KR20190001631A - 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템 - Google Patents

균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템 Download PDF

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KR20190001631A
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Abstract

별도의 콜리메이터 없이도 레이저 빔을 균질화시킬 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템은, 레이저 소스에 커플링되어 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔을 기준값 이상의 발산각으로 출력하는 광섬유; 상기 광섬유로부터 상기 기준값 이상의 발산각으로 출력되는 상기 레이저 빔을 전반사시켜 균질화하는 광파이프; 및 상기 광파이프에 의해 균질화된 레이저 빔을 타겟면에 조사하는 릴레이 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템{Optical System for Changing Homogenized Laser Beam Size}
본 발명은 광학 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 균질화된 레이저 빔을 출력할 수 있는 광학엔진에 관한 것이다.
광원으로서 레이저를 이용하는 광학 시스템의 경우, 성질이 우수하고 큰 에너지를 가지는 빔을 장거리까지 방출할 수 있는 특징을 가지고 있기 때문에, 우주 통신, 정밀 공작, 의료, 물성 연구, 군사 등 광범위한 영역에서 활용되고 있다.
특히, 레이저를 광원으로 이용하는 광학 시스템은 반도체 생산 공정에서도 널리 이용되고 있다. 이러한 광학 시스템이 PCB(Printed Circuit Board), 실리콘 다이(Si Die), 웨이퍼(Wafer), 또는 필름 등과 같은 기판(Substrate)에 IC(Integrated Circuit) 칩(Chip)을 본딩하는 반도체 공정에 이용되는 경우, IC 칩에 균일한 광에너지를 전달하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 상술한 반도체 생산 공정에 이용되는 광학 시스템은 광에너지를 균질화시키기 위한 빔 균질기(Homogenizer)를 포함한다.
그러나, 대부분의 빔 균질기는 콜리메이터(Collimator)를 통해 평행하게 입사되는 레이저 빔을 균질화시킬 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 빔 균질기를 포함하는 광학 시스템은 레이저 소스로부터 출력되는 레이저 빔을 콜리메이션 시키기 위한 별도의 콜리메이터를 구비하여야만 한다. 따라서, 종래의 광학 시스템의 경우 콜리메이터로 인해 부피가 커질 수 밖에 없고, 가격 및 무게 또한 증가할 수 밖에 없다는 단점이 있다.
또한, 종래의 광학 시스템의 경우 균질화된 레이저 빔을 출력할 수 있을 뿐 광학거리를 조절할 수 없었기 때문에 레이저 빔 사이즈를 가변시킬 수 없다는 한계가 있고, 이로 인해 광학 시스템을 적용할 수 있는 제품의 종류가 제한될 수 밖에 없다는 한계가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2002-0025380호(발명의 명칭: 분리-재결합 방식의 레이저빔 균질화 장치 및 방법, 공개일: 2003년 11월 14일)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 콜리메이터 없이도 레이저 빔을 균질화시킬 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 레이저 빔의 균질화를 위해 이용되는 광파이프의 길이를 감소시킬 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 제품의 크기나 형태에 따라 레이저 빔의 형상 또는 사이즈를 가변시킬 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템은, 레이저 소스에 커플링되어 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔을 기준값 이상의 발산각으로 출력하는 광섬유; 상기 광섬유로부터 상기 기준값 이상의 발산각으로 출력되는 상기 레이저 빔을 전반사시켜 균질화하는 광파이프; 및 상기 광파이프에 의해 균질화된 레이저 빔을 타겟면에 조사하는 릴레이 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 광파이프는 상기 광파이프는 사각형상의 단면을 갖고, 상기 사각형상의 단면의 가로 및 세로 길이는 각각 2mm 이하인 것을 특징으로 한다.
이러한 실시예에 따를 때, 상기 광파이프는 사각기둥 형상이고, 상기 사각기둥의 6면 중 상기 레이저 빔이 입사되는 입사면과 상기 균질화된 레이저 빔이 출사되는 출사면에는 반사방지(Anti Reflection) 필름이 코팅되어 있고, 상기 사각기둥의 나머지 4면에는 반사(Reflection) 필름이 코팅되어 있을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광섬유와 상기 광파이프 간의 이격거리는 0.1mm 이상 0.5mm 이하일 수 있고, 상기 광파이프의 길이는 50mm 이상 100mm이하일 수 있다.
상기 렐레이 렌즈부는, 상기 광파이프에서 출력되는 상기 레이저 빔을 집광하는 집광렌즈; 상기 집광렌즈에 의해 집광된 레이저 빔을 시준시키는 시준렌즈; 및 상기 시준렌즈에 의해 시준된 레이저 빔을 상기 타겟면에 포커싱시키는 포커싱렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템은 상기 집광렌즈 및 상기 시준렌즈 중 적어도 하나의 위치를 가변시켜 상기 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 형상 및 사이즈 중 적어도 하나를 가변시키는 빔사이즈 조절부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 광섬유로부터 소정의 발산각으로 발산되는 레이저 빔이 광파이프 내로 입사되어 균질화되므로, 레이저 빔의 균질화를 위해 평행빔을 생성하는 별도의 콜리메이터 없이도 레이저 빔을 균질화시킬 수 있어 광학 시스템의 부피 및 무게를 감소시킬 수 있음은 물론, 광학시스템의 제조비용을 낮출 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 광학 시스템의 부피 및 무게를 감소시킬 수 있어 컴팩트한 광학 시스템을 구현할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 가로 및 세로의 길이가 소정길이 이하인 사각형상의 단면을 갖는 광파이프를 이용하기 때문에, 광파이프 내에서 일어나는 레이저 빔의 전반사 횟수를 증가시킬 수 있어 광파이프의 길이를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 광파이프의 출사면에 복수개의 렌즈들로 이루어진 렐레이 렌즈부를 배치시키고, 적용 대상이 되는 제품의 크기나 형태에 따라 릴레이 렌즈부에 포함된 집광렌즈 또는 시준렌즈의 위치를 조절시킴에 의해 레이저 빔의 형상 또는 사이즈를 가변시킬 수 있어 광학 시스템이 적용되는 제품의 종류를 확대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광학 시스템의 구현 예를 보여주는 도면이다
도 3a 및 도 3b는 도 1 및 도 2에 도시된 광섬유를 통과한 레이저 빔의 에너지 분포를 보여주는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1 및 도 2에 도시된 광파이프의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 광파이프 단면의 가로 또는 세로의 길이가 2mm 이하일때 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 에너지 분포를 보여주는 도면이다.
도 6은 광파이프 단면의 가로 또는 세로의 길이가 2mm를 초과할 때 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 에너지 분포를 보여주는 도면이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면 외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광학 시스템의 구현 예를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템(이하, '광학 시스템'이라 함, 100)은, 광섬유(110), 광파이프(120), 및 릴레이 렌즈부(130)를 포함한다.
광섬유(110)는 레이저 소스(105)에 커플링되어 레이저 소스(105)에 출력되는 복수개의 단위 레이저 빔(이하, '레이저 빔'이라 함)들을 광파이프(120)로 가이드한다. 이때, 광섬유(110)는 레이저 소스(150)에서 출력되는 레이저 빔을 기준값 이상의 발산각으로 출력한다.
본 발명에 따른 광학 시스템(100)이 광섬유(110)를 통해 광파이프(120)의 입사면으로 평행빔이 아닌 기준값 이상의 발산각을 갖는 레이저 빔을 입사시키는 이유는, 광파이프(120) 내로 평행빔이 입사되는 경우 광파이프(120) 내에서 전반사가 이루어지지 않아 레이저 빔이 균질화될 수 없기 때문이다.
광섬유(110)로부터 기준값 이상의 발산각으로 출력되는 레이저 빔의 에너지 분포가 도 3에 도시되어 있다. 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 광섬유(110)로부터 기준값 이상의 발산각으로 출력되는 레이저 빔은 그 에너지 세기가 가우시안 분포를 따르기 때문에, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 빔 스팟 중심부의 에너지 밀도가 높고 주변 영역으로 갈수록 에너지 밀도가 낮아지게 되는 원형 형상의 에너지 분포를 가지게 된다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 광파이프(120)는 광섬유(110)의 출사면에 배치된다. 광파이프(120)는 광섬유(110)로부터 기준값 이상의 발산각으로 출력되는 레이저 빔이 입사면을 통해 입사되면, 입사된 레이저 빔을 내부에서 전반사시켜 균질화한다.
본 발명에서 광파이프(120)를 이용하여 광섬유(110)로부터 출력되는 레이저 빔을 균질화시키는 것은, 상술한 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 소스(105)로부터 광섬유(110)를 통해 출력되는 레이저 빔은 그 단면의 에너지 세기가 가우시안 분포를 따르기 때문에 에너지 세기의 균일도를 향상시킬 필요가 있기 때문이다.
이에 따라, 본 발명에 따른 광학 시스템(100)은 광섬유(110)에서 출력되는 레이저 빔이 광파이프(120)내에서 전반사를 통해 균질화되도록 한다. 도 4a 내지 도 4c에 본 발명의 일 실시예에 따른 광파이프(120)의 형상이 도시되어 있다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광파이프의 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 광파이프를 I-I라인을 따라 절단한 단면도이며, 도 4c는 도 4a에 도시된 광파이프를 II-II라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 광파이프(120)는 사각기둥 형상이고, 그 단면은 사각형 형상일 수 있다.
이러한 실시예에 따르는 경우, 광섬유(110)로부터 출력되는 레이저 빔은 사각기둥의 6면 중 입사면(410)을 통해 광파이프(120) 내로 입사되어 광파이프(120) 내에서 전반사된 후, 출사면(420)을 통해 렐레이 렌즈부(130)로 출사된다. 이때, 광파이프(120)의 단면적이 작을수록 광파이프(120) 내에서 전반사 횟수가 증가하게 되어 레이저 빔의 균일도가 향상될 수 있다. 이를 위해, 광파이프(120)의 사각형 형상의 단면의 가로길이(a) 및 세로 길이(b)가 각각 2mm 이하일 수 있다. 이는, 단면의 가로길이(a) 및 세로 길이(b)가 각각 2mm를 초과하게 되면 광파이프(120) 내부에서 레이저 빔이 전반사 되는 횟수가 감소하게 되어 도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 빔의 에지 부분(E) 및 중앙 부분(C)에서의 균일도가 낮아질 수 있기 때문이다.
일 실시예에 있어서, 광파이프(120)는 광섬유(110)로부터 발산되어 입사면(410)을 통해 입사되는 레이저 빔의 입사효율을 높이기 위해 광섬유(110)와의 이격거리(d, 도 2 참조)가 0.1mm 이상 0.5mm이하가 되는 위치에 배치될 수 있다. 이는, 광섬유(110)와 광파이프(120)간의 이격거리(d)가 0.1mm보다 작으면 광파이프(120)가 광섬유(110)에 너무 가깝게 배치되어 광섬유(110) 및 광파이프(120)의 충돌로 인해 광파이프(120)가 손상될 수 있고, 광섬유(110)와 광파이프(120)간의 이격거리(d)가 0.5mm를 초과하게 되면 광파이프(120)에 대한 레이저 빔의 입사효율이 낮아질 수 있기 때문이다.
이러한 실시예에 따르는 경우 광파이프(120)와 광섬유(110)간의 이격거리(d)는 광파이프(120) 단면의 가로길이(a) 및 세로 길이(b)와 반비례 관계에 있을 수 있다. 예컨대, 광파이프(120) 단면의 가로길이(a) 및 세로 길이(b)가 감소하게 되면 광파이프(120) 및 광섬유(110)간의 이격거리(d)는 증가하고, 광파이프(120) 단면의 가로길이(a) 및 세로 길이(b)가 증가하게 되면 광파이프(120) 및 광섬유(110)간의 이겨거리(d)는 감소할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 광파이프(120)의 길이(L)는 50mm 이상 100mm이하일 수 있다. 본 발명에 따른 광학 시스템(100)이 50mm 이상 100mm이하의 짧은 길이(L)를 갖는 광파이프(120)를 이용할 수 있는 이유는 단면적이 매우 작은 광파이프(120)를 광섬유(110)의 출사면에 매우 근접하게 위치시킴으로써 광파이프(120) 길이의 연장 없이도 광파이프(120) 내부에서 레이저 빔의 전반사 횟수를 극대화시킬 수 있기 때문이다.
한편, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광파이프(120)의 입사면(410)과 출사면(420)에는 레이저 빔의 입사효율 및 출사효율을 높이기 위해 반사방지(Anti Reflection) 필름(412)이 코팅되어 있고, 광파이프(120)의 6면 중 나머지 4면(430, 440, 450, 460)에는 레이저 빔의 전반사를 위한 반사(Reflection) 필름(414)이 코팅되어 있을 수 있다.
상술한 실시예에 있어서는 광파이프(120)가 사각형 형상의 단면을 갖는 사각기둥 형상인 것으로 설명하였다. 이는, 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 형상을 사각형상으로 만들기 위한 것이므로, 변형된 실시예에 있어서 광학 시스템(100)은 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 형상에 따라, 사각형 이상의 다각형 또는 삼각형 형상의 단면을 갖는 다각 기둥 형상의 광파이프(120)를 이용할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광학 시스템(100)은 레이저 빔을 균질화시키는 광파이프(120)로 인해 도 5에 도시된 바와 같이, 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 단면이 전체에 걸쳐 균일한 에너지 세기 분포를 갖게 된다. 이때, 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 에너지는 전면에 걸쳐 80%이상 고르게 분포한다는 것을 알 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에서는 도시하지 않았지만 본 발명에 따른 광학 시스템(100)은 광섬유(110)와 광파이프(120) 사이에 집광렌즈(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이는 광섬유(110)에서 출력되는 레이저 빔의 발산각이 커서 광파이프(120) 내로의 입사효율이 저하되는 경우 광섬유(110)에서 출력되는 레이저 빔을 집광하여 광파이프(120) 내로 입사시키기 위한 것이다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, 릴레이 렌즈부(130)는 광파이프(120)로부터 출력되는 균질화된 레이저 빔을 타겟면에 조사한다. 일 실시예에 있어서, 릴레이 렌즈부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 집광렌즈(132), 시준렌즈(134), 및 포커싱렌즈(136)를 포함한다.
집광렌즈(132)는 광파이프(120)에서 출력되는 레이저 빔을 시준렌즈(134)에 집광시킨다. 일 실시예에 있어서, 집광렌즈(132)는 볼록렌즈로 구현될 수 있다.
시준렌즈(134)는 집광렌즈(132)를 통해 집광된 레이저 빔을 포커싱렌즈(134)에 시준시킨다. 일 실시예에 있어서, 시준렌즈(134)는 집광렌즈(132)를 통해 집광된 레이저 빔을 발산시키는 오목렌즈(134a) 및 오목렌즈(134a)에 의해 발산된 레이저 빔을 집광시키는 볼록렌즈(134b)로 구현될 수 있다.
포커싱렌즈(136)는 시준렌즈(134)에 의해 시준된 레이저 빔을 타겟면에 포커싱시킨다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 광학 시스템(100)은 집광렌즈(132) 및 시준렌즈(134)의 위치를 조절하여 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 형상 및 레이저 빔의 사이즈 중 적어도 하나를 가변시킬 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 광학 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같은 빔사이즈 조절부(140)를 더 포함할 수 있다.
빔 사이즈 조절부(140)는 집광렌즈(132) 및 시준렌즈(134) 중 적어도 하나의 위치를 이동시킴으로써 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 형상 및 레이저 빔의 사이즈 중 적어도 하나를 가변시킨다. 일 실시예에 있어서, 빔 사이즈 조절부(140)는 모터와 같은 구동수단으로 구현될 수 있다.
예컨대, 빔 사이즈 조절부(140)는 집광렌즈(132)의 위치를 광파이프(120)쪽 또는 시준렌즈(134)쪽으로 이동시키거나, 시준렌즈(134)의 위치를 집광렌즈(132)쪽 또는 포커싱렌즈(136)쪽으로 이동시킴으로써 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 형상을 정사각형에서 직사각형으로 변경시키거나 직사각형에서 정사각형 형상으로 변경시킬 수 있다.
또한, 빔 사이즈 조절부(140)는 집광렌즈(132)의 위치를 광파이프(120)쪽 또는 시준렌즈(134)쪽으로 이동시키거나, 시준렌즈(134)의 위치를 집광렌즈(132)쪽 또는 포커싱렌즈(136)쪽으로 이동시킴으로써 타겟면에 조사되는 빔 사이즈의 크기를 확대시키거나 축소시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 빔사이즈 조절부(140)를 통해 광학 시스템(100)이 적용되는제품의 종류에 따라 레이저 빔의 형상은 물론 레이저 빔 사이즈를 조절할 수 있어, 광학 시스템이 적용될 수 있는 제품범위를 확장시킬 수 있게 된다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 광학 시스템(100)이 IC 칩을 기판에 본딩하는 반도체 생산 공정에 적용되는 경우 본딩 대상이 되는 IC칩이 CSP칩일 때, 빔사이즈 조절부(140)는 조사되는 레이저 빔 사이즈가 2~10mm가 되도록 릴레이 렌즈부(130)에 포함된 집광렌즈(132) 및 시준렌즈(134) 중 적어도 하나의 위치를 조절할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 본딩 대상이 되는 IC칩이 BGA칩일 때, 빔사이즈 조절부(140)는 조사되는 레이저 빔 사이즈가 10~25mm가 되도록 릴레이 렌즈부(130)에 포함된 집광렌즈(132) 및 시준렌즈(134) 중 적어도 하나의 위치를 조절할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 빔 사이즈 조절부(140)는 작동거리(Working Distance)가 130~200mm가 되도록 릴레이 렌즈부(130)에 포함된 각 렌즈들(132~136)의 위치를 조절할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 광학 시스템 105: 레이저 소스
110: 광섬유 120: 광파이프
130: 릴레이 렌즈부 132: 집광렌즈
134: 시준렌즈 134a: 오목렌즈
134b: 볼록렌즈 136: 포커싱렌즈
140: 빔 사이즈 조절부 412: 반사방지필름
414: 반사필름

Claims (7)

  1. 레이저 소스에 커플링되어 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔을 기준값 이상의 발산각으로 출력하는 광섬유;
    상기 광섬유로부터 상기 기준값 이상의 발산각으로 출력되는 상기 레이저 빔을 전반사시켜 균질화하는 광파이프; 및
    상기 광파이프에 의해 균질화된 레이저 빔을 타겟면에 조사하는 릴레이 렌즈부를 포함하는 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광파이프는 사각형상의 단면을 갖고,
    상기 사각형상의 단면의 가로 및 세로 길이는 각각 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광파이프는 사각기둥 형상이고,
    상기 사각기둥의 6면 중 상기 레이저 빔이 입사되는 입사면과 상기 균질화된 레이저 빔이 출사되는 출사면에는 반사방지(Anti Reflection) 필름이 코팅되어 있고,
    상기 사각기둥의 나머지 4면에는 반사(Reflection) 필름이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유와 상기 광파이프 간의 이격거리는 0.1mm 이상 0.5mm 이하인 것을 특징으로 하는 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광파이프의 길이는 50mm 이상 100mm이하인 것을 특징으로 하는 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 렐레이 렌즈부는,
    상기 광파이프에서 출력되는 상기 레이저 빔을 집광하는 집광렌즈;
    상기 집광렌즈에 의해 집광된 레이저 빔을 시준시키는 시준렌즈; 및
    상기 시준렌즈에 의해 시준된 레이저 빔을 상기 타겟면에 포커싱시키는 포커싱렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 집광렌즈 및 상기 시준렌즈 중 적어도 하나의 위치를 가변시켜 상기 타겟면에 조사되는 레이저 빔의 형상 및 사이즈 중 적어도 하나를 가변시키는 빔사이즈 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 균질화된 레이저 빔의 사이즈를 가변시키는 광학 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102140603B1 (ko) * 2019-02-28 2020-08-03 주식회사 아큐레이저 레이저 빔의 빔 분포를 조절시키는 광학시스템
WO2022203960A1 (en) * 2021-03-25 2022-09-29 Illumina, Inc. Apparatus and methods for transmitting light

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