KR20170034605A

KR20170034605A - 빔 스티어링 소자, 이를 포함한 광학 기기 및 빔 스티어링 방법

Info

Publication number: KR20170034605A
Application number: KR1020150133090A
Authority: KR
Inventors: 박연상; 노영근
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2017-03-29
Also published as: CN106814462B; EP3144706B1; US20170082907A1; CN106814462A; KR102444285B1; US10466569B2; EP3144706A1

Abstract

빔 스티어링 소자, 이를 포함한 광학 기기 및 빔 스티어링 방법이 개시된다.
개시된 빔 스티어링 소자는, 광원으로부터 조사된 광의 편광 방향을 조절하는 편광 변환기와, 금속층과, 상기 금속층에 구비된 것으로, 상기 광의 진행 방향이 상기 광의 편광 방향에 의존하는 복수 개의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 어레이를 포함하여, 광의 편광 방향을 조절하여 복수 개의 베이스 유닛 각각으로부터 나온 광을 합성하여 광의 진행 방향을 조절할 수 있다.

Description

빔 스티어링 소자, 이를 포함한 광학 기기 및 빔 스티어링 방법{Beam steering device, optical apparatus comprising light steering device, 3D display apparatus, and method of steering light}

예시적인 실시예는 광의 진행 방향을 조절할 수 있는 빔 스티어링 소자에 관한 것으로, 상세하게는 음각 구조의 안테나 엘리먼트 어레이를 이용하여 광의 진행 방향을 조절할 수 있도록 된 빔 스티어링 소자, 이를 포함한 광학 기기 및 빔 스티어링 방법에 관한 것이다.

근래에 광을 이용하는 광학 소자들이 많이 개발되고 있다. 광학 소자들은 광을 이용하기 때문에 신호 처리 속도가 매우 빠르다. 그런데, 전자 소자(electrical device)는 수십-수백 나노미터 사이즈로 작아지고 있는 반면에, 신호 처리 속도는 광학 소자에 비해 상대적으로 느리다. 하지만, 광학 소자는 신호 처리 속도는 빠른 반면, 광의 회절한계 특성으로 인해 파장 이하의 크기를 가지기가 어려워 그 크기를 수 ㎛ 미만으로 제작하는 것이 어렵다. 따라서, 광학 소자를 이용하여 집적된 광학적 회로를 만드는데 한계가 있다.

이러한 광학 소자로서 광학 어레이 안테나가 개발되고 있다. 광학 어레이 안테나는 어레이를 구성하는 안테나 엘리먼트 간의 위상을 조절하여 광의 진행 방향을 조절할 수 있다. 하지만, 위상 어레이를 이용한 광학 어레이 안테나는 각 엘리먼트 안테나 사이에 파이버를 연결하는 것이 어렵고, 위상 튜닝을 위한 가열 수단이 존재하여 그 구조가 매우 복잡하다.

예시적인 실시예는 광의 편광 방향을 조절하여 광의 진행 방향을 조절할 수 빔 스티어링 소자를 제공한다.

예시적인 실시예는 간단한 안테나 어레이 구조를 이용하여 광의 진행 방향을 조절할 수 있는 빔 스티어링 소자를 제공한다.

예시적인 실시예는 광의 편광 방향을 조절하여 광의 진행 방향을 조절할 수 광학 기기를 제공한다.

예시적인 실시예는 광의 편광 방향을 조절하여 광의 진행 방향을 조절할 수 있는 빔 스티어링 방법을 제공한다.

예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는,

광원으로부터 조사된 광의 편광 방향을 변환하는 편광 변환기;

상기 편광 변환기에 구비된 금속층: 및

상기 금속층에 구비된 것으로, 상기 광의 진행 방향이 상기 광의 편광 방향에 의존하는 복수 개의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 어레이;를 포함하고,

상기 안테나 엘리먼트는 적어도 하나의 음각 구조물을 포함하고, 상기 광의 편광 방향을 조절하여 복수 개의 베이스 유닛 각각으로부터 나온 광을 합성하여 광의 진행 방향을 조절하도록 구성될 수 있다.

상기 복수 개의 안테나 엘리먼트가 일 편광 방향을 가지는 광에 대해 다른 광의 진행 방향을 가지도록 구성될 수 있다.

상기 안테나 엘리먼트가 상대적으로 긴 길이를 가지는 제1변과, 상대적으로 짧은 길이를 가지는 제2변을 가지는 단면 형상을 포함하는 적어도 하나의 슬롯을 포함하고, 상기 안테나 엘리먼트마다 적어도 하나의 슬롯이 각각의 제1변이 상기 편광 방향에 대해 복수의 다른 각도를 가지고 배열될 수 있다.

상기 안테나 엘리먼트가 적어도 하나의 슬롯과, 상기 적어도 하나의 슬롯에 이격되어 배치된 적어도 하나의 그루브를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 슬롯과, 적어도 하나의 그루브가 안테나 엘리먼트마다 다른 방향으로 배열될 수 있다.

상기 적어도 하나의 그루브가 대응하는 슬롯에 대해 평행하게 배열될 수 있다.

상기 적어도 하나의 그루브가 대응하는 슬롯에 대해 기울기를 가지고 배열될 수 있다.

상기 슬롯의 제1변이 각각 어느 하나의 기준 방향에 대해 기울어진 각도들이 서로 다를 수 있다.

상기 안테나 엘리먼트가 배열된 어레이 구조가 규칙적으로 반복 배열되거나 불규칙적으로 배열될 수 있다.

상기 복수 개의 안테나 엘리먼트가 광의 세기는 광의 편광 방향에 관계 없이 동일하게 출력되고, 광의 편광 변화에 따라 출광 방향이 조절되도록 배열될 수 있다.

상기 복수 개의 안테나 엘리먼트가 광의 편광 방향의 변화에 따라 출력되는 광의 세기와, 출광 방향을 조절할 수 있도록 배열될 수 있다.

예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는,

광원으로부터 조사된 광의 편광 방향을 조절하는 편광 변환기;

상기 광이 입사되는 금속층: 및

상기 금속층에 구비된 것으로, 상대적으로 긴 길이를 가지는 제1변과, 상대적으로 짧은 길이를 가지는 제2변을 가지는 단면 형상을 포함하는 복수 개의 슬롯:을 포함하고,

상기 복수 개의 슬롯이 각각의 제1변이 상기 편광 방향에 대해 복수의 다른 각도를 가지고 배열되고, 상기 광의 편광 방향에 따라 광의 진행 방향이 조절될 수 있다.

상기 복수 개의 슬롯에 이격되어 그루브가 더 구비될 수 있다.

상기 편광 변환기가 액정층을 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 슬롯은 직사각형 단면 형상을 가질 수 있다.

상기 금속층은 Ti, Au, Ag, Pt Cu, Al, Ni 및 Cr 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 광원으로부터 나온 광을 굴절시키는 굴절 소자를 더 포함할 수 있다.

상기 굴절 소자는 전기적 방식으로 굴절률을 변환시킬 수 있다.

상기 제1 변과 제2 변이 상기 광원에서 나온 광의 파장보다 작을 수 있다.

예시적인 실시예에 따른 광학 기기는,

광을 조사하는 광원;

상기 광의 편광 방향을 조절하는 편광 변환기;

상대적으로 긴 길이를 가지는 제1변과, 상대적으로 짧은 길이를 가지는 제2변을 가지는 단면을 포함하는 복수 개의 슬롯을 포함하는 금속층; 및

상기 금속층을 통과한 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,

상기 복수 개의 슬롯이 각각의 제1변이 상기 편광 방향에 대해 복수의 다른 각도를 가지고 배열되고, 상기 광의 편광 방향에 따라 광의 진행 방향이 조절되어 상기 디스플레이 패널에서 형성된 영상을 서로 다른 시점으로 보낼 수 있다.

예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 방법은,

복수 개의 안테나 엘리먼트가 어레이 구조로 배열된 안테나 어레이를 포함하는 금속층을 준비하는 단계;

광원으로부터 조사된 광의 편광 방향을 조절하는 단계;

상기 복수 개의 베이스 안테나의 배열 방향과 광의 편광 방향의 조합에 의한 광의 합성에 따라 광의 진행 방향을 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 안테나 엘리먼트는 상대적으로 긴 길이를 가지는 제1변과, 상대적으로 짧은 길이를 가지는 제2변을 가지는 단면 형상을 포함하는 복수 개의 슬롯을 포함할 수 있다.

상기 슬롯 각각의 제1변의 배열 방향과 광의 편광 방향의 조합에 의한 광의 합성에 따라 광의 진행 방향을 조절할 수 있다.

예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는, 광의 편광 방향을 조절하여 광의 진행 방향을 조절할 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는 간단한 안테나 어레이 구조를 이용하여 광의 진행 방향을 조절할 수 있다. 빔 스티어링 소자는 광의 진행 방향을 조절하는 광학 안테나, 라이더, 3차원 영상 장치 등의 광학 기기에 적용될 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 방법은 입사 광의 편광 방향을 조절하는 것만으로 광의 진행 방향을 용이하게 조절할 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자의 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 빔 스티어링 소자에 제1편광 방향을 가지는 광이 입사될 때 광의 진행 방향을 나타낸 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 빔 스티어링 소자에 제2편광 방향을 가지는 광이 입사될 때 광의 진행 방향을 나타낸 것이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 빔 스티어링 소자의 평면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI 단면도이다.
도 7은 빔 스티어링 소자의 안테나 엘리먼트가 슬롯과 그루브를 포함하는 경우에 제1편광 방향을 가지는 광이 입사될 때 제1 방향으로 광이 진행되는 것을 보인 것이다.
도 8은 제1 편광 방향을 가지는 광이 도 7에 도시된 빔 스티어링 소자에 입사되어 출력되는 광의 분포도를 나타낸 것이다.
도 9는 빔 스티어링 소자의 안테나 엘리먼트가 슬롯과 그루브를 포함하는 경우에 제2편광 방향을 가지는 광이 입사될 때 제2 방향으로 광이 진행되는 것을 보인 것이다.
도 10은 제2편광 방향을 가지는 광을 도 7에 도시된 빔 스티어링 소자에 입사되어 출력되는 광의 분포도를 나타낸 것이다.
도 11은 빔 스티어링 소자의 안테나 엘리먼트가 슬롯과 그루브를 포함하는 경우에 제1 내지 제5 편광 방향을 가지는 광을 입사시킬 때 광의 진행 방향이 바뀌는 것을 보인 것이다.
도 12는 빔 스티어링 소자의 안테나 엘리먼트의 일 예를 도시한 것이다.
도 13은 도 12에 도시된 빔 스티어링 소자의 슬롯과 그루브의 사이즈를 변화시킨 예를 도시한 것이다.
도 14 내지 도 16은 빔 스티어링 소자의 안테나 엘리먼트가 하나의 슬롯과 두 개의 글로브를 포함한 예를 도시한 것이다.
도 17은 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자가 슬롯과 두 개의 그루브를 포함한 안테나 엘리먼트가 배열된 예를 도시한 것이다.
도 18은 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자의 안테나 엘리먼트의 다른 예를 도시한 것이다.
도 19는 도 18에 도시된 안테나 엘리먼트가 배열된 빔 스티어링 소자를 도시한 것이다.
도 20은 다른 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자를 도시한 것이다.
도 21은 안테나 엘리먼트가 규칙적으로 배열된 예를 도시한 것이다.
도 22 및 도 23은 안테나 엘리먼트가 불규칙적으로 배열된 예를 도시한 것이다.
도 24는 도 6에 도시된 빔 스티어링 소자에 굴절 소자를 더 구비한 예를 도시한 것이다.
도 25는 예시적인 실시예에 따른 광학 기기를 도시한 것이다.
도 26은 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 방법을 도시한 것이다.

이하, 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자, 이를 포함한 광학 기기 및 빔 스티어링 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "A가 B에 구비된"은 A가 B에 접촉 또는 비접촉식으로 구비되는 것으로 해석될 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자의 평면도를, 도 2는 도 1에 도시된 빔 스티어링 소자의 II-II 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

빔 스티어링 소자는, 광원(S)으로부터 조사된 광의 편광 방향을 조절하는 편광 변환기(10)와, 금속층(20)과, 금속층(20)에 구비된 안테나 어레이(A)를 포함할 수 있다.

광원(S)은 예를 들어, 발광 소자(LED), 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 편광 변환기(10)는 예를 들어, 광원(S)으로부터 조사된 광을 제1 편광의 광 또는 제2편광의 광으로 변환할 수 있다. 편광 변환기(10)는 예를 들어, 전기적으로 편광 방향을 변환할 수 있다. 편광 변환기(10)는 액정층을 포함할 수 있다. 상기 편광 변환기(10)는 예를 들어 기계적으로 편광 방향을 변환할 수 있다. 편광 변환기(10)는 예를 들어, 편광판과, 상기 편광판을 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다. 편광판을 회전시킴으로써 편광 방향을 변환할 수 있다.

금속층(20)은 예를 들어, Ti, Au, Ag, Pt Cu, Al, Ni 및 Cr 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 금속층은 Ti, Au, Ag, Pt Cu, Al, Ni및 Cr에서 선택된 적어도 두 개에 의한 합금을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속층(20)은 금속으로 형성되어 있어 전극으로 사용될 수 있다. 따라서, 편광 변환기(10)가 전극이 필요한 경우, 금속층(20)은 전극으로 작용할 수도 있다.

안테나 어레이(A)는 금속층(20)에 구비될 수 있다. 안테나 어레이(A)는 광의 편광 방향에 따라 광의 진행 방향이 다르게 되도록 구성된 복수 개의 안테나 엘리먼트(BA)를 포함할 수 있다.

안테나 엘리먼트(BA)는 광의 편광 방향에 따라 광의 진행 방향이 다르게 되는 기본 단위 구조를 포함할 수 있다. 안테나 엘리먼트(BA)는 예를 들어, 적어도 하나의 음각 구조물을 포함할 수 있다. 음각 구조물은 예를 들어, 슬롯(SL)을 포함할 수 있다.

슬롯(SL)은 상대적으로 긴 길이(D1)를 가지는 제1변(E1)과, 상대적으로 짧은 길이(D2)를 가지는 제2변(E2)을 가지는 단면 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬롯(SL)은 직사각형 단면 형상을 가질 수 있다. 하지만, 슬롯의 단면 형상은 여기에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 삼각형 또는 오각형, 육각형 형상을 가질 수 있다. 여기서, 단면 형상은 스티어링 소자의 횡방향 단면 형상을 나타낼 수 있다. 슬롯(SL)은 금속층(20)을 관통하여 형성될 수 있다.

슬롯(SL)은 예를 들어, 직육면체 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1변(E1)과 제2변(E2)의 사잇각은 90도일 수 있다. 슬롯(SL)은 나노 사이즈를 가질 수 있다. 나노 사이즈는 예를 들어, 수백 나노미터 내지 수 나노미터 범위를 가질 수 있다. 슬롯(SL)은 예를 들어, 나노 사이즈의 깊이, 나노 사이즈의 긴 길이, 나노 사이즈의 짧은 길이를 가질 수 있다. 슬롯(SL)은 에칭 공정을 통해 형성될 수 있으며, 에칭 공정시 에칭 깊이에 따라 벽면이 직각으로 에칭되지 않을 수 있다. 따라서, 슬롯의 형상이 정확하게 직육면체 형상을 가지지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려하여 슬롯의 단면 형상이 대략적인 직사각형 형상을 가질 수 있음을 이해해야 한다.

슬롯(SL)은 안테나 엘리먼트(BA) 마다 슬롯(SL)의 제1변(E1)이 기준 방향에 대해 다른 각도를 가지고 배열될 수 있다. 기준 방향은 임의의 일 방향이 될 수 있다. 예를 들어, 기준 방향은 빔 스티어링 소자의 가로 방향(x) 또는 세로 방향(y)일 수 있다. 또는, 기준 방향은 광의 일 편광 방향일 수 있다. 광의 편광 방향은 바뀔 수 있지만, 예를 들어, 어느 하나의 편광 방향에 대해 각 안테나 엘리먼트(BA)에 있는 슬롯(SL)은 다른 각도를 가지고 배열될 수 있다. 예를 들어, 수평 방향(x)에 대한 제1변(E1)의 기울기 각도(α)가 각 슬롯(SL)마다 다를 수 있다. 하지만, 모든 안테나 엘리먼트(BA)가 각각 다른 각도로 기울어진 제1변(E1)을 가진 슬롯(SL)으로 구성될 필요는 없다. 예를 들어, 동일한 각도로 기울어진 제1변(E1)을 가진 슬롯(SL)으로 구성된 안테나 엘리먼트(BA)가 복수 개 구비되는 것도 가능하다.

예를 들어, 안테나 어레이(A)가 제1슬롯(SL1), 제2슬롯(SL2), 제3슬롯(SL3), 제4슬롯(SL4) 및 제5슬롯(SL5)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)은 각각 다른 기울기(α)를 가지로 배열될 수 있다. 도 2를 참조하면, 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)은 도 1의 II-II 단면도에서 각각 그 폭(W)이 다를 수 있다. 다시 말하면, II-II 단면도에서 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)의 각 폭이 점점 커질 수 있다.

안테나 엘리먼트(BA)에 있는 슬롯(SL)의 배열 방향에 따라 각 안테나 엘리먼트(BA)로부터의 광의 진행 방향이 결정되고, 각 안테나 엘리먼트(BA)로부터의 광이 합성되어 빔 스티어링 소자에 의한 광의 진행 방향이 달라질 수 있다. 그럼으로써, 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는 입사 광의 편광 방향에 따라 광의 진행 방향 또는 광의 출사 방향을 조절할 수 있다.

도 3을 참조하여, 빔 스티어링 소자의 동작을 설명한다.

안테나 어레이(A)는 예를 들어, 제1슬롯(SL1), 제2슬롯(SL2), 제3슬롯(SL3), 제4슬롯(SL4), 및 제5슬롯(SL5)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)은 예를 들어, 동일한 형상과 동일한 사이즈를 가질 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 슬롯의 사이즈나 형상을 다르게 하는 것도 가능하다.

예를 들어, 제1슬롯(SL1) 내지 제5슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)은 각각 다른 방향으로 배열될 수 있다. 이하에서, 슬롯의 수평 방향 단면에서 상대적으로 긴 길이를 가지는 변을 긴 변(E1)이라고 하고, 상대적으로 짧은 길이를 가지는 변을 짧은 변(E2)이라고 한다. 예를 들어, 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)의 긴 변(E1)이 각각 제1 방향에 대해 기울어진 각도를 α1,α2,α3,α4,α5라고 할 때, α1>α2>α3>α4>α5일 수 있다. 여기서, 제1 방향은 예를 들어, 빔 스티어링 소자의 수평 방향(x 방향)일 수 있다. 각 슬롯에서의 광의 출사 방향은 입사 광의 편광 방향과 각 슬롯의 긴 변의 방향에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 슬롯의 긴 변(E1)에 대해 수직한 방향으로 편광된 광이 입사될 때 광이 슬롯에서 공진되어 출사되고, 슬롯의 긴 변에 대해 평행한 방향으로 편광된 광이 입사될 때 광은 출사되지 않을 수 있다. 즉, 슬롯의 긴 변에 대해 수직한 방향으로 편광된 광이 슬롯에서 공진되어 나갈 수 있다. 일 편광 방향을 가지는 광이 입사될 때, 각 슬롯에서는 일 편광 방향의 광에 대해 슬롯의 긴 변에 대해 수직한 성분의 광이 출사될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1편광 방향을 가진 제1광(L1)이 빔 스티어링 소자에 입사할 수 있다. 제1편광 방향이 제1슬롯(SL1)의 긴 변(E1)에 대해 수직한 방향을 가질 수 있다. 제1편광의 제1광(L1)이 제1슬롯(SL1)에 입사되면 제1슬롯(SL1)의 긴 변(E1)에 수직한 방향의 성분을 가지는 광이 출사될 수 있다. 제1슬롯(SL1)에서는 제1편광의 제1광(L1)에 대해 긴 변(E1)이 수직하므로, 제1광(L1)이 그대로 제1슬롯(SL1)의 긴 변에 수직한 방향으로 출사될 수 있다. 즉, 제1슬롯(SL1)에서는 제1-1광(L1-1)이 제1-1방향(L11)을 가지고 출사될 수 있다. 제1-1방향(L11)은 제1편광 방향과 동일한 방향일 수 있다. 예를 들어, 긴 변(E1)에 대한 수직 성분의 크기에 따라 광 세기가 결정될 수 있다.

제2슬롯(SL2)에서는 제1-2광(L1-2)이 제1-2방향(L12)을 가지고 출사될 수 있다. 제1-2 방향(L12)은 제2슬롯(SL2)의 긴 변(E1)에 대해 수직한 방향일 수 있다. 제1-2광(L1-2)은 제1광(L1)에 대한 제2슬롯(SL2)의 긴 변(E1)에 대해 수직한 성분일 수 있다.

제3슬롯(SL3)에서는 제1-3광(L1-3)이 제1-3방향(L13)을 가지고 출사될 수 있다. 제1-3 방향(L13)은 제3슬롯(SL3)의 긴 변(E1)에 대해 수직한 방향일 수 있다. 제1-3광(L1-3)은 제1광(L1)에 대한 제3슬롯(SL3)의 긴 변(E1)에 대해 수직한 성분일 수 있다. 제4슬롯(SL4)과 제5슬롯(SL5)에 대해서도 동일한 원리로 광의 출사 방향이 정해질 수 있으므로, 이하에서는 상세한 설명을 생략한다.

제4슬롯(SL4)에서는 제1-4광(L1-4)이 제1-4방향(L14)을 가지고 출사될 수 있다. 제5슬롯(SL5)에서는 제5슬롯(SL5)의 긴 변(E1)이 제1광(L1)에 대해 평행하여, 제1광(L1)에 대하여 긴 변(E1)의 수직 성분이 없으므로, 제1-5광(L1-5)이 출사되지 않을 수 있다.

이와 같이, 제1-1 내지 제1-5광(L1-1)(L1-2)(L1-3)(L1-4)(L1-5)은 각각 출사되는 방향과 광 세기가 다를 수 있다. 제1편광 방향을 가진 제1광(L1)이 빔 스티어링 소자에 입사할 때, 제1-1 내지 제1-5광(L1-1)(L1-2)(L1-3)(L1-4)(L1-5)이 합성되어 제1합성광(L1S)으로 출사될 수 있다. 제1합성광(L1S)은 제1-1 내지 제1-5광(L1-1)(L1-2)(L1-3)(L1-4)(L1-5)의 방향과 세기에 의해 출사 방향과 세기가 조절될 수 있다.

다음, 도 4에 도시된 바와 같이 제2편광 방향을 가진 제2광(L2)이 스티어링 소자에 입사할 수 있다. 제2편광 방향이 제1슬롯(SL1)의 긴 변(E1)에 대해 평행한 방향을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)의 긴 변이 각각 제2편광 방향에 대해 기울어진 각도를 β1,β2,β3,β4,β5라고 할 때, β1<β2<β3<β4<β5일 수 있다.

제1슬롯(SL1)에서는 제2-1광(L2-1)이 제2-1방향(L21)을 가지고 출사될 수 있다. 제1슬롯(SL1)의 긴 변(E1)이 제2광(L2)에 대해 평행하여, 제2광(L2)에 대하여 긴 변(E1)의 수직 성분이 없으므로, 제2-1광(L2-1)이 출사되지 않을 수 있다. 제2슬롯(SL2)에서는 제2-2광(L2-2)이 제2-2방향(L22)을 가지고 출사될 수 있다. 제3슬롯(SL3)에서는 제2-3광(L1-3)이 제3방향(L23)을 가지고 출사될 수 있다. 제4슬롯(SL4)에서는 제2-4광(L2-4)이 제4방향(L24)을 가지고 출사될 수 있다. 제5슬롯(LS5)에서는 제2-5광(L2-5)이 출사되지 않을 수 있다. 제2-1 내지 제2-5광(L2-1)(L2-2)(L2-3)(L2-4)(L2-5)은 각각 출사되는 방향과 광 세기가 다를 수 있다. 제2편광 방향을 가진 제2광(L2)이 빔 스티어링 소자에 입사할 때, 제2-1 내지 제2-5광(L2-1)(L2-2)(L2-3)(L2-4)(L2-5)이 합성되어 제2합성광(L2S)으로 출사될 수 있다. 제2합성광(L2S)은 제2-1 내지 제2-5광(L2-1)(L2-2)(L2-3)(L2-4)(L2-5)의 방향과 세기에 의해 출사 방향과 세기가 조절될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 빔 스티어링 소자에 입사되는 광의 편광 방향을 조절하여 광의 출사 방향을 조절할 수 있다. 그리고, 광의 출사 방향과 함께 광의 세기도 조절될 수 있다. 광의 세기는 입사광의 편광 방향을 조절하여 조절하는 것뿐만 아니라 입사광의 세기를 변화시켜 조절하는 것도 가능하다.

도 3 및 도 4에 도시된 빔 스티어링 소자에서는 각 슬롯의 배열 방향을 다르게 하였지만, 배열 방향이 같은 슬롯을 복수 개 구비하는 것도 가능하다. 또는, 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)이 기울기 순서대로 배열되지 않고, 기울기 순서에 관계 없이 배열되는 것도 가능하다. 광의 출사 방향은 슬롯의 배열 순서에 관계없이 각 슬롯의 기울기에 의존할 수 있다.

또는, 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)이 각각 다른 사이즈를 가지거나, 여러 가지 사이즈의 다양한 조합을 가지는 것도 가능하다. 슬롯의 사이즈에 따라 광의 파장이 선택될 수 있다. 다시 말하면, 슬롯의 사이즈에 따라 광의 공진 파장이 달라져 입사 광이 투과하는 파장 대역이 달라질 수 있다.

도 5 및 도 6은 다른 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자를 도시한 것이다. 빔 스티어링 소자는 광원(S10)으로부터 조사된 광의 편광 방향을 조절하는 편광 변환기(110)와, 금속층(120)과, 각각 광의 편광 방향에 의존하는 복수 개의 안테나 엘리먼트(BA)를 가지는 안테나 어레이(A)를 포함할 수 있다.

안테나 엘리먼트(BA)는 입사 광의 편광 방향에 따라 광의 진행 방향이 달라지는 기본 단위 구조일 수 있다. 안테나 엘리먼트(BA)는 예를 들어, 슬롯(SL)과, 슬롯(SL)에 인접하여 배치된 적어도 하나의 그루브(G)를 포함할 수 있다.

광원(S10)은 예를 들어, 발광 소자(LED), 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 광원(S10)은 편광 변환기(SL)로부터 이격되게 배치되는 것도 가능하고, 층 형태로 편광 변환기에 인접하여 배치되는 것도 가능하다. 편광 변환기(110)는 예를 들어, 광원(S10)으로부터 조사된 광을 제1편광 방향 또는 제2편광 방향을 가지도록 변환할 수 있다. 편광 변환기(110)는 예를 들어, 그레이팅 소자, 액정층 또는 와이어 그리드 편광기를 포함할 수 있다.

슬롯(SL)은 상대적으로 긴 길이(D1)를 가지는 제1변(E1)과, 상대적으로 짧은 길이(D2)를 가지는 제2변(E2)을 가지는 단면 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬롯(SL)은 직사각형 단면 형상을 가질 수 있다. 하지만, 슬롯의 단면 형상은 여기에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 삼각형 또는 오각형, 육각형 형상을 가질 수 있다. 여기서, 단면 형상은 빔 스티어링 소자의 횡방향 단면 형상을 나타낼 수 있다. 슬롯(SL)은 금속층(120)을 관통하여 형성될 수 있다. 슬롯(SL)의 하부에 편광 변환기(110)가 노출될 수 있다.

금속층(120)은 도 1을 참조하여 설명한 금속층(20)과 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

슬롯(SL)은 예를 들어, 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)을 포함할 수 있다. 그루브(G)는 예를 들어, 제1 내지 제5 그루브(G1)(G2)(G3)(G4)(G5)를 포함할 수 있다. 그루브(G)는 금속층(120)을 관통하지 않고, 금속층(120)의 일부 깊이까지 파여진 형태를 가질 수 있다. 그루브(G)는 대응되는 슬롯(SL)에 대해 평행하게 배열될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 슬롯(SL)에 대해 기울어지게 배열되는 것도 가능하다.

슬롯(SL)에서 나온 광이 대응하는 그루브를 만나면, 그루브(G)에서 광이 반사될 수 있다. 슬롯(SL)에서 나온 광이 슬롯(SL)의 긴 변(E1)에 대해 수직한 제1방향과 제2방향의 양 쪽 방향으로 출사되고, 양 쪽 방향으로 나간 광 중 그루브(G)쪽으로 진행한 광, 예를 들어, 제1방향으로 진행한 광이 반사되어 제2방향으로 향한 광과 합성되어 출사될 수 있다. 결과적으로 슬롯(SL)으로부터 나온 광이 그루브(G)에 의해 한 쪽 방향으로 방향성을 가지고 진행할 수 있다. 여기서, 그루브(G)는 방향자(director) 또는 반사부(reflector)로서의 기능을 할 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하여 그루브가 포함된 빔 스티어링 소자의 동작을 설명한다.

빔 스티어링 소자는 예를 들어, 제1 안테나 엘리먼트(BA1), 제2 안테나 엘리먼트(BA2), 제3 안테나 엘리먼트(BA3)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 엘리먼트(BA1)가 제1 슬롯(SL11)과, 제1슬롯(S11)에 대응되는 제1 그루브(G11)를 포함할 수 있다. 제2 안테나 엘리먼트(BA2)가 제2슬롯(SL22)과, 제2슬롯(SL22)에 대응되는 제2 그루브(G22)를 포함할 수 있다. 제3 안테나 엘리먼트(BA3)가 제3 슬롯(SL33)과, 제3 슬롯(SL33)에 대응되는 제3 그르부(G33)를 포함할 수 있다.

제1슬롯(SL11)의 긴 변(E11)이 제1방향(DR1)에 대해 수직하게 배열되고, 제2슬롯(SL22)의 긴 변(E22)이 제1방향(DR1)에 대해 45도 각도를 가지고 배열되고, 제3 슬롯(SL33)의 긴 변(E33)이 제1방향(DR1)에 대해 평행하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1방향(DR1)은 빔 스티어링 소자의 가로 방향(x)일 수 있다.

상기와 같은 배열 구조를 가지는 빔 스티어링 소자에 제1 편광 방향(P11)을 가지는 제1광(LⅠ)이 입사될 수 있다. 제1광(LI)은 제1 슬롯(SL11)에서 긴 변(E11)에 수직한 방향으로 출사되고, 제1그루브(G11)에서 반사되어 제1-1방향(L111)으로 진행할 수 있다. 제1광(LI)은 제2 슬롯(SL22)에서 긴 변(E22)에 수직한 방향으로 출사되고, 제2그루브(G22)에서 반사되어 제1-2방향(L112)으로 진행할 수 있다. 제1광(LI)은 제3 슬롯(SL33)에서 긴 변(E33)에 수직한 방향 성분이 없으므로, 제3 슬롯(SL33)에서는 출사되지 않을 수 있다.

제1 편광 방향(P11)을 가지는 제1광(LI)은 제1-1방향(L111)으로 진행하는 광과 제1-2방향(L112)으로 진행하는 광이 합성되어 제1출력광(LIO)으로 출사될 수 있다.

도 8은 제1 편광 방향(P11)을 가지는 제1광(LI)이 도 7에 도시된 구조의 빔 스티어링 소자에 입사되어 출력되는 제1출력광(L1O)광의 분포도를 나타낸 것이다.

도 9는 도 7에 도시된 빔 스티어링 소자에 제2 편광 방향(P22)을 가지는 제2광(LII)이 입사되는 예를 도시한 것이다. 제2편광 방향(P22)은 예를 들어 제1슬롯(SL11)의 긴 변(E11)에 대해 평행한 제2방향(DR2)일 수 있다. 제2방향(DR2)은 예를 들어, 빔 스티어링 소자의 세로 방향(y방향)일 수 있다. 제2광(LII)은 제1 슬롯(SL11)에서 긴 변(E11)에 수직한 방향 성분이 없으므로, 제1 슬롯(SL11)에서는 출사되지 않을 수 있다. 제2광(LII)은 제2 슬롯(SL22)에서 긴 변(E22)에 수직한 방향으로 출사되고, 제2그루브(G22)에서 반사되어 제2-2방향(L222)으로 출사될 수 있다. 제2광(LII)은 제3 슬롯(SL33)에서 긴 변(E33)에 수직한 제2-3방향(L223)으로 출사될 수 있다.

제2 편광 방향(P22)을 가지는 제2광(LII)은 제2-2방향(L222)으로 진행하는 광과 제2-3방향(L223)으로 진행하는 광이 합성되어 제2출력광(LIIO)으로 출사될 수 있다.

도 10은 제2 편광 방향(P22)을 가지는 제2광(LII)이 도 9에 도시된 구조의 빔 스티어링 소자에 입사되어 출력되는 제2출력광(LIIO)의 분포도를 나타낸 것이다.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 동일한 구조의 빔 스티어링 소자에서 입사광의 편광 방향에 따라 광의 출사 방향이 조절될 수 있다. 여기서는 2개의 편광 방향에 대해서 설명하였지만, 편광 방향을 다양하게 변환함으로써 광의 출사 방향을 다양하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 방향, 제2 편광 방향과 다른 제3 편광 방향 또는 제4 편광 방향 등을 가진 광을 빔 스티어링 소자에 입사시켜 광의 출사 방향을 조절할 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는 하나의 구조물에서 입사광의 편광 방향을 조절하여 여러 방향으로 광을 보낼 수 있다.

도 11에 도시된 빔 스티어링 소자는 금속층(120)과, 제1 내지 제5 안테나 엘리먼트(BA1)(BA2)(BA3)(BA4)(BA5)가 배열된 안테나 어레이(A)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 안테나 엘리먼트(BA1)(BA2)(BA3)(BA4)(BA5)는 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)과, 이에 대응되는 제1 내지 제5 그루브(G1)(G2)(G3)(G4)(G5)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 그루브(G1)는 제1 슬롯(SL1)의 일측에 제1슬롯(SL1)과 평행하게 배치될 수 있다. 제2 내지 제5 그루브(G2)(G3)(G4)(G5)는 각각에 대응되는 제2 내지 제5 슬롯(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)에 대해 평행하게 배치될 수 있다. 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)은 각각 서로 다른 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 빔 스티어링 소자의 가로 방향을 x 방향이라고 하고, 세로 방향을 y 방향이라고 할 때, 각 슬롯의 긴 변과 가로 방향(x) 사이의 각(α)이 각각 다르도록 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5)을 배열할 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 제1 내지 제5 슬롯(SL1)(SL2)(SL3)(SL4)(SL5) 중 일부는 같은 방향으로 배열되는 것도 가능하다. 도 11에 도시된 빔 스티어링 소자에 입사광의 편광 방향을 바꾸면서 입사시켜 출력 광의 방향을 조절할 수 있다.

예를 들어, 입사광의 편광 방향을 제1 내지 제5 편광 방향(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)으로 변환하는 경우, 제1 출력광 내지 제5 출력광(LO1)(LO2)(LO3)(LO4)(LO5)은 각각 다른 출사 방향을 가질 수 있다. 도 11의 아래 부분에 제1 내지 제5 편광 방향(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)에 대한 제1 내지 제5 출력광(LO1)(LO2)(LO3)(LO4)(LO5)의 분포도를 도시하였다. 입사 광의 편광 방향이 달라짐에 따라 광이 출사되는 방향도 달라짐을 알 수 있다. 이와 같이, 입사광의 편광 방향을 조절하여 광의 출력 방향을 조절할 수 있다. 빔 스티어링 소자에 대해, 예를 들어 제2 출력광(LO2)의 방향으로 광을 출력하고자 하는 경우, 제2편광 방향(P5)의 광을 빔 스티어링 소자에 입사시킬 수 있다. 빔 스티어링 소자에 대해, 예를 들어 제5 출력광(LO5)의 방향으로 광을 출력하고자 하는 경우, 제5편광 방향(P5)의 광을 빔 스티어링 소자에 입사시킬 수 있다.

한편, 도 12 및 도 13은 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자에 구비된 안테나 어레이의 기본 단위 구조로서, 안테나 엘리먼트의 일 예를 도시한 것이다. 금속층(220)에 슬롯(230)과 그루브(235)를 포함한 예를 도시한 것이다. 슬롯(230)과 그루브(235)의 사이즈나 슬롯(230)과 그루브(235) 사이의 간격 등에 따라 광의 출광 방향이 변화될 수 있다. 예를 들어, 슬롯(230)과 그루브(235)의 긴 길이(a1)(a2)와 슬롯(230)과 그루브(235) 사이의 간격(s1) 중 적어도 하나를 변화시키면서 광의 출광 방향을 변화시킬 수 있다. 또는, 슬롯(230)과 그루브(235)의 깊이 중 적어도 하나를 변화시켜 광의 방향을 제어하는 것도 가능하다. 또는, 슬롯(230)과 그루브(235) 중 적어도 하나의 형상을 변화시켜 광의 방향을 제어하는 것도 가능하다. 이와 같이, 슬롯(230)과 그루브(235)의 사이즈에 관련된 요소(긴 길이, 깊이 등)와, 슬롯(230)과 그루브(235) 사이의 간격, 형상 중 적어도 하나를 변화시켜 광의 방향을 변화시킬 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 그루브(235)의 긴 폭(a2)이 슬롯(230)의 긴 폭(a1)보다 길 때(a1<a2), 슬롯(230)에서 나온 광이 그루브(235) 쪽으로 상대적으로 많이 진행하고, 그루브(235)가 없는 쪽으로는 광이 상대적으로 적게 진행할 수 있다. 이 경우 그루브(235)는 예를 들어 슬롯(230)으로부터의 광의 방향을 그루브(235) 쪽의 방향으로 가이드하는 방향자(director)로 동작할 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 그루브(235)의 긴 폭(a2)이 슬롯(230)의 긴 폭(a1)보다 짧을 때(a1>a2), 슬롯(230)으로부터 광이 그루브(235)가 없는 방향으로 상대적으로 많이 진행하고, 그루브(235) 쪽으로 상대적으로 적게 진행할 수 있다. 이 경우 그루브(235)는 슬롯(230)으로부터 나온 광을 반사시키는 반사부(reflector)로 동작할 수 있다. 그리고, 슬롯(230)은 광을 공급하는 공급부(feeder)로 동작할 수 있다.

위에서는 슬롯과 그루브의 사이즈를 변화시켜 광의 진행 방향을 변화시키는 것에 대해 설명하였지만, 슬롯과 그루브 사이의 간격, 그루브의 개수, 그루브의 위치 등을 변화시켜 광의 진행 방향을 변화시키는 것도 가능하다. 예를 들어, 슬롯의 일 측에 그루브를 복수 개 구비하는 것도 가능하며, 슬롯의 양측에 각각 적어도 하나의 그루브를 구비하는 것도 가능하다.

또한, 슬롯(230)의 형상이나 사이즈에 따라 슬롯(230)으로부터 공급되는 광의 파장이 달라질 수 있다. 예를 들어, 슬롯의 다른 조건이 동일할 때, 슬롯(230)의 긴 길이가 길어질수록 선택 파장의 길이가 길어질 수 있다.

도 14 내지 도 16은 안테나 엘리먼트(BA)가, 금속층(420)에 구비된 것으로 슬롯(430)과, 슬롯(430)의 일 측에 구비된 제1그루브(435) 및 슬롯(430)의 타 측에 구비된 제2 그루브(437)를 포함한 예를 도시한 것이다. 예를 들어, 슬롯(430)과 제1 그루브(435) 사이의 간격(s1)과 슬롯(430)과 제2 그루브(437) 사이의 간격(s2)이 같을 수 있다. 도 14에서는 슬롯(430)의 긴 폭(a1)과 제1그루브(435)의 긴 길이(a2)가 같고, 제2그루브(437)의 긴 길이(a3)가 a1(=a2)보다 긴 예를 도시한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 제1그루브(435)가 슬롯(430)의 긴 길이(a1)와 같은 긴 길이(a2)를 가지고, 제2그루브(437)가 슬롯(430)의 긴 길이(a1)보다 긴 길이(a3)을 가질 때, 예를 들어, 슬롯(430)으로부터 나온 광이 슬롯(430)의 우측에 비해 슬롯(430)의 좌측에서 많이 존재할 수 있다. 본 명세서에서 좌측과 우측은 도면에서의 좌측과 우측을 의미하는 것으로 한다.

도 15에 도시된 바와 같이, 제1그루브(435)의 긴 길이(a2)가 슬롯(430)의 긴 깅리(a1)보다 짧고, 제2그루브(437)의 긴 길이(a3)가 슬롯(430)의 긴 길이(a1)보다 길 때, 슬롯(430)으로부터의 광이 슬롯(430)의 우측에 비해 슬롯(430)의 좌측에 많이 존재할 수 있다. 여기서, 제1그루브(435)는 반사부(reflector)로서 동작하고, 제2그루브(437)는 방향자(director)로 동작할 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 슬롯(430)의 긴 길이(a1), 제1그루브(435)의 긴 길이(a2), 제2그루브(437)의 긴 길이(a3)가 같을 때, 슬롯(430)으로부터의 광이 슬롯(430)의 좌측과 우측에서 거의 동일하게 존재할 수 있다.

도 14, 도 15 및 도 16을 참조하면, 슬롯(430), 제1그루브(435), 제2그루브(437)의 긴 폭 중 적어도 하나를 변화시켜 광의 진행 방향을 변화시킬 수 있다. 또는, 슬롯(430)과 제1그루브(435) 사이의 간격(s1)과 슬롯(430)과 제2그루브(437) 사이의 간격(s2) 중 적어도 하나를 조절하여 광의 진행 방향을 변화시키는 것도 가능하다. 또는, 슬롯(430), 제1그루브(435) 및 제2그루브(437)의 깊이 중 적어도 하나를 변화시켜 광의 진행 방향을 제어하는 것도 가능하다. 또는, 슬롯(430), 제1그루브(435) 및 제2그루브(437) 중 적어도 하나의 형상을 변화시켜 광의 진행 방향을 제어하는 것도 가능하다. 이와 같이, 슬롯(430), 제1그루브(435) 및 제2그루브(437)의 사이즈에 관련된 요소(긴 길이, 짧은 길이, 깊이 등)와, 슬롯(430)과 제1그루브(435) 사이의 간격(s1), 슬롯(430)과 제2그루브(437) 사이의 간격(s2), 슬롯(430), 제1그루브(435), 및 제2그루브(437) 들의 형상 중 적어도 하나를 변화시켜 광의 진행 방향을 변화시킬 수 있다.

한편, 도 14 내지 도 16에서는 안테나 엘리먼트(BA)가 하나의 슬롯과, 두 개의 그루브를 포함하는 예를 설명하였지만, 이 밖에도 예를 들어, 안테나 엘리먼트(BA)가 두 개의 슬롯, 세 개 이상의 그루브를 포함하는 것도 가능하다.

이와 같이 적어도 하나의 슬롯과 적어도 하나의 그루브의 다양한 조합에 따라 다양한 종류의 안테나 엘리먼트를 구성할 수 있다. 이러한 다양한 종류의 복수의 안테나 엘리먼트를 금속층에 다양한 어레이 형태로 배열하여 다양한 빔 스티어링 소자를 구성할 수 있다. 안테나 엘리먼트의 어레이 구조에 따라 편광 방향을 변환하여 광을 입사시키면 광의 출력 방향이 달라질 수 있다. 안테나 엘리먼트의 어레이 구조에 따라 광 효율이나, 광 세기 등이 달라질 수 있다. 안테나 엘리먼트의 구성과, 안테나 엘리먼트의 배열 구조에 따라 입사광의 편광 방향에 따른 광의 출력 방향이 달라질 수 있다. 안테나 엘리먼트의 구성과 안테나 엘리먼트의 배열 구조의 다양한 조합에 따라 빔 스티어링 소자를 다양하게 변형할 수 있다. 그리고, 이러한 다양한 조합에 따른 빔 스티어링 소자의 구성과, 입사 광의 편광 방향과의 관계를 수집할 수 있다. 이러한 정보를 이용하여 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자에 대해 다양한 방식으로 광 효율과 광 방향성 제어를 할 수 있다.

도 17은 금속층(ML)에 제1 내지 제4 안테나 엘리먼트(BA1)(BA2)(BA3)(BA4)가 배열된 예를 도시한 것이다. 제1 안테나 엘리먼트(BA1)가 제1슬롯(SL1), 제1슬롯(SL1)의 일측에 구비된 제1그루브(G1D), 제1슬롯(SL1)의 타측에 구비된 제2그루브(G1R)를 포함할 수 있다. 제1그루브(G1D)가 방향자로서 동작하고, 제2그루브(G1R)가 반사부로서 동작할 수 있다. 제2 안테나 엘리먼트(BA2)가 제2슬롯(SL2), 제2슬롯(SL2)의 일측에 구비된 제3그루브(G2D), 제2슬롯(SL2)의 타측에 구비된 제4그루브(G2R)를 포함할 수 있다. 제3 안테나 엘리먼트(BA3)가 제3슬롯(SL3), 제2슬롯(SL3)의 일측에 구비된 제5그루브(G3D), 제3슬롯(SL3)의 타측에 구비된 제6그루브(G3R)를 포함할 수 있다. 제4 안테나 엘리먼트(BA4)가 제4슬롯(SL4), 제4슬롯(SL4)의 일측에 구비된 제7그루브(G4D), 제4슬롯(SL4)의 타측에 구비된 제8그루브(G4R)를 포함할 수 있다. 각 안테나 엘리먼트는 하나의 슬롯과 두 개의 그루브를 포함하고 있으며, 각 안테나 엘리먼트는 배열 방향이 다를 수 있다. 입사광의 일 편광 방향의 광에 대해 각 안테나 엘리먼트마다 광의 출력 방향이 다를 수 있으며, 각 안테나 엘리먼트로부터의 광이 합성된 광이 출력될 수 있다.

도 18은 안테나 엘리먼트(BA)의 다른 예를 도시한 것이다. 안테나 엘리먼트(BA)는 예를 들어, 금속층(520)에 구비된 것으로, 적어도 하나의 슬롯(521)과 적어도 하나의 그루브(522)을 포함할 수 있다. 슬롯(521)과 그루브(522)는 서로 이격되게 배치될 수 있다. 슬롯(521)과 그루브(522)는 예를 들어, 짧은 길이를 가지는 변과 긴 길이를 가지는 변을 포함하는 다각형의 횡단면 형상을 가질 수 있다. 여기서, 긴 길이는 짧은 길이에 비해 상대적으로 긴 것을 나타낼 수 있다.

슬롯(521)과 그루브(522)는 예를 들어, 직육면체 형상을 가질 수 있다. 슬롯(521)과 그루브(522)는 서로에 대해 기울어지게 배치될 수 있다. 즉, 슬롯(521)과 그루브(522)가 서로 평행하지 않게 배치될 수 있다. 예를 들어, 슬롯(521)의 긴 변을 연장한 선과, 그루브(522)의 긴 변을 연장한 선의 사잇각(m)이 0보다 크고, 180보다 작을 수 있다. 이와 같이, 슬롯(521)과 그루브(522)가 평행하지 않은 경우에도, 슬롯(521)으로부터 출사된 광이 그루브(522)에 의해 반사되거나 그루브(522)를 향해 진행하여 안테나 작용을 할 수 있다. 여기서는, 하나의 슬롯에 대해 하나의 그루브가 대응된 예를 도시하였으나, 하나의 슬롯에 대해 복수 개의 그루브가 대응될 수 있으며, 예를 들어, 하나의 슬롯의 일 측에 하나의 그루브가, 타측에 두 개의 그루브가 구비될 수 있다. 빔 스티어링 소자는 이러한 구조의 안테나 엘리먼트를 배열 방향을 다르게 배열하여 구성될 수 있다.

도 19는 도 18에 도시된 안테나 엘리먼트(BA)를 이용한 빔 스티어링 소자를 도시한 것이다. 빔 스티어링 소자는 금속층(ML)에 제1슬롯(SL11), 제1슬롯(SL11)에 대응되는 제1그루브(G11), 제2슬롯(SL12), 제2슬롯(SL12)에 대응되는 제2그루브(G12), 제3슬롯(SL13), 제3슬롯(SL13)에 대응되는 제3그루브(G13), 제4슬롯(SL14), 제4슬롯(SL14)에 대응되는 제4그루브(G14)를 포함할 수 있다. 제1그루브(G11)가 제1슬롯(SL11)에 대해 소정 각도로 기울어지게 배열될 수 있다. 제2그루브(G12)가 제2슬롯(SL12)에 대해 소정 각도로 기울어지게 배열될 수 있다. 제3그루브(G13)가 제3슬롯(SL13)에 대해 소정 각도로 기울어지게 배열될 수 있다. 제1그루브 내지 제4 그루브(G11)(G12)(G13)(G14)가 각각에 대응하는 제1 내지 제4 슬롯(SL11)(SL12)(SL13)(SL14)에 대해 기울어진 각도가 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 슬롯의 개수와 슬롯의 배열 각도, 그루브의 개수와 그루브의 배열 각도 들의 다양한 조합과 입사광의 편광 방향에 따라 출력 광의 진행 방향이 달라질 수 있다. 이러한 여러 가지 조합에 대한 데이터를 수집하고, 데이터를 저장하여 이용할 수 있다.

다음, 도 20에 도시된 바와 같이 예를 들어, 안테나 엘리먼트(BA)가 하나의 슬롯과, 이에 대응되는 두 개의 그루브를 포함할 수 있다. 제1 슬롯(SL11)의 일측에 두 개의 그루브(G11)(G21)가 구비되고, 제2 슬롯(SL12)의 일측에 두 개의 그루브(G21)(G22)가 구비되고, 제3 슬롯(SL13)의 일측에 두 개의 그루브(G31)(G32)가 구비되고, 제4 슬롯(SL14)의 일측에 두 개의 그루브(G41)(G42)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 하나의 슬롯에 대응되는 그루브를 두 개 구비함으로써, 반사되는 광량을 증가시켜 슬롯에서 출사되는 광의 세기를 증대시킬 수 있다.

도 21은 안테나 어레이가 복수 열 배열된 예를 도시한 것이다. 예를 들어, 예시적인 빔 스티어링 소자는 제1 안테나 어레이(A1), 제2 안테나 어레이(A2), 제3 안테나 어레이(A3)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 안테나 어레이(A1)(A2)(A3)는 각각 복수 개의 안테나 엘리먼트(BA)가 다른 방향으로 배열된 구조를 가질 수 있다. 그리고, 제1 내지 제3 안테나 어레이(A1)(A2)(A3)가 각각 같은 배열 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 안테나 어레이가 일 열로만 구성된 경우에 비해 광의 진행 방향은 같고, 광 세기는 증가될 수 있다.

도 22에 도시된 빔 스티어링 소자는 제1 안테나 어레이(A11), 제2 안테나 어레이(A22), 제3 안테나 어레이(A33)를 포함할 수 있다. 제1 안테나 어레이(A11)는 복수 개의 안테나 엘리먼트(BA)를 포함할 수 있다. 안테나 엘리먼트(BA)는 적어도 하나의 슬롯(SL)과, 적어도 하나의 그루브(G)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 안테나 어레이(A11)(A22)(A33)는 각각 다른 배열 구조를 가질 수 있다.

도 23은 빔 스티어링 소자의 안테나 엘리먼트(BA)가 불규칙적으로 배열된 다른 예를 도시한 것이다. 안테나 엘리먼트(BA)에 포함된 슬롯(SL)과 그루브(G)의배열 방향이 같다면, 안테나 엘리먼트(BA)의 배열 순서에 관계 없이 입사광의 동일한 편광 방향에 대해 동일한 광의 진행 방향을 가질 수 있다.

도 24는 도 6에 도시된 빔 스티어링 소자에 굴절 소자(105)를 더 구비한 예를 도시한 것이다. 굴절 소자(105)는 광원(S10)으로부터 조사된 광을 굴절시켜 편광 변환기(110)에 대해 대략 직각 방향으로 입사될 수 있도록 할 수 있다. 굴절 소자(105)는 예를 들어, 전기적 방식으로 굴절률을 변환시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 굴절 소자(105)는 예를 들어 액정층을 포함할 수 있다. 굴절 소자(105)에 의해 광이 빔 스티어링 소자의 상부 방향으로 향하도록 함으로써 효율적으로 광의 진행 방향을 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는 적어도 하나의 음각 구조를 가지는 안테나 엘리먼트의 배열 구조와 입사 광의 편광 방향의 조합에 따라 광의 진향 방향을 조절할 수 있다. 입사 광의 편광 방향만을 바꾸어 광의 출광 방향 또는 광의 진행 방향을 조절할 수 있으므로, 빔 스티어링 소자는 단순한 구조를 가질 수 있으며, 광 위상 특성을 이용하는 것이 아니므로 광의 진행 방향을 용이하게 제어할 수 있다.

예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는 다양한 광학 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 빔 스티어링 소자는 예를 들어, 3차원 디스플레이 장치, 라이다(Light Detection And Ranging), 광학 안테나, 또는 광 송수신 장치 중 어느 하나에 적용될 수 있다.

도 25는 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자를 포함한 광학 기기를 개략적으로 도시한 것이다. 도 23에 도시된 광학 기기는 예를 들어, 3차원 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 도 23에 도시된 광학 기기는, 광원(600)과, 광의 편광 방향을 조절하는 편광 변환기(610)과, 빔 스티어링 소자(620)와, 빔 스티어링 소자(620)를 통과한 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널(630)을 포함할 수 있다.

빔 스티어링 소자(620)로는 도 1 내지 도 23을 참조하여 설명한 것들이 채용될 수 있다. 빔 스티어링 소자(620)는 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개의 안테나 엘리먼트(BA)가 각각 다른 방향으로 배열된 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 빔 스티어링 소자(620)는 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. 디스플레이 패널(640)는 예를 들어, 액정 패널을 포함할 수 있다.

광원(600)에서 조사된 광이 편광 변환기(610)에 의해 일 편광 방향을 가지는 광으로 변환되고, 일 편광 방향에 따라 빔 스티어링 소자(620)에서 광의 출사 방향이 조절될 수 있다. 예를 들어, 편광 변환기(610)에 의해 제1 편광 방향을 가지는 제1광이 빔 스티어링 소자(620)에 입사될 수 있다. 제1광은 빔 스티어링 소자에 의해 제1방향으로 출력될 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널(630)에 의해 제1광을 이용하여 형성된 제1영상이 제1방향으로 출력될 수 있다.

예를 들어, 편광 변환기(610)에 의해 제2 편광 방향을 가지는 제2광이 빔 스티어링 소자(620)에 입사될 수 있다. 제2광은 빔 스티어링 소자에 의해 제2방향으로 출력될 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널(630)에 의해 제2광을 이용하여 형성된 제2영상이 제2방향으로 출력될 수 있다. 제1 영상은 예를 들어, 제1시청자의 좌안으로 진행하고, 제2 영상은 제1시청자의 우안으로 진행할 수 있다. 이와 같이, 제1영상과 제2영상이 각각 우안과 좌안으로 분리되어 들어감으로써 3차원 영상이 표시될 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 광학 기기는 이 밖에도 제3방향, 제4방향 등 여러 방향, 즉 여러 시점(view point)으로 영상을 표시할 수 있고, 여러 시청자가 되고, 3차원 영상을 시청하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 광학 기기는 입사 광의 편광 방향에 따라 광의 진행 방향을 조절하여 디스플레이 패널에서 형성된 영상을 서로 다른 시점으로 보낼 수 있다.

예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는 예를 들어, 라이다에도 적용 될 수 있다. 라이다는 예를 들어, 레이저를 측정 대상물에 발사하여 산란되거나 반사되는 레이저가 돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 측정 대상물의 거리와 농도, 속도, 형상 등 물리적 성질을 측정할 수 있다. 라이다가 빔 스티어링 소자를 채용하고, 광의 편광 방향을 조절하여 광의 출사 방향을 조절함으로써 측정 대상물이 있는 방향으로 광을 보낼 수 있다.

예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는 광의 진행 방향을 조절하는 것이 필요한 다양한 광학 기기에 적용될 수 있다.

도 26은 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 방법을 설명하기 위한 도면이다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개의 안테나 엘리먼트(BA)가 어레이 구조로 배열된 안테나 어레이(A)를 포함하는 금속층(20)을 준비할 수 있다(S1000). 안테나 엘리먼트(BA)는 예를 들어, 적어도 하나의 음각 구조물을 가질 수 있다. 음각 구조물은 예를 들어, 슬롯 및 그루브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 상대적으로 긴 길이를 가지는 제1변(E1)과, 상대적으로 짧은 길이를 가지는 제2변(E2)을 가지는 단면 형상을 포함하는 복수 개의 슬롯(SL)을 포함하는 금속층(20)을 준비할 수 있다. 안테나 엘리먼트(BA)와 안테나 어레이에 대해서는 도 1 내지 도 22를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

다음, 광원으로부터 조사된 광의 편광 방향을 변환할 수 있다(S1100). 복수 개의 베이스 안테나의 배열 방향과 광의 편광 방향의 조합에 의한 각 베이스 안테나로부터 출사된 광의 합성에 따라 광의 진행 방향을 조절할 수 있다(S1200).

복수 개의 안테나 엘리먼트의 배열 방향과 입사 광의 편광 방향의 조합에 의한 광의 벡터 합성에 따라 광의 진행 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 슬롯(SL) 각각의 제1변(E1_의 배열 방향과 광의 편광 방향의 조합에 의한 광의 합성에 따라 광의 진행 방향을 조절할 수 있다. 또한, 안테나 엘리먼트의 배열 방향과, 개수 등에 따라 출력 광의 세기를 조절할 수 있다.

예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는 편광 조절을 이용하여 광의 진행 방향을 용이하게 제어할 수 있고, 필름 형태로 제작이 가능한 구조이므로 소형화, 집적화가 가능하다. 이러한 빔 스티어링 소자를 이용하여 다양한 광학 기기를 구현할 수 있다. 또한, 입사 광의 편광 방향을 조절하는 것만으로 광의 진행 방향을 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에 따른 빔 스티어링 소자는 필름 형태로 제작이 가능하므로 용이하게 집적화가 가능하다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

SL,SL1,SL2,SL3,SL4,SL5,SL11,SL22,SL33:슬롯
BA,BA1,BA2,BA3,BA4:안테나 엘리먼트
A:안테나 어레이
S,S10:광원
10,110:편광 변환층
20,120,220,420,ML,520:금속층
G,G1,G2,G3,G4,G5,G11,G22,G33:그루부
E1,E11,E22,E33:긴 변

Claims

광원으로부터 조사된 광의 편광 방향을 변환하는 편광 변환기;
상기 편광 변환기에 구비된 금속층: 및
상기 금속층에 구비된 것으로, 상기 광의 진행 방향이 상기 광의 편광 방향에 의존하는 복수 개의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 어레이;를 포함하고,
상기 안테나 엘리먼트는 적어도 하나의 음각 구조물을 포함하고, 상기 광의 편광 방향을 조절하여 복수 개의 베이스 유닛 각각으로부터 나온 광을 합성하여 광의 진행 방향을 조절하도록 구성된 빔 스티어링 소자.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 안테나 엘리먼트가 일 편광 방향을 가지는 광에 대해 다른 광의 진행 방향을 가지도록 구성된 빔 스티어링 소자.
제1항에 있어서,
상기 안테나 엘리먼트가 상대적으로 긴 길이를 가지는 제1변과, 상대적으로 짧은 길이를 가지는 제2변을 가지는 단면 형상을 포함하는 적어도 하나의 슬롯을 포함하고,
상기 안테나 엘리먼트마다 적어도 하나의 슬롯이 각각의 제1변이 상기 편광 방향에 대해 복수의 다른 각도를 가지고 배열된 빔 스티어링 소자.
제1항에 있어서,
상기 안테나 엘리먼트가 적어도 하나의 슬롯과, 상기 적어도 하나의 슬롯에 이격되어 배치된 적어도 하나의 그루브를 포함하는 빔 스티어링 소자.
제4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 슬롯과, 적어도 하나의 그루브가 안테나 엘리먼트마다 다른 방향으로 배열된 빔 스티어링 소자.
제5항에 있어서,
상기 적어도 하나의 그루브가 대응하는 슬롯에 대해 평행하게 배열된 빔 스티어링 소자.
제5항에 있어서,
상기 적어도 하나의 그루브가 대응하는 슬롯에 대해 기울기를 가지고 배열된 빔 스티어링 소자.
제3항에 있어서,
상기 슬롯의 제1변이 각각 어느 하나의 기준 방향에 대해 기울어진 각도들이 서로 다른 빔 스티어링 소자.
제1항에 있어서,
상기 안테나 엘리먼트가 배열된 어레이 구조가 규칙적으로 반복 배열된 빔 스티어링 소자.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수 개의 안테나 엘리먼트가 광의 세기는 광의 편광 방향에 관계 없이 동일하게 출력되고, 광의 편광 변화에 따라 출광 방향이 조절되도록 배열된 빔 스티어링 소자.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수 개의 안테나 엘리먼트가 광의 편광 방향의 변화에 따라 출력되는 광의 세기와, 출광 방향을 조절할 수 있도록 배열된 빔 스티어링 소자.
광원으로부터 조사된 광의 편광 방향을 조절하는 편광 변환기;
상기 광이 입사되는 금속층: 및
상기 금속층에 구비된 것으로, 상대적으로 긴 길이를 가지는 제1변과, 상대적으로 짧은 길이를 가지는 제2변을 가지는 단면 형상을 포함하는 복수 개의 슬롯:을 포함하고,
상기 복수 개의 슬롯이 각각의 제1변이 상기 편광 방향에 대해 복수의 다른 각도를 가지고 배열되고, 상기 광의 편광 방향에 따라 광의 진행 방향이 조절되는 빔 스티어링 소자.
제12항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯에 이격되어 배치된 그루브를 더 포함하는 빔 스티어링 소자.
제12항에 있어서,
상기 그루브가 대응되는 슬롯에 대해 평행하게 배열된 빔 스티어링 소자.
제12항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯이 배열된 어레이 구조가 규칙적으로 반복 배열되거나 불규칙적으로 배열된 빔 스티어링 소자.
제12항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯의 제1변이 각각 어느 하나의 기준 방향에 대해 기울어진 각도들이 서로 다르게 배열된 빔 스티어링 소자.
제12항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯이 출력되는 광의 세기는 같고, 광의 편광 방향의 변화에 따라 출광 방향을 조절할 수 있도록 배열된 빔 스티어링 소자.
제12항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯이 광의 편광 방향의 변화에 따라 출력되는 광의 세기와, 출광 방향을 조절할 수 있도록 배열된 빔 스티어링 소자.
제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 편광 변환기가 액정층을 포함하는 빔 스티어링 소자.
제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯은 직사각형 단면 형상을 가지는 빔 스티어링 소자.
제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속층은 Ti, Au, Ag, Pt Cu, Al, Ni 및 Cr 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 빔 스티어링 소자.
제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광원으로부터 나온 광을 굴절시키는 굴절 소자를 더 포함하는 빔 스티어링 소자.
제23항에 있어서,
상기 굴절 소자는 전기적 방식으로 굴절률을 변환시키는 빔 스티어링 소자.
제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 변과 제2 변이 상기 광원에서 나온 광의 파장보다 작은 빔 스티어링 소자.
제1항 내지 제 9항, 및 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 빔 스티어링 소자를 포함하는 광학 기기.
제 25항에 있어서,
상기 광학 기기는 3차원 디스플레이 장치, 라이더, 광학 안테나, 또는 광 송수신 장치 중 어느 하나를 포함하는 광학 기기.
광을 조사하는 광원;
상기 광의 편광 방향을 조절하는 편광 변환기;
상대적으로 긴 길이를 가지는 제1변과, 상대적으로 짧은 길이를 가지는 제2변을 가지는 단면을 포함하는 복수 개의 슬롯을 포함하는 금속층; 및
상기 금속층을 통과한 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,
상기 복수 개의 슬롯이 각각의 제1변이 상기 편광 방향에 대해 복수의 다른 각도를 가지고 배열되고, 상기 광의 편광 방향에 따라 광의 진행 방향이 조절되어 상기 디스플레이 패널에서 형성된 영상을 서로 다른 시점으로 보내는 광학 기기.
제27항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯에 이격되어 배치된 그루브를 더 포함하는 광학 기기.
제27항에 있어서,
상기 그루브가 대응되는 슬롯에 평행하게 배열된 광학 기기.
제27항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯이 배열된 어레이 구조가 규칙적으로 반복 배열되거나 불규칙적으로 배열된 광학 기기.
제27항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯의 제1변이 각각 어느 하나의 기준 방향에 대해 기울어진 각도들이 서로 다르게 구성된 광학 기기.
제27항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯이 출력되는 광의 세기는 같고, 광의 편광 방향의 변화에 따라 출광 방향을 조절할 수 있도록 배열된 광학 기기.
제27항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯이 광의 편광 방향의 변화에 따라 출력되는 광의 세기와, 출광 방향을 조절할 수 있도록 배열된 광학 기기.
제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 편광 변환기가 액정층을 포함하는 광학 기기.
복수 개의 안테나 엘리먼트가 어레이 구조로 배열된 안테나 어레이를 포함하는 금속층을 준비하는 단계;
광원으로부터 조사된 광의 편광 방향을 조절하는 단계;
상기 복수 개의 베이스 안테나의 배열 방향과 광의 편광 방향의 조합에 의한 광의 합성에 따라 광의 진행 방향을 조절하는 단계;를 포함하는 빔 스티어링 방법.
제35항에 있어서,
상기 안테나 엘리먼트는 상대적으로 긴 길이를 가지는 제1변과, 상대적으로 짧은 길이를 가지는 제2변을 가지는 단면 형상을 포함하는 복수 개의 슬롯을 포함하는 빔 스티어링 방법.
제36항에 있어서,
상기 슬롯 각각의 제1변의 배열 방향과 광의 편광 방향의 조합에 의한 광의 합성에 따라 광의 진행 방향을 조절하는 빔 스티어링 방법.
제36항에 있어서,
상기 복수 개의 슬롯에 이격되게 그루브를 더 배치하여 상기 복수 개의 슬롯으로부터의 광을 반사시키는 단계를 더 포함하는 빔 스티어링 방법.