KR20010035834A - 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치 - Google Patents

45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 한 개의 간섭성 광원을 이용하여 복수개의 간섭성 빔 어레이를 만들고, 이들 빔 어레이의 각 빔을 독립적으로 스위칭 할 수 있는 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치를 기재한다. 본 발명에 따른 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치는 하나의 간섭성 광원에서 나온 빔을 두 개의 미러 어레이에 각각 배치된 마이크로 미러들을 적절히 선택하여 회전시킴으로써 하나의 광원으로 빔 어레이를 발생시킨다.

Description

45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치{Apparatus for generating independent coherent beam arrays using 45°mirrors}
본 발명은 한 개의 간섭성 광원을 이용하여 복수개의 간섭성 빔 어레이를 만드는 장치 에 관한 것으로, 특히 각각의 빔을 독립적으로 스위칭 할 수 있는 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치에 관한 것이다.
도 1은 미국 특허 US 4988153호에 기재된 홀로그래픽 메모리의 개략적 구성을 보여주는 도면이다. 이 도면에는 종래의 독립적인 간섭성 빔 어레이를 생성하기 위한 장치가 개략적으로 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 종래의 독립적인 간섭성 빔 어레이 발생 장치에서는 복수개의 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드(vertical cavity surface emitting laser diode)(14)가 2차원 평면상의 어레이 형태로 배열된 면발광 레이저 다이오드 어레이(12)가 한 개의 광원 역할을 한다. 이 면발광 레이저 다이오드 어레이(12)에서 각 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드(14)는 각각 독립적으로 스위칭된다. 이는 면발광 레이저 다이오드 어레이(12)에서 각 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드(14)는 X, Y 셀렉터(SELECTOR)(16)에 의해 선택적으로 임의의 순서로 한 개씩 또는 여러개씩 독립적으로 켜지도록 구성되어 있기 때문이다.
각각 선택적으로 스위칭된 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드(14)에서 나온 빔들은 콜리메이팅 렌즈(20)에 의해 평행광으로 만들어진다. 이 때 면발광 레이저 다이오드(14)의 위치 X, Y에 따라 평행광선과 홀로그래픽 메모리의 광축이 이루는 각도가 결정된다. 즉, 콜리메이팅 렌즈(20)에 의해 만들어진 평행광이 기록매체(10)에 입사하는 각이 조금씩 달라진다.
이러한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생장치에 의해 만들어진 평행빔들에 의해 홀로그래픽 기록매체(10)에 기록된 영상들이 재현될 수 있다.
홀로그래픽 기록매체(10)에는 다각도로 다중 홀로그래픽 영상들이 수많이 기록되어 있다. 이러한 영상 기록들은 상기 평행광이 기록매체(10)에 입사하는 입사각에 따라 재현되는데, 평행광의 입사각과 동일한 각으로 기록매체(10)에 기록된 영상들 만이 기록 콜리메이팅 렌즈(46)을 거쳐 영상광원(42) 상에 영상(40)으로 재현된다.
이와 같은 구성의 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치를 홀로그래픽 정보 저장장치, 광학적 내부연결(Optical interconnection), 디스플레이 디바이스 등에 채용하는 경우 대부분의 응용분야에 있어서 필요한 광원의 수가 수십 ~ 수백개 이상이 된다. 그런데 이 경우 면발광 레이저 다이오드 어레이(12)의 제작은 기술적으로나 경제적으로 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 기술적인 관점에서는 레이저 다이오드에서 발생하는 열의 제어와 방사되는 레이저 빔의 광량 및 방사각에 있어서의 균일성 확보 등이 매우 어렵다. 경제적으로는 매우 낮은 수율로 인해 가격 부담이 매우 크다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안한 것으로, 간섭성 빔 어레이를 만듦에 있어서 한 개의 간섭성 광원을 이용하여 간섭성 빔 어레이를 만들며 또한 이들 빔 어레이에서 각각의 빔을 독립적으로 스위칭 할 수 있는 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치의 개략적 구성을 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치의 개략적 구성을 보여주는 도면이며,
도 3a,b는 도 2의 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,
그리고 도 4 및 도 5는 각각 도 2의 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치를 적용한 홀로그래픽 메모리 장치의 개략적 구성을 나타낸 도면들이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10. 홀로그래픽 기록매체 12. 면발광 레이저 다이오드 어레이
14. 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드
16. X, Y 셀렉터(SELECTOR) 20. 콜리메이팅 렌즈
40. 영상(image) 42. 영상광원
46. 기록 콜리메이팅 렌즈 100. 기록매체
111. 광원 121. 제1미러 어레이
131. 제2미러 어레이 161. 콜리메이팅 렌즈
200. 콜리메이팅 렌즈
210. 홀로그래픽 기록매체 300. 집속렌즈
320. 재생 영상 340. 영상광원
400. 기록 영상 420. 영상광원
460. 기록 콜리메이팅 렌즈
1000. 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치
2000. 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치는, 하나의 광원; 상기 광원에서 방출되는 광을 평행빔으로 만드는 콜리메이팅 렌즈; 상기 콜리메이팅 렌즈로부터 입사되는 평행광을 동일 방향의 90°로 반사하도록 복수개의 45°회전 가능하게 형성된 복수개의 마이크로 미러들이 상기 평행빔과 동일한 방향으로 일렬로 배치된 제1미러 어레이; 및 상기 제1미러 어레이에서 반사하는 평행빔과 나란한 방향의 평면 상에 소정의 각도로 회전 가능하게 형성된 복수개의 마이크로 미러들이 각각 어레이 형태로 배치되어 상기 제1미러 어레이의 각 마이크로 미러들에서 반사되는 평행빔들 각각을 이 평행빔들과 교차하는 방향으로 반사하도록 하며, 그 반사 방향이 상기 제1미러 어레이의 마이크로 미러들의 배열 방향과 교차하는 방향으로 반사되도록 하는 제2미러 어레이;를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 광원은 레이저 다이오드 혹은 발광 다이오드로 이루어지거나 혹은 광섬유를 통하여 제공되며, 상기 제2미러 어레이의 각 마이크로 미러들은 45°각도로 회전 가능하도록 형성되고, 상기 제1미러 어레이 및 제2미러 어레이의 각 마이크로 미러들은 0°와 45°각도로 온 혹은 오프되도록 동작하는 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치의 개략적 구성을 보여주는 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치는, 한 개의 간섭성 광원(111), 간섭성 광원(111)에서 나온 빔을 평행빔으로 만드는 콜리메이팅 렌즈(161), 콜리메이팅 렌즈(161)에 의해 만들어진 평행빔과 나란한 방향으로 이 평행빔을 90°의 각도로 반사시키는 마이크로 미러들이 일렬로 배열된 제1미러 어레이(121) 및 제1미러 어레이(121)에 배열된 마이크로 미러 각각에 수직한 방향으로 복수개의 마이크로 미러들이 배열된 미러 어레이들이 동일 평면 상에 나열된 제2미러 어레이(131)을 구비한다.
예를들면, 제1미러 어레이(121)가 광원(111)의 광축 방향(도면 상의 y축 방향)으로 n개의 마이크로 미러들이 나란하게 배열된 구조를 가지면, 제2미러 어레이는 제1미러 어레이(121)의 n개의 마이크로 미러들 각각에 수직하는 방향(도면 상의 x축 방향)으로 나란하게 배열된 m개의 마이크로 미러들이 동일 평면(xy 평면) 상에 나란하게 배열된 총 m×n 개의 마이크로 미러들로 구성된다.
이러한 마이크로 미러들은, 만약 제1미러 어레이(121)에서 j번째의 마이크로 미러(121j) 한 개를 z축을 축으로 해서 xy평면에서 -45°회전시켜 평행빔의 진행 방향을 90°변화된 y축 방향으로 진행시키고, 제2미러 어레이(131)에서 j번째 행의 i번째 마이크로 미러(131(i,j)) 한 개를 y축을 축으로 해서 zx평면에서 -45°회전시켜 평행빔의 진행 방향을 90°변화된 z축 방향으로 진행시킬 수 있도록 구성된다. 이 때는 반드시 정확하게 z축 방향이 아니더라도 z축 방향과 비슷한 방향으로 y축과 교차하는 방향이면 된다. 따라서, 제1미러 어레이(121) 및 제2미러 어레이(131)의 마이크로 미러들은 각 배치 평면에 대하여 각각 0°와 45°각도에서 온 혹은 오프되도록 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 방법으로 독립적인 간섭성 2차원 빔 어레이를 만들 수 있다. 1차원인 경우는 제1미러 어레이(121)나 제2미러 어레이(131)만 사용하면 된다.
또한, 광원(111)으로는 레이저 다이오드 혹은 발광 다이오드가 사용될 수 있으며, 광섬유를 통하여 광이 제공되는 것도 무방하다.
이와 같은 구성의 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치는 다음과 같이 동작한다.
임의의 위치(i,j)의 픽셀에 대응하는 미러로부터 하나의 빔이 방출되도록 하자면, 먼저, 제1미러 어레이(121)에서 j번째의 마이크로 미러(121j) 만을 z축을 축으로 해서 xy평면에서 -45°회전시켜 평행빔의 진행 방향을 90°변화된 y축 방향으로 진행시킨다. 다음에, 제2미러 어레이(131)에서 j번째 행의 i번째 마이크로 미러(131(i,j)) 만을 y축을 축으로 해서 zx평면에서 -45°회전시켜 평행빔의 진행 방향을 90°변화된 z축 방향으로 진행시킬 수 있다.
도 4 및 도 5는 이러한 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치를 적용한 홀로그래픽 메모리 장치의 개략적 구성을 나타낸 도면들이다. 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생장치에 의해 만들어진 평행빔들에 의해 홀로그래픽 기록매체(110, 210)에 기록된 영상들이 재현될 수 있다.
도 4에서 홀로그래픽 기록매체(100)에는 다각도로 다중 홀로그래픽 영상들이 수많이 기록된다. 영상광원(420) 상에 입력된 기록영상(400)은 기록 콜리메이팅 렌즈(460)을 거쳐, 상기 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치(1000)와 미도시의 소형 미러 및 콜리메이팅 렌즈(200)에 의해 만들어진 평행광과 간섭되어 기록매체(100)에 기록된다.
또한, 도 5의 적용예에서 홀로그래픽 기록매체(210)에 기록된 다각도의 다중 홀로그래픽 영상들은 상기 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치(2000)와 미도시의 소형 미러 및 콜리메이팅 렌즈(200)에 의해 만들어진 평행광이 기록매체(210)에 입사하는 입사각에 따라 재현된다. 평행광의 입사각과 동일한 각으로 기록매체(210)에 기록된 영상들 만이 집속렌즈(300)을 거쳐 영상광원(340) 상에 재생 영상(320)으로 재현된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치는 하나의 간섭성 광원에서 나온 빔을 두 개의 미러 어레이에 각각 배치된 마이크로 미러들을 적절히 선택하여 회전시킴으로써 하나의 광원으로 빔 어레이를 발생시킬 수 있다.
따라서, 한 개의 광원에서 나온 광량이 그대로 보존되므로 광 효율이 높으며, 2차원 평면 상에 위치한 45°미러를 사용함으로써 2차원 빔 어레이를 소형 경박하게 만들 수 있다. 특히, 적절한 수의 마이크로 미러가 배치된 미러 어레이를 제작하여 배치하면 하나의 광원으로 필요한 만큼의 빔을 구현할 수 있으므로 요구되는 빔의 수에 능동적으로 대응할 수 있다.
또한, 빔 어레이 발생 장치에서 요구되는 발생 빔의 수에 관계없이 하나의 광원만 있으면 되므로 가격적인 면에서 월등히 유리하며, 시스템 구성도 간단하므로 제작이나 조립상으로도 유리하다.

Claims (4)

  1. 하나의 광원;
    상기 광원에서 방출되는 광을 평행빔으로 만드는 콜리메이팅 렌즈;
    상기 콜리메이팅 렌즈로부터 입사되는 평행광을 동일 방향의 90°로 반사하도록 복수개의 45°회전 가능하게 형성된 복수개의 마이크로 미러들이 상기 평행빔과 동일한 방향으로 일렬로 배치된 제1미러 어레이; 및
    상기 제1미러 어레이에서 반사하는 평행빔과 나란한 방향의 평면 상에 소정의 각도로 회전 가능하게 형성된 복수개의 마이크로 미러들이 각각 어레이 형태로 배치되어 상기 제1미러 어레이의 각 마이크로 미러들에서 반사되는 평행빔들 각각을 이 평행빔들과 교차하는 방향으로 반사하도록 하며, 그 반사 방향이 상기 제1미러 어레이의 마이크로 미러들의 배열 방향과 교차하는 방향으로 반사되도록 하는 제2미러 어레이;를
    구비한 것을 특징으로 하는 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 레이저 다이오드 혹은 발광 다이오드로 이루어지거나 혹은 광섬유를 통하여 제공되는 것을 특징으로 하는 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2미러 어레이의 각 마이크로 미러들은 45°각도로 회전 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 45°미러을 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1미러 어레이 및 제2미러 어레이의 각 마이크로 미러들은 0°와 45°각도로 온 혹은 오프되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 45°미러를 이용한 독립적 간섭성 빔 어레이 발생 장치.
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