KR20060080618A - 인터디지테이트형의 회절형 광변조기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회절형 광변조기에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 본 발명은 한쌍의 리본이 각각 빗살 모양으로 다수의 가지 회절편을 가지고 있고, 구비된 가지 회절편이 서로 맞물려 있으며, 각각의 리본이 상하로 이동하거나 또는 하나의 리본이 상하로 이동하면서 서로 맞물려 있는 가지 회절편이 단차를 형성하도록 하여 입사되는 입사광이 회절되는 인터디지테이트형(Interdigitate-type)의 회절형 광변조기에 관한 것이다.
광변조기, 회절, 빗살, interdigitate, 피쉬본

Description

인터디지테이트형의 회절형 광변조기{Interdigitate-type diffraction optical modulator}
도 1 및 도 2는 광의 반사나 회절을 이용하여, 광스위치, 광변조소자에 적 용되는 광학 MEMS 소자의 대표적인 구성을 나타낸다.
도 3는 SLM(실리콘 라이트 머신)사(社)가 레이저 디스플레이용 광강도변환소자, 즉, 광변조기로서 개발한 GLV(Grating Light Valve) 디바이스의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 사시도이다.
도 5a는 도 4의 정면도이고, 도 5b 내지 도 5f는 도 4의 절단면도로서 정지상태의 절단면도와 구동상태의 절단면도를 보여준다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 사시도이다.
도 7a는 도 6 의 절단면도이고, 도 7a 내지 도 7h는 도 6의 절단면도로서 정지상태의 절단면도와 구동상태의 절단면도를 보여준다.
도 8a은 본 발명의 일실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 어레이의 평면도이고, 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 어레이의 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200 : 기판 110a, 110b, 210a, 210b : 리본
111a, 111a', 111b, 111b' 211a, 211a', 211b, 211b' : 고정부
112a, 112b, 212a, 212b : 연결부
113a1~113a4, 113b1~113b4, 213a1~213a4, 213a1'~213a4', 213b1~213b4, 213b1'~213b4' : 회절편
115a, 115b, 215a, 215b : 회절부재
본 발명은 회절형 광변조기에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 본 발명은 한쌍의 리본이 각각 빗살 모양으로 다수의 가지 회절편을 가지고 있고, 구비된 가지 회절편이 서로 맞물려 있으며, 각각의 리본이 상하로 이동하거나 또는 하나의 리본이 상하로 이동하여 서로 맞물려 있는 가지 회절편이 단차를 형성하도록 하여 입사되는 입사광이 회절되는 인터디지테이트형(Interdigitate-type)의 회절형 광변조기에 관한 것이다.
미세기술의 진전에 따라서, 소위 마이크로 머신(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems, 초소형 전기적·기계적 복합체) 소자 및 MEMS 소자를 조립한 소형기기가 주목되고 있다.
MEMS 소자는 실리콘 기판, 글래스 기판 등의 기판상에 미세구조체로서 형성되고, 기계적 구동력을 출력하는 구동체와, 구동체를 제어하는 반도체 집적회로 등을 전기적으로, 또한 기계적으로 결합시킨 소자이다. MEMS 소자의 기본적인 특징은 기계적 구조로서 구성되어 있는 구동체가 소자의 일부에 조립되어 있는 것이며, 구동체의 구동은 전극간의 쿨롱의 힘 등을 응용하여 전기적으로 행해진다.
도 1 및 도 2는 광의 반사나 회절을 이용하여, 광스위치, 광변조소자에 적 용되는 광학 MEMS 소자의 대표적인 구성을 나타낸다.
도 1에 나타내는 광학 MEMS 소자(1)는 기판(2)과, 기판(2)상에 형성한 기판측 전극(3)과, 기판측 전극(3)에 대향하여 평행으로 배치한 구동측 전극(4)을 갖는 빔들보(6)과, 이 빔(6)의 일단을 지지하는 지지부(7)를 갖추어 이룬다. 빔(6)과 기판측 전극(3)과는 그 사이의 공극(8)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.
이 광학 MEMS 소자(1)에서는 기판측 전극(3)과 구동측 전극(4)에 주어지는 전위에 따라서, 빔(6)이 기판측 전극(3)과의 사이의 정전인력에 의해 변위하고, 예를 들면 도 1의 실선과 파선으로 나타내는 것같이, 기판측 전극(3)에 대하여 평행상태와 경사상태로 변위한다.
도 2에 나타내는 광학 MEMS 소자(11)는 기판(12)과, 기판(12)상에 형성한 기 판측 전극(13)과, 기판측 전극(13)을 브리지형상으로 걸쳐진 빔(14)을 갖추어 이룬다. 빔(14)과 기판측 전극(13)과는 그 사이의 공극(10)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.
빔(14)은 기판측 전극(13)을 브리지 부재(15)와, 기판측 기판(13)에 대향하여 상호 평행하게 브리지부재(15)상에 설치된 구동측 전극(16)으로 구성된다.
이 광학 MEMS 소자(11)에서는 기판측전극(13)과 구동측전극(16)에 주어지는 전위에 따라서, 빔(14)이 기판측전극(13)과의 사이의 정전인력에 의해 변위하고, 기판측전극(3)에 대하여 평행상태와 오목상태로 변위한다.
광학 MEMS 소자(1, 11)는 광반사막을 겸하는 구동측전극(4, 16)의 표면에 광이 조사되고, 빔(4, 14)의 구동 위치에 따라서, 그 광의 반사방향이 다른 것을 이용하여, 한 방향의 반사광을 검출하여 스위치기능을 가지게 한 광스위치로서 적용할 수 있다.
또, 광학 MEMS 소자(1, 11)는 광강도를 변조시키는 광변조소자로서 적용할 수 있다. 광의 반사를 이용하는 때는, 빔(4, 14)을 진동시켜서 단위 시간당의 일방향의 반사광량으로 광강도를 변조한다.
광의 회절을 이용하는 때는 공통의 기판측 전극(3, 13)에 대하여 복수의 빔(6, 14)을 병렬 배치하여 광변조소자를 구성하고, 공통의 기판측 전극(3, 13)에 대한 예를 들면 1개 거른 빔(6, 14)의 근접, 이간의 동작에 의해, 광반사막을 겸하 는 구동측 전극의 높이를 변화시키고, 광의 회절에 의해 구동측 전극에서 반사하는 광의 강도를 변조한다. 이 광변조소자는 공간변조이다.
도 3는 SLM(실리콘 라이트 머신)사(社)가 레이저 디스플레이용 광강도변환소자, 즉 광변조기로서 개발한 GLV(Grating Light Valve) 디바이스의 구성을 나타낸다.
GLV디바이스(21)는 도 3에 나타내는 것같이, 글래스 기판 등의 절연기판(22)상에 공통의 기판측 전극(23)이 형성되고, 이 기판측 전극(23)에 교차하여 브리지형으로 거는 복수의 빔(24)[24 1 , 24 2 , 24 3 , 24 4 , 24 5 , 24 6 ] 이 병렬배치되어 이룬다.
브리지부재(25)와, 그 위에 설치된 반사막겸 구동측 전극(26)으로 이루는 빔(24)은 리본으로 통칭되고 있는 부위이다.
기판측 전극(23)과 반사막겸 구동측전극(26)과의 사이에 미소 전압을 인가하면, 전술한 정전현상에 의해 빔(24)이 기판측 전극(23)에 향하여 근접하고, 또, 전압의 인가를 정지하면 이간하여 원래의 상태로 되돌린다.
GLV 디바이스(21)는 기판측 전극(23)에 대한 복수의 빔(24)의 근접, 이간의 동작(즉, 1개 거른 빔의 근접, 이간의 동작)에 의해, 광반사막겸 구동측 전극(26)의 높이를 교대로 변화시키고, 광의 회절에 의해 (6개의 빔(24)전체에 대하여 1개의 광스포트가 조사된다), 구동측전극(26)에서 반사하는 광의 강도를 변조한다.
한편, 종래 기술에 따른 GLV 구조에서 두개의 리본만을 사용하여 픽셀을 구성할 때는 회절효율이 낮아 네개 혹은 여섯개 이상의 리본을 사용하여 하나의 픽셀을 구성하였다. 따라서 더 높은 회절효율을 달성하기 위해서는 더 많은 리본이 필요하게 되고 이에 따라 제작 비용이 증가하며 많은 면적을 차지하기 때문에 제품의 소형화에 한계가 있었다.
또한, 종래 기술에 따른 GLV 구조에서는 리본 방향으로 회절이 발생하므로 리본을 선형 어레이로 배열시 작은 회절각으로 인하여 0차 및 1차의 구별이 쉽지 않아 후단 광학계의 구별일 쉽지 않았다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 리본을 사용하면서도 회절효율을 향상시킬 수 있는 인터디지테이트형의 회절형 광변조기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 회절광의 회절각을 크게하여 0차 및 1차의 구별을 용이하도록 하는 인터디지테이트형의 회절형 광변조기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 기판; 막대 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 기판에 부유하고 있고, 상기 기판에 부유한 중앙 부분에 빗살 형상의 복수의 회절편이 형성되어 있으며, 상면이 반사면으로 되어 있고, 빗살 형상의 복수의 회절편이 서로 깍지져 있는 한쌍의 리본; 및 상기 한쌍의 리본중 하나의 리본의 중앙 부분을 상하로 구동시켜 깍지져 있는 회절편이 입사광을 반사하는 제1 위치와, 입사광을 회절시키는 제2 위치사이를 이동하도록 하는 구동수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 기판; 막대 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 기판에 부유하고 있고, 상기 기판에 부유한 중앙 부분이 피쉬본 형태로 복수의 회절편이 좌우로 형성되어 있으며, 상면이 반사면으로 되어 있고, 중앙 부분에 형성된 좌우의 복수의 회절편중 일측의 회절편이 서로 깍지져 있는 한쌍의 리본; 및 상기 한쌍의 리본중 하나의 리본의 중앙 부분을 상하로 구동시켜 깍지져 있는 회절편이 입사광을 반사하는 제1 위치와, 입사광을 회절시키는 제2 위치사이를 이동하도록 하는 구동수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이제, 도 4 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기는 기판(100), 한쌍의 리본(110a, 110b)을 포함하고 있다.
기판(100)은 함몰부를 구비하고 있으며, 구비된 함몰부는 함몰부를 벗어난 기판(100)의 양측에 고정부(111a, 111a', 111b, 111b')가 고정되어 브리지형상으로 걸져쳐 있는 리본(110a, 110b)의 중앙 부분이 상하로 이동할 수 있는 이동공간을 제공한다.
여기에서 기판(100)은 예를 들면 실리콘(Si)이나 칼륨비소(GaAs) 등의 반도체 기판상에 절연막이 형성된 기판, 글래스 기판과 같은 절연성 기판 등의 기판이 이용된다.
다음으로, 한쌍의 리본(110a, 110b)의 각각은 한쌍의 고정부(111a와 111a', 111b와 111b'), 회절부재(115a, 115b)를 구비하고 있다.
여기에서, 한쌍의 고정부(111a와 111a', 111b와 111b')는 각각 기판(100)의 함몰부를 벗어난 양측에 부착되어 리본(110a, 110b)이 함몰부에 브리지형상으로 부유하도록 한다.
회절부재(115a, 115a')는 연결부(112a, 112b)와 연결부(112a, 112b)의 일측에 빗살형상으로 형성되어 있는 복수의 회절편(113a1~113a4, 113b1~113b4)을 구비하고 있다.
여기에서, 연결부(112a, 112b)는 한쌍의 고정부(111a와 111a', 111b와 111b')을 연결하여 리본(110a, 110b)이 함몰부에 브리지형상으로 부유하도록 한다.
그리고, 각각의 연결부(112a, 112b)의 중앙 부분의 일측에 형성된 빗살모양의 복수의 회절편(113a1~113a4, 113b1~113b4)은 서로 맞물려 있다. 이때, 각 리본(110a, 110b)의 회절편(113a1~113a4, 113b1~113b4)의 단부는 마주보는 리본(110a, 110b)의 연결부(112a, 112b)에 인접해 있다.
따라서, 복수의 회절편(113a1~113a4, 113b1~113b4)의 폭과 길이를 적절하게 조정한다면, 인접한 회절편(113a1~113a4, 113b1~113b4)간에 간격이 거의 없도록 할 수 있으며, 그 결과 입사광에 대한 반사효율(또는 회절효율)이 좋아진다.
여기에서 복수의 회절편(113a1~113a4, 113b1~113b4)의 표면에는 얇은 반사막이 형성되어 있으며 입사되는 입사광을 반사하며, 하나의 리본(일예로 도면부호 110a)을 고정리본으로 하고 다른 하나의 리본(110b)을 이동리본으로 하여 이동리본 (110b)을 상하 이동시키면 서로 다른 리본(110a, 110b)에 있는 복수의 회절편간(113a1대 113b1, 113a2대 113b2, 113a3대 113b3, 113a4대 113b4)에 단차가 발생한다.
이때, 입사광의 파장이 λ라 할 때 단차가 λ/4의 배수배가 되면 회절광이 발생되며, 회절광의 회절각(θ)은 입사광의 파장이 λ이고 격자 주기가 Λ라 하며, 다음 (수학식 1)으로 정해지며, 회절방향은 격자 방향이 된다.
θ≒λ/Λ
한편, 이동리본(110b)에 구동력을 발생시키기 위해서는 정전기력, 정자기력, 압전력 등이 사용가능하다.
여기에서 정전기력을 이용하기 위해서는 기판(100)의 함몰부의 바닥에 하부전극층이 필요하고 리본(110b)에 상부 전극층이 필요하다.
그리고, 압전력을 사용하기 위해서는 도 4에 도시된 바와 같이 이동 리본(110b)의 양측에 압전층(120b, 120b')이 필요하다.
양측에 압전층(120b, 120b')의 각각은 리본(110b)의 고정부(111b, 111b')에 적층되어 있는 하부전극층(121b, 121b'), 하부 전극층(121b, 121b')에 적층되어 있는 압전재료층(122b, 122b') 그리고 압전재료층(122b, 122b')에 적층되어 있는 상부 전극층(123b, 123b')이 구비되어 있다.
여기에서 압전층(120b, 120b')의 일끝단은 기판(100)의 함몰부에 위치하여야 한다.
따라서, 압전재료층(122b, 122b')의 양측에 있는 상부 전극층(123b, 123b')과 하부 전극층(121b, 121b')에 전압이 인가되면 압전재료층(122b, 122b')이 좌우로 수축하게 되고 그 일끝단이 기판(100)의 함몰부에 위치하기 때문에 상하로 이동하는 구동력을 발생시키게 된다.
도 5a는 도 4의 정면도이고, 도 5b 내지 도 5f는 도 4의 절단면도로서, 정지상태의 절단면도와 구동상태의 절단면도를 보여준다.
도 5a는 도 4의 평면도로서, 리본(110a, 110b)에 있는 회절부재(115a, 115b)의 빗살형상의 복수의 회절편(113a1~113a4, 13b1~113b4)이 서로 맞물려 있는 모양을 잘 보여준다. 이때, 회절편(113a1~113a4, 113b1~113b4)의 폭과 길이를 적절히 조정한다면 서로간의 간격이 거의 없도록 만들 수 있다. 그리고, 하나의 리본(일예로 도면부호 110b)이 이동리본으로 동작하고 다른 하나의 리본(도면부호 110a)이 고정리본으로 동작하면 리본(110a, 110b)의 복수의 회절편(113a1~113a4, 113b1~113b4)이 서로간에 단차를 형성할 수 있어 입사광에 대한 회절광을 형성한다.
도 5b는 도 4의 A-A' 선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드에서 고정리본(110a)의 절단면도를 보여주며, (B)는 입사광을 회절하는 회절모드에서 고정리본(110a)의 절단면도를 보여준다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이 기판(100)의 함몰부에 리본(110a)이 브리지형상으로 걸쳐 있으며, 리본(110a)이 고 정리본으로 동작하기 때문에 반사모드에서나 회절모드에서나 동일하게 평평한 상태를 유지하고 있다.
도 5c는 도 4의 B-B' 선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드에서 고정리본(110a)의 복수의 회절편(113a1~113a4)와 이동리본(110b)의 복수의 회절편(113b1~113b4)이 단차가 없는 상태를 보여주며, (B)는 입사광을 회절시키는 회절모드에서 고정리본(110a)의 복수의 회절편(113a1~113a4)은 고정되어 있으나 이동리본(110b)의 복수의 회절편(113b1~113b4)은 위로 이동하여 단차를 형성하여 입사광을 회절시키는 상태를 보여준다.
도 5d는 도 4의 C-C'선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드를 보여주는 것으로 고정리본(110a)의 복수의 회절편(113a1~113a4)와 이동리본(110b)의 복수의 회절편(113b1~113b4)이 단차가 없는 상태를 보여주며, (B)는 입사광을 회절시키는 회절모드로서 고정리본(110a)의 복수의 회절편(113a1~ 113a4)는 고정되어 있으나 이동리본(110b)의 복수의 회절편(113b1~113b4)가 위로 이동하여 단차를 형성하여 입사광을 회절시키는 상태를 보여준다.
도 5e는 도 4의 D-D'선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드에서 고정리본(110a)의 복수의 회절편(113a1~113a4)과 이동리본(110b)의 복수의 회절편(113b1~113b4)이 단차가 없는 상태를 보여주며, (B)는 입사광을 회절시키는 회절모드에서 고정리본(110a)의 복수의 회절편(113a1~113a4)은 고정되어 있으나 이동리본(110b)의 복수의 회절편(113b1~113b4)이 위로 이동하여 단차를 형성하여 입사광을 회절시키는 상태를 보여준다.
특히, 도 5e는 리본(110b)의 양측의 고정부(111b, 111b')에 적층되어 있는 압전층(120b, 120b')가 좌우 수축하여 상하 이동력을 발생하는 모습을 잘 보여준다.
도 5f는 도 4의 E-E'선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드에서 이동리본(110b)의 연결부(112b)가 평평한 상태를 유지하고 있으며, (B)는 입사광을 회절시키는 회절모드로서 이동리본(110b)의 연결부(112b)가 위로 들여 있음을 보여준다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기는, 함몰부를 가지고 있는 기판(200), 피쉬본형상의 복수의 회절부재(215a, 215b)를 가지고 있는 한쌍의 리본(210a, 210b)를 구비하고 있다.
기판(200)은 함몰부를 구비하고 있으며, 구비된 함몰부는 함몰부를 벗어난 기판(200)의 양측에 고정부(211a, 211a', 211b, 211b')가 고정되어 브리지형상으로 걸쳐 있는 리본(210a, 210b)의 중앙 부분이 상하로 이동할 수 있는 이동공간을 제공한다.
다음으로, 한쌍의 리본(210a, 210b)의 각각은 한쌍의 고정부(211a와 211a', 211b와 211b'), 피쉬본 형상의 회절부재(215a, 215b)를 구비하고 있다.
여기에서, 한쌍의 고정부(211a와 211a', 211b와 211b')는 각각 기판(200)의 함몰부를 벗어난 양측에 부착되어 리본(210a, 210b)이 함몰부에 브리지형상으로 부 유하도록 한다.
회절부재(215a, 215a')는 연결부(212a, 212b)와 연결부(212a, 212b)의 양측에 빗살형상으로 형성되어 있는 복수의 회절편(213a1~213a4, 213a1'~213a4', 213b1~213b4, 213b1'~213b4')을 구비하고 있다.
여기에서, 연결부(212a, 212b)는 한쌍의 고정부(211a와 211a', 211b와 211b')를 연결하여 리본(210a, 210b)이 함몰부에 브리지형상으로 부유하도록 한다.
그리고, 각각의 연결부(212a, 212b)의 중앙 부분의 일측에 형성된 빗살모양의 복수의 회절편(여기에서는 리본 210a의 213a1'~213a4', 그리고 리본 210b의 213b1~213b4)은 서로 맞물려 있다. 이때, 각 리본(210a, 210b)의 회절편(213a1'~ 213a4', 213b1~213b4)의 단부는 마주보는 리본(210a, 210b)의 연결부(212a, 212b)에 인접해 있다.
따라서, 복수의 회절편(213a1'~213a4', 213b1~ 213b4)의 폭과 길이를 적절하게 조정한다면, 인접한 회절편(213a1'~213a4', 213b1~213b4)간에 간격이 거의 없도록 할 수 있어 회절효율을 좋아지게 한다.
여기에서 복수의 회절편(213a1~213a4, 213a1'~213a4', 213b1~213b4, 213b1'~ 213b4')의 표면에는 얇은 반사막이 형성되어 있으며 입사되는 입사광을 반사하며, 하나의 리본(일예로 도면부호 210a)을 고정리본으로 하고 다른 하나의 리본(210b)을 이동리본으로 하여 이동리본(210b)을 상하 이동시키면 서로 다른 리본(210a, 210b)에 있는 복수의 회절편간(213a1'대 213b1, 213a2'대 213b2, 213a3'대 213b3 그리고 213a4'대 213b4)에 단차가 발생한다.
이때, 입사광의 파장이 λ라 할 때 단차가 λ/4의 배수배가 되면 회절광이 발생된다.
한편, 여기에서 리본(210a, 210b)에 구동력을 발생시키기 위해서는 정전기력, 정자기력, 압전력 등이 사용가능하다.
여기에서 정전기력을 이용하기 위해서는 기판(200)의 함몰부의 바닥에 하부전극층이 필요하고 리본(210b)에 상부 전극층이 필요하다.
그리고, 압전력을 사용하기 위해서는 도 6에 도시된 바와 같이 이동 리본(210b)의 양측에 압전층(220b, 220b')이 필요하다.
양측에 압전층(220b, 220b')의 각각은 리본(210b)의 고정부(211b, 211b')에 적층되어 있는 하부전극층(221b, 221b'), 하부 전극층(221b, 221b')에 적층되어 있는 압전재료층(222b, 222b') 그리고 압전재료층(222b, 222b')에 적층되어 있는 상부 전극층(223b, 223b')이 구비되어 있다.
여기에서 압전층(220b, 220b')의 일끝단은 기판(200)의 함몰부에 위치하여야 한다.
따라서, 압전재료층(222b, 222b')의 양측에 있는 상부 전극층(223b, 223b')과 하부 전극층(221b, 221b')에 전압이 인가되면 압전재료층(222b, 222b')이 좌우로 수축하게 되고 그 일끝단이 기판(200)의 함몰부에 위치하기 때문에 상하로 이동하는 구동력을 발생시키게 된다.
도 7a는 도 6의 정면도이고, 도 7b 내지 도 7h는 도 6의 절단면도로서, 정지상태의 절단면도와 구동상태의 절단면도를 보여준다.
도 7a는 도 6의 평면도로서, 도면부호 210a의 리본의 피쉬본 형상의 복수의 회절부재(215a, 215b)의 연결부(212a)의 일측에 있는 빗살형상의 복수의 회절편(213a1'~213a4')과 도면부호 210b의 다른 리본의 연결부(212b)의 일측에 있는 빗살형상의 복수의 회절편(213b1~213b4)이 서로 맞물려 있다.
도 7b는 도 6의 A-A' 선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드에서 고정리본(210a)의 연결부(212a)의 일측에 있는 회절편(213a1~213a4)의 절단면도를 보여주며, (B)는 입사광을 회절하는 회절모드에서 고정리본(210a)의 연결부(212a)의 일측에 있는 회절편(213a1~213a4)의 상태가 변하지 않음을 보여준다.
도 7c는 도 6의 B-B' 선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드에서 고정리본(210a)의 연결부(212a)가 평평한 상태를 유지하고 있음을 알 수 있으며, (B)는 입사광을 회절하는 회절모드에서 여전히 고정리본(210a)의 연결부(212a)가 상태가 변하지 않고 평평한 상태를 유지함을 보여준다.
도 7d는 도 6의 C-C' 선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드를 보여주는 것으로 고정리본(210a)의 연결부(212a)의 일측에 있는 복수의 회절편(213a1'~213a4')와 이동리본(210b)의 연결부(212b)의 일측에 있는 복수의 회절편(213b1~213b4)이 단차가 없는 상태를 보여주며, (B)는 입사광을 회절시키는 회절모드에서 고정리본(210a)의 연결부(212b)의 일측에 있는 복수의 회절편(213a1'~213a4')는 고정되어 있으나 이동리본(210b)의 복수의 회절편(213b1~ 213b4)이 위로 이동하여 단차를 형성하여 입사광을 회절시키는 상태를 보여준다.
도 7e는 도 6의 D-D'선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사 모드를 보여주는 것으로 고정리본(210a)의 복수의 회절편(213a1', 213a2')와 이동리본(210b)의 복수의 회절편(213b1, 213b2)가 단차가 없는 상태를 보여주며, (B)는 입사광을 회절시키는 회절모드로서 고정리본(210a)의 복수의 회절편(213a1', 213a2')는 고정되어 있으나 이동리본(210b)의 복수의 회절편(213b1', 213b2')이 위로 이동하여 단차를 형성하여 입사광을 회절시키는 상태를 보여준다.
도 7f는 도 7의 E-E'선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드를 보여주는 것으로 고정리본(210a)의 복수의 회절편(213a1'~213a4')와 이동리본(210b)의 복수의 회절편(213b1~213b4)가 단차가 없는 상태를 보여주며, (B)는 입사광을 회절시키는 회절모드로서 고정리본(210a)의 복수의 회절편(213a1'~ 213a4')는 고정되어 있으나 이동리본(210b)의 복수의 회절편(213b1~213b4)이 위로 이동하여 단차를 형성하여 입사광을 회절시키는 상태를 보여준다.
특히, 도 7f는 리본(210b)의 양측의 고정부(211b, 211b')에 적층되어 있는 압전층(220b, 220b')이 좌우 수축하여 상하 이동력을 발생하는 모습을 잘 보여준다.
도 7g는 도 6의 F-F'선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드를 보여주는 것으로 이동리본(210b)의 연결부(212b)가 평평한 상태를 유지하고 있으며, (B)는 입사광을 회절시키는 회절모드로서 이동리본(210b)의 연결부(212b)가 위로 들여 있음을 보여준다.
도 7h는 도 6의 G-G'선에 따른 절단면도로서, (A)는 입사광을 반사하는 반사모드를 보여주는 것으로 이동리본(210)의 회절편(213b1'~213b4')가 평평한 상태를 유지하고 있으며, (B)는 입사광을 회절시키는 회절모드로서 이동리본(210b)의 회절편(213b1'~213b4')가 위로 들려 있음을 보여준다.
도 8a은 본 발명의 일실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 어레이의 평면도를 보여주는 도면으로 고정리본(810a1~810h1)과 이동리본(810a2~810h2)이 교대로 위치하며 하나의 고정리본과 인접한 이동리본이 하나의 픽셀을 구성함을 알 수 있다.
그리고, 또한 본 발명의 일실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 입사광이 입사되는 지역에는 빈공간이 없어 입사광에 대한 회절효율이 좋음을 알 수 있다.
도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 어레이의 평면도를 보여주는 도면으로 고정리본(810a1~810h1)과 이동리본(810a2~810h2)이 교대로 위치하며 하나의 고정리본의 일측과 인접한 이동리본의 일측이 하나의 픽셀을 구성함을 알 수 있다.
그리고, 또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 어레이에서 하나의 고정리본의 일측의 회절편과 인접한 이동리본의 양측에 있는 회절편 그리고 이동리본에 인접한 다른 하나의 고정리본의 일측의 회절편이 하나의 픽셀을 구성하도록 구현할 수 있으며 이 경우에는 회절효율이 좋아진다.
물론, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 어레이에서 입사광이 입사되는 지역에는 회절편들이 빈공간이 거의 없이 서로 인접하게 붙어 있어 광손실이 없다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 인터디지테이트형의 회절형 광변조기의 상하 구동방식으로 압전 방식을 사용하였으나, 정전기 방식이나 전자기력 방식 등이 사용가능하다.
여기에서 정전기 방식을 사용하기 위해서는 리본의 한층을 제1 전극층으로 구현하고 리본으로부터 이격된 상부 또는 하부(하부인 경우에는 기판의 함몰부에 하부 전극층을 형성하는 것이 바람직하다)에 제2 전극층을 구현하여 제1 전극층과 제2 전극층에 전압을 인가하면 정전기에 의해 리본이 위로 오목(또는 아래로 오목)하게 끌리게 되고, 전압을 오프시키면 다시 복원력에 의해 평평하게 되어 리본이 상하 구동된다.
그리고, 전자기력 방식을 사용하기 위해서는 리본에 자력 발생부를 구비하고 리본으로부터 이격된 상부 또는 하부에 자력 발생부를 구비하여 상호 인력과 척력에 의해 리본이 상하 구동되도록 한다.
또한, 여기에서는 압전 방식의 경우에 단층에 대하여 설명하였지만 다층인 경우에도 가능하다. 즉, 하부전극층 위에 압전재료층을 적층하고 그 위에 다시 상부 전극층을 적층하고, 그 위에 다시 압전재료층을 적층하고, 그 위에 다시 상부 전극층을 적층하는 방식으로 구현할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 두개의 리본을 사용하면서도 가지 회절편들을 여러개 즉 네개 이상의 격자 회절편을 형성하여 높은 회절효율을 달성할 수 있 도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 가지 회절편의 방향으로 회절이 발생하므로 리본들을 선형으로 배열시 리본 배열의 직각 방향으로 회절이 발생하여 0차 및 1차의 구별이 용이하게 되는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 기판;
    막대 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 기판에 부유하고 있고, 상기 기판에 부유한 중앙 부분에 빗살 형상의 복수의 회절편이 형성되어 있으며, 상면이 반사면으로 되어 있고, 빗살 형상의 복수의 회절편이 서로 깍지져 있는 한쌍의 리본; 및
    상기 한쌍의 리본중 하나의 리본의 중앙 부분을 상하로 구동시켜 깍지져 있는 회절편이 입사광을 반사하는 제1 위치와, 입사광을 회절시키는 제2 위치사이를 이동하도록 하는 구동수단을 포함하여 이루어진 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리본은,
    중앙에 위치하며 빗살형상의 복수의 회절편이 형성되어 있고, 상면이 반사면으로 되어 있으며, 인접하는 리본의 회절편과 깍지져 있는 회절부재; 및
    상기 회절부재가 상기 기판에 이격되어 부유하도록 지지하고 있는 한쌍의 지지부를 포함하여 이루어진 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 수단은,
    한쪽 끝단이 상기 기판에 부착되어 있는 상기 리본의 좌측 단부에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 기판에 이격되어 부유하고 있는 상기 리본의 중앙 부위의 좌측부에 위치하며, 압전 재료층을 포함하고 상기 압전 재료층의 상하에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상하 구동력을 제공하는 제 1 압전층; 및
    한쪽 끝단이 상기 기판에 부착되어 있는 상기 리본의 우측 단부에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 기판에 이격되어 부유하고 있는 상기 리본의 중앙 부위의 우측부에 위치하며, 압전 재료층을 포함하고 상기 압전 재료층의 상하에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상하 구동력을 제공하는 제 2 압전층
    을 포함하여 이루어진 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 압전층과 제2 압전층은 다층의 압전재료층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동수단은,
    상기 리본에 제1전극층을 구비하고, 상기 리본으로부터 이격된 상부 또는 하부에 제2 전극층을 구비하여, 상기 제1 전극층과 제2 전극층에 전압이 인가되면 정전력이 발생하여 상기 제1 전극층이 상하 이동하여 상기 리본을 상하이동시키게 되고 그에 따라 회절광이 발생되는 것을 특징으로 하는 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동수단은,
    상기 리본에 제1 전자기력 발생 수단을 구비하고, 상기 리본으로부터 이격된 상부 또는 하부에 제2 전자기력 발생 수단을 구비하여 전압의 인가에 의한 전자기력에 의해 상기 리본이 상하 이동하여 입사광을 회절시키는 것을 특징으로 하는 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
  7. 기판;
    막대 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 기판에 부유하고 있고, 상기 기판에 부유한 중앙 부분이 피쉬본 형태로 복수의 회절편이 좌우로 형성되어 있으며, 상면이 반사면으로 되어 있고, 중앙 부분에 형성된 좌우의 복수의 회절편중 일측의 회절편이 서로 깍지져 있는 한쌍의 리본; 및
    상기 한쌍의 리본중 하나의 리본의 중앙 부분을 상하로 구동시켜 깍지져 있는 회절편이 입사광을 반사하는 제1 위치와, 입사광을 회절시키는 제2 위치사이를 이동하도록 하는 구동수단을 포함하여 이루어진 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 리본은,
    중앙에 위치하며 피쉬본 형태로 좌우에 복수의 회절편이 형성되어 있으며, 상면이 반사면으로 되어 있고, 인접하는 리본의 회절편과 깍지져 있는 회절부재; 및
    상기 회절부재가 상기 기판에 이격되어 부유하도록 지지하고 있는 한쌍의 지지부를 포함하여 이루어진 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 수단은,
    한쪽 끝단이 상기 기판에 부착되어 있는 상기 리본의 좌측 단부에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 기판에 이격되어 부유하고 있는 상기 리본의 중앙 부위의 좌측부에 위치하며, 압전 재료층을 포함하고 상기 압전 재료층의 상하에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상하 구동력을 제공하는 제 1 압전층; 및
    한쪽 끝단이 상기 기판에 부착되어 있는 상기 리본의 우측 단부에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 기판에 이격되어 부유하고 있는 상기 리본의 중앙 부위의 우측부에 위치하며, 압전 재료층을 포함하고 상기 압전 재료층의 상하에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상하 구동력을 제공하는 제 2 압전층
    을 포함하여 이루어진 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 압전층과 제2 압전층은 다층의 압전재료층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동수단은,
    상기 리본에 제1전극층을 구비하고, 상기 리본으로부터 이격된 상부 또는 하부에 제2 전극층을 구비하여, 상기 제1 전극층과 제2 전극층에 전압이 인가되면 정전력이 발생하여 상기 제1 전극층이 상하 이동하여 상기 리본을 상하이동시키게 되고 그에 따라 회절광이 발생되는 것을 특징으로 하는 인터디지테이트형의 회절 형 광변조기.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동수단은,
    상기 리본에 제1 전자기력 발생 수단을 구비하고, 상기 리본으로부터 이격된 상부 또는 하부에 제2 전자기력 발생 수단을 구비하여 전압의 인가에 의한 전자기력에 의해 상기 리본이 상하 이동하여 입사광을 회절시키는 것을 특징으로 하는 인터디지테이트형의 회절형 광변조기.
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