KR20200033387A - 광 재배열 장치, 이를 포함하는 시스템 및 광 재배열 장치의 제공 방법 장치 - Google Patents
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Abstract
광 재배열 장치는, 전면, 상면, 제1 측면, 하면, 제2 측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가진다. 상기 상면 및 상기 하면은 평행하고, 입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상기 상면, 상기 하면, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에서 전반사되어 출사 빔이 상기 전면 또는 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되도록 상기 전면, 상기 상면, 상기 제1 측면, 상기 하면, 상기 제2 측면 및 상기 후면 사이의 면각들을 갖는다. 광 재배열 장치는 수직 입사, 수직 출사 및 전반사만을 이용하기 때문에 빔의 손실을 최소화하고, 하나의 광학 블록(optical block)을 사용하여 입사 빔의 분할 및 각분포 반전을 효율적으로 구현할 수 있으며, 하나의 광학 블록을 절단하여 제작되기 때문에 제작이 용이하고 빔 형성 시스템 등의 광학 시스템에 적용시 다른 광학 장치들과 용이하게 정렬될 수 있다.
Description
본 발명은 광학 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 재배열 장치, 이를 포함하는 시스템 및 광 재배열 장치의 제공 방법 장치에 관한 것이다.
라인 형태로 배치된 빔에서 수직 방향 및 수평 방향의 각분포(angle distribution)가 다를 경우 빔의 전체적인 형상은 유지한 채 상기 각분포를 반전 또는 90도 회전시켜야 하는 경우가 있다. 예를 들어, 라인 빔을 만드는 경우 렌즈를 써서 빔을 길게 늘이게 되면 장축 방향으로 각분포가 작고 단축 방향으로 각분포가 커서 얇은 폭의 라인 빔을 형성하는데 한계가 있다. 이 경우 수직 방향 및 수평 방향의 각분포를 반전시키면 얇은 라인 빔 형성에 효과적이다. 또한 레이저 다이오드 어레이를 사용하여 고출력의 레이저를 제작하는 경우 광을 한 지점으로 집광시키기 위해 각분포를 반전시켜야 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은, 효율적으로 입사빔의 각분포를 반전시킬 수 있는 광 재배열 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 일 목적은, 효율적으로 입사 빔의 각분포를 반전시킬 수 있는 광 재배열 장치를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 일 목적은, 효율적으로 입사 빔의 각분포를 반전시킬 수 있는 광 재배열 장치의 제공 방법을 제공하는 것이다.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는, 전면, 상면, 제1 측면, 하면, 제2 측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가진다. 상기 상면 및 상기 하면은 평행하고, 입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상기 상면, 상기 하면, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에서 전반사되어 출사 빔이 상기 전면 또는 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되도록 상기 전면, 상기 상면, 상기 제1 측면, 상기 하면, 상기 제2 측면 및 상기 후면 사이의 면각들을 갖는다.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는, 전면, 상면, 제1 측면, 하면, 제2 측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가지며, 상기 상면 및 상기 하면은 평행하다. 상기 전면 및 상기 하면 사이의 면각은 45도 또는 135이고, 상기 후면 및 상기 하면 사이의 면각은 45도 또는 135도이고, 상기 전면 및 상기 제1 측면 사이의 면각은 90도이고, 상기 전면 및 상기 제2 측면 사이의 면각은 45도 또는 135도이다.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 시스템은 측면 방향으로 인접하도록 배열된 복수의 광 재배열 장치들을 포함한다. 상기 복수의 광 재배열 장치들의 각각은,
전면, 상면, 우측면, 하면, 좌측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가지며, 상기 상면 및 상기 하면은 평행하고, 입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상기 상면, 상기 하면, 상기 우측면 및 상기 좌측면에서 전반사되어 출사 빔이 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되도록 상기 전면, 상기 상면, 상기 우측면, 상기 하면, 상기 좌측면 및 상기 후면 사이의 면각들이 형성된다.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 빔 형성 시스템은 광 재배열 장치 및 집광 렌즈 유닛을 포함한다. 상기 광 재배열 장치는 전면, 상면, 제1 측면, 하면, 제2 측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가지며, 상기 상면 및 상기 하면은 평행하고, 입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상기 상면, 상기 하면, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에서 전반사되어 출사 빔이 상기 전면 또는 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되도록 상기 전면, 상기 상면, 상기 제1 측면, 상기 하면, 상기 제2 측면 및 상기 후면 사이의 면각들을 갖는다. 상기 집광 렌즈 유닛은 상기 출사 빔을 집광하여 라인 빔을 형성한다.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제공 방법은, Y축과 수직인 상면 및 하면을 갖는 광학 블록을 X축을 회전축으로 45도 또는 -45도 회전하여 경사진 상태로 배치하는 단계, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을45도 또는 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 제1 측면을 형성하는 단계, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 또는 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 상기 광 재배열 장치의 제2 측면을 형성하는 단계 및 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면 또는 XZ 평면과 평행하게 절단하여 상기 광 재배열 장치의 전면을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 수직 입사, 수직 출사 및 전반사만을 이용하기 때문에 빔의 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 하나의 광학 블록(optical block)을 사용하여 입사 빔의 분할 및 각분포 반전을 효율적으로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 하나의 광학 블록을 절단하여 제작되기 때문에 제작이 용이하고 빔 형성 시스템 등의 광학 시스템에 적용시 다른 광학 장치들과 용이하게 정렬될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제공 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2a 및 2b는 본 명세서에서 사용되는 회전각 및 면각을 나타내는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 9는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
도 10 및 11은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 전파 과정을 나타내는 도면들이다.
도 12 내지 15b는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치에 의한 입사 빔의 분할 및 각분포 반전을 나타내는 도면들이다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
도 17 및 18은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치들을 나타내는 도면들이다.
도 19 내지 22는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치를 나타내는 도면이다.
도 24a, 24b 및 24c는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 시스템을 나타내는 도면들이다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 빔 형성 시스템을 나타내는 도면이다.
도 26 내지 28은 도 25의 빔 형성 시스템의 빔 형성 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a 및 2b는 본 명세서에서 사용되는 회전각 및 면각을 나타내는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 9는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
도 10 및 11은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 전파 과정을 나타내는 도면들이다.
도 12 내지 15b는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치에 의한 입사 빔의 분할 및 각분포 반전을 나타내는 도면들이다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
도 17 및 18은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치들을 나타내는 도면들이다.
도 19 내지 22는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치를 나타내는 도면이다.
도 24a, 24b 및 24c는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 시스템을 나타내는 도면들이다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 빔 형성 시스템을 나타내는 도면이다.
도 26 내지 28은 도 25의 빔 형성 시스템의 빔 형성 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하, 설명 및 도시의 편의를 위하여 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 이용하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. XY 평면은 Z축에 수직한 평면을 나타내고, YZ 평면은 X축에 수직한 평면을 나타내고, ZX 평면은 Y축에 수직한 평면을 나타낸다.
X축, Y축 및 Z축은 서로 직교하는 3개의 상대적인 방향들을 표시하기 위해 사용되는 것일 뿐이며 특정한 방향들에 고정되는 것은 아니다. 다른 특별한 언급이 없는 한 본 명세서에서 Z축은 입사빔의 입사면 및 출사 빔의 출사면에 수직한 방향으로 사용된다.
본 명세서에서 전면, 상면, 제1 측면, 하면, 제2 측면 및 후면은 육면체의 면들의 상대적인 위치를 지칭하기 위해 사용되는 것일 뿐이며 상기 육면체의 특정한 면을 각각 지칭하는 것은 아니다. 전면 및 후면은 서로 마주보는 2개의 면들을 나타내고, 하면 및 상면은 서로 마주보는 다른 2개의 면들을 나타내고, 제1 측면 및 제2 측면은 서로 마주보는 또 다른 2개의 면들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제공 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, Y축과 수직인 상면 및 하면을 갖는 광학 블록(optical block)을 X축을 회전축으로 45도 또는 -45도 회전하여 경사진 상태로 배치한다(단계 S100). 상기 광학 블록은 렌즈, 프리즘 등과 같은 광학 장치(optics)와 동일한 재료로 형성된 육면체의 형상을 가질 수 있다. 상기 광학 블록의 상면 및 하면은 광 재배열 장치의 상면 및 하면에 해당한다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 평행한 상면 및 하면을 갖는다.
상기 경사진 상태의 광학 블록을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 또는 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 제1 측면을 형성한다(단계 S200).
상기 경사진 상태의 광학 블록을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 또는 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 상기 광 재배열 장치의 제2 측면을 형성한다(단계 S300).
일 실시예에서, 상기 제1 측면은 우측면이고 상기 제2 측면은 좌측면일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제1 측면은 좌측면이고 상기 제2 측면은 우측면일 수 있다.
상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면 또는 XZ 평면과 평행하게 절단하여 상기 광 재배열 장치의 전면을 형성한다(단계 S400).
상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면 또는 XZ 평면과 평행하게 절단하여 상기 광 재배열 장치의 후면을 형성한다(단계 S500).
상기 제1 측면을 형성하는 단계(단계 S200), 상기 제2 측면을 형성하는 단계(단계 S300), 상기 전면을 형성하는 단계(단계 S400) 및 상기 후면을 형성하는 단계(단계 S500)은 특정한 순서로 수행될 필요는 없으며, 임의의 순서로 수행되어도 무방하다. 상기 광학 블록의 상기 경사진 상태를 동일하게 유지하면 절단 순서에 관계 없이 동일한 형태의 광 재배열 장치가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전면은 입사 빔이 수직으로 입사되는 입사면에 해당함과 동시에 출사 빔이 수직으로 출사되는 출사면에 해당할 수 있다. 이 경우 상기 후면을 형성하는 단계(단계 S500)은 생략될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 전면은 입사 빔이 수직으로 입사면에 해당하고 상기 후면은 출사 빔이 수직으로 출사되는 출사면에 해당할 수 있다.
빔의 전체 형상은 유지한 채 빔의 각분포를 회전시키기 위해 빔을 여러 부분들로 분할할 필요가 있는 경우, 종래의 기술들은 프리즘 어레이(prism array)를 사용하거나 45도 기울어진 실린더 렌즈 어레이(cylindrical lens array)를 사용하여 빔을 분할하고, 분할된 각각의 부분을 광학 장치를 이용하여 회전시켰다. 이 경우 광학 장치들의 가공이 매우 어려운 단점이 있다.
또 다른 방법으로는 2개의 미러(mirror)들 사이에 경사진 방향으로 빔을 입사시키고 두 미러들 사이의 반사 횟수에 따라 조금씩 광을 출사시키는 방법이 있다. 이 경우 시스템은 간단하지만 빔의 위치에 따라 미러들에서 반사되는 횟수가 달라 출사 빔의 손실이 달라지고 또 고출력 광을 사용할 경우 반사 코팅의 손상 문제가 있었다.
본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 방법에 따라 제공되는 광 재배열 장치는, 입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상기 상면, 상기 하면, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에서 전반사되어 출사 빔이 상기 전면 또는 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되도록 상기 전면, 상기 상면, 상기 제1 측면, 상기 하면, 상기 제2 측면 및 상기 후면 사이의 면각들을 갖는다. 광 재배열 장치의 내부에서 진행하는 빔은 45도의 입사각과 45도의 반사각으로 전반사될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 수직 입사, 수직 출사 및 전반사만을 이용하기 때문에 빔의 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 도 1의 방법에 따라 제공되는 광 재배열 장치는, Z 방향으로 진행하는 상기 입사 빔을 X 방향으로 복수의 부분들로 분할하고 상기 입사 빔의 상기 복수의 부분들의 각각에 대하여 X 방향의 제1 축 및 Y 방향의 제2 축을 서로 반전하여 X 방향으로 배열되는 복수의 조각 빔들을 포함하는 상기 출사 빔을 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 하나의 광학 블록(optical block)을 사용하여 입사 빔의 분할 및 각분포 반전을 효율적으로 구현할 수 있다.
또한, 도 1의 방법에 따라 제공되는 광 재배열 장치는, 하나의 광학 블록을 절단하여 제작되기 때문에 제작이 용이하고 라인 빔 형성 시스템이나 고출력 레이저 제작을 위한 레이저 다이오드 어레이 집광 시스템 등의 광학 시스템에 적용시 다른 광학 장치들과 용이하게 정렬될 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 45도의 회전각을 이용한 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 45도와 다른 적절한 예각들의 조합을 회전각들로 하여 광학 블록을 절단함으로써 구현될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 광학 블록(50)을 Y축과 수직한 평행 상태로 그대로 두고, 그 대신에 앞에서 설명한 절단면들을 X축을 회전축으로 -45도 회전하여 전술한 바와 같은 절단 공정을 수행함으로써 제공될 수 있다.
도 2a 및 2b는 본 명세서에서 사용되는 회전각 및 면각을 나타내는 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 회전축(rotation axis)를 바라볼 때 시계 방향의(clockwise) 회전각이 양의 각에 해당하고 반시계 방향의(counterclockwise) 회전각이 음의각에 해당하는 것으로 정의할 수 있다. 이러한 정의는 본 발명의 실시예들에 따른 실시예들의 설명 및 이해를 돕기 위한 것에 불과하며, 반시계 방향의 회전각을 양의 각으로 해당하고 시계 방향의 회전각을 음의 각에 해당하는 것으로 정의하여도, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 동일한 광 재배열 장치가 제공될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제1 평면(PN1)과 제2 평면(PN2) 사이의 면각(face angle or interfacial angle)은 제1 평면(PN1)과 제2 평면(PN2)의 교선(line of intersection)(Lint)에 수직이고 제1 평면(PN1)과 제2 평면(PN2)에 포함되는 2개의 법선(normal line)들 사이의 2개의 각들(θa, θb)으로 정의된다. 다른 특별한 언급이 없는 한 본 명세서에서 면각은 2개의 각들(θa, θb) 중에서 광 재배열 장치 내에 포함되는 내각을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 광 재배열 장치(100)는 전면(front face)(S1), 상면(top face)(S2), 제1 측면(fist side face)(S3), 하면(bottom face)(S4), 제2 측면(second side face)(S5) 및 후면(back face)(S6)으로 이루어진 육면체 형상을 갖는다. 설명 및 도시의 편의상 제1 측면(S3)이 우측면(right side face)에 해당하고 제2 측면(S5)이 좌측면(left-side face)에 해당하는 것으로 간주하지만, 전술한 바와 같이 제1 측면(S3)이 좌측면에 해당하고 제2 측면(S5)이 우측면에 해당하는 경우에도 동일한 설명이 적용될 수 있다.
광 재배열 장치(100)는, 예를 들어, 도 1의 방법에 따라 제공될 수 있다. 일반적으로, 도 1의 방법에 따라 제공되는 광 재배열 장치는 상면(S2) 및 하면(S4)이 평행 사변형 또는 사다리꼴일 수 있다. 도 3에는 도시의 편의상 상면(S2) 및 하면(S4)이 평행 사변형인 경우를 도시하였다.
광 재배열 장치(100)는 입사 빔이 전면(S1)을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상면(S2), 하면(S4), 제1 측면(S3) 및 제2 측면(S5)에서 전반사되어 출사 빔이 전면(S1) 또는 후면(S6)을 통하여 수직으로 출사되도록 전면(S1), 상면(S2), 제1 측면(S3), 하면(S4), 제2 측면(S5) 및 후면(S6) 사이의 면각들을 갖는다. 상면(S2)과 하면(S4)은 서로 평행하므로, 하나의 면이 상면(S2)과 이루는 면각은 상기 하나의 면이 하면(S4)과 이루는 면각의 보각에 해당한다. 광 재배열 장치(110)의 내부에서 진행하는 빔은 45도의 입사각과 45도의 반사각으로 전반사될 수 있다.
도 3에는 전면(S1) 및 하면(S2)사이의 면각(θ1), 전면(S1) 및 제1 측면(S3) 사이의 면각(θ2), 전면(S1) 및 제2 측면(S5) 사이의 면각(θ3), 후면(S6) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ4), 제1 측면(S3) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ5)과 제2 측면(S5) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ6)이 표시되어 있다. 출사 빔이 후면(S6)을 통하여 출사되는 경우에는 출사 빔이 수직으로 출사되어야 하므로, 후면(S6)은 전면(S1)과 평행하거나 수직할 수 있다. 이와 같은 면각들(θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6)이 결정되면 다른 나머지 면각들은 일의적으로 결정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 절단면에 따라서 전면(S1) 및 하면(S2) 사이의 면각(θ1)은 45도 또는 135도일 수 있고, 후면(S6) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ4)은 45도 또는 135도일 수 있고, 제1 측면(S3) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ5)은 60도 또는 120도 일 수 있고, 제2 측면(S5) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ6)은 60도 또는 120도 일 수 있다. 또한, 절단면에 따라서 전면(S1) 및 제1 측면(S3) 사이의 면각(θ2)은 90도 일 수 있고, 전면(S1) 및 제2 측면(S5) 사이의 면각(θ3)은 45도 또는 135도일 수 있다.
도 4 내지 9는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
도 4를 참조하면, 광 재배열 장치의 제작을 위해광학 블록(50)이 제공된다. 광학 블록(50)은 렌즈, 프리즘 등과 같은 광학 장치와 동일한 재료로 형성된 육면체의 형상을 가질 수 있다. 광학 블록(50)의 상면(S2) 및 하면(S2)은 Y축에 수직이고 서로 평행하다. 광학 블록(50)의 상면(S2) 및 하면(S2)은 제작 과정이 완료된 후의 결과물로서의 광 재배열 장치의 상면(S2) 및 하면(S2)으로 그대로 이용된다.
도 5를 참조하면, 광학 블록(50)을 X축을 회전축으로 45도 회전하여 경사진 상태로 배치한다. 도 5 내지 9를 참조하여 광학 블록(50)을 X축을 회전축으로 45도 회전하여 경사진 상태로 배치하는 경우를 예로 들어 실시예들을 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 광학 블록(50)을 X축을 회전축으로 -45도 회전하여 경사진 상태로 배치한 후 전술한 바와 같은 절단 공정을 수행함으로써 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 광학 블록(50)을 Y축과 수직한 평행 상태로 그대로 두고, 그 대신에 앞에서 설명한 절단면들을 X축을 회전축으로 -45도 회전하여 전술한 바와 같은 절단 공정을 수행함으로써 제공될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 경사진 상태의 광학 블록(50)을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 제1 측면(S3)을 형성한다. 또한, 상기 경사진 상태의 광학 블록(50)을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 제2 측면(S5)을 형성한다. 도 7에는 도 6의 절단 공정이 수행된 후의 광학 블록(101a)이 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 상기 경사진 상태의 광학 블록(101a)을XY 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 전면(S1)을 형성한다. 또한, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 후면(S6)을 형성한다.
도 9에는 도 6 및 도 8의 절단 공정이 수행된 후의 최종적인 광 재배열 장치(101)가 도시되어 있다.
이하, 도 9를 참조하여 광 재배열 장치(101)의 전면(S1), 상면(S2), 제1 측면(S3), 하면(S4), 제2 측면(S5) 및 후면(S6) 사이의 면각들을 설명한다.
전면(S1)의 법선 벡터(V1), 상면(S2)의 법선 벡터(V2), 제1 측면(S3)의 법선 벡터(V3), 하면(S4)의 법선 벡터(V4), 제2 측면(S5)의 법선 벡터(V5) 및 후면(S6)의 법선 벡터(V6)은 수학식 1과 같이 구해질 수 있다.
[수학식 1]
V1=(0, 0, 1) or (0, 0, -1)
V2=(0, 1, -1) or (0, -1, 1)
V3=(1, -1, 0) or (-1, 1, 0)
V4=(0, -1, 1) or (0, 1, -1)
V5=(1, 0, -1) or (-1, 0, 1)
V6=(0, 0, -1) or (0, 0, 1)
2개의 평면들 사이의 면각은 수학식 2와 같은 내적을 이용하여 구할 수 있다.
[수학식 2]
Vi·Vj = |Vi||Vj|cosθ
수학식 2에서 Vi는 i 평면(Si)의 법선 벡터, Vj는 j 평면(Sj) θ는 i 평면(Si)과 j 평면(Sj) 사이의 면각 또는 그 보각에 해당한다. 도 2b를 참조하여 전술한 바와 같이 다른 특별한 언급이 없는 한 본 명세서에서 면각은 2개의 각들(θa, θb) 중에서 광 재배열 장치 내에 포함되는 내각을 나타낸다.
이와 같이, 내적을 이용하여 면각을 구하면, 광 재배열 장치(101)의 경우, 전면(S1) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ1)은 45도가 되고, 후면(S6) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ4)은 135도가 되고, 제1 측면(S3) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ5)은 60도가 되고, 제2 측면(S5) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ6)은 60도가 되고, 전면(S1) 및 제1 측면(S3) 사이의 면각(θ2)은 90도가 되고, 전면(S1) 및 제2 측면(S5) 사이의 면각(θ3)은 135도가 된다.
상면(S2)과 하면(S4)은 서로 평행하고, 수직 출사를 위해 후면(S6)은 전면(S1)과 평행하거나 수직하기 때문에, 상기와 같은 적어도 6개의 면각들(θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6)이 결정되면 다른 나머지 면각들은 일의적으로 결정될 수 있다.
도 9의 광 재배열 장치(101)는 상면(S2) 및 하면(S4)이 평행 사변형인 경우에 해당한다. 상면(S2) 및 하면(S4)의 모서리들이 이루는 각은 54.74도와 그 보각인 125.26도이다.
도 10 및 11은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 전파 과정을 나타내는 도면들이다.
도 10을 참조하면, 도 9의 입사 빔(BI)이 광 재배열 장치(101)의 전면(S1)을 통하여 수직으로 입사된 경우, 입사 빔(BI)이 상면(S2), 하면(S4), 제1 측면(S3) 및 제2 측면(S5)에서 전반사되어 출사 빔(BO)이 전면(S1)을 통하여 수직으로 출사된다. 광 재배열 장치(101)의 내부에서 전반사되는 광은 전반사면과 항상 45도의 입사각을 갖고, 따라서 전반사면의 각각에 대하여 입사 광과 반사 광은 90도를 이룬다.
광 재배열 장치(101)는, Z 방향으로 진행하는 입사 빔(BI)을 X 방향으로 복수의 부분들로 분할하고 입사 빔(BI)의 상기 복수의 부분들의 각각에 대하여 X 방향의 제1 축(AX1) 및 Y 방향의 제2 축(AX2)을 서로 반전하여 X 방향으로 배열되는 복수의 조각 빔들을 포함하는 출사 빔(BO)을 제공한다.
도 10에는 입사 빔(BI)의 하나의 부분(PBI) 및 이에 상응하는 출사 빔(BO)의 하나의 조각 빔(PBO)가 도시되어 있다. 입사 빔(BI)의 분할된 각 부분(PBI)은 제1 축(AX1)이 X축에 평행하고 제2 축(AX2)이 Y 방향에 평행하다. 반면에 출사 빔(BO)의 각 조각 빔(PBO)은 제1 축(AX1)이 X축에 평행하고 제2 축(AX2)이 Y 방향에 평행하다.
Z 방향에서 바라볼 때, 입사 빔(BI)의 분할된 각 부분(PBI)의 모서리들은 ABCD의 순서를 가지지만, 출사 빔(BO)의 각 조각 빔(PBO)의 모서리들은 DCBA의 순서를 갖는다. 이와 같이, 광 재배열 장치(101)는 입사 빔(BI)의 각 부분(PBI)의 각분포를 반전 또는 90도 회전하여 출사 빔(BO)의 각 조각 빔(PBO)을 제공한다.
도 11에는 입사 빔(BI)의 광(PL)이 광 재배열 장치(101)의 내부에서 진행하는 단면들(①, ②, ③, ④)의 광 경로가 도시되어 있다.
전면(S1) 포인트 a에 수직 입사한 광(PL)은 단면 ①에서와 같이 하면(S2) 및 상면(S2)에 45도로 입사하면서 Z 방향 및 Y 방향으로 교호적으로(alternately) 전반사되고, 최종적으로 하면(S2) 포인트 b에서 반사된다.
이후 수직으로 반사된 광은 포인트 c에서 제1 측면(S3)에 45도 각도로 입사하여 전반사된 후 단면 ②에서와 같이 X축에 평행하게 진행한다.
이후 포인트 d에서 제2 측면(S5)에 45도로 입사하여 전반사된 후 단면 ③에서와 같이 Z축을 따라 진행하여 하면(S4)의 포인트 e에 45도 각도로 입사한다.
이후 단면 ④와 같이 하면(S2) 및 상면(S2)에 45도로 입사하면서 Z 방향 및 Y 방향으로 교호적으로 전반사되고, 최종적으로 후면(S6)에 수직 입사해 포인트 f를 통과해 출사된다.
광이 광 재배열 장치(101)의 내부를 전파해 나가면서 모든 입사 각도가 45도로 모든 면에서 전반사되어 반사에 의한 손실이나 코팅 문제가 없다.
입사 과정에서의 손실을 감소하기 위하여 입사면인 전면(S1)에 90도 입사에 대한 반사 방지 코팅막(AR1)이 형성될 수 있다. 또한, 출사 과정에서의 손실을 감소하기 위하여 출사면인 후면(S6)면에 90도 입사에 대한 반사 방지 코팅막(AR2)이 형성될 수 있다.
도 12 내지 15b는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치에 의한 입사 빔의 분할 및 각분포 반전을 나타내는 도면들이다.
도 13a, 도 13b 및 13c는 도 12의 광 재배열 장치(102)에 의한 전파 과정을 나타내고, 도 15a 및 15b는 도 14의 광 재배열 장치(103)에 의한 전파 과정을 나타낸다.
도 12 내지 15b에서, BI는 입사 빔을 나타내고, BD는 광 재배열 장치 중앙의 YZ 평면 상에 위치한 대각면에서 분할된 빔들을 나타내고, BO는 출사 빔을 나타내고, PBOi(i는 자연수)는 출사 빔(BO)의 조각 빔들을 나타낸다. 도 13a 및 13c에서, AI, AD 및 AO는 입사 빔(BI), 대각면의 빔(BD) 및 출사 빔(BO)의 각분포를 각각 나타낸다. 도 13a, 13b 및 15a는 입사 빔(BI)이 빔 익스팬더 등에 의하여 X 방향으로 길게 신장되는 형태를 갖는 경우에 해당하고, 도 13c 및 15b는 입사 빔(BI)이 복수의 레이저 다이오드들 등에서 출력되어 X 방향으로 배열된 광들의 집합인 경우에 해당한다. h1은 도 12의 광 재배열 장치(102)의 입사면의 두께를 나타내고 h2는 도 14의 광 재배열 장치(103)의 입사면의 두께를 나타낸다. 입사면이 하면과 45도의 면각을 이루기 때문에 입사면의 두께는 광 재배열 장치의 상면과 하면 사이의 두께의 sqrt(2) 배가 된다.
도 12에서와 같이 라인 형태의 입사 빔(BI)을 광 재배열 장치(102)의 전면에 입사시키고 입사면인 전면, 대각면 및 출사면인 후면에서의 빔의 형태를 살펴보면 도13a 및 13b와 같다. 라인 빔의 장축은 유지되면서 빔이 분할되어 90도 회전된 형태의 조각 빔들(PBOi)로 나타난다. 라인 빔이 우측면에 전반사되는 위치에 따라서 차례대로 평행 사변형 형태의 부분 빔들로 나뉘어지고 다시 좌측면에서 전반사된 후에 사각형 형태의 조각 빔들(PBOi)로 출사된다. 도 13a 및 13b에 도시된 바와 같이 입사 빔(BI)의 위치가 바뀌게 되면 출사 빔에서 끝부분의 형태가 달라지므로 라인 빔의 길이와 광 재배열 장치(102)의 입사면의 두께(h1)를 고려해서 입사 위치를 결정할 수 있다. 도 14의 광 재배열 장치(103)의 입사면의 두께(h2)는 도 12의 광 재배열 장치(102)의 입사면의 두께(h1)의 절반에 해당한다. 도 13a 및 13b의 조각 빔들(PBO1~PBO4)의 경우와 비교할 때, 도 15a의 조각 빔들(PBO1~PBO6)은 개수가 증가하는 대신, 각 조각 빔의 Y 방향의 길이가 감소하고 인접한 조각 빔들 사이의 간격이 감소한다. 이와 같이, 입사면의 두께를 조절하여, 다시 말해, 광 재배열 장치의 상면 및 하면 사이의 두께를 조절하여 출사 빔(BO)의 복수의 조각 빔들의 개수 및 빔의 두께를 조절할 수 있다.
한편, 도 13c 및 15b를 참조하면, 입사 빔(BI)이 복수의 레이저 다이오드들 등에서 제공될 수 있는 라인 형태로 배열된 복수의 광들인 경우에는, 입사면의 두께를 조절하여 출사 빔(BO)의 광 배열 형태를 조절할 수 있다.
도 13a 및 13c 에는 빔들(BI, BD, BO)에 각각 상응하는 각분포들(AI, AD, AO)이 함께 도시되어 있다. 여기서 각 분포는 엠 스퀘어(M^2)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
레이저 분야에서, BPP(beam parameter product)는 레이저 빔의 분산각(divergence angle) 및 빔의 가장 좁은 위치에서의 반경의 곱을 나타낸다. 동일한 파장에서 이상적인(ideal) 가우션 빔(Gaussian beam)의 BPP에 대한 실제 빔의 BPP의 비율을 엠 스퀘어로 나타낼 수 있다. 엠 스퀘어는 빔 품질(beam quality)를 나타내는 파장에 독립적인(wavelength-independent) 수치이다.
도 13a 및 13c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 하나의 광학 블록을 사용하여, 입사 빔의 분할 뿐만 아니라 X 방향 및 Y 방향의 각분포 반전을 동시에 효율적으로 구현할 수 있다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
도 4, 5 및 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 광학 블록(50)을 X축을 회전축으로 45도 회전하여 경사진 상태로 배치한 후, 상기 경사진 상태의 광학 블록(50)을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 제1 측면(S3)을 형성하고, 상기 경사진 상태의 광학 블록(50)을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 제2 측면(S5)을 형성할 수 있다. 도 16a에는 도 6의 절단 공정이 수행된 후의 광학 블록(101a)이 도시되어 있다.
도 16a를 참조하면, 상기 경사진 상태의 광학 블록(101a)을 XY 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 전면(S1)을 형성한다. 또한, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XZ 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 후면(S6)을 형성한다.
도 16b에는 도 6 및 도 16a의 절단 공정이 수행된 후의 최종적인 광 재배열 장치(104)가 도시되어 있다.
광 재배열 장치(104)의 전면(S1), 상면(S2), 제1 측면(S3), 하면(S4), 제2 측면(S5) 및 후면(S6) 사이의 면각들은 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이 수학식 1 및 수학식 2를 사용하여 구할 수 있다. 단, 수학식 1과 다르게 광 재배열 장치(104)의 후면(S6)의 법선 벡터 V6'는 (0, 1, 0) 또는 (0, -1, 0)이 된다.
이와 같이, 내적을 이용하여 면각을 구하면, 광 재배열 장치(104)의 전면(S1) 및 하면(S2) 사이의 면각(θ1)은 45도가 되고, 후면(S6) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ4)은 45도가 되고, 제1 측면(S3) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ5)은 60도가 되고, 제2 측면(S5) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ6)은 60도가 되고, 전면(S1) 및 제1 측면(S3) 사이의 면각(θ2)은 90도가 되고, 전면(S1) 및 제2 측면(S5) 사이의 면각(θ3)은 135도가 된다.
상면(S2)과 하면(S4)은 서로 평행하고, 수직 출사를 위해 후면(S6)은 전면(S1)과 평행하거나 수직하기 때문에, 상기와 같은 적어도 6개의 면각들(θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6)이 결정되면 다른 나머지 면각들은 일의적으로 결정될 수 있다.
도 16b의 광 재배열 장치(104)는 상면(S2) 및 하면(S4)이 평행 사변형인 경우에 해당한다. 광 재배열 장치(104)의 경우, 입사 빔(BI)이 전면(S1)을 통하여 Z 방향으로 입사되고 출사 빔(BO)이 후면(S6)을 통하여 Y 방향으로 출사될 수 있다.
도 17 및 18은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치들을 나타내는 도면들이다. 이하 전술한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
도 17을 참조하면, 광학 블록을 X축을 회전축으로 45도 회전하여 경사진 상태로 배치한 후, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(105)의 제1 측면(S3)을 형성하고 상기경사진 상태의 광학 블록을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(105)의 제2 측면(S5)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(105)의 전면(S1)을 형성하고, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(105)의 후면(S6)을 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 내적을 이용하여 면각을 구하면, 광 재배열 장치(105)의 전면(S1) 및 하면(S2) 사이의 면각(θ1)은 45도가 되고, 후면(S6) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ4)은 135도가 되고, 제1 측면(S3) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ5)은 120도가 되고, 제2 측면(S5) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ6)은 120도가 되고, 전면(S1) 및 제1 측면(S3) 사이의 면각(θ2)은 45가 되고, 전면(S1) 및 제2 측면(S5) 사이의 면각(θ3)은 90도가 된다.
상면(S2)과 하면(S4)은 서로 평행하고, 수직 출사를 위해 후면(S6)은 전면(S1)과 평행하거나 수직하기 때문에, 상기와 같은 적어도 6개의 면각들(θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6)이 결정되면 다른 나머지 면각들은 일의적으로 결정될 수 있다.
도 17의 광 재배열 장치(105)는 상면(S2) 및 하면(S4)이 평행 사변형인 경우에 해당한다. 광 재배열 장치(105)의 경우, 입사 빔이 전면(S1)을 통하여 Z 방향으로 입사되고 출사 빔이 후면(S6)을 통하여 Z 방향으로 출사될 수 있다.
도 18을 참조하면, 광학 블록을 X축을 회전축으로 45도 회전하여 경사진 상태로 배치한 후, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(106)의 제1 측면(S3)을 형성하고 상기경사진 상태의 광학 블록을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(106)의 제2 측면(S5)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(106)의 전면(S1)을 형성하고, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XZ 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(106)의 후면(S6)을 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 내적을 이용하여 면각을 구하면, 광 재배열 장치(106)의 전면(S1) 및 하면(S2) 사이의 면각(θ1)은 45도가 되고, 후면(S6) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ4)은 45도가 되고, 제1 측면(S3) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ5)은 120도가 되고, 제2 측면(S5) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ6)은 120도가 되고, 전면(S1) 및 제1 측면(S3) 사이의 면각(θ2)은 45가 되고, 전면(S1) 및 제2 측면(S5) 사이의 면각(θ3)은 90도가 된다.
상면(S2)과 하면(S4)은 서로 평행하고, 수직 출사를 위해 후면(S6)은 전면(S1)과 평행하거나 수직하기 때문에, 상기와 같은 적어도 6개의 면각들(θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6)이 결정되면 다른 나머지 면각들은 일의적으로 결정될 수 있다.
도 18의 광 재배열 장치(106)는 상면(S2) 및 하면(S4)이 평행 사변형인 경우에 해당한다. 광 재배열 장치(106)의 경우, 입사 빔이 전면(S1)을 통하여 Z 방향으로 입사되고 출사 빔이 후면(S6)을 통하여 Y 방향으로 출사될 수 있다.
도 19 내지 22는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치의 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
도 5를 참조하여 전술한 바와 같이, 광학 블록(50)을 X축을 회전축으로 45도 회전하여 경사진 상태로 배치한다. 도 5, 19 내지 23을 참조하여 광학 블록(50)을 X축을 회전축으로 45도 회전하여 경사진 상태로 배치하는 경우를 예로 들어 실시예들을 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 광학 블록(50)을 X축을 회전축으로 -45도 회전하여 경사진 상태로 배치한 후 전술한 바와 같은 절단 공정을 수행함으로써 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 광학 블록(50)을 Y축과 수직한 평행 상태로 그대로 두고, 그 대신에 앞에서 설명한 절단면들을 X축을 회전축으로 -45도 회전하여 전술한 바와 같은 절단 공정을 수행함으로써 제공될 수 있다.
도 19를 참조하면, 상기 경사진 상태의 광학 블록(50)을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 제1 측면(S3)을 형성한다. 또한, 상기 경사진 상태의 광학 블록(50)을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 제2 측면(S5)을 형성한다. 도 20에는 도 19의 절단 공정이 수행된 후의 광학 블록(107a)이 도시되어 있다.
도 21을 참조하면, 상기 경사진 상태의 광학 블록(107a)을 XY 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 전면(S1)을 형성한다. 또한, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 후면(S6)을 형성한다. 실시예에 따라서, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XZ 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 후면(S6)을 형성할 수도 있고, 광 재배열 장치의 후면(S6)을 형성하는 절단과정을 생략할 수도 있다.
도 22에는 도 19 및 도 21의 절단 공정이 수행된 후의 최종적인 광 재배열 장치(107)가 도시되어 있다.
전술한 바와 같이, 내적을 이용하여 면각을 구하면, 광 재배열 장치(107)의 전면(S1) 및 하면(S2) 사이의 면각(θ1)은 45도가 되고, 후면(S6) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ4)은 135도가 되고, 제1 측면(S3) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ5)은 60도가 되고, 제2 측면(S5) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ6)은 120도가 되고, 전면(S1) 및 제1 측면(S3) 사이의 면각(θ2)은 90도가 되고, 전면(S1) 및 제2 측면(S5) 사이의 면각(θ3)은 45도가 된다.
상면(S2)과 하면(S4)은 서로 평행하고, 수직 출사를 위해 후면(S6)은 전면(S1)과 평행하거나 수직하기 때문에, 상기와 같은 적어도 6개의 면각들(θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6)이 결정되면 다른 나머지 면각들은 일의적으로 결정될 수 있다.
도 22의 광 재배열 장치(107)는 상면(S2) 및 하면(S4)이 사다리꼴인 경우에 해당한다. 도 9의 광 재배열 장치(101)는 내부에서 전반사된 광이 최종적으로 Z 방향으로 전파되어 후면(S6)을 통하여 출사되는 것과 비교하여, 도 22의 광 재배열 장치(107)는 내부에서 전반사된 광이 최종적으로 -Z 방향으로 전파되어 다시 전면(S1)을 통하여 출사된다. 결과적으로, 광 재배열 장치(107)의 경우, 입사 빔이 전면(S1)을 통하여 Z 방향으로 입사되고 출사 빔이 전면(S1)을 통하여 -Z 방향으로 출사될 수 있다. 입사 빔(BI)을 전면(S1)의 일 측면부를 통하여 수직으로 입사시키면 전면(S1)의 타 측면부를 통하여 출사 빔(BO)이 출사될 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치를 나타내는 도면이다.
도 23을 참조하면, 광학 블록을 X축을 회전축으로 45도 회전하여 경사진 상태로 배치한 후, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(108)의 제1 측면(S3)을 형성하고 상기 경사진 상태의 광학 블록을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(108)의 제2 측면(S5)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(108)의 전면(S1)을 형성하고, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(108)의 후면(S6)을 형성할 수 있다.
실시예에 따라서, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XZ 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치(108)의 후면(S6)을 형성할 수도 있고, 또는, 광 재배열 장치(108)의 후면(S6)을 형성하는 절단 과정을 생략할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 내적을 이용하여 면각을 구하면, 광 재배열 장치(108)의 전면(S1) 및 하면(S2) 사이의 면각(θ1)은 45도가 되고, 후면(S6) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ4)은 135도가 되고, 제1 측면(S3) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ5)은 120도가 되고, 제2 측면(S5) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ6)은 60도가 되고, 전면(S1) 및 제1 측면(S3) 사이의 면각(θ2)은 45가 되고, 전면(S1) 및 제2 측면(S5) 사이의 면각(θ3)은 90도가 된다.
상면(S2)과 하면(S4)은 서로 평행하고, 수직 출사를 위해 후면(S6)은 전면(S1)과 평행하거나 수직하기 때문에, 상기와 같은 적어도 6개의 면각들(θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6)이 결정되면 다른 나머지 면각들은 일의적으로 결정될 수 있다.
도 23의 광 재배열 장치(108)는 상면(S2) 및 하면(S4)이 사다리꼴인 경우에 해당한다. 도 17의 광 재배열 장치(105)는 내부에서 전반사된 광이 최종적으로 Z 방향으로 전파되어 후면(S6)을 통하여 출사되는 것과 비교하여, 도 23의 광 재배열 장치(108)는 내부에서 전반사된 광이 최종적으로 -Z 방향으로 전파되어 다시 전면(S1)을 통하여 출사된다.
결과적으로, 광 재배열 장치(108)의 경우, 입사 빔이 전면(S1)을 통하여 Z 방향으로 입사되고 출사 빔이 전면(S1)을 통하여 -Z 방향으로 출사될 수 있다. 도 22를 참조하여 전술한 바와 같이, 입사 빔(BI)을 전면(S1)의 일 측면부를 통하여 수직으로 입사시키면 전면(S1)의 타 측면부를 통하여 출사 빔(BO)이 출사될 수 있다.
도 24a, 24b 및 24c는 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 시스템을 나타내는 도면들이다.
도 24a는 광 재배열 시스템(300)의 배치 전의 상태를 나타내고, 도 24b는 광 재배열 시스템(300)의 배치가 완료된 후의 상태를 나타낸다. 도 24c는 광 재배열 시스템(300)에 입사되는 입사 빔(BI) 및 출사 빔(BO)의 일 예를 나타낸다.
도 24a 및 24b를 참조하면, 광 재배열 시스템(300)은 측면 방향으로 인접하도록 배열된 복수의 광 재배열 장치들(101, 105)을 포함할 수 있고, 도 24a 및 24b에는 도시의 편의상 서로 인접한 좌측의 광 재배열 장치(101) 및 우측의 광 재배열 장치(105)를 도시하였으나, 동일한 방식으로 3개 이상의 광 재배열 장치들이 측면 방향으로 인접하도록 배열될 수 있다. 이와 같이, 2개 이상의 광 재배열 장치들을 배열할 경우 1개의 광 재배열 장치를 사용했을 때에 비해 전체 크기를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라서, 상기 복수의 광 재배열 장치들의 각각은, 전면, 상면, 우측면, 하면, 좌측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가진다. 상기 상면 및 상기 하면은 평행하고, 입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상기 상면, 상기 하면, 상기 우측면 및 상기 좌측면에서 전반사되어 출사 빔이 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되도록 상기 전면, 상기 상면, 상기 우측면, 상기 하면, 상기 좌측면 및 상기 후면 사이의 면각들이 형성된다.
도 4 내지 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 광학 블록을 X축을 회전축으로 45도 회전하여 경사진 상태로 배치한 후, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 좌측의 광 재배열 장치(101)의 제2 측면(S5)을 형성하고 상기 경사진 상태의 광학 블록을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 좌측의 광 재배열 장치(101)의 제1 측면(S3)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 좌측의 광 재배열 장치(101)의 전면(S1)을 형성하고, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 좌측의 광 재배열 장치(101)의 후면(S6)을 형성할 수 있다. 좌측의 광 재배열 장치(101)의 상면(S2) 및 하면(S4)은 서로 평행하다.
도 9를 참조하여 전술한 바와 같이, 좌측의 광 재배열 장치(101)의 전면(S1) 및 하면(S2) 사이의 면각(θ1)은 45도가 되고, 후면(S6) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ4)은 135도가 되고, 제1 측면(S3) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ5)은 60도가 되고, 제2 측면(S5) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ6)은 60도가 되고, 전면(S1) 및 제1 측면(S3) 사이의 면각(θ2)은 90도가 되고, 전면(S1) 및 제2 측면(S5) 사이의 면각(θ3)은 135도가 된다.
도 17을 참조하여 전술한 바와 같이, 광학 블록을 X축을 회전축으로 45도 회전하여 경사진 상태로 배치한 후, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 우측의 광 재배열 장치(105)의 제1 측면(S3')을 형성하고 상기경사진 상태의 광학 블록을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 우측의 광 재배열 장치(105)의 제2 측면(S5')을 형성할 수 있다.
또한, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 우측의 광 재배열 장치(105)의 전면(S1')을 형성하고, 상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면과 평행하게 절단하여 우측의 광 재배열 장치(105)의 후면(S6')을 형성할 수 있다. 우측의 광 재배열 장치(105)의 상면(S2') 및 하면(S4')은 서로 평행하다.
도 17을 참조하여 전술한 바와 같이, 우측의 광 재배열 장치(105)의 전면(S1') 및 하면(S2') 사이의 면각(θ1)은 45도가 되고, 후면(S6') 및 하면(S4') 사이의 면각(θ4)은 135도가 되고, 제1 측면(S3) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ5)은 120도가 되고, 제2 측면(S5) 및 하면(S4) 사이의 면각(θ6)은 120도가 되고, 전면(S1') 및 제1 측면(S3') 사이의 면각(θ2)은 45가 되고, 전면(S1') 및 제2 측면(S5') 사이의 면각(θ3)은 90도가 된다.
결과적으로, 좌측의 광 재배열 장치(101)의 제1 측면(S3)에 해당하는 우측면은 우측의 광 재배열 장치(105)의 제2 측면(S5')에 해당하는 좌측면과 평행하게 배치될 수 있고, 좌측의 광 재배열 장치(101) 및 우측의 광 재배열 장치(105) 사이의 에어갭(airgap)(AG)이 일정한 두께(WD)를 가질 수 있다.
도 24c를 참조하면, 입사 빔(BI)은 좌측의 광 재배열 장치(101)의 전면(S1) 및 우측의 광 재배열 장치(105)의 전면(S1')에 걸쳐 길게 신장되는 라인 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 출사 빔(BO)의 일부의 조각 빔들은 좌측의 광 재배열 장치(101)의 후면(S6)을 통해 출사되고 다른 일부의 조각 빔들은 우측의 광 재배열 장치(105)의 후면(S6')을 통해 출사된다.
이 과정에서, 에어 갭(AG)으로 입사되는 입사 빔(BI)의 부분은 출사 빔(BO)에 포함되지 못하는 손실에 해당한다. 이러한 에어 갭(AG)의 의한 손실을 감소하도록 에어 갭(AG)의 두께(WD)를 매우 작게 설정할 수 있다. 한편 좌우의 광 재배열 장치를 바꿔서 좌측에 106, 우측에 101을 배치하여도 같은 효과를 볼 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 본 발명의 기술적 사상은 미러터널에 적용될 수 있다. 상기 미러 터널은 전술한 광 재배열 장치들의 상면(S2), 제1 측면(S3), 하면(S4) 및 제2 측면(S5)에 상응하는 4개의 미러 면들로 둘러싸인 터널형태로 구현될 수 있다. 상기 미러 면들의 전방부 및 후방부는 개방된다.
상기 4개의 미러 면들은 입사 빔이 상기 미러 터널의 개방된 전방부를 통하여 하면(S4)에 45도의 입사각으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상기 4개의 미러 면들에서 45도의 입사각과 45도의 반사각으로 전반사되어 출사 빔이 미러 터널의 개방된 후방부를 통하여 수직으로 출사되도록 전술한 바와 같은 면각들을 가질 수 있다. 상기 4개의 미러 면들에는 45도 입사에 대한 반사 코팅막이 형성될 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 빔 형성 시스템을 나타내는 도면이다.
도 25를 참조하면, 빔 형성 시스템(1000)은 입사 빔 발생 장치(400), 광 재배열 장치(100) 및 집광 렌즈 유닛(500)을 포함할 수 있다.
입사 빔 발생 장치(400)는 X 방향으로 길게 신장되는 라인 형태 또는 복수의 광들이 X 방향으로 배열되는 형태의 입사 빔(BI)을 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 입사 빔 발생 장치(400)는 광원에서 Z 방향으로 방사되는 광을 X 방향을 따라 확장시켜서 연속적인 형태의 타원형 광을 형성하는 빔 익스팬더를 포함할 수 있다. 빔 익스팬더는 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 원통형 렌즈, 빔 리샘플링(beam resampling) 유닛 등의 적어도 하나를 포함하는 다양한 조합으로 구현될 수 있다.
다른 실시예에서, 입사 빔 발생 장치(400)는 조각 형태의 복수의 레이저 광들을 Z 방향으로 방사하는 레이저 다이오드 어레이를 포함할 수 있다. 레이저 다이오드 어레이는 X 방향으로 배열된 복수의 레이저 다이오드들을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치(100)는 연속적인 형태 또는 조각 형태의 입사 빔(BI)을 수신하여 빔의 분할 및 각분포의 반전을 수행할 수 있다.
광 재배열 장치(100)는 전면, 상면, 제1 측면, 하면, 제2 측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 광 재배열 장치(100)는, 입사 빔(BI)이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 입사 빔(BI)이 상기 상면, 상기 하면, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에서 전반사되어 출사 빔(BO)이 상기 전면 또는 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되도록 상기 전면, 상기 상면, 상기 제1 측면, 상기 하면, 상기 제2 측면 및 상기 후면 사이의 면각들을 갖는다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치(100)는 수직 입사, 수직 출사 및 전반사만을 이용하기 때문에 빔의손실을 최소화할 수 있다.
또한, 광 재배열 장치(100)는 Z 방향으로 진행하는 입사 빔(BI)을 X 방향으로 복수의 부분들로 분할하고 입사 빔(BI)의 상기 복수의 부분들의 각각에 대하여 X 방향의 제1 축 및 Y 방향의 제2 축을 서로 반전하여 X 방향으로 배열되는 복수의 조각 빔들을 포함하는 출사 빔(BO)을 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치(100)는 하나의 광학 블록(optical block)을 사용하여 입사 빔의 분할 및 각분포 반전을 효율적으로 구현할 수 있다.
또한, 광 재배열 장치(100)는, 하나의 광학 블록을 절단하여 제작되기 때문에 제작이 용이하고 입사 빔 발생 장치(400), 집광 렌즈 유닛(500) 등과 같은 다른 광학 장치들과 용이하게 정렬될 수 있다.
집광 렌즈 유닛(500)은 출사 빔(BO)의 상기 복수의 조각 빔들을 X 방향 및/또는 Y 방향을 따라 집광하여 라인 형태 또는 스팟(spot) 형태의 최종빔(FB)을 제공할 수 있다. 집광 렌즈 유닛(500)은 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 원통형 렌즈, 균질화 유닛(homogenization unit), 포큐제이터(focusator) 등의 적어도 하나를 포함하는 다양한 조합으로 구현될 수 있다.
도 26 내지 28은 도 25의 빔 형성 시스템의 빔 형성 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 26에는, 예를 들어 빔 익스팬더에 의해 제공되는, X 방향으로 길게 신장된 형태의 입사 빔(BI), 출사 빔(BO) 및 입사 빔(BI)과 출사 빔(BO)에 각각 상응하는 각분포들(AI, AO)이 도시되어 있다.
도 27에는, 예를 들어 레이저 다이오드 어레이에 의해 제공되는, 복수의 광들이 X 방향으로 배열된 형태의 입사 빔(BI), 출사 빔(BO) 및 입사 빔(BI)과 출사 빔(BO)에 각각 상응하는 각분포들(AI, AO)이 도시되어 있다.
도 26 및 27에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치(100)에 의해 입사 빔(BI)이 분할될 뿐만 아니라 각분포 반전이 동시에 수행되어 출사 빔(BO)이 제공된다.
도 28에는, 집광 렌즈 유닛(500)에의해 제공되는 예시적인 최종 빔(FB) 및 각분포(AF)가 도시되어 있다. 도 28에는 편의상 라인 빔 형태의 최종 빔(BF)을 도시하였으나, 전술한 바와 같이 최종 빔(BF)은 스팟 형태일 수도 있다.
광을 최대한 집광하기 위해서는 각분포가 작아야 한다. 집광방향의 각분포가 크고 그 수직 방향의 각분포가 작으면, 각분포를 반전, 즉 90도 회전시켜 효율적 집광이 가능하다.
예를 들어, 고출력 레이저를 제작하기 위해 레이저 다이오드 어레이로부터 제공되는 복수의 광들을 집광할 수 있다. 레이저 다이오드 어레이에서 방사되는 광들을 콜리메이션(collimation) 후 집광하려면 어레이 방향으로 각분포가 크고 어레이의 수직 방향으로 각분포가 작아서 어레이 방향으로 집광이 잘 되지 않는 문제가 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치(100)를 이용하여 효율적으로 각 분포를 반전시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 수직 입사, 수직 출사 및 전반사만을 이용하기 때문에 빔의 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 하나의 광학 블록(optical block)을 사용하여 입사 빔의 분할 및 각분포 반전을 효율적으로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치는 하나의 광학 블록을 절단하여 제작되기 때문에 제작이 용이하고 빔 형성 시스템 등의 광학 시스템에 적용시 다른 광학 장치들과 용이하게 정렬될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 입사 빔의 각분포 반전이 요구되는 임의의 광학 장치 및 광학 시스템에 유용하게 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 광 재배열 장치를 포함하는 빔 형성 시스템은 반도체 제조 공정들 및 반도체 장치의 검사에 유용하게 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
Claims (20)
- 전면, 상면, 제1 측면, 하면, 제2 측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가지며,
상기 상면 및 상기 하면은 평행하고,
입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상기 상면, 상기 하면, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에서 전반사되어 출사 빔이 상기 전면 또는 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되도록 상기전면, 상기 상면, 상기 제1 측면, 상기 하면, 상기 제2 측면 및 상기 후면 사이의 면각들을 갖는 광 재배열 장치. - 제1 항에 있어서,
Z 방향으로 진행하는 상기 입사 빔을 X 방향으로 복수의 부분들로 분할하고 상기 입사 빔의 상기 복수의 부분들의 각각에 대하여 X 방향의 제1 축 및 Y 방향의 제2 축을 서로 반전하여 X 방향으로 배열되는 복수의 조각 빔들을 포함하는 상기 출사 빔을 제공하는 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 상면 및 상기 하면 사이의 두께를 조절하여 상기 출사 빔의 상기 복수의 조각 빔들의 개수 및 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 광 재배열 장치의 내부에서 진행하는 빔은 상기 상면, 상기 하면, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에서 45도의 입사각과 45도의 반사각으로 전반사되는 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 전면 및 상기 하면 사이의 면각은 45도 또는 135이고,
상기 후면 및 상기 하면 사이의 면각은 45도 또는 135도이고,
상기 제1 측면 및 상기 하면 사이의 면각은 60도 또는 120이고,
상기 제2 측면 및 상기 하면 사이의 면각은 60도 또는 120도인 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 전면 및 상기 제1 측면 사이의 면각은 90도이고,
상기 전면 및 상기 제2 측면 사이의 면각은 45도 또는 135도인 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 전면 및 상기 하면 사이의 면각은 45도이고,
상기 후면 및 상기 하면 사이의 면각은 45도 또는 135도이고,
상기 제1 측면 및 상기 하면 사이의 면각은 60도이고,
상기 제2 측면 및 상기 하면 사이의 면각은 60도이고,
상기 전면 및 상기 제1 측면 사이의 면각은 90도이고,
상기 전면 및 상기 제2 측면 사이의 면각은 135도인 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제7 항에 있어서,
상기 입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 출사 빔이 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되는 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제7 항에 있어서,
상기 상면 및 상기 하면은 평행 사변형인 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 전면 및 상기 하면 사이의 면각은 45도이고,
상기 후면 및 상기 하면 사이의 면각은 45도 또는 135도이고,
상기 제1 측면 및 상기 하면 사이의 면각은 60도이고,
상기 제2 측면 및 상기 하면 사이의 면각은 120도이고,
상기 전면 및 상기 제1 측면 사이의 면각은 90도이고,
상기 전면 및 상기 제2 측면 사이의 면각은 45도인 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제10 항에 있어서,
상기 입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 출사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 출사되는 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제10 항에 있어서,
상기 상면 및 상기 하면은 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 입사면 및 상기 출사면 중 적어도 하나에 형성되는 적어도 하나의 반사 방지 코팅막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 제1 항에 있어서,
광학 블록을 3번 또는 4번 절단하여 상기 전면, 상기 상면, 상기 제1 측면, 상기 하면, 상기 제2 측면 및 상기 후면 사이의 면각들이 형성되는 것을 특징으로 하는 광 재배열 장치. - 전면, 상면, 제1 측면, 하면, 제2 측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가지며,
상기 상면 및 상기 하면은 평행하고,
상기 전면 및 상기 하면 사이의 면각은 45도 또는 135이고,
상기 후면 및 상기 하면 사이의 면각은 45도 또는 135도이고,
상기 제1 측면 및 상기 하면 사이의 면각은 60도 또는 120이고,
상기 제2 측면 및 상기 하면 사이의 면각은 60도 또는 120도이고,
상기 전면 및 상기 제1 측면 사이의 면각은 90도이고,
상기 전면 및 상기 제2 측면 사이의 면각은 45도 또는 135도인 광 재배열 장치. - 측면 방향으로 인접하도록 배열된 복수의 광 재배열 장치들을 포함하고,
상기 복수의 광 재배열 장치들의 각각은,
전면, 상면, 우측면, 하면, 좌측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가지며,
상기 상면 및 상기 하면은 평행하고,
입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상기 상면, 상기 하면, 상기 우측면 및 상기 좌측면에서 전반사되어 출사 빔이 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되도록 상기 전면, 상기 상면, 상기 우측면, 상기 하면, 상기 좌측면 및 상기 후면 사이의 면각들이 형성되는 광 재배열 시스템. - 제16 항에 있어서,
상기 복수의 광 재배열 장치들 중 서로 인접한 좌측의 광 재배열 장치 및 우측의 광 재배열 장치에 대하여,
상기 좌측의 광 재배열 장치 및 상기 우측의 광 재배열 장치 사이의 에어갭(airgap)이 일정한 두께를 갖도록, 상기 좌측의 광 재배열 장치의 우측면은 상기 우측의 광 재배열 장치의 좌측면과 평행한 것을 특징으로 하는 광 재배열 시스템. - 전면, 상면, 제1 측면, 하면, 제2 측면 및 후면으로 이루어진 육면체 형상을 가지며, 상기 상면 및 상기 하면은 평행하고, 입사 빔이 상기 전면을 통하여 수직으로 입사된 경우 상기 입사 빔이 상기 상면, 상기 하면, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에서 전반사되어 출사 빔이 상기 전면 또는 상기 후면을 통하여 수직으로 출사되도록 상기전면, 상기 상면, 상기 제1 측면, 상기 하면, 상기 제2 측면 및 상기 후면 사이의 면각들을 갖는 광 재배열 장치; 및
상기 출사 빔을 집광하여 라인 형태 또는 스팟 형태의 최종 빔을 형성하는 집광 렌즈 유닛을 포함하는 빔 형성 시스템. - 제18 항에 있어서,
상기 광 재배열 장치는,
Z 방향으로 진행하는 상기 입사 빔을 X 방향으로 복수의 부분들로 분할하고 상기 입사 빔의 상기 복수의 부분들의 각각에 대하여 X 방향의 제1 축 및 Y 방향의 제2 축을 서로 반전하여 X 방향으로 배열되는 복수의 조각 빔들을 포함하는 상기 출사 빔을 제공하고,
상기 집광 렌즈 유닛은,
상기 출사 빔의 상기 복수의 조각 빔들을 X 방향을 따라 집광하여 상기 라인 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 빔 형성 시스템. - Y축과 수직인 상면 및 하면을 갖는 광학 블록을 X축을 회전축으로 45도 또는 -45도 회전하여 경사진 상태로 배치하는 단계;
상기 경사진 상태의 광학 블록을 Z축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 또는 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 광 재배열 장치의 제1 측면을 형성하는 단계;
상기 경사진 상태의 광학 블록을 Y축을 회전축으로 YZ 평면을 45도 또는 -45도 회전한 평면과 평행하게 절단하여 상기 광 재배열 장치의 제2 측면을 형성하는 단계; 및
상기 경사진 상태의 광학 블록을 XY 평면 또는 XZ 평면과 평행하게 절단하여 상기 광 재배열 장치의 전면을 형성하는 단계를 포함하는 광 재배열 장치의 제공 방법.
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