KR102308219B1 - 광학셔터 - Google Patents

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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 회절되지 않고 손실되는 광을 회절광 경로와 일치시켜 광의 에너지 효율을 높일 수 있는 광학셔터를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 브래그(Bragg) 각도로 입사되는 광을 회절되지 않는 제1광과 회절되는 제2광으로 변조하여 출사하는 광변조기; 상기 제1광 또는 상기 제2광의 경로 상에 배치되며 상기 제1광 또는 상기 제2광의 편광상태를 변경하는 파장판; 그리고 상기 제1광 및 상기 제2광이 입사되고, 입사된 상기 제1광 및 상기 제2광의 경로를 일치시켜 출사하는 광결합기;를 포함하는 특징을 개시한다.

Description

광학셔터{OPTICAL SHUTTER}
본 발명은 광학셔터에 관한 것으로, 상세하게는 회절되지 않고 손실되는 광을 보상하여 광에너지 효율을 높일 수 있는 고효율 광학셔터에 관한 것이다.
광학시스템에서 광학셔터는 가공대상물의 정밀도를 높이기 위해 광을 제어하는데 있어서 중요한 기능을 수행한다. 일반적으로 광학셔터는 기계식 셔터가 널리 이용되는데, 기계식 셔터는 입사광을 차단거나 투과시키기 위한 반사판 또는 흡수판과, 모터, 및 컨트롤러를 포함하게 되고, 컨트롤러 및 모터를 통해 반사판 또는 흡수판을 물리적으로 열고 닫음으로써 광의 노출을 제어한다. 하지만, 이러한 기계식 셔터는 구조가 복잡하고, 특히 모터의 성능에 따라 셔터의 반응속도 및 성능의 한계가 있다는 단점이 있다.
이를 위한 방안으로 흔히 레이저 광학시스템에는 음향광학변조기(Acoustic Optic Modulator:AOM)을 이용한 광학셔터를 활용하는 경우가 있다.
음향광학변조기는 음파나 초음파를 매질에 인가하여 매질의 굴절율을 변형시킴에 따라, 광의 굴절률이 주기적으로 변화하는 음향광학 효과를 이용한 장치로서, 음향광학 효과로 인하여 매질이 위상 격자로 작용하여 레이저 광이 회절하게 되고, 회절된 광의 강도 및 각도는 각각 음파의 강도 및 주파수에 따라서 변화되기 때문에, 이러한 성질을 이용하여 광을 고속으로 정밀하게 개폐하는데 응용될 수 있다.
그리고, 음향광학변조기를 이용한 광학셔터는 매질 내에 음향파를 발생시키면, 매질의 입사면으로 입사되는 특정 파장의 광이 음향파가 발생된 면에서 브래그(Bragg) 반사되어 1차 회절광으로 출사되고, 일부는 회절되지 않고 0차 회절광으로 출사된다.
이때, 상대적으로 높은 강도를 가지는 1차 회절광을 사용하게 되고, 회절되지 않는 0차 회절광은 변조가 용이하지 않고 오히려 가공 대상물에 도달할 경우 가공 품질을 저하시킬 수 있기 때문에 덤퍼(Dumper)를 이용하여 덤핑(Dumping) 시키거나 바이패스 시키게 된다. 즉, 음향광학변조기를 거치며 회절되지 않는 0차 회절광은 손실되는 에너지에 해당된다.
따라서, 기존 음향광학변조기를 이용한 광학셔터는 회절되는 1차 회절광만이 가공 대상물에 도달하기 때문에, 높은 강도의 에너지를 활용할 수 없다는 문제가 있고, 공정에서 요구되는 충분한 강도의 에너지를 얻기 위해서는 손실되는 0차 회절광을 고려하여 높은 고출력의 광발생기가 사용되어야 한다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제2109506호(2020.05.12. 공고)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 회절되지 않고 손실되는 광을 회절광 경로에 일치시켜, 최종 출사되는 광의 에너지 효율을 높일 수 있는 광학셔터를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학셔터는, 브래그(Bragg) 각도로 입사되는 광을 회절되지 않는 제1광과 회절되는 제2광으로 변조하여 출사하는 광변조기; 상기 광변조기로부터 출사된 상기 제1광이 입사되며, 상기 제1광의 편광상태를 90도 변경하는 반파장판; 그리고 상기 반파장판으로부터 편광상태가 변경되어 출사된 상기 제1광 및 상기 광변조기로부터 출사된 상기 제2광이 입사되고, 입사된 상기 제1광 및 상기 제2광의 경로를 일치시켜 보상된 광에너지를 최종 출사하는 광결합기;를 포함하고, 상기 광결합기는 편광빔스플리터(Polarized Beam Splitter:PBS)인 것을 특징으로 하는 광학셔터.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학셔터에 있어서, 상기 광변조기로부터 입사되는 상기 제1광을 반사시켜 제1경로를 형성하는 제1미러; 상기 광변조기로부터 입사되는 상기 제2광을 반사시켜 제2경로를 형성하는 제2미러; 그리고 상기 제1경로 상에 배치되며, 상기 제1미러로부터 입사되는 상기 제1광을 반사시켜 제3경로를 형성하는 제3미러;를 더 포함할 수 있고, 이때 상기 광결합기는 상기 제2경로 및 상기 제3경로의 교차영역에 배치되며, 상기 제1광은 반사시키고, 상기 제2광은 투과시켜, 상기 제1광 및 상기 제2광의 경로를 일치시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학셔터에 있어서, 상기 광변조기는 음향광학변조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학셔터에 있어서, 상기 광변조기는 광이 투과되는 매질의 굴절률을 변화시키는 음향파구동부를 포함할 수 있고, 이때 상기 음향파구동부의 비작동 시에는 상기 제1광만이 출사되고, 상기 음향파구동부의 작동 시에는 상기 제1광 및 상기 제2광이 동시에 출사될 수 있다.
삭제
본 발명의 일 실시예에 따른 광학셔터에 있어서, 상기 제1미러, 상기 제2미러 및 상기 제3미러는, 반사되는 광의 출사각도를 조절하기 위한 각도조절부 또는 반사되는 광의 출사위치를 조절하기 위한 위치조절부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학셔터는, 브래그(Bragg) 각도로 입사되는 광을 회절되지 않는 제1광과 회절되는 제2광으로 변조하여 출사하는 광변조기; 상기 광변조기로부터 출사된 상기 제2광이 입사되며, 상기 제2광의 편광상태를 90도 변경하는 반파장판; 그리고 상기 광변조기로부터 출사된 상기 제1광 및 상기 반파장판으로부터 편광상태가 변경되어 출사된 상기 제2광이 입사되고, 입사된 상기 제1광 및 상기 제2광의 경로를 일치시켜 보상된 광에너지를 최종 출사하는 광결합기;를 포함하고, 상기 광결합기는 편광빔스플리터(Polarized Beam Splitter:PBS)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학셔터에 있어서, 상기 광변조기로부터 입사되는 상기 제1광을 반사시켜 제1경로를 형성하는 제1미러; 상기 광변조기로부터 입사되는 상기 제2광을 반사시켜 제2경로를 형성하는 제2미러; 그리고 상기 제2경로 상에 배치되며, 상기 제2미러로부터 입사되는 상기 제2광을 반사시켜 제3경로를 형성하는 제3미러;를 더 포함할 수 있고, 이때 상기 광결합기는 상기 제1경로 및 상기 제3경로의 교차영역에 배치되며, 상기 제1광은 투과시키고, 상기 제2광은 반사시켜, 상기 제1광 및 상기 제2광의 경로를 일치시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학셔터에 있어서, 상기 광변조기는 음향광학변조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학셔터에 있어서, 상기 광변조기는 광이 투과되는 매질의 굴절률을 변화시키는 음향파구동부를 포함할 수 있고, 이때 상기 음향파구동부의 비작동 시에는 상기 제1광만이 출사되고, 상기 음향파구동부의 작동 시에는 상기 제1광 및 상기 제2광이 동시에 출사될 수 있다.
삭제
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학셔터에 있어서, 상기 제1미러, 상기 제2미러 및 상기 제3미러는, 반사되는 광의 출사각도를 조절하기 위한 각도조절부 또는 반사되는 광의 출사위치를 조절하기 위한 위치조절부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광변조기로부터 회절되지 않고 손실되는 제1광을 보상하여 회절되는 제2광의 경로와 일치시켜, 사용되는 광의 에너지 효율을 크게 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 회절되지 않는 제1광 및 회절되는 제2광의 경로를 일치시켜 출사하므로, 사용 목적에 따라 미리 설정되는 임계값(Threshold)을 초과하는 광 에너지의 조절범위가 넓어지고, 이에 따라, 다양한 사용처에서의 호환성이 우수한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학셔터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학셔터의 장점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학셔터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학셔터는 작동 시 광변조기의 변조 및 출사되는 회절광을 최대로 이용하여 광 에너지의 효율을 높일 수 있는 광학셔터를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학셔터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학셔터는, 광변조기(10), 파장판(20), 광결합기(30)를 포함할 수 있다.
광변조기(10)는 광발생기(미도시)에서 발생된 광(L)이 입사되고, 입사되는 광(L)을 회절시킬 수 있다. 예를 들어, 광변조기(10)는 브래그(Bragg) 각도로 입사되는 광(L)을 회절되지 않는 제1광(L1)과, 회절되는 제2광(L2)으로 변조하여 출사할 수 있다.
광을 고체 매질에 입사시키면 광이 고체 매질을 통과하면서 고체 매질이 가지는 구조에 따라 고유의 회절이 나타나게 되는데, 이처럼 고체 매질에 광을 입사시켰을 때 나타나는 반사의 한 종류를 브래그 반사라고 하고, 브래그 반사가 일어날 때 광의 입사각을 브래그 각도라고 한다. 즉, 브래그 각도는 회절이 극대가 될 때 나타나는 반사의 입사각을 말한다.
광변조기(10)는 음향광학변조기(Acousto Optic Modulator:AOM)를 포함할 수 있다.
음향광학변조기는 광이 투과되는 경로에 구비되는 매질과, 매질의 굴절률을 변화시키는 음향파구동부를 구비할 수 있다. 음향파는 소밀파로서, 굴절률 역시 소밀상태가 되어 주기적인 굴절률 변화에 의해서 매질 중에 위상회절격자가 생긴다. 따라서, 음향파구동부를 통해 매질에 음향파를 인가하여 매질의 굴절률을 변화시키면, 매질에 입사된 광은 브래그 회절과 유사한 회절 현상을 일으킬 수 있다.
이에 따라, 음향광학변조기는 음향파구동부의 비작동 시에는 광발생기로부터 입사되는 광(L)을 투과시키며 회절되지 않는 제1광(L1)만을 출사할 수 있고, 음향파구동부의 작동 시에는 광발생기로부터 입사되는 광(L)을 회절되지 않는 제1광(L1)과 회절되는 제2광(L2)을 함께 출사할 수 있다.
그리고, 음향파구동부를 통해 매질에 굴절률을 변화시키면, 매질의 굴절률의 소밀이 회절 격자로 작용하면서 매질에 입사되는 광의 진행방향 및 회절되는 광의 강도를 변경할 수도 있다.
광변조기(10)를 투과하면서 회절되지 않는 제1광(L1)은 광의 경로가 변경되지 않고 광의 강도가 상대적으로 낮을 수 있으며, 광변조기(10)를 투과하면서 회절되는 제2광(L2)은 광의 경로가 변경될 수 있고 광의 강도가 상대적으로 높을 수 있다.
예를 들어, 제1광(L1)은 10% 내지 50%의 에너지 변조 효율(Quality Factor)을 가질 수 있고, 제2광(L2)은 60% 내지 90%의 에너지 변조 효율을 가질 수 있으며, 이러한 제1광(L1) 및 제2광(L2)의 변조 효율은 광의 파장, 매질의 굴절계수, 음파의 파장 등에 따라 변화될 수 있다.
이처럼 음향광학변조기는 수kHz의 구동 속도 제어가 가능한 전자식 또는 기계식 광학변조기와 달리, 수백 MHz의 구동 속도로 제어가 가능하여 광에너지의 보다 정교한 제어가 가능하다는 이점이 있다.
파장판(Wave Plate:20)은 광변조기(10)로부터 출사되는 제1광(L1)의 경로 상에 배치될 수 있으며, 제1광(L1)을 투과시키며 제1광(L1)의 편광(Polarization)상태를 변경할 수 있다.
파장판(20)은 복굴절성 결정으로 만들어진 얇은 판일 수 있으며, 전자기파가 파장판(20)을 통과하면 편광 방향(전기장 벡터 방향)이 광축에 평행하거나 수직한 두 성분의 합이 되고, 파장판(20)의 복굴절과 두께에 따라 두 성분의 벡터합이 변하게 되어 통과한 후의 편광 방향이 달라질 수 있다. 이때, 광의 편광방향을 90도 변경시키는 것을 반파장판(half-wave plate)이라 하고, 180도 변경시키는 것을 풀파장판(full-wave plate)라고 한다.
본 실시예에 따른 파장판(20)은 입사되는 제1광(L1)의 편광상태를 90도 변경시키는 반파장판이 사용될 수 있다. 이에 따라, 광변조기(10)에서 출사된 회절되지 않은 제1광(L1)은 파장판(20)을 통과하면서 소스 광(L)과 수직한 편광상태가 유지될 수 있고, 광변조기(10)에서 출사된 회절되는 제2광(L2)은 파장판(20)을 통과하지 않아 소스 광(L)과 동일한 편광상태가 유지될 수 있다.
파장판(20)을 통해 서로 다른 편광상태가 유지되는 제1광(L1) 및 제2광(L2)은 후술되는 광결합기(30)를 통과하면서 광 경로가 일치될 수 있다.
광결합기(30)는 광변조기(10)에서 출사된 제1광(L1)과, 파장판(20)에서 출사된 제2광(L2)이 입사될 수 있고, 입사된 제1광(L1) 및 제2광(L2)의 경로를 서로 일치시켜 출사시킬 수 있다.
광결합기(30)는 편광빔스플리터(Polarized Beam Splitter:PBS)일 수 있으며, 입사되는 제1광(L1) 및 제2광(L2)을 반사시키거나 투과시키며, 서로 다른 편광상태를 가지는 2개의 광 경로를 서로 조합 및 일치시킬 수 있다.
예를 들어, 제1광(L1)은 반사시키고 제2광(L2)은 투과시키거나, 혹은 제1광(L1)은 투과시키고 제2광(L2)은 반사시킴으로써, 제1광(L1) 및 제2광(L2)의 경로를 일치시킨 상태로 출사할 수 있다.
따라서, 광변조기(10)로부터 회절되지 않고 손실되었던 제1광(L1)을, 회절되는 제2광(L2)의 경로에 일치시켜 출사함으로써, 광에너지의 효율을 크게 높일 수 있다.
이렇게 광결합기(30)로부터 출사되는 제1광(L1) 및 제2광(L1)은 별도의 광학장치 또는 가공장치를 거쳐 가공대상물에 도달될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 광학셔터는 제1미러(40), 제2미러(50) 및 제3미러(60)를 더 포함할 수 있다.
제1미러(40)는 광변조기(10)로부터 입사되는 제1광(L1)을 반사시켜 제1경로(R1)를 형성할 수 있으며, 광변조기(10) 및 파장판(20) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 광변조기(10)에서 출사된 제1광(L1)은 제1미러(40)에서 반사되어 제1경로(R1)를 유지한 채로 파장판(20)에 입사될 수 있다.
제2미러(50)는 광변조기(10)로부터 입사되는 제2광(L2)을 반사시켜 제2경로(R2)를 형성할 수 있으며, 광변조기(10) 및 광결합기(30) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 광변조기(10)에서 출사된 제2광(L2)은 제2미러(50)에서 반사되어 제2경로(R2)를 유지한 채로 광결합기(30)에 입사될 수 있다.
제3미러(60)는 제1미러(40)로부터 입사되는 제1광(L1)을 반사시켜 제3경로(R3)를 형성할 수 있으며, 제1경로(R1) 상에서 파장판(20) 및 광결합기(30) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 파장판(20)에서 출사된 제1광(L1)은 제2미러(60)에서 반사되어 제3경로(R3)를 유지한 채로 광결합기(30)에 입사될 수 있다.
이때, 광결합기(30)는 제2경로(R2) 및 제3경로(R3)의 교차영역에 배치되어, 일측면으로는 제1광(L1)이 입사되고, 타측면으로는 제2광(L2)이 입사될 수 있다.
그리고, 광결합기(30)에 입사된 제1광(L1)은 광결합기(30)에서 90도 반사되어 출사되고, 광결합기(30)에 입사된 제2광(L2)은 광결합기(30)를 투과하면서, 최종 제1광(L1) 및 제2광(L2)의 경로가 서로 일치된 상태로 출사될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 제1미러(40), 제2미러(50) 및 제3미러(60) 각각은, 각도조절부 또는 위치조절부를 포함할 수 있다.
각도조절부는 모터 등의 구동을 통하여 미러의 각도를 조절함으로써, 반사되는 광의 출사각도를 정밀하게 조절할 수 있고, 위치조절부는 모터 등의 구동을 통하여 미러의 위치를 조절함으로써, 반사되는 광의 출사위치를 정밀하게 조절할 수 있다.
이에 따라, 제1미러(40)는 광변조기(10)로부터 입사되는 제1광(L1)의 입사위치 뿐만 아니라, 제1경로(R1)를 정밀하게 조절하여 파장판(20)을 향하는 제1광(L1)의 입사위치를 정밀하게 조절할 수 있다.
그리고, 제2미러(50)는 광변조기(10)로부터 입사되는 제2광(L2)의 입사위치 뿐만 아니라, 제2경로(R2)를 정밀하게 조절하여 광결합기(30)을 향하는 제2광(L2)의 입사위치를 정밀하게 조절할 수 있다.
또한, 제3미러(60)는 파장판(20)로부터 입사되는 제1광(L1)의 입사위치 뿐만 아니라, 제3경로(R3)를 정밀하게 조절하여 광결합기(30)을 향하는 제1광(L1)의 입사위치를 정밀하게 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학셔터의 장점을 설명하기 위한 도면으로, (a) 도면은 기존 광학셔터를 통해 출사되는 광에너지이고, (b) 도면은 본 실시예에 따른 광학셔터를 통해 출사되는 광에너지이다.
기존 광학셔터에서는 도 2의 (a)에서와 같이, 회절되지 않는 제1광(L1)은 광의 경로가 변경되지 않기 때문에 변조가 용이하지 않고, 가공 대상물에 도달할 경우 가공 품질을 저하시킬 수 있는 이유에서 덤퍼를 이용하여 덤핑시키고, 제2광(L2)만을 사용하게 된다.
따라서, 회절된 제2광(L2)만을 사용하는 기존 광학셔터는 미리 설정된 광에너지의 임계값(Threshold) 보다 약간 큰 광에너지를 가지도록 설정되기 때문에, 최종 출사되는 광에너지의 허용된 조절폭(W1)이 작아 광에너지의 조절범위에 많은 제약이 있고, 이에 따라, 다양한 공정에서의 호환성이 떨어지는 문제가 있다.
하지만, 본 실시예에 따른 광학셔터는 도 2의 (b)에서와 같이, 광변조기(10)로부터 회절되지 않고 손실되었던 제1광(L1)을, 회절되는 제2광(L2)의 경로에 일치시켜 보상된 광에너지를 최종 출사함으로써, 광에너지 효율을 크게 높일 수 있다.
그리고, 회절되지 않은 제1광(L1) 및 회절되는 제2광(L2)이 조합 및 결합되므로, 최종 광에너지의 허용된 조절폭(W2)이 커서 광에너지의 조절범위가 넓어지게 되고, 이에 따라, 다양한 공정의 변화를 유도할 수 있고, 다양한 공정에서의 호환성이 높은 이점이 있다.
한편, 본 실시예에 따른 광학셔터는 광변조기(10)의 작동과 동기화될 수 있다. 즉, 음향파구동부의 비작동 시, 광변조기(10)에서 변조된 제1광(L1)은 덤퍼를 통해 덤핑되어 바이패스될 수 있다. 이때, 광학셔터는 오프(Off) 상태일 수 있다.
그리고, 음향파구동부의 작동 시, 광변조기(10)를 통해 변조된 제1광(L1) 및 제2광(L2)은 광결합기(30)에서 결합되어 고효율의 광에너지를 출사할 수 있다. 이때, 광학셔터는 온(On) 상태일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 음향파구동부의 비작동 시에는 광변조기(10)에서 변조된 제1광(L1)만이 광결합기(30)를 통과하여 출사될 수도 있으며, 이를 통해, 보다 다양한 공정에서 활용될 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학셔터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학셔터 역시 광변조기(10), 파장판(20), 광결합기(30)를 포함할 수 있는데, 다른 실시예에 따른 광학셔터는 광변조기(10)로부터 출사되는 제1광(L1) 및 제2광(L2)의 경로에서 전술한 일 실시예와 약간의 차이점을 가진다.
구체적으로, 브래그 각도로 입사되는 광을 회절되지 않는 제1광(L1)과 회절되는 제2광(L2)으로 변조하여 출사하는 광변조기(10)와, 제2광(L2)의 경로 상에 배치되며 제2광(L2)의 편광상태를 변경하는 파장판(20)과, 제1광(L1) 및 제2광(L2)이 입사되고, 입사된 제1광(L1) 및 제2광(L2)의 경로를 일치시켜 출사하는 광결합기(30)를 포함할 수 있다.
그리고, 다른 실시예에 따른 광학셔터는 제1미러(40)를 통해 광변조기(10)로부터 입사되는 제1광(L1)을 반사시켜 제1경로(R1)를 형성할 수 있고, 제2미러(50)를 통해 광변조기(10)로부터 입사되는 제2광(L2)을 반사시켜 제2경로(R2)를 형성할 수 있으며, 제3미러(60)를 통해 제2미러(50)로부터 입사되는 제2광(L2)을 반사시켜 제3경로(R3)를 형성할 수 있다.
따라서, 다른 실시예에 따른 광결합기(30)는 제1경로(R1) 및 제3경로(R3)의 교차영역에 배치되어, 제1광(L1)은 투과시키고, 제2광(L2)은 반사시켜, 제1광(L1) 및 제2광(L2)의 경로를 일치시킨 상태로 출사할 수 있다.
다른 실시예에 따른 광학셔터의 나머지 상세 구성 및 관련 설명은 전술한 일 실시예와 중복되는 이유에서 생략한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 광학셔터는 음향광학변조기를 이용하여 광의 고속 및 정밀 제어가 가능할 뿐만 아니라, 회절되지 않고 손실되는 광을 보상하여 광에너지 효율을 크게 높일 수 있으며, 다양한 공정에 사용되는 광학시스템에서의 호환성이 우수한 이점이 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 광변조기
20: 파장판
30: 광결합기

Claims (12)

  1. 브래그(Bragg) 각도로 입사되는 광을 회절되지 않는 제1광과 회절되는 제2광으로 변조하여 출사하는 광변조기;
    상기 광변조기로부터 출사된 상기 제1광이 입사되며, 상기 제1광의 편광상태를 90도 변경하는 반파장판; 그리고
    상기 반파장판으로부터 편광상태가 변경되어 출사된 상기 제1광 및 상기 광변조기로부터 출사된 상기 제2광이 입사되고, 입사된 상기 제1광 및 상기 제2광의 경로를 일치시켜 보상된 광에너지를 최종 출사하는 광결합기;를 포함하고,
    상기 광결합기는 편광빔스플리터(Polarized Beam Splitter:PBS)인 것을 특징으로 하는 광학셔터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광변조기로부터 입사되는 상기 제1광을 반사시켜 제1경로를 형성하는 제1미러;
    상기 광변조기로부터 입사되는 상기 제2광을 반사시켜 제2경로를 형성하는 제2미러; 그리고
    상기 제1경로 상에 배치되며, 상기 제1미러로부터 입사되는 상기 제1광을 반사시켜 제3경로를 형성하는 제3미러;를 더 포함하고,
    상기 광결합기는 상기 제2경로 및 상기 제3경로의 교차영역에 배치되며, 상기 제1광은 반사시키고, 상기 제2광은 투과시켜, 상기 제1광 및 상기 제2광의 경로를 일치시키는 것을 특징으로 하는 광학셔터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광변조기는 음향광학변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학셔터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광변조기는 광이 투과되는 매질의 굴절률을 변화시키는 음향파구동부를 포함하고,
    상기 음향파구동부의 비작동 시에는 상기 제1광만이 출사되고, 상기 음향파구동부의 작동 시에는 상기 제1광 및 상기 제2광이 동시에 출사되는 것을 특징으로 하는 광학셔터.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1미러, 상기 제2미러 및 상기 제3미러는,
    반사되는 광의 출사각도를 조절하기 위한 각도조절부 또는 반사되는 광의 출사위치를 조절하기 위한 위치조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학셔터.
  7. 브래그(Bragg) 각도로 입사되는 광을 회절되지 않는 제1광과 회절되는 제2광으로 변조하여 출사하는 광변조기;
    상기 광변조기로부터 출사된 상기 제2광이 입사되며, 상기 제2광의 편광상태를 90도 변경하는 반파장판; 그리고
    상기 광변조기로부터 출사된 상기 제1광 및 상기 반파장판으로부터 편광상태가 변경되어 출사된 상기 제2광이 입사되고, 입사된 상기 제1광 및 상기 제2광의 경로를 일치시켜 보상된 광에너지를 최종 출사하는 광결합기;를 포함하고,
    상기 광결합기는 편광빔스플리터(Polarized Beam Splitter:PBS)인 것을 특징으로 하는 광학셔터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광변조기로부터 입사되는 상기 제1광을 반사시켜 제1경로를 형성하는 제1미러;
    상기 광변조기로부터 입사되는 상기 제2광을 반사시켜 제2경로를 형성하는 제2미러; 그리고
    상기 제2경로 상에 배치되며, 상기 제2미러로부터 입사되는 상기 제2광을 반사시켜 제3경로를 형성하는 제3미러;를 더 포함하고,
    상기 광결합기는 상기 제1경로 및 상기 제3경로의 교차영역에 배치되며, 상기 제1광은 투과시키고, 상기 제2광은 반사시켜, 상기 제1광 및 상기 제2광의 경로를 일치시키는 것을 특징으로 하는 광학셔터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 광변조기는 음향광학변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학셔터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광변조기는 광이 투과되는 매질의 굴절률을 변화시키는 음향파구동부를 포함하고,
    상기 음향파구동부의 비작동 시에는 상기 제1광만이 출사되고, 상기 음향파구동부의 작동 시에는 상기 제1광 및 상기 제2광이 동시에 출사되는 것을 특징으로 하는 광학셔터.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1미러, 상기 제2미러 및 상기 제3미러는,
    반사되는 광의 출사각도를 조절하기 위한 각도조절부 또는 반사되는 광의 출사위치를 조절하기 위한 위치조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학셔터.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130004970A (ko) * 2011-07-05 2013-01-15 서강대학교산학협력단 음향광학장치를 이용한 국부기울기 주사 간섭 현미경
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