KR102498856B1 - 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기 및 그의 제조 방법 - Google Patents

포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

다양한 실시예들은 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기 및 그의 제조 방법를 제공할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기는, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 기반으로, 상대 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 위상 지연 플레이트, 및 위상 지연 플레이트로부터 투과되는 광파 성분들을 복소변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력하기 위한 포토닉 크리스탈 구조체를 포함할 수 있다.

Description

포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기 및 그의 제조 방법{PHOTONIC CRYSTAL COMPLEX SPATIAL LIGHT MODULATOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
다양한 실시예들은 가시광을 포함한 임의의 파장대역에서 복소변조가 가능한 포토닉 크리스탈(photonic crystal) 공간광 변조기 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 홀로그래픽 디스플레이의 삼차원 홀로그래픽 이미지의 화질 향상을 위한 복소변조 저잡음 공간광 변조기 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 각광받는 기술인 홀로그래픽 디스플레이(예: 근안용 디스플레이(near-eye display))의 AR(augmented reality) 글라스를 포함한 일반적인 홀로그래픽 삼차원 디스플레이)에서 사용자의 편의성과 직접적인 관련이 있는 관측 시야 범위인 아이-박스(eye-box) 영역을 확장하며 홀로그래픽 이미지의 노이즈를 제거한 공간광 변조기 기술은 홀로그래픽 디스플레이의 핵심 요소 기술이 될 수 있다.
기존의 복소변조 방식은 구조를 조절하는 방법으로 진폭 및 위상을 제어하는 방식이다. 이 방식은 사용자의 임의대로 조절할 수 없는 한계, 즉 능동복소변조를 할 수 없는 기능적인 한계가 존재한다. 전기적 또는 기계적으로 조절하는 것은 기술적으로 어렵기 때문이다. 또한, 기존의 홀로그래픽 디스플레이에서는 진폭과 위상을 동시에 변조할 수 있는 기술은 아직 개발되지 않았다. 이는 디스플레이 패널의 회절패턴에서 반드시 보이는 DC 노이즈, 켤레(conjugate) 노이즈 및 회절 노이즈가 재구성된 이미지에서 발생하게 되기 때문이다. 공간광 변조기에서 각 픽셀에 의해 발생하는 노이즈 성분들, 즉 DC 노이즈, 켤레 노이즈는 홀로그래픽 디스플레이에서 잡음으로 간주되며 이를 제거해야 한다. 이를 위한 기존의 방법으로는 두개의 렌즈들과 공간 필터로 구성된 4-f 시스템이 있지만 초점거리와 부품의 크기를 고려하면 시스템의 크기가 상당히 커지는 문제점이 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 노이즈가 최소화된 초박막 형태의 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기 및 그의 제조 방법을 제공한다.
다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기는, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 기반으로, 상대 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 위상 지연 플레이트, 및 상기 위상 지연 플레이트로부터 투과되는 광파 성분들을 복소변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력하기 위한 포토닉 크리스탈 구조체를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 제조 방법은, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 기반으로, 상대 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 위상 지연 플레이트를 준비하는 단계, 상기 위상 지연 플레이트로부터 투과되는 광파 성분들을 복소변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력하기 위한 포토닉 크리스탈 구조체를 준비하는 단계, 및 상기 위상 지연 플레이트 상에 상기 포토닉 크리스탈 구조체를 실장하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기가 초박막 형태로 구현되어, 노이즈가 최소화될 수 있다. 이러한 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기는 가시광 영역, 예컨대 450 nm 내지 680 nm의 파장 영역에서 동작 가능하도록 구현될 수 있고, 이로써 디스플레이 소자에 용이하게 적용될 수 있다. 아울러, 일반적인 기판 보다 굴절률이 낮은 박막 형태의 저굴절률 기판 상에 포토닉 크리스탈이 구현됨에 따라, 포토닉 크리스탈 내부로 들어가는 광파 성분들의 왜곡을 최소화하여 노이즈를 최소화할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기를 나타내는 도면이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기가 설치된 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 저굴절률 기판의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 7은 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 성능을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8을 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
DZI 포토닉 크리스탈 구조는 자연계에 존재하지 않는 유전율과 투자율이 0에 가까운 메타 물질을 나노 스케일 구조로 설계하여 구현할 수 있다. 특정 주파수에서 설계된 DZI 포토닉 크리스탈 구조는 물질 간 계면에서 임피던스 매칭을 이루어 반사 손실을 최소화하여 투과형 공진 구조를 설계할 수 있다. 격자 배열의 기하학 공진 구조와 구성의 최적화를 거쳐 유전율과 투자율을 0에 가깝게 설계하며, 구성 물질은 옴 손실이 없는 유전체를 사용하기 때문에 금속 물질이 사용될 때 보다 높은 효율을 갖게 된다. 다양한 실시예들에서는 DZI 포토닉 크리스탈 구조의 광특성에 기반한 복소변조(광파의 위상과 진폭 동시 독립변조)가 가능한 공간광 변조기 구조의 디자인을 제시한다.
자연계의 물질의 굴절률을 직접 변조를 통해 초 미세 픽셀에서의 능동복소변조를 근접 거리에서 할 수 있는 방법은 아직까지 제시된 바가 없다. - 자연계에서 주어지는 물질들은 굴절률 변조 메커니즘의 물리적인 한계를 근본적으로 보여주고 있어, 광파 영역에서의 360도 위상 변조는 현실적인 구현에 어려움이 있다. 디스플레이 영역에서는 액정의 전기적 변조와 MEMS 미러의 기계적 변조에 의해 광파의 위상 변조를 얻을 수 있고, 포토닉스 영역에서는 전기광학 효과에 의한 위상 변조를 실현해 왔으나, 능동 메타 표면에 적용을 하기 위한 직접적 위상 변조 변조의 메커니즘을 수립하기에는 한계가 있다. 반면, 능동 흡수/투과율을 제어하는 진폭 변조의 경우에는 상대적으로 광학 위상변조 메커니즘보다 자연계에서 구현하기가 용이하므로, 다양한 실시예들에 따르면 전 파장 대역의 복소변조 기술 적용이 가능할 것이다. 다양한 실시예들은 디스플레이 기기에 적용하기에 적합하도록 얇은 필름 형태의 DZI 포토닉크리스탈을 제시하여, 평판형 홀로그래픽 디스플레이에 적합하다.
이하에서는, 가시광 영역에서 픽셀들에 의해 발생하는 노이즈가 제거되고 투과하는 광파의 확장이 이루어지며 360° 위상 변조가 가능한 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기 및 그의 제조 방법을 제공한다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 위상 지연 플레이트(110) 및 포토닉 크리스탈 구조체(120)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 적어도 하나의 추가적인 구성 요소를 더 포함할 수 있다.
위상 지연 플레이트(110)는 포토닉 크리스탈 구조체(120)에 입사되는 광파 성분들의 위상을 제어할 수 있다. 위상 지연 플레이트(110)는 세 개의 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들로 이루어질 수 있다. 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들은 좌측(left; L), 가운데(center; C) 및 우측(right; R)에 각각 배치되고, 입사되는 광파 성분들을 기반으로, 120˚, 0˚ 및 240˚ 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력할 수 있다. 일 예로, 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들의 각각의 폭(wep)은 10 ㎛일 수 있으며, 이는 입사되는 광파 성분들의 각각의 폭이 10 ㎛임을 나타낼 수 있다. 위상 지연 플레이트(110)는 실리카(silica, SiO2)로 제조될 수 있다. 이 때, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)에 입사되는 광파의 파장에 따라, 위상 지연 플레이트(110)의 두께가 결정될 수 있다. 일 예로, 입사되는 광파의 파장이 녹색 파장, 예컨대 520 nm인 경우, 위상 지연 플레이트(110)의 두께(hp)는 751 nm일 수 있다.
포토닉 크리스탈 구조체(120)는 위상 지연 플레이트(110)로부터 투과되는 광파 성분들을 복소 변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력할 수 있다. 포토닉 크리스탈 구조체(120)는 저굴절률 기판(121) 및 포토닉 크리스탈(123)을 포함할 수 있다. 여기서, 포토닉 크리스탈(123)은 DZI 포토닉 크리스탈일 수 있다.
저굴절률 기판(121)은 포토닉 크리스탈(123)을 지지하고, 위상 지연 플레이트(110)로부터의 광파 성분들을 포토닉 크리스탈(123)로 투과시킬 수 있다. 그리고, 저굴절률 기판(121)은 포토닉 크리스탈(123)로부터 반사되는 광파 성분들에 의한 노이즈 발생을 차단할 수 있다. 즉, 저굴절률 기판(121)은 포토닉 크리스탈(123)로부터 반사되는 광파 성분들이 저굴절률 기판(121)으로 입사되는 것을 차단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 저굴절률 기판(121)은 실리카 에어로겔(silica aerogel)로 제조될 수 있으며, 실리카 에어로겔의 굴절률은 약 1.08일 수 있다. 이 때, 저굴절률 기판(121)은 박막 형태로 구현될 수 있다. 일 예로, 저굴절률 기판(121)의 두께(h0)는, 5 ㎛일 수 있다.
포토닉 크리스탈(123)은 저굴절률 기판(121) 상에 배치될 수 있다. 포토닉 크리스탈(123)은 저굴절률 기판(121) 상에서 상호로부터 이격되어 배열되는 복수의 유전체 엘리먼트(125)들로 이루어질 수 있다. 즉, 유전체 엘리먼트(125)들은 격자 구조로 배열될 수 있다. 바꿔 말하면, 유전체 엘리먼트(125)들은 유전체 엘리먼트(125)들 사이에 형성되는 공기 영역(129)들과 교대로 배열될 수 있다. 이 때, 저굴절률 기판(121) 상에서의 유전체 엘리먼트(125)들의 충전율(fill factor)에 따라, 포토닉 크리스탈(123)의 유효 굴절률이 결정될 수 있다. 예를 들면, 저굴절률 기판(121) 상에서의 유전체 엘리먼트(125)들의 충전율은 약 0.7일 수 있으며, 이는 유전체 엘리먼트(125)들에 점유되는 면적과 공기 영역(129)들에 의해 점유되는 면적의 비율이 약 7:3임을 나타낼 수 있다.
그리고, 포토닉 크리스탈(123), 즉 유전체 엘리먼트(125)들의 각각은 세 개의 유전체 레이어(126, 127, 128)들이 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 포토닉 크리스탈(123), 즉 유전체 엘리먼트(125)들의 각각은 제 1 유전체 레이어(126), 제 1 유전체 레이어(126) 상에 적층된 제 2 유전체 레이어(127), 및 제 2 유전체 레이어(127) 상에 적층된 제 3 유전체 레이어(128)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 유전체 레이어(126)와 제 3 유전체 레이어(128)는 아모포스 실리콘(amorphous silicon, a-Si)으로 제조되고, 제 2 유전체 레이어(127)는 실리카(SiO2)로 제조될 수 있다. 이 때, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)에 입사되는 광파의 파장에 따라, 포토닉 크리스탈(123)의 두께가 결정될 수 있다. 여기서, 입사되는 광파의 파장에 따라, 제 1 유전체 레이어(126)의 두께(h1), 제 2 유전체 레이어(127)의 두께(h2) 및 제 3 유전체 레이어(128)의 두께(h3)가 각각 결정되며, 제 3 유전체 레이어(128)의 두께(h3)는 입사되는 광파의 파장으로부터 실질적으로 계산될 수 있다(예: h3=λ/4). 일 예로, 입사되는 광파의 파장이 녹색 파장, 예컨대 520 nm인 경우, 제 1 유전체 레이어(126)의 두께(h1)는 170 nm이고, 제 2 유전체 레이어(127)의 두께(h2)는 58 nm이며, 제 3 유전체 레이어(128)의 두께(h3)은 40.19 nm일 수 있다. 다른 예로, 입사되는 광파의 파장이 빨간색 파장, 예컨대 638 nm인 경우, 제 1 유전체 레이어(126)의 두께(h1)는 142 nm이고, 제 2 유전체 레이어(127)의 두께(h2)는 110 nm이며, 제 3 유전체 레이어(128)의 두께(h3)은 입사되는 광파의 파장으로부터 실질적으로 계산될 수 있다. 또 다른 예로, 입사되는 광파의 파장이 파란색 파장, 예컨대 460 nm인 경우, 제 1 유전체 레이어(126)의 두께(h1)는 110 nm이고, 제 2 유전체 레이어(127)의 두께(h2)는 120 nm이며, 제 3 유전체 레이어(128)의 두께(h3)은 입사되는 광파의 파장으로부터 실질적으로 계산될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)가 설치된 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 패널(200) 상에 설치될 수 있다. 패널(200)은 세 개의 서브 픽셀(201, 203, 205)들을 포함할 수 있다. 서브 픽셀(201, 203, 205)들은 좌측(L), 가운데(C) 및 우측(R)에 각각 배치되고, 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들이 서브 픽셀(201, 203, 205)들에 각각 대응하여 배치되도록, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 패널(200) 상에 설치될 수 있다. 서브 픽셀(201, 203, 205)들은 개별적으로 동작하도록 구성될 수 있다. 서브 픽셀(201, 203, 205)들은 가시광 영역의 광파의 진폭을 각각 변조하여, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)에 대해, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 각각 출력할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)에 대해, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들이 입사될 수 있다. 즉, 위상 지연 플레이트(110)에 대해, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들이 입사될 수 있다. 여기서, 입사되는 광파 성분들의 진폭들은 A1, A2, A3일 수 있다. 그리고, 위상 지연 플레이트(110)는 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 기반으로, 상대 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력할 수 있다. 여기서, 출력되는 광파 성분들의 위상들은 0(rad), 2π/3(rad), 4π/3(rad)의 위상 차이들을 가질 수 있다. 즉, 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들은 서브 픽셀(201, 203, 205)들로부터 각각 입사되는 광파 성분들을 기반으로, 120˚, 0˚ 및 240˚ 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력할 수 있다.
이를 통해, 포토닉 크리스탈 구조체(120)는 위상 지연 플레이트(110)로부터 투과되는 광파 성분들을 복소변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력할 수 있다. 포토닉 크리스탈 구조체(120)는 광파 성분들에 대해, 노이즈 제거, 광파 확장 및 위상 변조가 가능하다. 이 때, 포토닉 크리스탈 구조체(120)에서, 하기 [수학식 1]과 같이 광파 성분들의 결합 간섭이 이루어지며, 이를 통해 광파 성분들의 진폭, 즉 A1, A2, A3만을 제어하여, 임의의 복소 파동, 즉 U를 얻을 수 있다. 여기서, A1, A2, A3는 하기 [수학식 2]와 같이 계산될 수 있다.
Figure 112021017051089-pat00001
Figure 112021017051089-pat00002
여기서, θ는 0부터 2π 사이의 임의의 위상값을 나타낼 수 있다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 서브 픽셀(201, 203, 205)들로부터 입사되는 상이한 진폭, 즉 A1, A2, A3들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 0(rad), 2π/3(rad), 4π/3(rad)의 위상 차이들을 갖도록 제어할 수 있다. 그리고, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 광파 성분들을 하나의 값으로 결합할 수 있다. 특정 파장에 유효 저굴절 특성을 갖는 유사 평면파 고유모드 구조를 여기하는 2차원 포토닉 크리스탈 구조를 찾을 수 있는데, 이를 DZI 특성이라고 한다. 이론적으로, DZI 특성을 갖는 고유 모드는 유효 유전률과 투자율이 거의 0에 가깝게 할 수 있는데 포토닉 크리스탈 구조를 통해 근사적인 DZI 특성을 구현할 수 있다. 복소변조 구조 관점에서 DZI 포토닉 크리스탈 구조는 짧은 거리에서 급격하게 픽셀 이미지를 확대하는 익스펜더(expander)로 동작하는데, 외부에서 볼 때 광학적 해상도를 낮추는 역할을 하여 120도 위상 차이를 가진 3개의 진폭 픽셀을 하나의 복소변조 픽셀로 변환할 수 있다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)의 저굴절률 기판(121)의 성능을 설명하기 위한 도면이다. 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)의 저굴절률 기판(121)의 성능을 확인하기 위해, 저굴절률 기판(121) 대신에, 일반적인 실리카(SiO2) 기판을 갖는 비교예가 제조되었다. 여기서, 일반적인 실리카 기판의 굴절률은 1.4이고, 저굴절률 기판(121)의 굴절률은 1.08이다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 패널(200)의 서브 픽셀(201, 203, 205)들을 차례로 동작시켰을 때, 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)와 비교예 내에서 회절되는 성분들을 분석한 각 스펙트럼(angular spectrum) 결과를 나타낸다. 이 때, 도 4a는 패널(200)로부터 빨간색 파장, 즉 638 nm의 광파 성분들이 입사되는 경우를 나타내고, 도 4b는 패널(200)로부터 초록색 파장, 즉 520 nm의 광파 성분들이 입사되는 경우를 나타내며, 도 4c는 패널(200)로부터 파란색 파장, 즉 460 nm의 광파 성분들이 입사되는 경우를 나타낸다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c를 참조하면, 비교예의 각 스펙트럼(검정색 선)은 0차 주변에 노이즈 성분들이 존재하는 데 반해, 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)의 각 스펙트럼(빨간색 선)은 노이즈 성분이 현저하게 감소되었다. 이는, 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)가 저굴절률 기판(121)을 포함함에 따라, 달성되었다. 다양한 실시예들에 따르면, 저굴절률 기판(121)은 내부에 갇혀 진행하는 반사 및 회절된 성분들이 포토닉 크리스탈(123) 내부로 들어가 노이즈가 발생하는 현상을 방지하는 역할을 한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)의 성능을 설명하기 위한 도면들이다. 이 때, 도 5a는 패널(200)로부터 빨간색 파장, 즉 638 nm의 광파 성분들이 입사되는 경우를 나타내고, 도 5b는 패널(200)로부터 초록색 파장, 즉 520 nm의 광파 성분들이 입사되는 경우를 나타내며, 도 5c는 패널(200)로부터 파란색 파장, 즉 460 nm의 광파 성분들이 입사되는 경우를 나타낸다. 아울러, 도 6a는 도 5a의 결과에서 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)로부터 출력되는 광파의 위상 값을 추출한 결과를 나타내고, 이와 유사하게 도 6b 및 도 6c도 도 5b 및 도 5c의 결과에서 각각 추출된 결과를 나타낸다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 패널(200)로부터 입사되는 광파 성분들을 결합하여, 확장된 광파를 출력하였다. 구체적으로, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)에 입사되는 각 광파 성분의 폭은 약 10 ㎛였다. 이에 비해, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)에서 출력되는 광파의 폭은 약 50 ㎛였다. 이 때, 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)로부터 출력되는 광파는 위상이 매칭되어 정렬되었다. 다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 각 광파 성분을 확장시킬 수 있으며, 이를 통해 광파 성분들을 결합하여, 확장된 광파를 출력할 수 있다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 세 개의 서브 픽셀(201, 203, 205)들을 기반으로, 세 개의 위상 범위들, 즉 0°~120°, 120°~240° 및 240°~360°에 대해 복소변조가 가능하다. 즉, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 극좌표계에서 확인했을 때, 360° 범위가 표현 가능하다.
다양한 실시예들에 따르면, 세 개의 서브 픽셀(201, 203, 205)로 이루어진 패널(200)로부터 나온 광파 성분들이 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)를 투과하면, 노이즈 성분들이 제거되고, 고굴절 유전체로 이루어진 DZI 포토닉 크리스탈(123)을 통해 확장된 광파가 출력될 수 있다. 이를 통해, 각 서브 픽셀(201, 203, 205)에서 위상 지연된 광파 성분들이 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)를 투과한 후에 360° 위상 지연이 가능하다.
도 8을 다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 810 단계에서, 위상 지연 플레이트(110)가 준비될 수 있다. 위상 지연 플레이트(110)는 포토닉 크리스탈 구조체(120)에 입사되는 광파 성분들의 위상을 제어할 수 있다. 위상 지연 플레이트(110)는 세 개의 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들로 이루어질 수 있다. 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들은 좌측(L), 가운데(C) 및 우측(R)에 각각 배치되고, 입사되는 광파 성분들을 기반으로, 120˚, 0˚ 및 240˚ 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력할 수 있다. 일 예로, 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들의 각각의 폭(wep)은 10 ㎛일 수 있으며, 이는 입사되는 광파 성분들의 각각의 폭이 10 ㎛임을 나타낼 수 있다. 위상 지연 플레이트(110)는 실리카(SiO2)로 제조될 수 있다. 이 때, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)에 입사되는 광파의 파장에 따라, 위상 지연 플레이트(110)의 두께가 결정될 수 있다. 일 예로, 입사되는 광파의 파장이 녹색 파장, 예컨대 520 nm인 경우, 위상 지연 플레이트(110)의 두께(hp)는 751 nm일 수 있다.
820 단계에서, 포토닉 크리스탈 구조체(120)가 준비될 수 있다. 위상 지연 플레이트(110)로부터 투과되는 광파 성분들을 복소 변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력할 수 있다. 포토닉 크리스탈 구조체(120)는 저굴절률 기판(121) 및 포토닉 크리스탈(123)을 포함할 수 있다. 여기서, 포토닉 크리스탈(123)은 DZI 포토닉 크리스탈일 수 있다.
구체적으로, 먼저, 박막 형태의 저굴절률 기판(121)가 준비될 수 있다. 저굴절률 기판(121)은 포토닉 크리스탈(123)로부터 반사되는 광파 성분들에 의한 노이즈 발생을 차단할 수 있다. 즉, 저굴절률 기판(121)은 포토닉 크리스탈(123)로부터 반사되는 광파 성분들이 저굴절률 기판(121)으로 입사되는 것을 차단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 저굴절률 기판(121)은 실리카 에어로겔로 제조될 수 있으며, 실리카 에어로겔의 굴절률은 약 1.08일 수 있다. 이 때, 저굴절률 기판(121)은 박막 형태로 구현될 수 있다. 일 예로, 저굴절률 기판(121)의 두께(h0)는, 5 ㎛일 수 있다.
다음으로, 저굴절률 기판(121) 상에 상호로부터 이격되어 배열되는 복수의 유전체 엘리먼트(125)들로 이루어지는 포토닉 크리스탈(123)이 형성될 수 있다. 포토닉 크리스탈(123)은 저굴절률 기판(121) 상에 배치될 수 있다. 포토닉 크리스탈(123)은 저굴절률 기판(121) 상에서 상호로부터 이격되어 배열되는 복수의 유전체 엘리먼트(125)들로 이루어질 수 있다. 즉, 유전체 엘리먼트(125)들은 격자 구조로 배열될 수 있다. 바꿔 말하면, 유전체 엘리먼트(125)들은 유전체 엘리먼트(125)들 사이에 형성되는 공기 영역(129)들과 교대로 배열될 수 있다. 이 때, 저굴절률 기판(121) 상에서의 유전체 엘리먼트(125)들의 충전율에 따라, 포토닉 크리스탈(123)의 유효 굴절률이 결정될 수 있다. 예를 들면, 저굴절률 기판(121) 상에서의 유전체 엘리먼트(125)들의 충전율은 약 0.7일 수 있으며, 이는 유전체 엘리먼트(125)들에 점유되는 면적과 공기 영역(129)들에 의해 점유되는 면적의 비율이 약 7:3임을 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 저굴절률 기판(121) 상에 제 1 유전체 레이어(126), 제 2 유전체 레이어(127) 및 제 3 유전체 레이어(128)가 순차적으로 적층된 다음, 유전체 엘리먼트(125)들이 형성될 수 있다. 즉, 저굴절률 기판(121) 상에 제 1 유전체 레이어(126)가 형성되고, 제 1 유전체 레이어(126) 상에 제 2 유전체 레이어(127)가 적층되고, 제 2 유전체 레이어(127) 상에 제 3 유전체 레이어(128)가 적층될 수 있다. 이 후, 저굴절률 기판(121) 상에서 제 1 유전체 레이어(126), 제 2 유전체 레이어(127) 및 제 3 유전체 레이어(128)가 절단되어, 유전체 엘리먼트(125)이 형성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제 1 유전체 레이어(126), 제 2 유전체 레이어(127) 및 제 3 유전체 레이어(128)가 순차적으로 적층된 구조체가 저굴절률 기판(121) 상에 부착된 다음, 유전체 엘리먼트(125)들이 형성될 수 있다. 즉, 제 1 유전체 레이어(126) 상에 제 2 유전체 레이어(127)가 적층되고, 제 2 유전체 레이어(127) 상에 제 3 유전체 레이어(128)가 적층될 수 있다. 이 후, 저굴절률 기판(121) 상에 제 1 유전체 레이어(126)가 부착되고, 저굴절률 기판(121) 상에서 제 1 유전체 레이어(126), 제 2 유전체 레이어(127) 및 제 3 유전체 레이어(128)가 절단되어, 유전체 엘리먼트(125)들이 형성될 수 있다.
예를 들면, 제 1 유전체 레이어(126)와 제 3 유전체 레이어(128)는 아모포스 실리콘(a-Si)으로 제조되고, 제 2 유전체 레이어(127)는 실리카(SiO2)로 제조될 수 있다. 이 때, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)에 입사되는 광파의 파장에 따라, 포토닉 크리스탈(123)의 두께가 결정될 수 있다. 여기서, 입사되는 광파의 파장에 따라, 제 1 유전체 레이어(126)의 두께(h1), 제 2 유전체 레이어(127)의 두께(h2) 및 제 3 유전체 레이어(128)의 두께(h3)가 각각 결정되며, 제 3 유전체 레이어(128)의 두께(h3)는 입사되는 광파의 파장으로부터 실질적으로 계산될 수 있다(예: h3=λ/4). 일 예로, 입사되는 광파의 파장이 녹색 파장, 예컨대 520 nm인 경우, 제 1 유전체 레이어(126)의 두께(h1)는 170 nm이고, 제 2 유전체 레이어(127)의 두께(h2)는 58 nm이며, 제 3 유전체 레이어(128)의 두께(h3)은 40.19 nm일 수 있다. 다른 예로, 입사되는 광파의 파장이 빨간색 파장, 예컨대 638 nm인 경우, 제 1 유전체 레이어(126)의 두께(h1)는 142 nm이고, 제 2 유전체 레이어(127)의 두께(h2)는 110 nm이며, 제 3 유전체 레이어(128)의 두께(h3)은 입사되는 광파의 파장으로부터 실질적으로 계산될 수 있다. 또 다른 예로, 입사되는 광파의 파장이 파란색 파장, 예컨대 460 nm인 경우, 제 1 유전체 레이어(126)의 두께(h1)는 110 nm이고, 제 2 유전체 레이어(127)의 두께(h2)는 120 nm이며, 제 3 유전체 레이어(128)의 두께(h3)은 입사되는 광파의 파장으로부터 실질적으로 계산될 수 있다.
830 단계에서, 위상 지연 플레이트(110) 상에 포토닉 크리스탈 구조체(120)가 실장될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 패널(200) 상에 설치될 수 있다. 위상 지연 플레이트(110)의 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들이 패널(200)의 서브 픽셀(201, 203, 205)들에 각각 대응하여 배치되도록, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 패널(200) 상에 설치될 수 있다. 서브 픽셀(201, 203, 205)들은 가시광 영역의 광파의 진폭을 각각 변조하여, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)에 대해, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 각각 출력할 수 있다. 이로써, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)에 대해, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들이 입사될 수 있다. 이 때, 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들은 서브 픽셀(201, 203, 205)들로부터 각각 입사되는 광파 성분들을 기반으로, 120˚, 0˚ 및 240˚ 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력할 수 있다. 이를 통해, 포토닉 크리스탈 구조체(120)는 위상 지연 플레이트(110)로부터 투과되는 광파 성분들을 복소변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력할 수 있다. 포토닉 크리스탈 구조체(120)는 광파 성분들에 대해, 노이즈 제거, 광파 확장 및 위상 변조가 가능하다.
다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)가 초박막 형태로 구현되어, 노이즈가 최소화될 수 있다. 이러한 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는 가시광 영역, 예컨대 450 nm 내지 680 nm의 파장 영역에서 동작 가능하도록 구현될 수 있고, 이로써 디스플레이 소자에 용이하게 적용될 수 있다. 아울러, 일반적인 기판 보다 굴절률이 낮은 박막 형태의 저굴절률 기판(121) 상에 포토닉 크리스탈(123)이 구현됨에 따라, 포토닉 크리스탈(123) 내부로 들어가는 광파 성분들의 왜곡을 최소화하여 노이즈를 최소화할 수 있다.
다양한 실시예들은 홀로그래픽 디스플레이의 삼차원 이미지 화질 향상을 위한 복소변조 저잡음 공간광 변조기 기술이며, 이를 얇은 형태의 필름으로 구현이 가능하므로 넓은 공간을 필요로하는 4-f 시스템을 대체할 수 있기 때문에 시스템의 소형화를 요구하는 평판형 홀로그래픽 디스플레이 기기에 적용 가능하다. 다양한 실시예들은 사용자 편의를 중요시하는 소형화 디스플레이기기에서 시스템의 크기를 최소화하는데 큰 기여를 할 수 있다. 구체적으로는 현재 기술적 요구를 상당히 필요로 하는 홀로그래픽 디스플레이(예: 근안용(near-eye) 디스플레이)인 AR(augmented reality) 기기에서 동공의 위치가 이동함에 따라 확보되어 하는 아이-박스(eye-box) 확장 및 잡음 없는 선명한 이미지를 출력할 수 있으며 얇은 필름 형태의 소자로 복소변조 디스플레이를 구현할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 기반으로, 상대 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 위상 지연 플레이트(110), 및 위상 지연 플레이트로부터 투과되는 광파 성분들을 복소변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력하기 위한 포토닉 크리스탈 구조체(120)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)는, 가시광 영역의 광파의 진폭을 각각 변조하여, 위상 지연 플레이트(110)에 대해, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 세 개의 서브 픽셀(201, 203, 205)들 상에 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 위상 지연 플레이트(110)는, 서브 픽셀들에 각각 대응하여 배치되고, 120˚, 0˚ 및 240˚ 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 세 개의 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈 구조체(120)는, 상호로부터 이격되어 배열되는 복수의 유전체 엘리먼트(125)들로 이루어지는 포토닉 크리스탈(123), 및 포토닉 크리스탈(123)을 지지하고, 위상 지연 플레이트(110)로부터의 광파 성분들을 포토닉 크리스탈(123)로 투과시키며, 포토닉 크리스탈(123)로부터 반사되는 광파 성분들에 의한 노이즈 발생을 차단하기 위한 박막 형태의 저굴절률 기판(121)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 저굴절률 기판(121)은, 반사되는 광파 성분들이 저굴절률 기판(121)으로 입사되는 것을 차단할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 저굴절률 기판(121)은, 실리카 에어로겔로 제조될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 유전체 엘리먼트(125)들은, 유전체 엘리먼트(125)들 사이에 형성되는 공기 영역(129)들과 교대로 배열될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 유전체 엘리먼트(125)들은, 저굴절률 기판(121) 상에 배치되는 제 1 유전체 레이어(126), 제 1 유전체 레이어(126) 상에 배치되는 제 2 유전체 레이어(127), 및 제 2 유전체 레이어(127) 상에 배치되는 제 3 유전체 레이어(128)를 각각 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 유전체 레이어(126)는, 제 2 유전체 레이어(127)와 다른 유전체 재료로 제조되고, 제 3 유전체 레이어(128)와 동일한 유전체 재료로 제조될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기(100)의 제조 방법은, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 기반으로, 상대 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 위상 지연 플레이트(110)를 준비하는 단계, 위상 지연 플레이트(110)로부터 투과되는 광파 성분들을 복소변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력하기 위한 포토닉 크리스탈 구조체(120)를 준비하는 단계, 및 위상 지연 플레이트(110) 상에 포토닉 크리스탈 구조체(120)를 실장하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 위상 지연 플레이트(110)는, 가시광 영역의 광파의 진폭을 각각 변조하여, 위상 지연 플레이트(110)에 대해, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 세 개의 서브 픽셀(201, 203, 205)들에 각각 대응하여 배치되고, 120˚, 0˚ 및 240˚ 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 세 개의 위상 지연 엘리먼트(111, 113, 115)들로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈 구조체(120)를 준비하는 단계는, 박막 형태의 저굴절률 기판(121)을 준비하는 단계, 및 저굴절률 기판(121) 상에 상호로부터 이격되어 배열되는 복수의 유전체 엘리먼트(125)들로 이루어지는 포토닉 크리스탈(123)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 저굴절률 기판(121)은, 위상 지연 플레이트(110)로부터의 광파 성분들을 포토닉 크리스탈(123)로 투과시키며, 포토닉 크리스탈(123)로부터 반사되는 광파 성분들에 의한 노이즈 발생을 차단하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 저굴절률 기판(121)은, 실리카 에어로겔로 제조될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈(123)을 형성하는 단계는, 저굴절률 기판(121) 상에 제 1 유전체 레이어(126)를 형성하는 단계, 제 1 유전체 레이어(126) 상에 제 2 유전체 레이어(127)를 적층하는 단계, 제 2 유전체 레이어(127) 상에 제 3 유전체 레이어(128)를 적층하는 단계, 및 저굴절률 기판(121) 상에서 제 1 유전체 레이어(126), 제 2 유전체 레이어(127) 및 제 3 유전체 레이어(128)를 절단하여, 유전체 엘리먼트(125)들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 포토닉 크리스탈(123)을 형성하는 단계는, 제 1 유전체 레이어(126) 상에 제 2 유전체 레이어(127)를 적층하는 단계, 제 2 유전체 레이어(127) 상에 제 3 유전체 레이어(128)를 적층하는 단계, 저굴절률 기판(121) 상에 제 1 유전체 레이어(126)를 부착하는 단계, 및 저굴절률 기판(121) 상에서 제 1 유전체 레이어(126), 제 2 유전체 레이어(127) 및 제 3 유전체 레이어(128)를 절단하여, 유전체 엘리먼트(125)들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 유전체 레이어(126)는, 제 2 유전체 레이어(127)와 다른 유전체 재료로 제조되고, 제 3 유전체 레이어(128)와 동일한 유전체 재료로 제조될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성 요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성 요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성 요소를 다른 구성 요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성 요소가 다른(예: 제 2) 구성 요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성 요소가 상기 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성 요소(예: 제 3 구성 요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 기술한 구성 요소들의 각각의 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성 요소들 중 하나 이상의 구성 요소들 또는 단계들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성 요소들 또는 단계들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성 요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성 요소는 복수의 구성 요소들 각각의 구성 요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 복수의 구성 요소들 중 해당 구성 요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 단계들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 단계들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 단계들이 추가될 수 있다.

Claims (16)

  1. 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기에 있어서,
    상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 기반으로, 상대 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 위상 지연 플레이트; 및
    상기 위상 지연 플레이트로부터 투과되는 광파 성분들을 복소변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력하기 위한 포토닉 크리스탈 구조체
    를 포함하는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    가시광 영역의 광파의 진폭을 각각 변조하여, 상기 위상 지연 플레이트에 대해, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 세 개의 서브 픽셀들 상에 배치되는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 위상 지연 플레이트는,
    상기 서브 픽셀들에 각각 대응하여 배치되고, 120˚, 0˚ 및 240˚ 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 세 개의 위상 지연 엘리먼트들로 이루어지는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토닉 크리스탈 구조체는,
    상호로부터 이격되어 배열되는 복수의 유전체 엘리먼트들로 이루어지는 포토닉 크리스탈; 및
    상기 포토닉 크리스탈을 지지하고, 상기 위상 지연 플레이트로부터의 광파 성분들을 상기 포토닉 크리스탈로 투과시키며, 상기 포토닉 크리스탈로부터 반사되는 광파 성분들에 의한 노이즈 발생을 차단하기 위한 박막 형태의 저굴절률 기판
    을 포함하는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저굴절률 기판은,
    상기 반사되는 광파 성분들이 상기 저굴절률 기판으로 입사되는 것을 차단하는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 저굴절률 기판은,
    실리카 에어로겔(silica aerogel)로 제조되는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 유전체 엘리먼트들은,
    상기 유전체 엘리먼트들 사이에 형성되는 공기 영역들과 교대로 배열되는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 유전체 엘리먼트들은,
    상기 저굴절률 기판 상에 배치되는 제 1 유전체 레이어;
    상기 제 1 유전체 레이어 상에 배치되는 제 2 유전체 레이어; 및
    상기 제 2 유전체 레이어 상에 배치되는 제 3 유전체 레이어
    를 각각 포함하는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 유전체 레이어는
    상기 제 2 유전체 레이어와 다른 유전체 재료로 제조되고,
    상기 제 3 유전체 레이어와 동일한 유전체 재료로 제조되는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기.
  10. 포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 제조 방법에 있어서,
    상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 기반으로, 상대 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 위상 지연 플레이트를 준비하는 단계;
    상기 위상 지연 플레이트로부터 투과되는 광파 성분들을 복소변조 방식으로 결합하여, 확장된 광파를 출력하기 위한 포토닉 크리스탈 구조체를 준비하는 단계; 및
    상기 위상 지연 플레이트 상에 상기 포토닉 크리스탈 구조체를 실장하는 단계
    를 포함하는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위상 지연 플레이트는,
    가시광 영역의 광파의 진폭을 각각 변조하여, 상기 위상 지연 플레이트에 대해, 상이한 진폭들을 각각 갖는 세 개의 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 세 개의 서브 픽셀들에 각각 대응하여 배치되고, 120˚, 0˚ 및 240˚ 위상 지연된 광파 성분들을 각각 출력하기 위한 세 개의 위상 지연 엘리먼트들로 이루어지는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 포토닉 크리스탈 구조체를 준비하는 단계는,
    박막 형태의 저굴절률 기판을 준비하는 단계; 및
    상기 저굴절률 기판 상에 상호로부터 이격되어 배열되는 복수의 유전체 엘리먼트들로 이루어지는 포토닉 크리스탈을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 저굴절률 기판은,
    상기 위상 지연 플레이트로부터의 광파 성분들을 상기 포토닉 크리스탈로 투과시키며, 상기 포토닉 크리스탈로부터 반사되는 광파 성분들에 의한 노이즈 발생을 차단하도록 구성되는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 저굴절률 기판은,
    실리카 에어로겔(silica aerogel)로 제조되는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 포토닉 크리스탈을 형성하는 단계는,
    상기 저굴절률 기판 상에 제 1 유전체 레이어를 형성하는 단계;
    상기 제 1 유전체 레이어 상에 제 2 유전체 레이어를 적층하는 단계;
    상기 제 2 유전체 레이어 상에 제 3 유전체 레이어를 적층하는 단계; 및
    상기 저굴절률 기판 상에서 상기 제 1 유전체 레이어, 상기 제 2 유전체 레이어 및 상기 제 3 유전체 레이어를 절단하여, 상기 유전체 엘리먼트들을 형성하는 단계
    를 포함하는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 포토닉 크리스탈을 형성하는 단계는,
    제 1 유전체 레이어 상에 제 2 유전체 레이어를 적층하는 단계;
    상기 제 2 유전체 레이어 상에 제 3 유전체 레이어를 적층하는 단계;
    상기 저굴절률 기판 상에 상기 제 1 유전체 레이어를 부착하는 단계; 및
    상기 저굴절률 기판 상에서 상기 제 1 유전체 레이어, 상기 제 2 유전체 레이어 및 상기 제 3 유전체 레이어를 절단하여, 상기 유전체 엘리먼트들을 형성하는 단계
    를 포함하는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 제조 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 유전체 레이어는
    상기 제 2 유전체 레이어와 다른 유전체 재료로 제조되고,
    상기 제 3 유전체 레이어와 동일한 유전체 재료로 제조되는,
    포토닉 크리스탈 복소변조 공간광 변조기의 제조 방법.
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