KR102596779B1 - Method and Apparatus for measuring optical property characterization of 3D printing structures with micro-optic Mach-Zehnder interferometer - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정장치는, 광학구조물을 적층 제조하는 3D 프린팅을 이행하며, 상기 광학구조물을 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체로 제조하는 3D 프린터; 상기 광학구조물에 확장 및 시준화된 광을 통과시키고, 통과된 광을 집광한 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하는 광학특성 검출부; 및 상기 광신호에 따른 전기신호로부터 전달특성신호를 검출하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The device for measuring the optical properties of a 3D printed structure based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer according to the present invention performs 3D printing for additive manufacturing of an optical structure, and the optical structure is formed as a flat plate with a periodic refractive index pattern or a structure with a periodic refractive index distribution. 3D printers manufactured by; an optical characteristic detection unit that passes the expanded and collimated light through the optical structure, converts the optical signal collected from the passed light into an electrical signal, and outputs it; and a control device that detects a transmission characteristic signal from an electrical signal according to the optical signal.
Description
본 발명은 광학특성 측정기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 구조물을 적층 제조하는 3D 프린팅시에 3차원 구조물을 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체로 제작하고, 이에 대한 광학적 특성을 실시간으로 검출하여 분석하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to optical property measurement technology, and more specifically, during 3D printing for additive manufacturing of a 3D structure, the 3D structure is manufactured as a flat plate with a periodic refractive index pattern or a structure with a periodic refractive index distribution, and the optical This relates to a method and device for measuring optical properties of 3D printed structures based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer that detects and analyzes properties in real time.
광 계측 기술은 특정 대상 물체나 물리량이 광과의 상호작용에서 나타나는 현상들을 광의 위상, 세기, 분극, 파장 등 다양한 광 특성들의 변화를 검출하는 것으로, 이는 많은 계측 원리에 기초를 두고 있다. Optical measurement technology detects changes in various optical properties such as the phase, intensity, polarization, and wavelength of light, phenomena that occur when a specific object or physical quantity interacts with light, and is based on many measurement principles.
상기 광 계측 기술들은 광 고유의 많은 장점들(열악한 환경에서도 가능, 원거리 센싱, 인체에 무해, 비접촉 등)로 인해 다양한 응용 분야에 적용되고 있다. 또한, 온도, 습도, 압력 등의 기본 물리량의 검출뿐만 아니라, 바이오, 물질의 농도(이산화탄소, 특정 화학 물질의 농도), 의학 관련 혈류 등의 검출 등 매우 폭넓은 응용을 가능하게 한다. The optical measurement technologies are being applied to various application fields due to the many inherent advantages of light (possible even in harsh environments, long-distance sensing, harmless to the human body, non-contact, etc.). In addition, it enables a very wide range of applications, including detection of basic physical quantities such as temperature, humidity, and pressure, as well as detection of bio-material concentrations (carbon dioxide, concentration of specific chemical substances), and medical-related blood flow.
이러한 광 계측 기술은 광 특성의 변화가 물체나 물리량과 직접적으로 관계된 것인지, 혹은 중간 검출 매질의 특성 변화에 의한 것인지에 따라 광 측정 기술과 광 센서(감지, 검출) 기술로 나눌 수 있다. This optical measurement technology can be divided into optical measurement technology and optical sensor (detection, detection) technology depending on whether the change in optical characteristics is directly related to the object or physical quantity or is due to a change in the characteristics of the intermediate detection medium.
상기 광 측정 및 광 센서 분야의 광 계측 기술 중 간섭계를 이용한 방식은 손실이나 굴절 등의 다른 계측원리를 이용하는 방식에 비해 높은 감도 및 분해능, 외부 잡음에 덜 민감한 특성 등 많은 장점이 있다. 대표적인 광학 간섭계로는 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계, 사그낙(Sagnac) 간섭계, 마이켈슨(Michelson) 간섭계, 그리고 페브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭계 등이 있다. 이러한 간섭계를 이용하면 외부의 섭동(Perturbation)에 대해 입출력되는 신호의 특성 변화를 효과적으로 검출할 수 있게 된다.Among the optical measurement technologies in the optical measurement and optical sensor fields, the method using an interferometer has many advantages such as high sensitivity and resolution and less sensitivity to external noise compared to methods using other measurement principles such as loss or refraction. Representative optical interferometers include the Mach-Zehnder interferometer, Sagnac interferometer, Michelson interferometer, and Fabry-Perot interferometer. Using such an interferometer, it is possible to effectively detect changes in the characteristics of input and output signals due to external perturbation.
상기 마하젠더 간섭계는 가장 널리 사용되는 간섭계 구조로 선형적인 위상특성과 넓은 대역특성, 그리고 높은 소멸비에서도 파장응답이 선형적인 전달특성을 가지고 있다. 상기의 마하젠더 간섭계는 여러 가지 방식으로 구현되는데, 반도체 공정을 응용한 집적광학형, 광섬유의 융착 접속 방식에 기반한 광섬유형, 광섬유형 콜리메이터(Collimator)를 기반으로 한 마이크로 옵틱형 등이 있다. The Mach-Zehnder interferometer is the most widely used interferometer structure and has linear phase characteristics, wide bandwidth characteristics, and linear transmission characteristics with a wavelength response even at a high extinction ratio. The Mach-Zehnder interferometer is implemented in various ways, including an integrated optical type using a semiconductor process, an optical fiber type based on a fusion splicing method of optical fiber, and a micro-optic type based on an optical fiber collimator.
상기 광섬유형 마하젠더 간섭계는 융착 광섬유 기술을 이용한 두 개의 광파워 분할기(optical power splitter)를 융착 접속하여 마하젠더(machzehnder) 간섭계를 구현한 것으로 손실이 적고 우수한 광 특성을 제공한다. The optical fiber-type MachZehnder interferometer is a MachZehnder interferometer that is implemented by fusion-splicing two optical power splitters using fusion optical fiber technology, and provides low loss and excellent optical characteristics.
그러나 이러한 종래의 광섬유형 마하젠더 간섭계는 원하는 전달 특성을 얻기 위해 정밀한 경로차가 요구되며, 제작 후 안정화를 위해 별도의 제어 장치를 필요로 하는 문제가 있었다.However, this conventional optical fiber-type Mach-Zehnder interferometer requires a precise path difference to obtain the desired transmission characteristics, and has the problem of requiring a separate control device for stabilization after production.
또한, 상기 집적광학형은 평면광회로(planar lightwave circuit) 제작 기술을 통해 대량 생산이 가능하지만, 높은 삽입 손실과 편광 의존성으로 인해 상대적으로 광특성이 떨어지는 문제가 있었다.In addition, the integrated optical type can be mass-produced through planar lightwave circuit manufacturing technology, but has relatively poor optical characteristics due to high insertion loss and polarization dependence.
상기의 마이크로 옵틱 광 간섭계의 대표적인 예로는 U.S. Pat. No. 5,841,583과 U.S. Pat. No. 5,930,441가 있으며, 이러한 마이크로 옵틱형 간섭계 구조는 삽입손실과 편광 의존성이 낮아 광특성이 우수하며, 소형화가 가능한 장점이 있다.A representative example of the above micro-optic optical interferometer is the U.S. Pat. No. 5,841,583 and U.S. Pat. No. There are 5,930,441, and this micro-optic interferometer structure has excellent optical characteristics due to low insertion loss and polarization dependence, and has the advantage of being miniaturized.
도 1은 종래 마하젠더 간섭계의 구조를 예시한 것이다. 상기 마하젠터 간섭계에서 광섬유(fiber A)를 통해 입력된 광신호는 첫번째 콜리메이터(collimator)를 통해 확장 및 시준화되어 진행하고, 두번째 콜리메이터(collimator)를 통해 확장된 빔이 집속하여 광섬유(fiber B)로 전송된다.Figure 1 illustrates the structure of a conventional Mach-Zehnder interferometer. In the Mach Gentor interferometer, the optical signal input through the optical fiber (fiber A) is expanded and collimated through the first collimator, and the expanded beam is focused through the second collimator and transmitted through the optical fiber (fiber B). is sent to
상기 두 콜리메이터(collimator) 사이에 삽입된 평판(plate)은 x축 방향 삽입 깊이에 따라 평판을 통과한 빔과 그렇지 않은 빔 사이에 위상차를 초래한다. 이에 두번째 콜리메이터(collimator)에서 두빔이 집속될 때에 마하젠더 간섭계가 형성되도록 한다. 이는 평판(plate)의 삽입 위치에 따라 특성이 바뀌므로 정밀한 위치 조정이 요구된다. A plate inserted between the two collimators causes a phase difference between a beam that passes through the plate and a beam that does not, depending on the insertion depth in the x-axis direction. Accordingly, when the two beams are focused in the second collimator, a Mach-Zehnder interferometer is formed. This requires precise positioning because the characteristics change depending on the insertion position of the plate.
이러한 방식은 기존의 다층 박막형 간섭계 구조를 정렬하는 마이크로 옵틱 소자의 정렬에 비해 상대적으로 많은 시간이 걸리고 정렬시 스펙트럼 특성 측정 장비와 별도의 정렬 기구물 등이 요구되었다. This method takes a relatively long time compared to the alignment of micro-optic elements for aligning the existing multilayer thin film interferometer structure, and requires spectral characteristic measurement equipment and separate alignment equipment for alignment.
이와 같은 측방향 정렬 문제는 마하젠터 간섭계의 상용화 및 대량 생산을 어렵게 하는 이유가 되었다. This lateral alignment problem has made commercialization and mass production of Mach Zenter interferometers difficult.
이러한 문제를 해결하기 위한 노력이 계속되어 왔으며, 그에 대응되는 기술로는 대한민국 특허청에 마이크로 옵틱 간섭계형 필터를 명칭으로 하여 출원된 출원번호 제10-2006-0017506호가 있다. 상기 마이크로 옵틱 간섭계형 필터의 구조는 도 2에 도시한 바와 같다. 상기 도 2를 참조하면, 상기 마이크로 옵틱 간섭계형 필터는 빔의 진행 방향으로 일정한 위상 경로차를 유도하는 주기적인 굴절률 분포를 가지는 평판을 삽입하여 위치에 무관하게 식각된 부분을 통과하는 빔과 그렇지 않은 빔의 비를 일정하게 함으로써, 일정한 소멸비의 전달 특성을 측방향 정렬과 무관하게 얻을 수 있게 하였다. Efforts to solve this problem have continued, and the corresponding technology includes Application No. 10-2006-0017506, filed with the Korean Intellectual Property Office under the name of micro-optic interferometric filter. The structure of the micro-optic interferometric filter is as shown in FIG. 2. Referring to FIG. 2, the micro-optic interferometric filter inserts a plate with a periodic refractive index distribution that induces a constant phase path difference in the direction in which the beam travels, so that the beam passing through the etched part and the beam that does not pass through the etched part are independent of the position. By keeping the beam ratio constant, transmission characteristics of a constant extinction ratio could be obtained regardless of lateral alignment.
그러나, 상기의 마이크로 옵틱 간섭계형 필터의 기술은 상용가능한 필터의 구현방식을 제안하는데 그치는 한계가 있었다. 이에 종래에는 마이크로 옵틱 간섭계형 필터의 기술을 상용화하기 위한 노력이 계속되고 있었다. However, the technology of the micro-optic interferometric filter described above had the limitation of only proposing a method of implementing a commercially available filter. Accordingly, efforts have been ongoing to commercialize micro-optic interferometric filter technology.
본 발명은 3차원 구조물을 적층 제조하는 3D 프린팅시에 3차원 구조물을 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체로 제작하고, 이에 대한 광학적 특성을 실시간으로 검출하여 분석하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention is a micro-optic Mach-Zender that manufactures the 3D structure as a flat plate with a periodic refractive index pattern or a structure with a periodic refractive index distribution during 3D printing for additive manufacturing of a 3D structure, and detects and analyzes the optical properties of the 3D structure in real time. The purpose is to provide a method and device for measuring optical properties of interferometer-based 3D printed structures.
또한, 본 발명의 다른 목적은 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체에 대한 처리과정마다 광학적 특성을 실시간으로 검출하여 분석하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정 방법 및 장치를 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a method for measuring optical properties of 3D printed structures based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer that detects and analyzes optical properties in real time during each processing process for a flat plate with a periodic refractive index pattern or a structure with a periodic refractive index distribution. and providing a device.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정장치는, 광학구조물을 적층 제조하는 3D 프린팅을 이행하며, 상기 광학구조물을 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체로 제조하는 3D 프린터; 상기 광학구조물에 확장 및 시준화된 광을 통과시키고, 통과된 광을 집광한 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하는 광학특성 검출부; 및 상기 광신호에 따른 전기신호로부터 전달특성신호를 검출하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A device for measuring optical properties of a 3D printed structure based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer according to the present invention for achieving the above-described object performs 3D printing for additive manufacturing of the optical structure, and prints the optical structure as a flat plate having a periodic refractive index pattern. or a 3D printer manufacturing a structure with a periodic refractive index distribution; an optical characteristic detection unit that passes the expanded and collimated light through the optical structure, converts the optical signal collected from the passed light into an electrical signal, and outputs it; and a control device that detects a transmission characteristic signal from an electrical signal according to the optical signal.
본 발명은 3차원 구조물을 적층 제조하는 3D 프린팅시에 3차원 구조물 자체로 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체로 제작하고, 이에 대한 광학적 특성을 실시간으로 검출하여 분석함으로써, 제작 제품의 품질 관리 및 모니터링을 가능하게 할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention manufactures the 3D structure itself as a flat plate with a periodic refractive index pattern or a structure with a periodic refractive index distribution during 3D printing for additive manufacturing of a 3D structure, and detects and analyzes the optical properties thereof in real time to produce a manufactured product. It provides the effect of enabling quality control and monitoring.
또한, 3D 프린팅 공정 전과정에서 광학적 특성을 간단하고 즉각적으로 확인할 수 있고 다양한 소재에 대한 광학 특성 측정도 가능하므로, 보다 정밀하고 정교한 제조특성 제어에 활용할 수 있게 한다. 이를 통해, 단순 맞춤형 제조가 아니라 복잡하고 정밀한 2차원, 3차원 구조물들을 현장에 적용 가능한 수준의 제품으로 제작 판매할 수 있게 한다.In addition, optical properties can be checked simply and immediately throughout the 3D printing process and optical properties can be measured for various materials, allowing it to be used for more precise and sophisticated control of manufacturing properties. Through this, it is possible to manufacture and sell complex and precise two-dimensional and three-dimensional structures as products that can be applied in the field, rather than simple customized manufacturing.
또한, 가공 뒤 분석해야 하는 추가 공정을 단축시킬 수 있어 시간 및 비용 절감 효과가 있다.Additionally, additional processes that require analysis after processing can be shortened, resulting in time and cost savings.
도 1은 종래 마하젠더 간섭계의 구조도.
도 2는 마이크로 옵틱 간섭계형 필터의 구조도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물 제조 및 광학특성 측정 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물 제조 및 광학특성 측정 방법의 절차도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전달특성 그래프를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 굴절률 근사화 과정을 도시한 도면. Figure 1 is a structural diagram of a conventional Mach-Zehnder interferometer.
Figure 2 is a structural diagram of a micro-optic interferometric filter.
Figure 3 is a configuration diagram of a device for manufacturing a 3D printing structure and measuring optical properties based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 is a procedure diagram of a method for manufacturing a 3D printing structure and measuring optical properties based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a graph of transmission characteristics according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the refractive index approximation process according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 3차원 구조물을 적층 제조하는 3D 프린팅시에 3차원 구조물을 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체로 제작하고, 이에 대한 광학적 특성을 실시간으로 검출하여 분석함으로써, 제작 제품의 품질 관리 및 모니터링을 가능하게 할 수 있다. The present invention manufactures the 3D structure as a flat plate with a periodic refractive index pattern or a structure with a periodic refractive index distribution during 3D printing for additive manufacturing of a 3D structure, and detects and analyzes the optical properties thereof in real time, thereby improving the quality of the manufactured product. It can enable quality control and monitoring.
이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물 제조 및 광학특성 측정 방법 및 장치, 그에 따른 3D 프린팅 구조물을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. The method and device for manufacturing and measuring optical properties of a 3D printed structure based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer according to a preferred embodiment of the present invention, and the resulting 3D printed structure will be described in detail with reference to the drawings.
<마이크로 옵틱 마하젠터 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물 제조 및 광학특성 측정장치의 구성><Manufacture of 3D printing structure and configuration of optical properties measurement device based on micro-optic Mach Gentor interferometer>
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 마이크로 옵틱 마하젠터 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물 제조 및 광학특성 측정장치의 구성도를 도시한 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 마이크로 옵틱 마하젠터 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물 제조 및 광학특성 측정장치는 크게 3D 프린팅부(100)와, 광학특성 검출부(200)와, 제어장치(300)로 구성된다. Figure 3 shows a configuration diagram of an apparatus for manufacturing a 3D printing structure and measuring optical properties based on a micro-optic Mach Gentor interferometer according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the micro-optic Mach Generator interferometer-based 3D printing structure manufacturing and optical property measurement device largely consists of a 3D printing unit 100, an optical property detection unit 200, and a control device 300. .
상기 3D 프린팅부(100)는 프린팅부(102)와 거치 및 이송부(106)를 포함하며, 상기 프린팅부(102)는 상기 제어장치(300)의 제어에 따라 상기 거치 및 이송부(106)에 안착된 플레이트(108)상에 적층방식으로 프린팅을 이행하여 광학 구조물(104)를 형성한다. 특히 상기 3D 프린팅부(102)는 3차원 구조물을 적층 제조하는 3D 프린팅시에 3차원 광학구조물을 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체로 제작한다. The 3D printing unit 100 includes a printing unit 102 and a mounting and transfer unit 106, and the printing unit 102 is seated on the mounting and transfer unit 106 under the control of the control device 300. The optical structure 104 is formed by printing on the plate 108 using a lamination method. In particular, the 3D printing unit 102 produces a 3D optical structure as a flat plate with a periodic refractive index pattern or a structure with a periodic refractive index distribution during 3D printing for additive manufacturing of a 3D structure.
상기 거치 및 이송부(106)는 상기 제어장치(300)의 제어에 따라 상기 프린팅부(102)에 의해 형성된 광학 구조물(104)을 광학특성 검출부(200)로 이송하여 광학특성의 검증을 이행할 수 있게 한다. 또한, 상기 거치 및 이송부(106)는 광학특성의 검증이 완료되면 다시 3D 프린팅부(100)로 다시 이송하여 다음 프린팅 또는 처리 등을 이행할 수 있게 한다. 즉 거치 및 이송부(106)는 상기 제어장치(300)의 제어에 따라 3D 프린팅부(100)와 광학특성 검출부(200) 사이로 광학구조물(104)를 반복하여 이송하면서 광학구조물의 형성, 전처리, 후처리 외 여러가지 열처리시마다 광학특성을 확인할 수 있게 한다. The mounting and transfer unit 106 can transfer the optical structure 104 formed by the printing unit 102 to the optical characteristic detection unit 200 under the control of the control device 300 to verify the optical characteristics. let it be In addition, when the verification of optical characteristics is completed, the mounting and transfer unit 106 transfers the product back to the 3D printing unit 100 to perform the next printing or processing. That is, the mounting and transfer unit 106 repeatedly transfers the optical structure 104 between the 3D printing unit 100 and the optical characteristic detection unit 200 under the control of the control device 300 to form, pre-process, and post-process the optical structure. It allows the optical properties to be checked during various heat treatments other than processing.
상기 광학특성 검출부(200)는 광원부(202)와, 제1콜리메이터(204)와, 제2콜리메이터(206)와, 수광부(208)로 구성된다. 상기 광원부(202)는 상기 제어장치(300)의 제어에 따른 파장을 가진 광을 발광하고 이 발광된 광을 광섬유를 통해 제1콜리메이터(204)로 제공한다. 상기 제1콜리메이터(204)는 상기 광섬유를 통해 제공되는 광을 확장 및 시준화하여 상기 광학구조물(104)로 제공한다. The optical characteristic detection unit 200 is composed of a light source unit 202, a first collimator 204, a second collimator 206, and a light receiving unit 208. The light source unit 202 emits light with a wavelength controlled by the control device 300 and provides this emitted light to the first collimator 204 through an optical fiber. The first collimator 204 expands and collimates the light provided through the optical fiber and provides it to the optical structure 104.
상기 광학구조물(104)을 통과한 광은 제2콜리메이터(206)로 제공된다. 상기 제2콜리메이터(206)는 상기 광학구조물(104)을 통과하여 전달된 광을 다시 집속하여 광섬유를 통해 수광부(208)로 제공한다. 상기 수광부(208)는 상기 수광한 광신호에 따른 전기신호를 생성하여 제어장치(300)를 제공한다. Light passing through the optical structure 104 is provided to the second collimator 206. The second collimator 206 re-focuses the light transmitted through the optical structure 104 and provides it to the light receiving unit 208 through the optical fiber. The light receiving unit 208 generates an electrical signal according to the received optical signal and provides the control device 300.
상기 제어장치(302)는 제어부(302)와, 사용자 인터페이스부(304)와, 메모리부(306)와, 표시부(308)로 구성된다. 상기 제어부(302)는 마이크로 옵틱 마하젠터 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물 제조 및 광학특성 측정장치의 각부를 제어하며, 특히 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 마이크로 옵틱 마하젠터 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물 제조하도록 3D 프린팅부(100)를 제어함과 아울러, 상기 3D 프린팅부(100)가 형성한 광학 구조물에 대한 광학특성을 측정하도록 광학특성 검출부(200)를 제어한다. The control device 302 consists of a control unit 302, a user interface unit 304, a memory unit 306, and a display unit 308. The control unit 302 controls each part of the device for manufacturing and measuring optical properties of a 3D printing structure based on a micro-optic Mach Generator interferometer, and in particular, performs 3D processing to manufacture a 3D printing structure based on a micro-optic Mach Generator interferometer according to a preferred embodiment of the present invention. In addition to controlling the printing unit 100, the optical characteristic detection unit 200 is controlled to measure the optical characteristics of the optical structure formed by the 3D printing unit 100.
또한 상기 제어부(302)는 상기 광학특성 검출부(200)의 수광부(208)가 출력하는 광신호에 따르는 전기신호를 제공받아 상기 광학구조물(104)의 전달특성신호를 검출한다. Additionally, the control unit 302 receives an electrical signal corresponding to the optical signal output from the light receiving unit 208 of the optical characteristic detection unit 200 and detects the transmission characteristic signal of the optical structure 104.
상기 전달특성신호가 검출되면, 상기 제어부(302)는 사용자가 상기 사용자 인터페이스부(304)를 통해 특정 영역에 대한 두께를 입력하면 굴절률을 산출하여 출력하여 사용자에게 안내한다. When the transmission characteristic signal is detected, the control unit 302 calculates and outputs the refractive index when the user inputs the thickness for a specific area through the user interface unit 304 and guides the user.
그리고 상기 제어부(302)는 상기 사용자가 상기 사용자 인터페이스부(304)를 통해 특정 영역에 대한 두께를 요청하면 상기 특정 영역에 대한 전달특성신호의 파장의 피크 또는 벨리를 검출하고, 피크 또는 벨리에서의 굴절율을 검출하고, 그 검출된 굴절율에 대응되는 두께를 산출하여 출력하여 사용자에게 안내한다. And when the user requests the thickness for a specific area through the user interface unit 304, the control unit 302 detects the peak or valley of the wavelength of the transmission characteristic signal for the specific area, and detects the peak or valley at the peak or valley. The refractive index is detected, and the thickness corresponding to the detected refractive index is calculated and output to guide the user.
상기 사용자 인터페이스부(304)는 상기 제어부(302)와 사용자 사이의 인터페이스를 담당한다. The user interface unit 304 is responsible for the interface between the control unit 302 and the user.
상기 메모리부(306)는 상기 제어부(302)의 처리 프로그램을 포함하는 다양한 정보를 저장한다. The memory unit 306 stores various information including the processing program of the control unit 302.
상기 표시부(308)는 상기 제어부(302)의 제어에 따른 정보를 표시하여 사용자에게 안내한다. The display unit 308 displays information according to the control of the control unit 302 and guides the user.
<마이크로 옵틱 마하젠터 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물 제조 및 광학특성 측정방법의 절차><Procedures for manufacturing 3D printed structures and measuring optical properties based on micro-optic Mach Generator interferometer>
이제 상기한 마이크로 옵틱 마하젠터 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물 제조 및 광학특성 측정장치에 적용가능한 방법의 절차를 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. Now, the procedure of the method applicable to the above-mentioned micro-optic Mach Gentor interferometer-based 3D printing structure manufacturing and optical property measurement device will be described in detail with reference to FIG. 4.
상기 도 4를 참조하면, 제어장치(300)의 제어부(302)는 사용자 인터페이스(304)를 통해 사용자가 전처리 또는 프린팅 또는 후처리중 어느 하나의 실행을 요청하면(400단계), 거치 및 이송부(106)를 제어하여 플레이트(108) 또는 광학구조물(104)을 3D 프린팅부(100)로 이송한다(402단계).Referring to FIG. 4, when the user requests execution of any one of pre-processing, printing, or post-processing through the user interface 304 (step 400), the control unit 302 of the control device 300 operates the mounting and transfer unit (step 400). 106) is controlled to transfer the plate 108 or the optical structure 104 to the 3D printing unit 100 (step 402).
이후 상기 제어부(302)는 상기 3D 프린팅부(100)의 프린팅부(102)를 제어하여 거치 및 이송부(106)상에 안착된 플레이트상에 광학구조물(104)을 형성하거나 전처리하거나 후처리한다(404단계). 특히 상기 프린팅부(102)는 3차원 구조물을 적층 제조하는 3D 프린팅시에 3차원 구조물을 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체로 제작한다. Thereafter, the control unit 302 controls the printing unit 102 of the 3D printing unit 100 to form, pre-process, or post-process the optical structure 104 on the plate seated on the mounting and transfer unit 106 ( Step 404). In particular, the printing unit 102 manufactures the three-dimensional structure as a flat plate with a periodic refractive index pattern or a structure with a periodic refractive index distribution during 3D printing for additive manufacturing of the three-dimensional structure.
상기 광학구조물(104)의 형성 또는 전처리 또는 후처리가 완료되면, 상기 제어부(302)는 상기 거치 및 이송부(106)를 제어하여 상기 광학구조물(104)을 광학특성 측정부(200)로 이송한다(406단계).When the formation or pre-processing or post-processing of the optical structure 104 is completed, the control unit 302 controls the mounting and transfer unit 106 to transfer the optical structure 104 to the optical characteristic measurement unit 200. (Step 406).
이후 상기 제어부(302)는 상기 광학구조물(104)에 대한 광학특성을 분석하기 위해, 광학특성 측정부(200)의 광원(202)를 구동하여 특정 파장(λ)의 광을 생성하고, 해당 광을 광섬유와 제1콜리메이터(204)를 통해 상기 광학구조물(104)에 제공되게 하고, 상기 광학구조물(104)을 통과한 광을 다시 제2콜리메이터(206)와 광섬유를 통해 수광부(208)로 전달되게 한다. Thereafter, in order to analyze the optical characteristics of the optical structure 104, the control unit 302 drives the light source 202 of the optical characteristic measurement unit 200 to generate light of a specific wavelength (λ), and generates light of a specific wavelength (λ). is provided to the optical structure 104 through an optical fiber and the first collimator 204, and the light passing through the optical structure 104 is transmitted to the light receiving unit 208 again through the second collimator 206 and the optical fiber. Let it happen.
상기 수광부(208)는 상기 광학구조물(104)을 통과한 광을 제공받아, 상기 광에 따른 전기신호를 생성하여 제어부(302)에 제공한다. The light receiving unit 208 receives the light passing through the optical structure 104, generates an electrical signal according to the light, and provides it to the control unit 302.
상기 제어부(302)는 상기 광에 따른 전기신호가 제공되면, 그 전기신호에 따른 전달특성신호를 검출한다(408단계). 상기 전달특성신호에 따른 그래프는 도 5에 예시한 바와 같다. 도 5는, 나노급 3D 프린터를 이용하여 샘플을 제작, 2개의 광섬유 콜리메이터 사이에 위치시켜 마하젠더 간섭계를 구현하고, 광대역광원(Broadband Source)과 광스펙트럼 분석기(Optical Spectrum Analyzer)로 파장응답 특성을 측정한 것이다. 이때, 수평방향 1,500nm 해상도와 빔 스캐닝 스피드가 10mm/s로 테스트 패턴을 제작하였으며, 레이저 소스는 근적외선대 팸토초 레이저(NIR femtosecond laser)이다. 또한, 테스트 패턴의 주기는 60㎛, 적층 높이는 100㎛, 200㎛ 로 3×3 ㎟ 구조물을 제작하였으며, 출력물의 구조적 형상을 확인하기 위해서 공초점 현미경을 이용하였다. 제작된 3D 프린팅 구조체를 빔 직경이 약 500㎛인 광섬유 콜리메이터 사이에 삽입하여 광대역광원과 광스펙트럼 분석기를 통해 파장응답 특성을 측정한 것이다.When an electrical signal according to the light is provided, the control unit 302 detects a transmission characteristic signal according to the electrical signal (step 408). The graph according to the transmission characteristic signal is as illustrated in FIG. 5. Figure 5 shows a Mach-Zehnder interferometer produced by manufacturing a sample using a nanoscale 3D printer and placing it between two optical fiber collimators, and measuring wavelength response characteristics using a broadband light source and an optical spectrum analyzer. It was measured. At this time, a test pattern was produced with a resolution of 1,500 nm in the horizontal direction and a beam scanning speed of 10 mm/s, and the laser source was a near-infrared femtosecond laser. In addition, a 3 × 3 mm2 structure was manufactured with a test pattern period of 60㎛, stacking heights of 100㎛ and 200㎛, and a confocal microscope was used to confirm the structural shape of the output. The manufactured 3D printed structure was inserted between optical fiber collimators with a beam diameter of approximately 500㎛, and the wavelength response characteristics were measured using a broadband light source and an optical spectrum analyzer.
이후 상기 제어부(302)는 사용자가 사용자 인터페이스부(304)를 통해 광학구조물(104)의 특정 영역을 선택하여 두께의 검출을 요청하는지를 체크한다(410단계). Thereafter, the control unit 302 checks whether the user requests thickness detection by selecting a specific area of the optical structure 104 through the user interface unit 304 (step 410).
상기 사용자가 상기 광학구조물(104)의 특정 영역을 선택하여 두께의 검출을 요청하면, 해당 특정 영역에 대응되는 광특성신호의 파장의 피크(peak) 또는 벨리(valley)를 검출한 후에 해당 피크 또는 벨리의 광학특성을 결정하여 사용자에 의해 특정된 영역의 인근영역에 대한 굴절률의 근사값을 산출한다(412,414,416단계). 이러한 굴절률의 근사값 검출과정은 도 6에 예시한 바와 같다. When the user selects a specific area of the optical structure 104 and requests thickness detection, the peak or valley of the wavelength of the optical characteristic signal corresponding to the specific area is detected, and then the peak or valley is detected. By determining the optical characteristics of the valley, an approximate value of the refractive index for the area adjacent to the area specified by the user is calculated (steps 412, 414, and 416). The process of detecting the approximate value of this refractive index is as illustrated in FIG. 6.
상기의 근사값의 산출이 이행되면, 상기 제어부(302)는 전달특성 산출식에 따라 해당 영역에 대한 두께를 산출하여 표시하여 사용자에게 안내한다(418단계). When the calculation of the above approximate value is performed, the control unit 302 calculates and displays the thickness for the corresponding area according to the transmission characteristic calculation formula and guides the user (step 418).
상기 전달특성 산출식은 수학식 1과 같다. The transmission characteristic calculation formula is as shown in Equation 1.
상기 수학식 1에서 T는 전달 특성이고, 상기 e는 소멸 계수 비율(coefficient of extinction ratio(0~1))이고, L은 광학 플레이트의 두께(thickness of optical plate)이고, n은 굴절율(refractive index)이고, λ는 파장이다. In Equation 1, T is the transmission characteristic, e is the coefficient of extinction ratio (0~1), L is the thickness of the optical plate, and n is the refractive index. ), and λ is the wavelength.
즉 전달특성값은 상기 전달특성신호로부터 획득되며, 상기 굴절률은 근사값이 산출되므로, 상기 두께는 수학식 1로부터 획득될 수 있다. That is, the transmission characteristic value is obtained from the transmission characteristic signal, and the refractive index is calculated as an approximate value, so the thickness can be obtained from Equation 1.
상기한 바와 달리 사용자가 사용자 인터페이스부(304)를 통해 특정 영역을 선택하여 굴절률의 검출을 요청하면(420단계), 상기 제어부(302)는 상기 사용자 인터페이스부(304)를 통해 특정 영역에 대한 두께를 입력받는다(422단계). 이후 상기 제어부(302)는 상기 전달특성 산출식에 따라 해당 영역의 굴절률을 산출함과 아울러 표시하여 사용자에게 안내한다. 즉 전달특성값은 상기 전달특성신호로부터 획득되며, 상기 두께는 사용자로부터 입력되므로, 상기 굴절률은 수학식 1로부터 획득될 수 있다. Unlike above, when the user selects a specific area through the user interface unit 304 and requests detection of the refractive index (step 420), the control unit 302 determines the thickness for the specific area through the user interface unit 304. receives input (step 422). Afterwards, the control unit 302 calculates the refractive index of the corresponding area according to the transmission characteristic calculation formula and displays it to guide the user. That is, the transmission characteristic value is obtained from the transmission characteristic signal, and since the thickness is input from the user, the refractive index can be obtained from Equation 1.
이와 같이 본 발명은 광학 구조물의 형성, 전처리 또는 후처리과정에서 전달특성을 분석하여 광학 구조물의 두께 또는 굴절률 등이 정상적으로 형성 또는 처리되는지를 즉각적으로 확인할 수 있게 한다. In this way, the present invention analyzes the transfer characteristics during the formation, pre-processing, or post-processing of the optical structure, making it possible to immediately check whether the thickness or refractive index of the optical structure is normally formed or processed.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The embodiments of the present invention described above have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications , changes and additions should be regarded as falling within the scope of this patent claim.
100 : 3D 프린팅부
200 : 광학특성 검출부
300 : 제어장치100: 3D printing department
200: Optical characteristics detection unit
300: Control device
Claims (8)
광학구조물을 적층 제조하는 3D 프린팅을 이행하며, 상기 광학구조물을 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체로 제조하는 3D 프린터;
상기 광학구조물에 확장 및 시준화된 광을 통과시키고, 통과된 광을 집광한 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하는 광학특성 검출부; 및
상기 광신호에 따른 전기신호로부터 전달특성신호를 검출하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정장치.In a device for measuring optical properties of 3D printed structures based on micro-optic Mach-Zehnder interferometry,
A 3D printer that performs 3D printing for additive manufacturing of optical structures and manufactures the optical structures as a flat plate with a periodic refractive index pattern or a structure with a periodic refractive index distribution;
an optical characteristic detection unit that passes the expanded and collimated light through the optical structure, converts the optical signal collected from the passed light into an electrical signal, and outputs it; and
A control device for detecting a transmission characteristic signal from an electrical signal according to the optical signal. An optical characteristic measurement device for a 3D printed structure based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer, comprising a.
상기 제어장치는
상기 전달특성신호가 검출되면, 사용자가 사용자 인터페이스부를 통해 상기 광학구조물의 특정 영역에 대한 두께를 요청하면 상기 특정 영역에 대한 광학특성신호의 파장의 피크 또는 벨리를 검출하고, 피크 또는 벨리에서의 굴절율을 검출하고, 그 검출된 굴절율에 대응되는 두께를 산출하여 출력하여 사용자에게 안내함을 특징으로 하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정장치.According to paragraph 1,
The control device is
When the transmission characteristic signal is detected, when the user requests the thickness of a specific area of the optical structure through the user interface unit, the peak or valley of the wavelength of the optical characteristic signal for the specific area is detected, and the refractive index at the peak or valley is detected. A device for measuring optical properties of a 3D printed structure based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer, which detects, calculates and outputs the thickness corresponding to the detected refractive index, and guides the user.
상기 3D 프린터는,
상기 광학구조물을 지지하는 플레이트를 거치함과 아울러
상기 3D 프린팅을 위한 영역과 상기 광학특성 검출부에 의한 검출영역 사이의 이송을 이행하는 거치 및 이송부;를 더 구비함을 특징으로 하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정장치.According to paragraph 1,
The 3D printer is,
In addition to holding the plate supporting the optical structure,
A device for measuring optical properties of a 3D printed structure based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer, further comprising a mounting and transfer unit that performs transfer between the area for 3D printing and the detection area by the optical property detection unit.
상기 제어장치는,
상기 광학구조물에 대한 전처리 및 제조 및 후처리시 중 하나 이상에 대해 상기 광학구조물에 대한 전달특성신호를 검출함을 특징으로 하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정장치.According to paragraph 1,
The control device is,
A device for measuring optical properties of a 3D printed structure based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer, characterized in that it detects a transmission characteristic signal for the optical structure during one or more of pre-processing, manufacturing, and post-processing of the optical structure.
광학구조물을 적층 제조하는 3D 프린팅을 이행하며, 상기 광학구조물을 주기적 굴절률 패턴을 가지는 평판 또는 주기적 굴절률 분포를 가지는 구조체로 제조하는 단계;
상기 광학구조물에 확장 및 시준화된 광을 통과시키고, 통과된 광을 집광한 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하는 단계; 및
상기 광신호에 따른 전기신호로부터 전달특성신호를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정방법. In the method of measuring optical properties of 3D printed structures based on micro-optic Mach-Zehnder interferometry,
Performing 3D printing for additive manufacturing of an optical structure, manufacturing the optical structure as a flat plate with a periodic refractive index pattern or a structure with a periodic refractive index distribution;
Passing the expanded and collimated light through the optical structure, converting the optical signal condensed from the passed light into an electrical signal and outputting it; and
A method of measuring optical properties of a 3D printed structure based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer, comprising: detecting a transmission characteristic signal from an electrical signal according to the optical signal.
상기 전달특성신호가 검출되면, 사용자가 사용자 인터페이스부를 통해 상기 광학구조물의 특정 영역에 대한 두께를 요청하는지를 체크하는 단계; 및
상기 사용자가 두께를 요청하면 상기 특정 영역에 대한 광학특성신호의 파장의 피크 또는 벨리를 검출하고, 피크 또는 벨리에서의 굴절율을 검출하고, 그 검출된 굴절율에 대응되는 두께를 산출하여 출력하여 사용자에게 안내하는 단계;를 더 구비함을 특징으로 하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정방법.According to clause 5,
When the transmission characteristic signal is detected, checking whether a user requests a thickness for a specific area of the optical structure through a user interface unit; and
When the user requests thickness, the peak or valley of the wavelength of the optical characteristic signal for the specific area is detected, the refractive index at the peak or valley is detected, and the thickness corresponding to the detected refractive index is calculated and output to the user. A method of measuring optical properties of a 3D printed structure based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer, further comprising: guiding.
상기 광학구조물을 지지하는 플레이트를 거치하는 거치 및 이송부가, 상기 3D 프린팅을 위한 영역과 광학특성 검출부에 의한 검출영역 사이의 이송을 이행하는 단계;를 더 구비함을 특징으로 하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정방법.According to clause 5,
A micro-optic Mach-Zehnder interferometer further comprising a step of performing transfer between the 3D printing area and the detection area by the optical characteristic detection unit, by a mounting and transfer unit for mounting the plate supporting the optical structure. Method for measuring optical properties of 3D printed structures.
상기 광학구조물에 대한 전처리 및 제조 및 후처리시 중 하나 이상에 대해 상기 광학구조물에 대한 전달특성신호를 검출함을 특징으로 하는 마이크로 옵틱 마하젠더 간섭계 기반의 3D 프린팅 구조물의 광학특성 측정방법.According to clause 5,
A method of measuring optical properties of a 3D printed structure based on a micro-optic Mach-Zehnder interferometer, characterized in that the transmission characteristic signal for the optical structure is detected for one or more of pre-processing, manufacturing, and post-processing of the optical structure.
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP2006284186A (en) | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Lasertec Corp | Measuring device and measuring method |
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