KR20170107349A - Manufacturing method of optical device - Google Patents

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KR20170107349A
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이승열
김용해
김태엽
조성목
강한별
김한나
황치선
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한국전자통신연구원
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Abstract

A method for manufacturing an optical device according to embodiments of the present invention includes the steps of: forming a reflection layer on a substrate; forming a dielectric layer on the reflection layer; and inserting a phase change material layer between the dielectric layers. The step of inserting the phase change material layer includes the step of controlling the position of the phase change material layer inserted into the dielectric layer according to the wavelength of incident light which is incident to the dielectric layer. Accordingly, the present invention can manufacture a wavelength-selective optical device.

Description

광학 소자 제조 방법{Manufacturing method of optical device}[0001] Manufacturing method of optical device [0002]

본 발명은 광학 소자 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 유전체 층들 사이에 상변이 물질을 포함하는 회절 광학 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical element manufacturing method, and more particularly to a method of manufacturing a diffractive optical element including a phase-change material between dielectric layers.

게르마늄-안티몬-텔륨(Ge2Sb2Te5, GST) 화합물은 상변이 물질로서, DVD와 같은 광 정보 기록 매체 및 메모리 분야에서 활발한 연구가 이루어지고 있다. GST 화합물은 온도에 따라 비결정성(amorphous) 및/또는 결정성(crystalline)으로 변하며, 각각에 상태에 따라 상이한 전기 저항도와 광학적 특성을 갖는다. GST 화합물의 상이 서로 변하는 구조물에서, 주변의 결정성 부분과 주변의 비결정성 부분의 반사계수 위상 차이로 인하여 회절이 일어날 수 있고, 이를 이용하여 회절 격자를 설계할 수 있다. The germanium-antimony-thium (Ge 2 Sb 2 Te 5 , GST) compound is a phase-change material and has been actively studied in optical information recording media such as DVD and memory. The GST compound varies in amorphous and / or crystalline depending on temperature, and has a different electrical resistance and optical characteristics depending on the state. In a structure in which phases of the GST compound vary, the diffraction can occur due to the reflection coefficient phase difference between the surrounding crystalline portion and the amorphous portion around the diffraction grating, and the diffraction grating can be designed using this.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 파장 선택적 광학 소자를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a wavelength-selective optical element.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 광학 소자 제조 방법은, 기판 상에 반사 층을 형성하는 것, 상기 반사 층 상에 유전체 층을 형성하는 것 및 상기 유전체 층 사이에 상변이 물질 층을 삽입하는 것을 포함하되, 상기 상변이 물질 층을 삽입하는 것은, 상기 유전체 층으로 입사되는 입사광의 파장에 따라 상기 유전체 층 내에 삽입되는 상기 상변이 물질 층의 위치를 조절하는 것을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an optical element manufacturing method comprising: forming a reflective layer on a substrate; forming a dielectric layer on the reflective layer; Wherein inserting the phase change material layer comprises adjusting the position of the phase change material layer inserted into the dielectric layer according to the wavelength of the incident light incident on the dielectric layer do.

일 실시예에 따르면, 상기 유전체 층을 형성하는 것은, 상기 입사광의 파장에 따라 상기 유전체 층의 두께를 조절하는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, forming the dielectric layer may include adjusting the thickness of the dielectric layer according to the wavelength of the incident light.

일 실시예에 따르면, 상기 유전체 층의 두께 td는 다음의 관계식을 만족하되, According to one embodiment, the thickness t d of the dielectric layer satisfies the following relationship,

Figure pat00001
Figure pat00001

여기에서, q는 공진 차수이고, nd는 상기 유전체 층의 굴절율이며, λ0는 상기 입사광의 파장일 수 있다.Here, q is the resonance order, n d is the refractive index of the dielectric layer, and? 0 may be the wavelength of the incident light.

일 실시예에 따르면, 상기 유전체 층은 상기 상변이 물질 층 위의 상부 유전체 층 및 상기 상변이 물질 층 아래의 하부 유전체 층을 포함하되, 상기 유전체 층의 두께에 대한 상기 상부 유전체 층의 두께의 비율 P은 다음의 관계식을 만족하되,According to one embodiment, the dielectric layer comprises a top dielectric layer on the top of the material layer and a bottom dielectric layer below the top of the material layer, wherein the ratio of the thickness of the top dielectric layer to the thickness of the dielectric layer P satisfies the following relation,

Figure pat00002
Figure pat00002

여기에서, q는 공진 차수이고, r은 임의의 자연수일 수 있다.Where q is the resonant order and r can be any natural number.

일 실시예에 따르면, 상기 상변이 물질 층은 칼코게나이드 물질을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the phase change material layer may comprise a chalcogenide material.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 광학 소자 제조 방법은 기판 상에 반사 층을 형성하는 것, 상기 반사 층 상에 제 1 두께를 갖는 제 1 유전체 층을 형성하는 것, 상기 제 1 유전체 층 상에 상변이 물질 층을 형성하는 것 및 상기 상변이 물질 층 상에 제 2 두께를 갖는 제 2 유전체 층을 형성하는 것을 포함하되, 상기 제 1 두께와 상기 제 2 두께의 합 td는 다음의 관계식을 만족하되,According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical element, comprising: forming a reflective layer on a substrate; forming a first dielectric layer having a first thickness on the reflective layer; Forming a phase change material layer on the first dielectric layer and forming a second dielectric layer on the phase change material layer having a second thickness, wherein the first thickness and the second thickness The sum d d satisfies the following relation,

Figure pat00003
Figure pat00003

여기에서, q는 공진 차수이고, nd는 상기 유전체 층의 굴절율이며, λ0는 상기 입사광의 파장이다.Here, q is the resonance order, n d is the refractive index of the dielectric layer, and? 0 is the wavelength of the incident light.

일 실시예에 따르면, 상기 입사광의 파장에 따라 상기 제 1 두께와 상기 제 2 두께 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.According to an embodiment, at least one of the first thickness and the second thickness may be adjusted according to the wavelength of the incident light.

일 실시예에 따르면, 상기 제 1 두께와 상기 제 2 두께의 합에 대한 상기 제 2 두께의 비율 P은 다음의 관계식을 만족하되,According to one embodiment, the ratio P of the second thickness to the sum of the first thickness and the second thickness satisfies the following relationship,

Figure pat00004
Figure pat00004

여기에서, q는 공진 차수이고, r은 임의의 자연수일 수 있다.Where q is the resonant order and r can be any natural number.

일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 유전체 층들은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the first and second dielectric layers may comprise the same material.

일 실시예에 따르면, 상기 상변이 물질 층은 칼코게나이드 물질을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the phase change material layer may comprise a chalcogenide material.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 실시예들에 따르면, 온도차에 따라 물성이 달라지는 상변이 물질을 이용하여 회절 광학 소자를 제작할 수 있고, 입사광의 파장에 따라 유전체 층들의 두께를 조절함으로써 파장 선택적 광학 소자를 제작할 수 있다. 또한, 상변이 물질의 상 변화에 따른 반사계수 위상차는 미미하나, 상변이 물질 층의 위 아래에 배치된 유전체 층을 통해 회절 효율을 증가시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, a diffractive optical element can be manufactured using a phase-change material having a different physical property according to a temperature difference, and a wavelength-selective optical element can be manufactured by controlling the thickness of dielectric layers according to the wavelength of incident light. Also, although the phase shift of the reflection coefficient according to the phase change of the phase change material is small, the phase shift can increase the diffraction efficiency through the dielectric layer disposed above and below the material layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 소자의 단면도이다.
도 2a는 광학 소자에 입사광이 입사되는 것을 보여주고, 도 2b는 광학 소자로부터 회절광이 나오는 것을 보여준다.
도 3은 도 1의 광학 소자를 제조하는 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 4는 하부 및 상부 유전체 층들의 두께들에 따른 반사 계수들의 위상 차이를 보여주는 도면이다.
도 5a는 적색광에 대한 회절 효율을 나타낸다.
도 5b는 녹색광에 대한 회절 효율을 나타낸다.
도 5c는 청색광에 대한 회절 효율을 나타낸다.
도 6는 도 5a 내지 도 5c에 표시된 조건 ① 내지 조건 ④의 경우들의 입사광의 파장에 따른 회절 효율을 나타낸다.1 is a cross-sectional view of an optical element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A shows the incident light incident on the optical element, and FIG. 2B shows the diffracted light emerging from the optical element.
Fig. 3 is a flowchart showing a method of manufacturing the optical element of Fig. 1;
4 is a diagram showing the phase difference of reflection coefficients according to the thicknesses of the lower and upper dielectric layers.
5A shows the diffraction efficiency for red light.
5B shows the diffraction efficiency with respect to the green light.
FIG. 5C shows the diffraction efficiency for blue light.
FIG. 6 shows the diffraction efficiency according to the wavelength of the incident light in the conditions (1) to (4) shown in FIGS. 5A to 5C.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms 'comprises' and / or 'comprising' mean that the stated element, step, operation and / or element does not imply the presence of one or more other elements, steps, operations and / Or additions.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are generated according to the manufacturing process. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific types of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 소자(100)의 단면도이다. 광학 소자(100)는 회절 광학 소자일 수 있다. 도 1를 참조하면, 광학 소자(100)는 기판(110), 반사 층(120), 유전체 층(130), 그리고 상변이 물질 층(140)을 포함할 수 있다. 광학 소자(100)는 파장 선택적 회절 광학 소자일 수 있다. 다시 말해서, 광학 소자(100)는 특정 입사광에 대한 회절 광학 소자일 수 있다.1 is a cross-sectional view of an optical element 100 according to an embodiment of the present invention. The optical element 100 may be a diffractive optical element. 1, an optical element 100 may include a substrate 110, a reflective layer 120, a dielectric layer 130, and an overlying material layer 140. The optical element 100 may be a wavelength-selective diffractive optical element. In other words, the optical element 100 may be a diffractive optical element for a specific incident light.

기판(110)은 웨이퍼일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다양한 종류의 기판일 수 있다. 반사 층(120)은 기판(110) 상에 배치된다. 반사 층(120)은 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어, Al, Ag, TiW 등을 포함할 수 있다. 반사 층(120)은 설계하고자 하는 입사광의 파장 대역에서 높은 반사율을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 반사 층(120)은 제 1 두께(t1)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 두께(t1)는 약 100 nm 이상일 수 있다. 반사 층(120)은 입사광의 투과 깊이(penetration depth)보다 두꺼워서, 반사 층(120)의 아래인 기판(110)으로 입사광이 전달되지 않을 수 있다.The substrate 110 may be a wafer, but is not limited thereto, and may be various types of substrates. The reflective layer 120 is disposed on the substrate 110. The reflective layer 120 may include a metal and may include, for example, Al, Ag, TiW, and the like. The reflective layer 120 may include a material having a high reflectance in a wavelength band of an incident light to be designed. The reflective layer 120 may have a first thickness t 1 . For example, the first thickness t 1 may be greater than or equal to about 100 nm. The reflective layer 120 may be thicker than the penetration depth of the incident light so that incident light may not be transmitted to the substrate 110 under the reflective layer 120.

유전체 층(130)은 제 1 유전체 층(132) 및 제 2 유전체 층(134)을 포함할 수 있다. 제 1 유전체 층(130)은 상변이 물질 층(140) 아래에 배치되고, 제 2 유전체 층(134)은 상변이 물질 층(140)의 위에 배치될 수 있다. 이하, 제 1 유전체 층(130)은 하부 유전체 층(132)으로, 제 2 유전체 층(134)은 상부 유전체 층(134)으로 지칭한다. 하부 유전체 층(132)은 제 2 두께(t2)를 갖고, 상부 유전체 층(134)은 제 4 두께(t4)를 가질 수 있다. 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)은 각각 굴절률이 알려진 투명한 물질을 포함할 수 있다. 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)은, SiO2 또는 ITO를 포함할 수 있다. The dielectric layer 130 may include a first dielectric layer 132 and a second dielectric layer 134. The first dielectric layer 130 may be disposed on top of the material layer 140 and the second dielectric layer 134 may be disposed on the top of the material layer 140. Hereinafter, the first dielectric layer 130 is referred to as a lower dielectric layer 132, and the second dielectric layer 134 is referred to as an upper dielectric layer 134. The lower dielectric layer 132 may have a second thickness t 2 and the upper dielectric layer 134 may have a fourth thickness t 4 . The lower and upper dielectric layers 132 and 134 may each comprise a transparent material having a known refractive index. The lower and upper dielectric layers 132 and 134 may comprise the same material. For example, the lower and upper dielectric layers 132 and 134 may comprise SiO 2 or ITO.

하부 및 상부 유전체 층들(132,134) 사이에 상변이 물질 층(140)이 개재될 수 있다. 상변이 물질 층(140)은 상변이 물질을 포함할 수 있다. 전기적, 열적, 또는 광학적 신호에 의해 상변이 물질의 상(phase)이 변할 수 있다. 상변이 물질 층(140)은 칼코게나이드 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상변이 물질 층(140)은 게르마늄-안티몬-텔륨(Ge2Sb2Te5, GST) 화합물, 이하 GST 화합물을 포함할 수 있다. GST 화합물은 온도에 따라, 비결정성(amorphous) 및/또는 결정성(crystalline)으로 변할 수 있다. 비결정성(amorphous) 및 결정성(crystalline) 의 상태에 따라, GST 화합물은 서로 상이한 전기 저항도와 광학적 특성을 가질 수 있다. 상변이 물질 층(140)은 제 3 두께(t3)를 가질 수 있다. 제 3 두께(t3)이 얇게 제공되어, 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)이 하나의 공진 구조를 이룰 수 있다. 제 3 두께(t3)는 약 5 nm 내지 약 20 nm 사이일 수 있다. 일 예로, 제 3 두께(t3)는 약 7 nm일 수 있다.A phase change material layer 140 may be interposed between the lower and upper dielectric layers 132 and 134. The phase-change material layer 140 may include a phase-change material. The phase of the phase change material can be changed by an electrical, thermal, or optical signal. The topsheet material layer 140 may comprise a chalcogenide material. As an example, the phase-change material layer 140 may comprise germanium-antimony-thelium (Ge 2 Sb 2 Te 5 , GST) compound, hereinafter GST compound. The GST compound can be amorphous and / or crystalline depending on the temperature. Depending on the state of amorphous and crystalline, the GST compounds may have different electrical resistivity and optical properties. Phase change material layer 140 may have a third thickness (t 3). A third thickness (t 3), this is, the lower and upper dielectric layers 132 and 134 provided to achieve one of the resonant structure thin. 3 may be between the thickness (t 3) from about 5 nm to about 20 nm. For example, the third thickness (t 3) may be about 7 nm.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 광학 소자(100)가 회절 광학 소자로서 기능하는 것을 보여주는 도면들이다. 도 2a는 광학 소자(100)에 입사광(I)이 입사되는 것을 보여주고, 도 2b는 광학 소자(100)로부터 회절광들(I')이 나오는 것을 보여준다. 상술한 것과 같이, 상변이 물질 층(140)은 게르마늄-안티몬-텔륨(Ge2Sb2Te5, GST) 화합물, 이하 GST 화합물,을 포함할 수 있다. 도 2a를 참조하면, 광학 소자(100)로 입사광(I)이 입사된다. 입사광(I)은 광학 소자(100)에 수직하게 입사된다. 상변이가 일어나기 전의 GST 화합물은 비결정성을 갖고, 비결정성 GST 화합물을 포함하는 광학 소자(100)는 제 1 반사 계수(r0)를 갖는다. Figs. 2A and 2B are diagrams showing that the optical element 100 of Fig. 1 functions as a diffractive optical element. FIG. 2A shows the incident light I incident on the optical element 100, and FIG. 2B shows the diffracted light I 'emitted from the optical element 100. As described above, the phase-change material layer 140 may comprise germanium-antimony-thelium (Ge 2 Sb 2 Te 5 , GST) compound, hereinafter GST compound. Referring to FIG. 2A, incident light I is incident on the optical element 100. The incident light I is incident perpendicularly to the optical element 100. The GST compound before the phase change takes place is amorphous, and the optical element 100 including the amorphous GST compound has the first reflection coefficient (r 0 ).

도 2b를 참조하면, 외부의 광학적 자극에 의해, 상변이 물질 층(140)의 적어도 일 부분이 결정성을 갖도록 변한다. 일 예로, 광학적 자극은 입사광(I)에 의한 자극일 수 있다. 이와 달리, 외부의 열적 또는 전기적 자극에 의해 상변이 물질 층(140)의 결정성이 변할 수 있다. 상변이로 인해, 상변이 물질 층(140)은 비결정성을 갖는 제 1 부분(142a) 및 결정성을 갖는 제 2 부분(142b)을 포함할 수 있다. 제 1 부분(142a)과 제 2 부분(142b)의 반사 계수들이 서로 상이해져, 상변이가 일어난 후의 상변이 물질 층(140)을 포함하는 광학 소자(100)는 제 2 반사 계수(r1)를 갖는다. 제 1 부분(142a)과 제 2 부분(142b)의 반사 계수 차이로 인해, 회절광들(I')이 생성될 수 있다. 회절광들(I')은 0차 회절광, ±1차 회절광들, ±2차 회절광들, …, ±n차 회절광들을 포함할 수 있다. 0차 회절광은 입사광(I)의 입사 방향의 반대 방향으로, 즉 광학 소자(100)에 수직한 방향을 따라 진행한다. ±1차 회절광들, ±2차 회절광들, …, ±n차 회절광들은 0차 회절광으로부터 순차적으로 멀어지는 회절광들이고, 동일 차수의 회절광들은 0차 회절광을 중심으로 서로 대칭될 수 있다. 회절광들(I')은 각각, 광학 소자(100)에 수직한 면에 대해 특정한 회절각들을 갖는다. 보다 구체적으로, m차 회절광(I'm)의 m차 회절각(θm)은 다음의 [관계식 1]을 만족한다(단, 1≤ⅠmⅠ≤n). m차 회절각(θm)은 광학 소자(100)에 대해 수직한 평면으로부터 m차 회절광(I'm)이 이루는 각도이다.Referring to FIG. 2B, by an external optical stimulus, the phase change is changed so that at least a portion of the material layer 140 has crystallinity. In one example, the optical stimulus may be a stimulus by the incident light (I). Alternatively, the crystallinity of the phase change material layer 140 may be changed by external thermal or electrical stimulation. Due to the phase change, the phase-change material layer 140 may include a first portion 142a having amorphous properties and a second portion 142b having crystallinity. The optical element 100 including the phase change material layer 140 after the phase change occurs differs from the reflection coefficients of the first portion 142a and the second portion 142b by the second reflection coefficient r 1 , . Due to the difference in reflection coefficient between the first portion 142a and the second portion 142b, diffracted light I 'can be generated. The diffracted light beams I 'include 0th-order diffracted light, ± 1st-order diffracted light, ± 2nd-order diffracted light, ... , And nth-order diffracted lights. Order diffracted light travels in a direction opposite to the incident direction of the incident light I, that is, in a direction perpendicular to the optical element 100. [ ± 1st order diffracted lights, ± 2nd order diffracted lights, ... , The ± n-th order diffracted light beams are diffracted light beams sequentially moved away from the 0th order diffracted light beam, and the diffracted light beams of the same order can be symmetrical with respect to the 0th order diffracted light beam. Each diffracted light I 'has a diffraction angle specific to a plane perpendicular to the optical element 100. More specifically, the m-th diffraction angle? M of the m-th order diffracted light (I ' m ) satisfies the following relational expression (1? The m-th order diffraction angle? m is an angle formed by the m-th order diffraction light I ' m from a plane perpendicular to the optical element 100.

Figure pat00005
Figure pat00005

[관계식 1][Relation 1]

여기에서, Λ는 상변이 물질 층(140)의 격자 주기(Λ)이고, λ0는 입사광(I)의 파장이며, m은 회절 차수로서 임의의 정수값을 갖는다. 격자 주기(Λ)는 제 1 부분(142a)의 폭과 및 제 2 부분(142b)의 폭의 합과 동일할 수 있다. Here, Λ is a grating period (Λ) of the phase change material layer 140, the wavelength λ 0 of the incident light (I), m has an arbitrary integer value, as the diffraction orders. The grating period LAMBDA may be equal to the sum of the width of the first portion 142a and the width of the second portion 142b.

회절광들(I') 중 회절 광학 소자 및 홀로그래피에 주로 사용되는 ±1차 회절광의 회절 효율은 다음의 [관계식 2]를 만족한다. ±1차 회절광은 회절광들(I') 중 0차 회절광에 가장 인접한 빛들이다.The diffraction efficiency of the + 1st-order diffracted light mainly used in the diffraction optical element and the holography in the diffracted light I 'satisfies the following relational expression (2). The ± 1st-order diffracted light is the light closest to the 0th diffracted light among the diffracted lights I '.

Figure pat00006
Figure pat00006

[관계식 2][Relation 2]

여기에서, 상술한 바와 같이, r0은 상변이가 일어나기 전의 광학 소자(100)의 제 1 반사 계수이고, r1는 상변이가 일어난 후의 광학 소자(100)의 제 2 반사 계수이다. 상기 관계식에서 확인할 수 있듯이, ±1차 회절광의 회절 효율을 증가시키기 위하여는 Ⅰr1-r0Ⅰ이 증가되어야 한다. [관계식 2]에서 수학적으로 확인할 수 있듯이, r0 및 r1는 복소수로서 r0 및 r1 간의 위상 차이가 180°에 가까울수록 회절 효율이 크다. 따라서, r0 및 r1의 위상 차이를 증가시켜 회절 효율이 높은 광학 소자(100)를 얻을 수 있다. Here, as described above, r 0 is the first reflection coefficient of the optical element 100 before the phase change occurs, and r 1 is the second reflection coefficient of the optical element 100 after the phase change occurs. As can be seen from the above equation, I r 1 -r 0 I must be increased to increase the diffraction efficiency of ± 1st-order diffracted light. As can be mathematically confirmed in [Relational Expression 2], r 0 and r 1 are complex numbers, and the closer the phase difference between r 0 and r 1 is to 180 °, the greater the diffraction efficiency. Therefore, the phase difference between r 0 and r 1 is increased, and the optical element 100 having a high diffraction efficiency can be obtained.

상술한 바와 같이, 상변이 물질 층(140)이 상대적으로 얇은 두께로 제공되어, 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)은 단일 공진 구조를 형성할 수 있다. 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)의 두께들의 합(td, td= t2 + t4)이 다음의 [관계식 3]을 만족하는 경우, Fabry-Perot 공진 조건을 만족할 수 있다. 이하, 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)의 두께들의 합(td)을 총 유전체 두께(td)로 지칭한다. 총 유전체 두께(td)가 Fabry-Perot 공진 조건을 만족하는 경우 반사 계수들(r0,r1)의 위상 차이(lr1-r0l)를 증가시킬 수 있다.As described above, the top side material layer 140 is provided in a relatively thin thickness, so that the bottom and top dielectric layers 132 and 134 can form a single resonance structure. If the sum of the thickness of the lower and upper dielectric layers (132,134) (t d, t d = t 2 + t 4) is to satisfy the following [Expression 3], it can satisfy the Fabry-Perot resonance condition. Hereinafter, the sum (t d ) of the thicknesses of the lower and upper dielectric layers 132, 134 is referred to as the total dielectric thickness t d . The phase difference (lr 1 -r 0 l) of the reflection coefficients (r 0 , r 1 ) can be increased if the total dielectric thickness (t d ) satisfies the Fabry-Perot resonance condition.

Figure pat00007
Figure pat00007

[관계식 3][Relation 3]

여기에서, q는 공진 차수이고, nd는 유전체 층(130)의 굴절율이며, λ0는 입사광(I)의 파장을 의미한다. 이 때, nd는 제 1 및 제 2 유전체 층들(132,134)의 합성 굴절률일 수 있다. 예를 들어, 합성 굴절률은 복수 개의 층들의 굴절률들을 단일의 굴절률로 변환한 것일 수 있다.Here, q is the resonance order, n d is the refractive index of the dielectric layer 130, and? 0 is the wavelength of the incident light I. In this case, n d may be the combined refractive index of the first and second dielectric layers 132 and 134. For example, the composite refractive index may be the refractive index of a plurality of layers converted into a single refractive index.

Fabry-Perot 공진 효과로 인해, 하부 및 상부 유전체 층들(132,134) 내부에 전기장이 강한 부분들과 약한 부분들이 형성된다. 이 때, 전기장이 가장 강한 위치에 상변이 물질 층(140)을 삽입하여, 공진 효과를 증가시킬 수 있다. 즉, 전기장이 강한 위치에 상변이 물질 층(140)이 삽입되면, 상변이 물질 층(140)이 입사광(I)을 흡수하여 반사율의 공진 효과를 만들 수 있다. 공진 조건 하에서 전기장이 가장 큰 지점은, 공진 차수 q와 동일한 개수만큼 존재한다. 유전체 층(130) 내에서 전기장이 가장 큰 지점들의 위치들은, 총 유전체 두께(td)에 대한 상부 유전체 층(134)의 두께(t4)의 비(P, P= t4/ td)로써 표현할 수 있고, 다음 [관계식 4]로 정의된다.Due to the Fabry-Perot resonance effect, stronger and weaker portions are formed within the lower and upper dielectric layers 132 and 134. At this time, the phase change material layer 140 may be inserted in the position where the electric field is strongest, thereby increasing the resonance effect. That is, when the phase change material layer 140 is inserted in a position where the electric field is strong, the phase change material layer 140 absorbs the incident light I, thereby making a resonance effect of the reflectance. The points where the electric field is greatest under the resonance condition exist in the same number as the resonance order q. The locations of the points at which the electric field is greatest in the dielectric layer 130 are the ratio of the thickness t 4 of the top dielectric layer 134 to the total dielectric thickness t d (P, P = t 4 / t d ) , And is defined by the following [Relation 4].

Figure pat00008
Figure pat00008

[관계식 4][Relation 4]

여기에서, q는 공진 차수이고, r은 임의의 자연수이다. 예를 들어, q = 1 인 경우 P1,1 = 1/2, q = 2 인 경우 P2,1 = 1/4, P2,2 = 3/4; q = 3 인 경우 P3,1 = 1/6, P3,2 = 3/6, P3,3 = 5/6 와 같이 주어진다. Here, q is a resonance degree, and r is an arbitrary natural number. For example, when q = 1, P 1,1 = 1/2, q = 2 P 2,1 = 1/4, P 2,2 = 3/4; q = 3, P 3,1 = 1/6, P 3,2 = 3/6, and P 3,3 = 5/6.

즉, [관계식 3]을 만족하도록 총 유전체 두께(td)를 설정하고, [관계식 4]에 따라 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)의 두께들(t2, t4)을 각각 설정할 수 있다. 다시 말해서, [관계식 3]을 만족하도록 총 유전체 두께(td)를 설정하고, [관계식 4]에 따라 하부 및 상부 유전체 층들(132,134) 사이에 상변이 물질 층(140)의 삽입 위치를 결정할 수 있다. 이 때, [관계식 3]이 입사광(I)의 파장(λ0)에 대한 함수이므로, 설계하고자 하는 광학 소자(100)의 입사광(I)에 따라 선택적인 설계가 가능하다. 또한, 반사 층(120)의 제 1 두께(t1)가 충분히 크도록 형성되어, 반사 층(120) 및 기판(110) 은 광학 소자(100)의 반사 계수에 영향을 미치지 않는다. That is, the total dielectric thickness t d may be set so as to satisfy the relational expression 3, and the thicknesses t 2 and t 4 of the lower and upper dielectric layers 132 and 134 may be set according to the relational expression 4, respectively. In other words, it is possible to set the total dielectric thickness t d to satisfy [Relation 3] and to determine the position of insertion of the phase change material layer 140 between the lower and upper dielectric layers 132 and 134 according to [Equation 4] have. At this time, since [Relational Expression 3] is a function of the wavelength? 0 of the incident light I, it is possible to design selectively according to the incident light I of the optical element 100 to be designed. The first thickness t 1 of the reflective layer 120 is formed to be sufficiently large so that the reflective layer 120 and the substrate 110 do not affect the reflection coefficient of the optical element 100.

도 3은 도 1의 광학 소자(100)를 제조하는 방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 기판(110) 상에 반사 층(120)을 증착한다(S100). 기판(110)은 실리콘 웨이퍼일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 반사 층(120)은 기판(110) 상에 균일하게 증착될 수 있다. 예를 들어, 반사 층(120)은 이온 주입 증착 또는 화학 기상 증착 등의 방법으로 증착될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 반사 층(120)은 가시광 대역에서 높은 반사율을 갖는 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어, Al, Ag, TiW 등이 사용될 수 있다. 이어서, 유전체 층들(130)의 두께를 설계한다(S200). 먼저, 입사광(I)의 파장(λ0)을 선택한다(S210). 입사광(I)에 따라, 총 유전체 두께(td)를 선택할 수 있다(S220). 보다 구체적으로, 총 유전체 두께(td)는 [관계식 3]을 만족하도록 선택한다.3 is a flowchart showing a method of manufacturing the optical element 100 of FIG. Referring to FIGS. 1 and 3, a reflective layer 120 is deposited on a substrate 110 (S100). The substrate 110 may be a silicon wafer, but is not limited thereto. The reflective layer 120 may be uniformly deposited on the substrate 110. For example, the reflective layer 120 may be deposited by a method such as ion implantation deposition or chemical vapor deposition, but is not limited thereto. The reflective layer 120 may include a metal having a high reflectance in a visible light band, for example, Al, Ag, TiW, or the like. Next, the thicknesses of the dielectric layers 130 are designed (S200). First, the wavelength? 0 of the incident light I is selected (S210). Depending on the incident light I, the total dielectric thickness t d may be selected (S220). More specifically, the total dielectric thickness t d is selected to satisfy the relation [3].

Figure pat00009
Figure pat00009

[관계식 3][Relation 3]

여기에서, q는 공진 차수이고, nd는 유전체 층(130)의 굴절율이며, λ0는 입사광(I)의 파장을 의미한다. 유전체의 굴절율은 알려져 있고, 공진 차수는 선택할 수 있다. 이 후, 유전체 층들(130) 내의 상변이 물질 층(140)의 삽입 위치를 선택할 수 있다(S230). 다시 말해서, 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)의 두께들(t2, t4)을 각각 선택할 수 있다. 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)의 두께들(t2, t4)은, 총 유전체 두께(td)에 대한 상부 유전체 층(134)의 두께(t4)의 비(P, P= t4/ td)로 표현할 수 있고, 다음 [관계식 4]로 정의된다.Here, q is the resonance order, n d is the refractive index of the dielectric layer 130, and? 0 is the wavelength of the incident light I. The refractive index of the dielectric is known, and the order of the resonance can be selected. Thereafter, the position of insertion of the phase change material layer 140 in the dielectric layers 130 may be selected (S230). In other words, the thicknesses (t 2, t 4 ) of the lower and upper dielectric layers 132, 134 can be selected, respectively. The bottom and the thickness of the upper dielectric layers (132,134), (t 2, t 4), the ratio (P, P = t 4 with a thickness (t 4) of the upper dielectric layer 134 to the total dielectric thickness (t d) / t d ), and is defined by the following [Relation 4].

Figure pat00010
Figure pat00010

[관계식 4][Relation 4]

여기에서, q는 공진 차수이고, r은 임의의 자연수이다. 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)의 두께들(t2, t4)을 각각 선택한 후, 순차적으로 하부 유전체 층(132), 상변이 물질 층(140), 그리고 상부 유전체 층(134)을 형성할 수 있다(S300,S400,S500). 하부 및 상부 유전체 층들(132,134) 및 상변이 물질 층(140)은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 이온 주입 증착 또는 화학 기상 증착 등의 방법으로 증착될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 하부 유전체 층(132)은 제 2 두께(t2)를 만족하도록 형성하고, 상부 유전체 층(134)은 제 4 두께(t4)를 만족하도록 형성한다. 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)은 굴절률이 알려진 투명한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)은, SiO2 또는 ITO를 포함할 수 있다. 상변이 물질 층(140)은 칼코게나이드 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상변이 물질 층(140)은 게르마늄-안티몬-텔륨(Ge2Sb2Te5, GST) 화합물, 이하 GST 화합물,을 포함할 수 있다. 이러한 과정을 통해, 도 1의 광학 소자(100)가 제조될 수 있다. Here, q is a resonance degree, and r is an arbitrary natural number. The lower dielectric layer 132, the upper dielectric material layer 140, and the upper dielectric layer 134 are formed sequentially after selecting the thicknesses t 2 and t 4 of the lower and upper dielectric layers 132 and 134, respectively (S300, S400, S500). The lower and upper dielectric layers 132 and 134 and the phase change material layer 140 may be formed through a deposition process. For example, ion implantation deposition or chemical vapor deposition, but the present invention is not limited thereto. The lower and upper dielectric layers 132 and 134 may comprise the same material. The lower dielectric layer 132 is formed to satisfy the second thickness t 2 and the upper dielectric layer 134 is formed to satisfy the fourth thickness t 4 . The lower and upper dielectric layers 132 and 134 may comprise a transparent material having a known refractive index. For example, the lower and upper dielectric layers 132 and 134 may comprise SiO 2 or ITO. The topsheet material layer 140 may comprise a chalcogenide material. In one example, the phase-change material layer 140 may comprise germanium-antimony-thelium (Ge 2 Sb 2 Te 5 , GST) compound, hereinafter GST compound. Through this process, the optical element 100 of FIG. 1 can be manufactured.

도 4는 하부 및 상부 유전체 층들(132,134)의 두께들(t2, t4)에 따른 반사 계수들의 위상 차이를 보여주는 도면이다. 도 4는 녹색광을 예로 한 것으로서, 입사광(I)의 파장은 약 532 nm이다. 또한, 기판(110)은 실리콘, 반사 층(120)은 Al, 유전체 층(130)은 SiO2를 사용하였다. 도 4를 참조하면, 공진 차수에서의 반사 계수들의 위상 차이가 가장 큰 지점들이 각각의 공진 차수와 동일한 개수만큼 형성되며, 총 유전체 두께(td) 및 총 유전체 두께(td)에 대한 상부 유전체 층(134)의 두께(t4)의 비(P=t4/td)를 동시에 만족하는 위치에서 반사 계수들의 위상 차이가 가장 큰 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 상술한 [관계식 4]로부터 얻은, q = 1 인 경우 P1,1 = 1/2, q = 2 인 경우 P2,1 = 1/4, P2,2 = 3/4, q = 3 인 경우 P3,1 = 1/6, P3,2 = 3/6, P3,3 = 5/6 와 각각 유사한 위치임을 확인할 수 있다.4 is a diagram showing the phase difference of the reflection coefficients according to the thicknesses (t 2, t 4 ) of the lower and upper dielectric layers 132, 134. 4 shows an example of green light, and the wavelength of the incident light I is about 532 nm. In addition, the substrate 110 was silicon, and the reflection layer 120 is Al, the dielectric layer 130 using the SiO 2. Referring to FIG. 4, the points where the phase differences of the reflection coefficients in the resonance order are largest are formed by the same number as the respective resonance orders, and the total dielectric thickness t d and the total dielectric thickness t d , It can be seen that the phase difference of the reflection coefficients is the largest at the position that simultaneously satisfies the ratio of the thickness t 4 of the layer 134 (P = t 4 / t d ). For example, in the case of q = 1 obtained from the above-mentioned [Relational Expression 4], P 2,1 = 1/4, P 2,2 = 3/4 when P 1,1 = In the case of q = 3, P 3,1 = 1/6, P 3,2 = 3/6, and P 3,3 = 5/6 are similar to each other.

도 5a 내지 도 5c는 각각, 특정 입사광의 파장 대역에서 총 유전체 두께(td)에 대한 상부 유전체 층(134)의 두께(t4)의 비(P=t4/td)에 따른 회절 효율들을 나타내는 도면들이다. 도 5a는 적색광에 대한 회절 효율을 의미하고, 도 5b는 녹색광에 대한 회절 효율을 나타내며, 그리고 도 5c는 청색광에 대한 회절 효율을 나타낸다. 특히, 도 4 및 도 5b를 참조하면, 녹색광을 예로 하여, 위상 차이 분포와 및 회절 효율 분포가 서로 유사한 것을 알 수 있다. 도 5a 내지 도 5c에 나타난 조건 ①, 조건 ②, 조건 ③, 그리고 조건 ④는 각각 백색광, 적색광, 녹색광, 그리고 청색광의 회절 효율이 최대인 지점이다. 조건 ①, 조건 ②, 조건 ③, 그리고 조건 ④는 각각, 5a 내지 도 5c의 회절 효율들을 서로 비교하여 추출할 수 있다. 도 6은 도 5a 내지 도 5c에 나타난 조건 ① 내지 조건 ④의 경우들의 입사광(I)의 파장에 따른 회절 효율을 나타낸다. 5A through 5C show diffraction efficiencies according to the ratio (P = t 4 / t d ) of the thickness t 4 of the top dielectric layer 134 to the total dielectric thickness t d in the wavelength band of the specific incident light, FIG. FIG. 5A shows diffraction efficiency for red light, FIG. 5B shows diffraction efficiency for green light, and FIG. 5C shows diffraction efficiency for blue light. In particular, referring to FIG. 4 and FIG. 5B, it can be seen that the phase difference distribution and the diffraction efficiency distribution are similar to each other by taking green light as an example. The conditions (1), (2), (3), and (4) shown in FIGS. 5A to 5C are the points where the diffraction efficiencies of white light, red light, green light, and blue light are maximum, respectively. Condition 1, Condition 2, Condition 3, and Condition 4 can be extracted by comparing the diffraction efficiencies of 5a to 5c with each other. FIG. 6 shows the diffraction efficiency according to the wavelength of the incident light (I) in the conditions (1) to (4) shown in FIGS. 5A to 5C.

즉, 도 5a 내지 도 6을 참조하면, 조건 ①에서의 총 유전체 두께(td)에 대한 상부 유전체 층(134)의 두께(t4)의 비(P=t4/td)를 갖는 경우의 광학 소자는 백색광에 대해 우수한 회절 효율을 갖고, 조건 ②에서의 총 유전체 두께(td)에 대한 상부 유전체 층(134)의 두께(t4)의 비(P=t4/td)를 갖는 경우의 광학 소자는 적색광에 대해 우수한 회절 효율을 가지며, 조건 ③에서의 총 유전체 두께(td)에 대한 상부 유전체 층(134)의 두께(t4)의 비(P=t4/td)를 갖는 경우의 광학 소자는 녹색광에 대해 우수한 회절 효율을 갖고, 조건 ④에서의 총 유전체 두께(td)에 대한 상부 유전체 층(134)의 두께(t4)의 비(P=t4/td)를 갖는 경우의 광학 소자는 청색광에 대해 우수한 회절 효율을 갖는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 별도의 칼라 필터(color filter)없이도, 입사광(I)의 파장에 따라, 총 유전체 두께(td)에 대한 상부 유전체 층(134)의 두께(t4)의 비(P=t4/td)들을 조절함으로써, 파장 선택적인 회절 광학 소자를 제조할 수 있다. 예를 들어, 조건 ①, 조건 ②, 조건 ③, 그리고 조건 ④는 각각 다음의 수치들을 가질 수 있다. 그러나, 조건 ①, 조건 ②, 조건 ③, 그리고 조건 ④는 특정 입사광에 대한 회절 광학 소자를 설계할 수 있는 예시일 뿐, 이외에도 다양한 조합의 설계 방식이 가능할 수 있다.5A to 6, when the ratio (P = t 4 / t d ) of the thickness t 4 of the upper dielectric layer 134 to the total dielectric thickness t d in the condition 1 (P = t 4 / t d ) of the thickness t 4 of the upper dielectric layer 134 to the total dielectric thickness t d in the condition 2 is set to be , The ratio of the thickness t 4 of the upper dielectric layer 134 to the total dielectric thickness t d in the condition ③ (P = t 4 / t d The ratio of the thickness t 4 of the upper dielectric layer 134 to the total dielectric thickness t d in the condition ④ (P = t 4 / t d ), it is confirmed that the optical element has excellent diffraction efficiency with respect to blue light. Therefore, the ratio of the thickness t 4 of the upper dielectric layer 134 to the total dielectric thickness t d (P = t 4 / t 2 ), depending on the wavelength of the incident light I, without a separate color filter, t d , the wavelength selective diffractive optical element can be manufactured. For example, conditions ①, ②, ③, and ④ can have the following values, respectively. However, the conditions (1), (2), (3), and (4) are merely examples of designing a diffractive optical element for a specific incident light, and various combinations of design methods may be possible.

반사 금속층(t1)The reflective metal layer (t1) 하부 유전체층(t2)The lower dielectric layer (t2) 상변이 물질층(t3)The upper side of the material layer (t3) 상부 유전체층(t4)The upper dielectric layer (t4) 조건 ①Conditions ① 300 nm300 nm 48 nm48 nm 7 nm7 nm 48 nm48 nm 조건 ②Condition ② 300 nm300 nm 150 nm150 nm 7 nm7 nm 120 nm120 nm 조건 ③Condition ③ 300 nm300 nm 430 nm430 nm 7 nm7 nm 48 nm48 nm 조건 ④Condition ④ 300 nm300 nm 180 nm180 nm 7 nm7 nm 180 nm180 nm

본 발명의 개념들에 의하면, 온도차에 따라 물성이 달라지는 상변이 물질을 이용하여 회절 광학 소자를 제작할 수 있고, 상변이 물질 층의 위 아래에 배치된 유전체 층을 통해 회절 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 입사광의 파장에 따라 유전체 층들의 두께를 조절함으로써 파장 선택적 광학 소자를 제작할 수 있다. According to the concepts of the present invention, a diffractive optical element can be manufactured using a phase-change material whose physical properties vary according to a temperature difference, and the diffraction efficiency can be increased through a dielectric layer disposed on and under the upper side of the material layer. Further, the wavelength-selective optical element can be manufactured by adjusting the thickness of the dielectric layers according to the wavelength of the incident light.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and not restrictive in every respect.

Claims (11)

기판 상에 반사 층을 형성하는 것;
상기 반사 층 상에 유전체 층을 형성하는 것; 및
상기 유전체 층 내에 상변이 물질 층을 삽입하는 것을 포함하되,
상기 상변이 물질 층을 삽입하는 것은, 상기 유전체 층으로 입사되는 입사광의 파장에 따라 상기 유전체 층 내에 삽입되는 상기 상변이 물질 층의 위치를 조절하는 것을 포함하는 광학 소자 제조 방법.Forming a reflective layer on the substrate;
Forming a dielectric layer on the reflective layer; And
Inserting a layer of material overlying the dielectric layer,
Wherein inserting the phase-change material layer comprises adjusting the position of the phase-change material layer inserted into the dielectric layer according to the wavelength of the incident light incident on the dielectric layer. 제 1 항에 있어서,
상기 유전체 층을 형성하는 것은, 상기 입사광의 파장에 따라 상기 유전체 층의 두께를 조절하는 것을 포함하는 광학 소자 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein forming the dielectric layer comprises adjusting the thickness of the dielectric layer according to the wavelength of the incident light. 제 2 항에 있어서,
상기 유전체 층의 두께 td,q는 다음의 관계식을 만족하되,
Figure pat00011

여기에서, q는 공진 차수이고, nd는 상기 유전체 층의 굴절율이며, λ0는 상기 입사광의 파장인 광학 소자 제조 방법.3. The method of claim 2,
The thickness t d, q of the dielectric layer satisfies the following relationship:
Figure pat00011

Here, q is the resonance order, n d is the refractive index of the dielectric layer, and? 0 is the wavelength of the incident light. 제 3 항에 있어서,
상기 유전체 층은:
상기 상변이 물질 층 위의 상부 유전체 층; 및
상기 상변이 물질 층 아래의 하부 유전체 층을 포함하되,
상기 유전체 층의 두께에 대한 상기 상부 유전체 층의 두께의 비율 Pq,r는 다음의 관계식을 만족하되,
Figure pat00012

여기에서, q는 공진 차수이고, r은 임의의 자연수인 광학 소자 제조 방법. The method of claim 3,
Said dielectric layer comprising:
An upper dielectric layer on the top side of the material layer; And
A lower dielectric layer beneath the upper material layer,
The ratio P q, r of the thickness of the upper dielectric layer to the thickness of the dielectric layer satisfies the following relationship:
Figure pat00012

Here, q is a resonant order, and r is an arbitrary natural number. 제 1 항에 있어서,
상기 상변이 물질 층은 칼코게나이드 물질을 포함하는 광학 소자 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the phase change material layer comprises a chalcogenide material. 기판 상에 반사 층을 형성하는 것;
상기 반사 층 상에 제 1 두께를 갖는 제 1 유전체 층을 형성하는 것;
상기 제 1 유전체 층 상에 상변이 물질 층을 형성하는 것; 및
상기 상변이 물질 층 상에 제 2 두께를 갖는 제 2 유전체 층을 형성하는 것을 포함하되,
상기 제 1 두께와 상기 제 2 두께의 합이 소정의 두께를 갖되, 상기 소정의 두께는 상기 기판으로 입사되는 입사광의 파장에 비례하도록 형성하는 광학 소자 제조 방법.Forming a reflective layer on the substrate;
Forming a first dielectric layer having a first thickness on the reflective layer;
Forming a phase change material layer on the first dielectric layer; And
Forming a second dielectric layer having a second thickness on the top of the material layer,
Wherein the sum of the first thickness and the second thickness has a predetermined thickness and the predetermined thickness is formed to be proportional to a wavelength of incident light incident on the substrate. 제 6 항에 있어서,
상기 소정의 두께 td,q는 다음의 관계식을 만족하되,
Figure pat00013

여기에서, q는 공진 차수이고, nd는 상기 유전체 층들의 합성 굴절율이며, λ0는 상기 입사광의 파장인 광학 소자 제조 방법.The method according to claim 6,
The predetermined thickness t d, q satisfies the following relational expression,
Figure pat00013

Wherein q is the resonance order, n d is the combined refractive index of the dielectric layers, and? 0 is the wavelength of the incident light. 제 6 항에 있어서,
상기 입사광의 파장에 따라 상기 제 1 두께와 상기 제 2 두께 중 적어도 하나를 조절하는 광학 소자 제조 방법. The method according to claim 6,
And adjusting at least one of the first thickness and the second thickness according to a wavelength of the incident light. 제 8 항에 있어서,
상기 소정의 두께에 대한 상기 제 2 두께의 비율 Pq,r는 다음의 관계식을 만족하되,
Figure pat00014

여기에서, q는 공진 차수이고, r은 임의의 자연수인 광학 소자 제조 방법.9. The method of claim 8,
The ratio P q, r of the second thickness to the predetermined thickness satisfies the following relational expression,
Figure pat00014

Here, q is a resonant order, and r is an arbitrary natural number. 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 유전체 층들은 서로 동일한 물질을 포함하는 광학 소자 제조 방법.The method according to claim 6,
Wherein the first and second dielectric layers comprise the same material. 제 6 항에 있어서,
상기 상변이 물질 층은 칼코게나이드 물질을 포함하는 광학 소자 제조 방법.The method according to claim 6,
Wherein the phase change material layer comprises a chalcogenide material.
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