제1 패스(pass)에서 상기 조명 빔에 도입하도록 구성됨 -;
상기 튜너블 분산 요소로부터 상기 조명 빔을 수신하고 상기 조명 빔을 초점 평면에서 초점조정하도록 구성되는 광학 요소 - 상기 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 상기 튜너블 분산 요소의 분산을 조정하는 것에 의해 제어가능함 -;
상기 초점 평면에 위치된 공간 필터링 요소 - 상기 공간 필터링 요소는 필터링된 스펙트럼을 가진 필터링된 조명 빔을 형성하기 위해 상기 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포에 기초하여 상기 조명 빔의 스펙트럼을 필터링하고, 상기 공간 필터링 요소의 적어도 일부는 반사형이고, 상기 필터링된 조명 빔은 상기 광학 요소 및 상기 튜너블 분산 요소를 통해 미러링된 광학 경로를 따라 상기 공간 필터링 요소로부터 반사되고, 상기 광학 요소는 또한 상기 공간 필터링 요소로부터 상기 필터링된 조명 빔을 수집하도록 구성되고, 상기 튜너블 분산 요소는 또한 상기 광학 요소로부터 상기 필터링된 조명 빔을 수신하고 상기 필터링된 조명 빔으로부터 상기 스펙트럼 분산을 제거하도록 구성됨 -; 및
상기 튜너블 분산 요소 및 상기 공간 필터링 요소에 통신가능하게 커플링된 제어기 - 상기 제어기는 상기 공간 필터링 요소 상의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 분포를 수정하기 위해 상기 튜너블 분산 요소의 분산 특성들을 수정하도록 구성됨 -
를 포함하고,
상기 튜너블 분산 요소는 회절 격자를 포함하고, 상기 회절 격자는 음향-광학 편향기를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제51항에 있어서,
상기 미러링된 광학 경로를 따라 상기 튜너블 분산 요소로부터 수신된 상기 필터링된 조명 빔으로부터 상기 조명 빔을 분리하도록 구성된 빔 셀렉터를 더 포함하는, 튜너블 스펙트럼 필터.
제52항에 있어서,
상기 빔 셀렉터는,
상기 튜너블 분산 요소 전에, 상기 조명 빔의 광학 경로 상에 위치된 편광 빔 스플리터; 및
상기 편광 빔 스플리터와 상기 튜너블 분산 요소 사이에서 상기 조명 빔의 광학 경로 상에 위치된 1/4 파장 판 - 상기 편광 빔 스플리터는 상기 미러링된 광학 경로를 따라 상기 튜너블 분산 요소로부터 수신된 상기 필터링된 조명 빔으로부터 상기 조명 빔을 분리함 -
을 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제51항에 있어서,
상기 튜너블 분산 요소는,
전기-광학 편향기를 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제51항에 있어서,
상기 공간 필터링 요소는 미세 전자 기계 시스템을 포함하는 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.
제51항에 있어서,
상기 광학 요소와 상기 공간 필터링 요소 사이에 있고 상기 광학 요소로부터 상기 조명 빔을 수신하도록 구성된 빔 스티어링 요소를 더 포함하고,
상기 초점 평면에서의 상기 조명 빔의 스펙트럼의 공간 분포는 또한, 상기 빔 스티어링 요소를 조정하는 것에 의해 제어 가능한 것인, 튜너블 스펙트럼 필터.