KR20200108030A - 도파관 셀 내의 홀로그래픽 격자의 높은 처리능력의 레코딩을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
도파관 셀 내의 홀로그래픽 체적 격자는 본 발명의 다양한 실시형태에 따라 많은 다양한 방법 및 시스템을 사용하여 레코딩될 수 있다. 하나의 실시형태는 레코딩 빔을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 레이저 소스 및 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동하도록 구성된 이동가능한 플랫폼을 포함하는 홀로그래픽 레코딩 시스템을 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 방출하도록 구성되고, 이동가능한 플랫폼이 제 2 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 2 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 제 2 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 방출하도록 구성된다.
Description
본 발명은 일반적으로 격자를 레코딩하기 위한, 더 구체적으로는 도파관 셀 내의 홀로그래픽 체적 격자를 레코딩하기 위한 프로세스 및 장치에 관한 것이다.
도파관은 파를 감금하고 안내하는(즉, 파가 전파될 수 있는 공간 영역을 제한하는) 능력을 가진 구조물로 지칭될 수 있다. 하나의 서브클래스는 광 도파관을 포함하며, 이것은 전자파(전형적으로 가시 스펙트럼 내의 전자파)를 안내할 수 있는 구조물이다. 도파관 구조물은 다수의 다양한 메커니즘을 사용하여 파의 전파 경로를 제어하도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 평면 도파관은 회절 격자를 이용하여 입사광을 도파관 구조물 내로 회절 및 결합시키고, 결합된 광이 전반사(TIR; total internal reflection)에 의해 평면 구조물 내에서 진행할 수 있도록 설계될 수 있다.
도파관의 제조는 도파관 내의 홀로그래픽 광학 요소의 레코딩을 가능하게 하는 재료 시스템의 사용을 포함할 수 있다. 이러한 재료의 하나의 클래스는 폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal) 혼합물을 포함하며, 이것은 광중합성 모노머 및 액정을 함유하는 혼합물이다. 이러한 혼합물의 추가의 서브클래스는 홀로그래픽 폴리머 분산 액정(HPDLC; holographic polymer dispersed liquid crystal) 혼합물을 포함한다. 체적 위상 격자와 같은 홀로그래픽 광학 요소는 이러한 액체 혼합물 내에 이 재료를 2 개의 상호 간섭성 레이저 빔으로 조사함(illuminating)으로써 레코딩될 수 있다. 레코딩 프로세스 중에, 모노머는 중합되고, 혼합물은 광중합에 의해 유발된 상분리를 일으키고, 투명한 폴리머의 영역이 산재된 액정 미소 액적이 밀집된 영역을 생성한다. 교호하는 액정 풍부 영역과 액정 고갈 영역은 격자의 프린지 평면(fringe plane)을 형성한다.
전술한 것과 같은 도파관 광학계는 다양한 디스플레이 및 센서의 용도로 고려될 수 있다. 많은 적용분야에서, 다수의 광학 기능을 인코딩하는 하나 이상의 격자 층을 포함하는 도파관은 다양한 도파관 아키텍쳐 및 재료 시스템을 이용하여 실현될 수 있으며, 증강 현실(AR; Augmented Reality) 및 가상 현실(VR; Virtual Reality)용 니어 아이 디스플레이(near-eye display), 항공 및 도로 수송용의 콤팩트한 헤드 업 디스플레이(HUD), 및 생체 및 레이저 레이더(LIDAR; laser radar)용 센서의 분야에서 새로운 혁신을 가능하게 한다.
하나의 실시형태는 레코딩 빔을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 레이저 소스, 제 1 세트의 도파관 셀을 수용하도록 구성된 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션, 제 2 세트의 도파관 셀을 수용하도록 구성된 제 2 세트의 하나 이상의 스테이션, 및 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동하도록 구성된 이동가능한 플랫폼을 포함하는 홀로그래픽 레코딩 시스템을 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 방출하도록 구성되고, 이동가능한 플랫폼이 제 2 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 2 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 제 2 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 방출하도록 구성된다.
다른 실시형태에서, 홀로그래픽 레코딩 시스템은 복수의 미러를 더 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 복수의 미러를 사용하여 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 지향시킴으로써 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 방출하도록 구성된다.
추가의 실시형태에서, 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 포함한다.
추가의 다른 실시형태에서, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 레이저 소스 및 제 2 레이저 소스를 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 제 1 레이저 소스는 제 1 레코딩 빔을 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 방출하도록 구성되고, 제 2 레이저 소스는 제 2 레코딩 빔을 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 방출하도록 구성된다.
추가의 실시형태에서, 홀로그래픽 레코딩 시스템은 빔스플리터를 더 포함하고, 적어도 하나의 레이저 소스는 초기 빔을 빔스플리터를 향해 방출함으로써 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 방출하도록 구성된다.
또 다른 실시형태에서, 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션은 제 1 스테이션을 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 제 1 스테이션을 향해 방출하도록 구성된다.
추가의 실시형태에서, 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션은 제 1 스테이션 및 제 2 스테이션을 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 레코딩 빔을 제 1 스테이션을 향해 그리고 제 2 레코딩 빔을 제 2 스테이션을 향해 방출하도록 구성된다.
다른 추가의 실시형태에서, 홀로그래픽 레코딩 시스템은 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 빔스플리터를 더 포함한다, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 초기 빔을 빔스플리터를 향해 방출함으로써 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 방출하도록 구성된다.
추가의 실시형태에서, 홀로그래픽 레코딩 시스템은 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 한 쌍의 빔스플리터 및 정치 빔스플리터(stationary beamsplitter)를 더 포함하고, 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션은 제 1 스테이션 및 제 2 스테이션을 포함하고, 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은 제 1 레코딩 빔, 제 2 레코딩 빔, 제 3 레코딩 빔, 및 제 4 레코딩 빔을 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 제 1 스테이션을 향해 방출하도록 그리고 제 3 레코딩 빔 및 제 4 레코딩 빔을 제 2 스테이션을 향해 방출하도록 구성되고, 제 1 레코딩 빔, 제 2 레코딩 빔, 제 3 레코딩 빔, 및 제 4 레코딩 빔은 한 쌍의 빔스플리터 및 정치 빔스플리터를 사용하여 형성된다.
다시 다른 실시형태에서, 홀로그래픽 레코딩 시스템은 빔스플리터를 더 포함하고, 적어도 하나의 레이저 소스는 초기 빔을 빔스플리터를 향해 방출함으로써 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 방출하도록 구성된다.
다시 추가의 실시형태에서, 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션은 제 1 스테이션을 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 제 1 스테이션을 향해 방출하도록 구성된다.
또 다른 실시형태에서, 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션은 제 1 스테이션 및 제 2 스테이션을 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 레코딩 빔을 제 1 스테이션을 향해 그리고 제 2 레코딩 빔을 제 2 스테이션을 향해 방출하도록 구성된다.
더욱 추가의 실시형태에서, 홀로그래픽 레코딩 시스템은 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 빔스플리터를 더 포함한다, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 초기 빔을 빔스플리터를 향해 방출함으로써 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 방출하도록 구성된다.
또 다른 추가의 실시형태에서, 홀로그래픽 레코딩 시스템은 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 한 쌍의 빔스플리터 및 정치 빔스플리터(stationary beamsplitter)를 더 포함하고, 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션은 제 1 스테이션 및 제 2 스테이션을 포함하고, 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은 제 1 레코딩 빔, 제 2 레코딩 빔, 제 3 레코딩 빔, 및 제 4 레코딩 빔을 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 제 1 스테이션을 향해 방출하도록 그리고 제 3 레코딩 빔 및 제 4 레코딩 빔을 제 2 스테이션을 향해 방출하도록 구성되고, 제 1 레코딩 빔, 제 2 레코딩 빔, 제 3 레코딩 빔, 및 제 4 레코딩 빔은 한 쌍의 빔스플리터 및 정치 빔스플리터를 사용하여 형성된다.
더욱 추가의 실시형태에서, 제 1 세트의 스테이션 및 제 2 세트의 스테이션 내의 스테이션의 각각은 주위 광을 필터링하기 위한 광학 필터를 포함한다.
다시 또 다른 실시형태는, 적어도 하나의 레이저 소스를 사용하여 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 방출하는 것; 방출된 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 적어도 하나의 광학 부품을 사용하여 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션 내에 수용된 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀을 향해 지향시키는 것; 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀 내에 제 1 세트의 하나 이상의 체적 격자를 레코딩하는 것; 이동가능한 플랫폼을 재배치하는 것; 적어도 하나의 레이저 소스를 사용하여 제 2 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 방출하는 것; 방출된 제 2 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 적어도 하나의 광학 부품을 사용하여 제 2 세트의 하나 이상의 스테이션 내에 수용된 제 2 세트의 하나 이상의 도파관 셀을 향해 지향시키는 것; 및 제 2 세트의 하나 이상의 도파관 셀 내에 제 2 세트의 하나 이상의 체적 격자를 레코딩하는 것을 포함하는 방법을 포함한다.
다시 더욱 추가의 실시형태에서, 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 포함한다.
또 다른 추가의 실시형태에서, 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 레이저 소스 및 제 2 레이저 소스를 포함하고, 제 1 레코딩 빔은 제 1 레이저 소스에 의해 방출되고, 제 2 레코딩 빔은 제 2 레이저 소스에 의해 방출된다.
더욱 추가의 실시형태에서, 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔은 초기 빔을 빔스플리터를 향해 방출함으로써 형성된다.
다시 또 다른 실시형태에서, 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀은 제 1 도파관 셀을 포함하고, 방출된 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔은 제 1 도파관 셀을 향해 지향된다.
다시 더욱 추가의 실시형태에서, 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀은 제 1 도파관 셀 및 제 2 도파관 셀을 포함하고, 방출된 제 1 레코딩 빔은 제 1 도파관 셀을 향해 지향되고, 방출된 제 2 레코딩 빔은 제 2 도파관 셀을 향해 지향된다.
다시 다른 추가의 실시형태에서, 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔은 초기 빔을 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 빔스플리터를 향해 방출함으로써 형성된다.
다시 더 추가의 실시형태에서, 적어도 하나의 광학 부품은 제 1 장착된 빔스플리터 및 제 2 장착된 빔스플리터를 포함하고; 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀은 제 1 도파관 셀 및 제 2 도파관 셀을 포함하고; 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은, 적어도 하나의 레이저 소스를 사용하여, 초기 레코딩 빔을 정치 빔스플리터를 향해 방출하여 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 형성함으로써, 제 1 레코딩 빔을 제 1 장착된 빔스플리터를 향해 지향시켜 제 1 레코딩 서브빔 및 제 2 레코딩 서브빔을 형성함으로써, 그리고 제 2 레코딩 빔을 제 2 장착된 빔스플리터를 향해 지향시켜 제 3 레코딩 서브빔 및 제 4 레코딩 서브빔을 형성함으로써, 방출되고; 방출된 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은, 제 1 레코딩 서브빔 및 제 3 레코딩 서브빔을 제 1 도파관 셀을 향해 지향시킴으로써, 그리고 제 2 레코딩 서브빔 및 제 4 레코딩 서브빔을 제 2 도파관 셀을 향해 지향시킴으로써, 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀을 향해 지향된다.
또 다른 추가의 실시형태에서, 제 1 세트의 하나 이상의 체적 격자는 단일 빔 간섭 프로세스를 사용하여 레코딩된다.
더욱 추가의 실시형태는 레이저 소스; 제 1 스테이션, 제 2 스테이션, 제 3 스테이션, 및 제 4 스테이션 - 각각의 스테이션은 노광 스택(exposure stack) 및 도파관 셀 스테이지(waveguide cell stage)를 포함하고, 도파관 셀 스테이지는 도파관 셀을 수용하도록, 도파관 셀의 표면이 노광 스택의 표면에 평행하도록 도파관 셀을 위치시키도록, 그리고 미세 이동을 고려하면서 도파관 셀의 위치를 유지하도록 구성됨 -; 한 쌍의 정치 빔스플리터; 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 트랙을 따라 이동하도록 구성되고, 트랙 상에 장착된 이동가능한 플랫폼; 및 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 3 개의 빔스플리터를 포함하고, 이동가능한 플랫폼이 제 1 위치에 있을 때, 레이저 소스는, 제 1 초기 레코딩 빔을 한 쌍의 정치 빔스플리터를 향해 방출하여 제 1 세트의 3 개의 레코딩 빔을 형성함으로써, 그리고 제 1 세트의 3 개의 레코딩 빔을 3 개의 장착된 빔스플리터를 향해 지향시켜 제 1 세트의 6 개의 레코딩 서브빔을 형성함으로써, 동시에 제 1 세트의 6 개의 레코딩 서브빔을 방출하도록, 제 1 세트의 6 개의 레코딩 서브빔 내의 3 개의 레코딩 서브빔을 제 1 스테이션을 향해 지향시키도록, 그리고 제 1 세트의 6 개의 레코딩 서브빔 내의 다른 3 개의 레코딩 서브빔을 제 2 스테이션을 향해 지향시키도록, 구성되고; 이동가능한 플랫폼이 제 2 위치에 있을 때, 레이저 소스는, 제 2 초기 레코딩 빔을 한 쌍의 정치 빔스플리터를 향해 방출하여 제 2 세트의 3 개의 레코딩 빔을 형성함으로써, 그리고 제 2 세트의 3 개의 레코딩 빔을 3 개의 장착된 빔스플리터를 향해 지향시켜 제 2 세트의 6 개의 레코딩 서브빔을 형성함으로써, 동시에 제 2 세트의 6 개의 레코딩 서브빔을 방출하도록, 제 2 세트의 6 개의 레코딩 서브빔 내의 3 개의 레코딩 서브빔을 제 3 스테이션을 향해 지향시키도록,; 그리고 제 2 세트의 6 개의 레코딩 서브빔 내의 다른 3 개의 레코딩 서브빔을 제 4 스테이션을 향해 지향시키도록, 구성된, 홀로그래픽 레코딩 시스템을 포함한다.
추가의 실시형태 및 특징의 일부는 다음의 설명에서 설명되며, 일부는 본 명세서를 검토할 때 당업자에게 명백하거나 본 발명을 실시함으로써 알게 될 것이다. 본 발명의 성질 및 장점의 추가의 이해는 본 개시의 일부를 형성하는 명세서 및 도면의 나머지 부분을 참조함으로써 실현될 수 있다.
설명은 다음의 도면을 참조하여 더 완전하게 이해될 것이며, 도면은 본 발명의 예시적인 실시형태로서 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 완전히 열거하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명은 다음의 설명에 개시된 바와 같이 본 발명의 일부 또는 전부를 사용하여 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시형태에 따른 도파관 셀의 프로파일 도(profile view)를 개념적으로 도시한다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 따른 테이퍼형 프로파일을 가진 도파관 셀을 개념적으로 도시한다.
도 1c는 본 발명의 실시형태에 따른 도파관 셀의 평면도를 개념적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 2 빔 레코딩 프로세스를 개념적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 진폭 격자를 이용하는 단일 빔 레코딩 프로세스를 개념적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 단일 레이저 소스를 이용하는 레코딩 시스템의 다이어그램을 개념적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 노광 스택을 수용하도록 구성된 스테이션의 등각도를 개념적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 마킹된 노광 영역을 가진 도파관 셀을 개념적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 노광 스택을 개념적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 도파관 셀을 수용하기 위한 스테이지 어셈블리를 개념적으로 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시형태에 따른 스테이지 어셈블리의 회전식 스테이지를 개념적으로 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시형태에 따른 고정식 스테이지 어셈블리를 개념적으로 도시한다.
도 11a는 본 발명의 실시형태에 따른 단일 레이저 소스 및 이동가능한 플랫폼을 이용하는 레코딩 시스템의 평면도를 개념적으로 도시한다.
도 11b는 본 발명의 실시형태에 따른 단일 레이저 소스 및 이동가능한 플랫폼을 이용하는 레코딩 시스템의 등각도를 개념적으로 도시한다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 따른 테이퍼형 프로파일을 가진 도파관 셀을 개념적으로 도시한다.
도 1c는 본 발명의 실시형태에 따른 도파관 셀의 평면도를 개념적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 2 빔 레코딩 프로세스를 개념적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 진폭 격자를 이용하는 단일 빔 레코딩 프로세스를 개념적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 단일 레이저 소스를 이용하는 레코딩 시스템의 다이어그램을 개념적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 노광 스택을 수용하도록 구성된 스테이션의 등각도를 개념적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 마킹된 노광 영역을 가진 도파관 셀을 개념적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 노광 스택을 개념적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 도파관 셀을 수용하기 위한 스테이지 어셈블리를 개념적으로 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시형태에 따른 스테이지 어셈블리의 회전식 스테이지를 개념적으로 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시형태에 따른 고정식 스테이지 어셈블리를 개념적으로 도시한다.
도 11a는 본 발명의 실시형태에 따른 단일 레이저 소스 및 이동가능한 플랫폼을 이용하는 레코딩 시스템의 평면도를 개념적으로 도시한다.
도 11b는 본 발명의 실시형태에 따른 단일 레이저 소스 및 이동가능한 플랫폼을 이용하는 레코딩 시스템의 등각도를 개념적으로 도시한다.
실시형태를 설명하기 위한 목적으로, 광학 설계 및 시각 디스플레이 분야에서 당업자에게 알려져 있는 광학 기술의 일부의 주지된 특징은 본 발명의 기본 원리를 불명료하게 하지 않도록 하기 위해 생략되거나 단순화되었다. 달리 언급되지 않는 한, 광선 또는 빔 방향에 관하여 "축 상에서"라는 용어는 본 발명에 관하여 설명된 광학 부품의 표면에 수직인 축에 평행한 전파(propagation)를 지칭한다. 이하의 설명에서, 광, 광선, 빔, 및 방향이라는 용어는 상호교환가능하게 그리고 상호관련하여 사용되어 직선 궤도를 따르는 광 에너지의 전파 방향을 나타낼 수 있다. 이하의 설명의 일부는 광학 설계 분야의 당업자가 일반적으로 채용하는 용어를 사용하여 제시될 것이다. 예시의 목적을 위해, 명확히 하기 위해, 달리 언급되지 않는 한 도면은 축척에 따라 작도되지 않았음을 이해해야 한다. 또한, 각각의 도면의 각각의 요소는 명확히 하기 위해 도면 중의 다른 요소의 각각에 대해 적절한 비율이 아닐 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 도파관 셀에 홀로그래픽 격자를 레코딩하기 위한 시스템 및 방법이 도시되어 있다. 광학 레코딩 매체에 비제한적으로 체적 격자 등의 광학 요소를 레코딩하기 위한 시스템은 본 발명의 다양한 실시형태에 따라 많은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 많은 실시형태에서, 레코딩 시스템은 도파관 셀의 광학 레코팅 매체에 체적 격자를 레코딩하도록 구성된다. 추가의 실시형태에서, 체적 격자는 레코팅 매체를 적어도 하나의 레이저 소스를 사용하여 형성된 간섭 패턴에 노출시킴으로써 레코딩된다. 일부의 실시형태에서, 레코딩 시스템은 복수의 체적 격자를 동시에 레코딩하도록 구성된다. 복수의 체적 격자는 하나의 도파관 셀에 또는 다수의 도파관 셀에 걸쳐 레코딩될 수 있다. 다수의 실시형태에서, 복수의 체적 격자는 도파관 셀의 스택(들)(stack)에 레코딩될 수 있다.
특정 용도에 따라 다양한 유형의 노광원이 활용될 수 있고, 그에 따라 구성될 수 있다. 또한, 활용되는 노광원의 수도 달라질 수 있다. 일부의 실시형태에서, 복수의 체적 격자를 동시에 레코딩하기 위해 다수의 노광원이 사용될 수 있다. 다수의 실시형태에서, 레코딩 시스템은 빔스플리터 및 미러와 연동하여 단일 레이저 소스를 이용하여 복수의 체적 격자를 동시에 레코딩하도록 구성된다. 레코딩 시스템은 또한 이동가능한 플랫폼을 사용하여 일련의 체적 격자를 레코딩하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 노광원(들)은 레코딩 빔을 제 1 세트의 도파관 셀을 향해 지향시켜 제 1 세트의 체적 격자를 레코딩하도록 구성된다. 다음에 본 시스템은 이동가능한 플랫폼을 사용하여 시스템 내의 부품(들)을 재배치하도록 구성될 수 있고, 이것은 노광원(들)로부터의 노광원(들)을 제 2 세트의 도파관 셀을 향해 지향시켜 제 2 세트의 체적 격자를 레코딩할 수 있게 한다. 다수의 실시형태에서, 임의의 주어진 도파관 셀에 전달되는 노광은 레코딩 평면의 전체에 걸쳐 공간적으로 변화하는 하나 이상의 노광 에너지, 노광 지속시간, 및/또는 노광 온/오프 스케쥴을 갖도록 구성될 수 있다. 도파관 셀 내에 광학 요소를 레코딩하기 위한 이들 구성 및 추가의 시스템 및 방법은 아래에서 더 상세히 논의된다.
도파관 셀
도파관 셀은 비제한적으로 격자 등의 광학 요소를 레코딩할 수 있는 비경화된 및/또는 비노광된 광학 레코딩 재료를 수용하는 장치로 정의될 수 있다. 많은 실시형태에서, 광학 요소는 광학 레코딩 재료를 특정 파장의 전자기 방사선에 노광시킴으로써 도파관 셀 내에 레코딩될 수 있다. 전형적으로, 도파관 셀은 광학 레코딩 재료가 2 개의 기판 사이에 개재되어 3 층 도파관 셀을 생성하도록 구축된다. 용도에 따라 도파관 셀은 다양한 구성으로 구축될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 도파관 셀은 4 개 이상의 층을 포함한다. 다수의 실시형태에서, 도파관 셀은 다양한 목적에 기여할 수 있는 다양한 유형의 층을 포함한다. 예를 들면, 도파관 셀은 보호 커버 층, 편광 제어 층, 및 정렬 층을 포함할 수 있다.
다양한 재료 및 형상의 기판이 도파관 셀의 구축에 사용될 수 있다. 많은 실시형태에서, 기판은 비제한적으로 유리 및 플라스틱 등의 투명한 재료로 제작된 플레이트이다. 용도에 따라 비제한적으로 직사각형 및 곡선 형상 등의 다양한 형상의 기판이 사용될 수 있다. 기판의 두께는 또한 용도에 따라 달라질 수 있다. 많은 경우, 기판의 형상이 도파관의 전체 형상을 결정할 수 있다. 다수의 실시형태에서, 도파관 셀은 동일한 형상의 2 개의 기판을 포함한다. 다른 실시형태에서, 기판은 다른 형상이다. 쉽게 이해될 수 있는 바와 같이, 기판의 현상, 치수 및 재료는 변화될 수 있고, 소정의 용도의 특정의 요건에 의존할 수 있다.
많은 실시형태에서, 비드(bead), 또는 기타 입자가 광학 레코딩 재료 전체에 걸쳐 분산되어 광학 레코딩 재료의 층의 두께를 제어하는 것을 돕고 2 개의 기판이 서로 붕괴되는 것을 방지하는 것을 돕는다. 일부의 실시형태에서, 도파관 셀은 2 개의 평면 기판 사이에 개재된 광학 레코딩 층으로 구축된다. 사용되는 광학 레코딩 재료의 유형에 따라, 두께 제어는 일부의 광학 레코딩 재료의 점도 및 광학 레코딩 층의 경계 주변의 결여로 인해 달성하기 어려울 수 있다. 다수의 실시형태에서, 비드는 비교적 비압축성 고체이며, 이것에 의해 일정한 두께의 도파관 셀을 구축할 수 있다. 비드의 크기는 개별 비드 주위의 영역의 국부적인 최소 두께를 결정할 수 있다. 따라서, 비드의 치수는 원하는 광학 레코딩 층 두께를 달성하는 것을 돕도록 선택될 수 있다. 비드는 비제한적으로 유리 및 플라스틱을 포함하는 임의의 다양한 재료로 제조될 수 있다. 다수의 실시형태에서, 비드의 재료는 그 굴절률이 도파관 셀 내에서 광의 전파에 실질적으로 영향을 주지 않도록 선택된다.
일부의 실시형태에서, 도파관 셀은 2 개의 기판이 평행하거나 실질적으로 평행하도록 구축된다. 이러한 실시형태에서, 비교적 유사한 크기의 비드가 광학 레코딩 재료의 전체에 걸쳐 분산되어 층의 전체에 걸쳐 균일한 두께를 달성하는 것을 도울 수 있다. 다른 실시형태에서, 도파관 셀은 테이퍼형 프로파일(tapered profile)을 갖는다. 테이퍼형 도파관 셀은 광학 레코딩 재료 전체에 상이한 크기의 비드를 분산시킴으로써 구축될 수 있다. 전술한 바와 같이, 비드의 크기는 광학 레코딩 재료 층의 국부적인 최소 두께를 결정할 수 있다. 재료 층의 전체에 크기를 증가시키는 패턴으로 비드를 분산시킴으로써 재료가 2 개의 기판 사이에 개재될 때 광학 레코딩 재료의 테이퍼형 층이 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따른 도파관 셀은 다양한 감광성 재료를 포함할 수 있다. 많은 실시형태에서, 도파관 셀은 광학 레코팅 매체로서 홀로그래픽 폴리머 분산 액정 혼합물을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 HPDLC 혼합물은 일반적으로 액정(LC), 모노머, 광개시제(photoinitiator) 염료, 및 공개시제(coinitiator)를 포함한다. 이 혼합물(종종 시럽으로 지칭됨)은 종종 계면활성제를 또한 포함한다. 본 발명을 설명하기 위한 목적에서, 계면활성제는 액체 혼합물의 전체의 표면 장력을 낮추는 임의의 화학 약품으로 정의된다. HPDLC 혼합물에서 계면활성제의 사용은 공지되어 있으며, HPDLC의 가장 초기의 조사로 거슬러 올라간다. 예를 들면, 원용에 의해 본원에 포함되는 R.L Sutherland 등의 논문(SPIE Vol. 2689, 158-169, 1996)에는 모노머, 광개시제, 공개시제, 쇄 연장제(chain extender), 및 계면활성제가 첨가될 수 있는 LC를 포함하는 HPDLC 혼합물이 기재되어 있다. 계면활성제는 또한 원용에 의해 본원에 포함되는 Natarajan 등의 논문(Journal of Nonlinear Optical Physics and Materials, Vol. 5 No. l 89-98, 1996)에도 언급되어 있다. 또한, Sutherland 등의 미국 특허 제 7,018,563 호는 적어도 하나의 아크릴산 모노머, 적어도 하나의 유형의 액정 재료, 광개시제 염료, 공개시제, 및 계면활성제를 갖는 폴리머 분산 액정 광학 요소를 형성하기 위한 홀로그래픽 폴리머 분산 액정 재료를 논의한다. 미국 특허 제 7,018,563의 개시내용은 그 전체가 원용에 의해 본원에 포함된다.
특허 및 과학 문헌에는, 높은 회절 효율, 빠른 응답 시간, 낮은 구동 전압 등을 달성하기 위한 이러한 재료 시스템을 공식화하기 위한 조사를 포함하여, 체적 격자를 포함하는 도파관을 제조하는데 사용될 수 있는 재료 시스템 및 프로세스의 많은 예가 포함되어 있다. Sutherland의 미국 특허 제 5,942,157 호 및 Tanaka 등의 미국 특허 제 5,751,452 호의 둘 모두에는 체적 격자를 포함하는 도파관을 제조하기에 적합한 모노머와 액정 재료의 조합을 기술하고 있다. 레시피의 예는 1990 년대 초로 거슬러 올라간 논문에서도 찾을 수 있다. 이들 재료 중 다수는 아크릴레이트 모노머를 사용하며, R. L. Sutherland 등의 "Chem. Mater. 5, 1533 (1993)"(이것의 개시내용은 원용에 의해 본원에 포함됨)에는 아크릴레이트 폴리머 및 계면활성제의 사용이 설명되어 있다.
특히, 이 레시피는 가교 다관능성 아크릴레이트 모노머; 쇄 연장제 N-비닐 피롤리디논, LC(E7), 광개시제 로즈 벤갈(rose Bengal), 및 공개시제 N-페닐 글리신을 포함한다. 계면활성제 옥탄산이 특정의 변형으로 첨가되었다.
Fontecchio 등의 "SID 00 Digest 774-776, 2000"(이것의 개시내용은 원용에 의해 본원에 포함됨)에는 다관능성 아크릴레이트 모노머, LC, 광개시제, 공개시제, 및 쇄 정지제(chain terminator)를 포함하는 반사형 디스플레이 용도로 UV 경화성 HPDLC가 기술되어 있다.
Y.H. Cho 등의 "Polymer International, 48, 1085-1090, 1999"(이것의 개시내용은 원용에 의해 본원에 포함됨)에는 아크릴레이트를 포함하는 HPDLC 레시피가 개시되어 있다.
Karasawa 등의 "Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 36, 6388-6392, 1997"(이것의 개시내용은 원용에 의해 본원에 포함됨)에는 다양한 관능 순서의 아크릴레이트가 기술되어 있다.
T.J. Bunning 등의 "Polymer Science: Part B: Polymer Physics, Vol. 35, 2825- 2833, 1997"(이것의 개시내용은 원용에 의해 본원에 포함됨)에도 또한 다관능성 아크릴레이트 모노머가 개시되어 있다.
G.S. Iannacchione 등의 "Europhysics Letters Vol. 36 (6). 425-430, 1996"(이것의 개시내용은 원용에 의해 본원에 포함됨)에는 펜타 아크릴레이트 모노머, LC, 쇄 연장제, 공개시제, 및 광개시제를 포함하는 PDLC 혼합물이 개시되어 있다.
아크릴레이트는 빠른 반응속도, 다른 재료와의 우수한 혼합, 및 필름 형성 프로세스와의 호환성이라는 이점을 제공한다. 아크릴레이트는 가교되어 있으므로 기계적으로 견고하고 유연한 경향이 있다. 예를 들면, 2(di) 및 3(tri)의 관능성인 우레탄 아크릴레이트가 HPDLC 기술에서 광범위하게 사용되어 왔다. 펜타 및 헥스 관능성 스템(functional stem)과 같은 더 높은 관능성 재료가 또한 사용되어 왔다. 위에서는 특정 성분을 포함하는 HPDLC 혼합물이 도파관 셀의 광학 레코딩 재료로서 적절한 용도와 관련하여 설명되었으나, 광학 레코딩 재료의 특정의 배합은 크게 다를 수 있고, 주어진 용도의 특정의 요건에 의존할 수 있다. 이러한 고려사항에는 회절 효율("DE"), 헤이즈(haze), 태양 내성(solar immunity), 투명성, 및 스위칭 요건이 포함된다.
도파관 셀은 다양한 상이한 방법을 사용하여 구축될 수 있다. 많은 실시형태에서, 도파관 셀은 광학 레코팅 매체로서 작용할 수 있는 광학 레코딩 재료로 제 1 기판을 코팅함으로써 구축된다. 다수의 실시형태에서, 광학 레코딩 재료는 스핀 코팅(spin coating) 또는 분무를 사용하여 기판 상에 퇴적된다. 광학 레코딩 재료가 2 개의 기판 사이에 개재되도록 제 2 기판 층은 통합되어 도파관 셀을 형성할 수 있다. 다수의 실시형태에서, 제 2 기판은 노출된 층 상에 코팅된 얇은 보호 필름일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 기판은 셀을 제작하는데 사용되며, 다음에 광학 레코딩 재료로 채워진다. 충전(filling) 프로세스는 비제한적으로 진공 충전 방법과 같은 다양한 상이한 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 추가의 실시형태에서, 정렬 층 및/또는 편광 층이 추가될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 도파관 셀(100)의 프로파일 도는 도 1a에 개념적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 도파관 셀(100)은 비제한적으로 격자와 같은 광학 요소용 레코팅 매체로서 사용될 수 있는 광학 레코딩 재료(102)의 층을 포함한다. 광학 레코딩 재료(102)는 비제한적으로 전술한 HPDLC 혼합물과 같은 임의의 다양한 화합물, 혼합물, 또는 용액일 수 있다. 도시된 실시형태에서, 광학 레코딩 재료(102)는 2 개의 평행한 유리 플레이트(104, 106) 사이에 개재되어 있다. 다른 실시형태에서, 기판은 평행하지 않은 구성으로 배치된다. 도 1b는 본 발명의 일 실시형태에 따라 비드(110, 112, 114)를 이용하는 테이퍼형 도파관 셀(108)의 프로파일 도를 개념적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 비드(110, 112, 114)는 크기가 다르고, 2 개의 유리 플레이트(118, 120) 사이에 개재된 광학 레코딩 재료(116)의 전체에 걸쳐 분산되어 있다. 도파관 셀의 구축 중에, 광학 레코딩 층의 일 영역의 국부적인 두께는 그 특정 영역 내의 비드의 크기에 의해 제한된다. 비드를 광학 레코딩 재료의 전체에 걸쳐 증가하는 순서로 분산시킴으로써, 기판이 비드와 접촉하여 배치될 때, 테이퍼형 도파관 셀이 구축될 수 있다. 전술한 바와 같이, 도파관 셀에서 이용되는 기판은 두께 및 형상이 다를 수 있다. 많은 실시형태에서, 기판은 직사각형의 형상일 수 있다. 일부의 실시형태에서, 도파관 셀의 형상은 곡선 부품의 조합이다. 도 1c는 본 발명의 실시형태에 따른 곡선 형상을 갖는 도파관 셀(122)의 평면도를 개념적으로 도시한다.
도 1a 내지 도 1c는 특정 도파관 셀의 구성 및 배치를 도시하고 있으나, 도파관 셀은 많은 상이한 구성으로 구축될 수 있고, 주어진 용도의 특정 요건에 따라 다양한 상이한 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 기판은 유리 대신 투명한 플라스틱 폴리머로 제조될 수 있다. 또한, 도파관 셀의 형상 및 크기는 매우 다를 수 있고, 비제한적으로 도파관의 용도, 인체공학적 고려사항, 및 경제적 요인과 같은 다양한 요인에 의해 결정될 수 있다.
체적 브래그 격자
상이한 광학 특성을 나타낼 수 있는 많은 다양한 유형의 격자가 본 발명의 다양한 실시형태에 따라 광학 레코딩 재료에 레코딩될 수 있다. 많은 도파관 용도에서, 회절 격자는 다양한 목적 및 기능을 위해 구현된다. 쉽게 이해될 수 있는 바와 같이, 선택되는 격자의 유형은 소정의 용도의 특정 요건에 의존할 수 있다. 도파관 셀에 레코딩될 수 있는 일 유형의 격자는 체적 브래그 격자이다. 체적 브래그 격자는 매체의 굴절률의 주기적 변동에 의해 특정 각도로 입사하는 특정 파장의 광을 회절시킬 수 있는 투명한 매체이다. 격자 상에 입사하는 광의 회절은 광과 격자의 특성에 의해 결정될 수 있다. 체적 브래그 격자는 더 높은 차수로 회절되는 광이 거의 없고 고효율을 가질 수 있다. 회절된 0 차수에서의 광의 상대량은 격자의 굴절률 변조를 제어함으로써 변화될 수 있다. 도파관 내의 체적 브래그 격자를 이용하여, 도파관 내의 광의 전파는 제어된 방식으로 영향을 받아 다양한 효과를 달성할 수 있다.
체적 브래그 격자는 특정 용도에 따라 원하는 특성을 갖도록 구축될 수 있다. 다수의 실시형태에서, 체적 브래그 격자는 투과 격자로 설계된다. 다른 실시형태에서, 체적 브래그 격자는 반사 격자로 설계된다. 투과 격자에서, 브래그 조건을 만족시키는 입사광은 회절되고 이 회절된 광은 입사광이 입사되지 않은 격자의 면으로부터 나간다. 반사 격자의 경우, 회절 광은 입사광이 입사되는 면과 동일한 격자의 면 상으로부터 나간다. 체적 격자는 격자 표면에 대해 경사 및/또는 구배를 이룬 프린지를 갖도록 설계될 수도 있고, 이는 회절/반사의 각도에 영향을 줄 수 있다. 상기 논의는 격자 구조물을 투과 또는 반사 중 하나로서 나타내고 있으나, 두 유형의 격자는 표준 격자 방정식에 따라 동일한 방식으로 거동한다.
브래그 격자 요소의 하나의 클래스는 스위칭가능한 브래그 격자(SBG; Switchable Bragg Grating)를 포함한다. SBG는 HPDLC 혼합물에 체적 위상 격자를 레코딩함으로써 형성될 수 있는 회절 장치이다. SBG는 먼저 유리 플레이트들 또는 기판들 사이에 광중합성 모노머와 액정 재료의 혼합물의 박막을 배치함으로써 제조될 수 있다. 많은 경우에, 유리 플레이트는 평행하게 구성되어 있다. 유리 셀을 제조 및 충전하는 기술은 액정 디스플레이 산업에서 잘 알려져 있다. 하나 또는 두 개의 유리 플레이트는 필름 전체에 전기장을 인가하기 위해 전극, 전형적으로는 투명한 주석 산화물 필름을 지지할 수 있다. SBG는 HPDLC 혼합물이 도파관 코어 또는 도파관에 근접한 에바네센트 결합 층을 형성하는 도포기 장치로서 구현될 수 있다. HPDLC 셀을 형성하는데 사용되는 유리 플레이트는 전반사 도광 구조물을 제공할 수 있다. 스위칭가능한 격자가 TIR 조건을 초과하는 각도로 광을 회절시키면 광이 SBG로부터 결합된다. SBG의 격자 구조물은 공간적으로 주기적인 강도 변조를 수반하는 간섭 노광을 사용하여 광중합에 의해 유발된 상분리를 통해 HPDLC 재료의 필름에 레코딩될 수 있다. 비제한적으로 조사 강도, HPDLC 재료의 성분 체적 분율, 및 노광 온도의 제어와 같은 요인은 결과로서 생기는 격자의 형태 및 성능을 결정한다. 레코딩 프로세스 중에, 모노머는 중합되고, 혼합물은 상분리된다. LC 분자는 응집되어 광 파장의 규모로 폴리머 네트워크에 주기적으로 분포되는 불연속 액적 또는 합체된 액적을 형성한다. 교호하는 액정 풍부 영역과 액정 고갈 영역은 격자의 프린지 평면을 형성하며, 이로 인해 액적 내의 LC 분자의 배향 순서(orientation ordering)로부터 기인하는 강한 편광을 수반하는 브래그 회절이 생성될 수 있다.
체적 위상 격자는 매우 높은 회절 효율을 나타낼 수 있으며, 이는 필름의 전체에 인가되는 전기장의 크기에 의해 제어될 수 있다. 전기장이 투명 전극을 통해 격자에 인가될 때, LC 액적의 자연적인 배향이 변할 수 있으므로 프린지의 굴절률 변조를 저하시키고 홀로그램 회절 효율을 매우 낮은 수준으로 떨어뜨린다. 전형적으로, 전극은 인가된 전기장이 기판에 수직이 되도록 구성된다. 다수의 실시형태에서, 전극은 인듐 주석 산화물(ITO)로 제조된다. 전기장이 인가되지 않은 OFF 상태에서, 액정의 이상축(extraordinary axis)은 일반적으로 프린지에 수직으로 정렬된다. 따라서, 격자는 P 편광에 대하여 높은 굴절률 변조 및 높은 회절 효율을 나타낸다. 전기장이 HPDLC에 인가되면, 격자는 ON 상태로 스위칭되고, 액정 분자의 이상축은 인가된 전기장에 평행하게, 따라서 기판에 수직하게 정렬된다. ON 상태에서, 격자는 S 편광 및 P 편광의 둘 모두에 대해 더 낮은 굴절률 변조 및 더 낮은 회절 효율을 나타낸다. 따라서, 격자 영역은 더 이상 광을 회절시키지 않는다. 각각의 격자 영역은 HPDLC 장치의 기능에 따라, 예를 들면, 픽셀 매트릭스와 같은 다수의 격자 요소로 분할될 수 있다. 전형적으로, 하나의 기판 표면 상의 전극은 균일하고 연속적이지만, 반대측 기판 표면 상의 전극은 다수의 선택적으로 스위칭가능한 격자 요소에 따라 패턴화된다.
전형적으로, SBG 요소는 30 μs 내에 투명하게 스위칭되고, ON으로 스위칭하기 위한 완화 시간이 더 길어진다. 장치의 회절 효율은 연속적인 범위에 걸쳐 인가된 전압에 의해 조정될 수 있다는 것에 유의한다. 많은 경우에, 장치는 전압이 인가되지 않은 상태에서 거의 100%의 효율을 나타내며, 충분히 높은 전압이 인가된 상태에서 실질적으로 0의 효율을 나타낸다. SBG는 또한 리버스 모드(reverse mode) 작업에 의해 제조 및 구현될 수 있다. 이러한 경우, 인가된 전압이 0일 때, 격자는 비회절(투명) 상태이고, 전극 사이에 전압이 인가되면 회절 상태로 스위칭된다. 특정 유형의 HPDLC 장치에서, 자기장을 사용하여 LC 배향을 제어할 수 있다. 일부의 HPDLC 용도에서, 폴리머로부터 LC 재료의 상분리는 식별가능한 액적 구조물이 생기지 않는 정도로 달성될 수 있다. SBG는 패시브(passive) 격자로서 사용될 수도 있다. 이 모드에서, 주요 이점은 고유의 높은 굴절률 변조이다. SBG는 또한 자유 공간 용도를 위한 투과 격자 또는 반사 격자를 제공하는데 사용될 수도 있다.
체적 브래그 격자는 비제한적으로 광의 방향을 변화시키고 광의 투과를 방지하는 것과 같은 다양한 상이한 목적을 위해 도파관에서 구현될 수 있다. 체적 브래그 격자를 사용하여 빔을 확대시킬 수도 있다. 예를 들면, 많은 도파관 용도에서, 체적 브래그 격자는2 개의 직교 방향으로 빔을 확대시키는데 사용된다. 디스플레이 용도에서, 이는 대형 아이박스(eyebox)로 변환된다. 따라서, 체적 브래그 격자를 사용하면 평행 광학 시스템의 사출 퓨필(exit pupil)을 효과적으로 확대함으로써 렌즈 크기를 축소시키면서 아이박스 크기를 유지할 수 있다. 사출 퓨필은 가상 개구로서 정의되며, 이 가상 개구를 통과하는 광선만이 사용자의 눈에 들어갈 수 있다.
많은 실시형태에서, 체적 브래그 격자는 도파관의 TIR 조건 내의 각도로 광을 회절시킴으로써 광을 도파관 내에 결합하기 위한 입력 격자로서 구현된다. 유사하게, 체적 브래그 격자는 TIR 조건을 초과하는 각도로 광을 회절시킴으로써 광을 도파관의 외부에 결합하기 위한 출력 격자로서 구현될 수도 있다. 체적 브래그 격자는 폴드 격자(fold grating)로서 구현될 수도 있다. 일부의 실시형태에서, 폴드 격자의 브래그 프린지는 다른 격자의 브래그 프린지에 대해 대각선 방향으로 배향된다. 폴드 격자의 배향에 따라, 광은 폴드 격자와의 상호작용 시에 특정 방향을 향해 지향될 수 있다. 많은 실시형태에서, 폴드 격자가 디스플레이 광의 전파 방향에 대해 대각선 상에 설정되도록 폴드 격자의 길이방향의 연부는 입력 커플러의 정렬 축에 대해 경사를 이룬다. 폴드 격자는 입력 커플러로부터의 광이 출력 격자에 대해 방향을 변경하도록 각도가 부여될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 폴드 격자는 광이 입력 격자로부터 방출되는 방향에 대해 45도의 각도로 설정된다. 이 특징에 의해 폴드 격자를 따라 하방으로 전파하는 디스플레이 이미지가 출력 격자로 변화될 수 있다. 예를 들면, 다수의 실시형태에서, 폴드 격자는 이 이미지를 출력 격자 내로 90도 회전시킨다. 다양한 실시형태에서, 각각의 폴드 격자는 부분적으로 회절 구조물을 가질 수 있다. 다수의 실시형태에서, 각각의 폴드 격자는 완전히 회절 구조물을 가질 수 있다.
상이한 격자 구성과 기술을 단일 도파관에 통합할 수 있다. 폴드 격자는 일방향으로 퓨필 확대를 제공하고 도파관의 내부의 TIR을 통해 광을 출력 격자를 향하게 하도록 구성될 수 있다. 출력 격자는 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 퓨필 확대를 제공하고 도파관으로부터 광이 도파관을 나가도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 단일 도파관은 수평 방향 및 수직 방향의 둘 모두로 퓨필 확대를 제공할 수 있다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 체적 브래그 격자는, 공간적으로 변화하는 K 벡터 및 다중화된 격자를 갖는 격자와 같은, 그러나 이것에 한정되지 않는, 많은 상이한 구성으로 구현될 수 있다. 많은 적용분야에서, 도파관은 이축 퓨필 확대가 가능한 2 격자 구조물을 사용하여 구현된다.
체적 브래그 격자 내에서 회절이 발생하는 파장 및 각도의 범위가 제한되므로, 몇 가지 방법을 이용하여 격자의 회절 대역폭을 증가시킬 수 있다. 많은 실시형태에서, 레코딩 시스템은 공간적으로 변화하는 K 벡터를 갖는 프린지를 갖는 체적 격자를 레코딩하도록 구성된다. K 벡터(이것은 문헌에서 격자 벡터로도 지칭됨)는 관련된 격자 프렌지의 평면에 수직인 벡터로서 정의될 수 있고, 주어진 범위의 입력 및 회절 각도에 대한 광학 효율이 결정될 수 있다. 각각의 K 벡터는 프린지 경사 각도(Kogelnik 이론에서 정의됨)와 관련된다. 다수의 실시형태에서, K 벡터가 변화하는 평면은 도파관 또는 격자 요소를 갖는 평면으로부터 벗어난다. 변화하는 프린지 경사 각도, 또는 롤링(rolling)된 K 벡터는 많은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 격자의 프린지는 격자의 전체에 걸쳐 점진적으로 변화하도록 설계된다. 다른 실시형태에서, 개별 격자의 상이한 세트가 연속적으로 배치된다. 롤링된 K 벡터를 갖는 격자는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 많은 실시형태에서, 롤링된 K 벡터는 각각의 격자 세그먼트의 피크 회절 효율이 그 위치에서의 대응하는 출력 각도에 대해 최적화되도록 설계된다. 다른 실시형태에서, 상이한 위치에서의 각각의 격자의 피크 회절 효율은 그 위치에서의 대응하는 출력 각도와의 오프셋에 있고, 이로 인해 격자의 유효 각도 대역폭을 확대한다. 이러한 오프셋을 도입함으로써 아이박스 균일성이 개선될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 오프셋은 상이한 위치에서의 피크 회절 효율을 단순히 일치시키는 것에 비교하여 2 배만큼 이미지의 전체적인 밝기를 개선할 수 있다.
많은 실시형태에서, 상이한 세트의 프린지가 중첩되거나 겹쳐져서 동일한 체적 내부에 독립적으로 그리고 서로 간섭하지 않고 기능할 수 있는 다수의 격자를 갖는 다중화된 격자를 생성한다. 예를 들면, 2 개의 체적 격자가 동일한 입사 각도에서 2 개의 상이한 브래그 파장에 대하여 동일한 장치 내에 레코딩되는 경우, 이 장치는 2 개의 선택된 파장을 혼신(crosstalk)이 제한된 상이한 출력 방향으로 회절시킬 수 있다. 다중화(multiplexing)를 사용하면, 유사한 처방의 2 개의 격자를 조합하여 회절 효율 각도 대역폭을 확대하고 사출 퓨필 및 시야 전체의 휘도 균일성 및 색 밸런스를 향상시킴으로써 각도 프로파일을 개선할 수 있다. 다중화는 또한 2 개의 상이한 회절 처방을 인코딩하는데 사용될 수 있으며, 이는 상이한 필드의 영역에 광을 투사하거나 주어진 시야 영역에 2 개의 상이한 파장의 광을 회절시키도록 설계될 수 있다. 레코딩 중에 격자들 사이에 경합이 발생하지 않도록 하여 불균일한 회절 효율 및 재생 시의 격자들 사이의 혼신을 초래하지 않도록 보장하기 위한 조치가 취해질 수 있다. 일부의 실시형태에서, 입력 격자, 폴드 격자, 또는 출력 격자 중 적어도 하나는 2 개 이상의 각도 회절 처방을 결합하여 각도 대역폭을 확대할 수 있다. 유사하게, 다수의 실시형태에서, 입력 격자, 폴드 격자, 또는 출력 격자 중 적어도 하나는 2 개 이상의 스펙트럼 회절 처방을 조합하여 스펙트럼 대역폭을 확대할 수 있다. 예를 들면, 색 다중화된 격자를 사용하여 2 개 이상의 원색을 회절시킬 수 있다.
위에서 특정 격자 구조물이 설명되었으나, 당업자는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 레코딩 시스템은 비제한적으로 전술한 것을 포함하는 임의의 종류의 체적 격자를 레코딩하도록 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
체적 격자의 레코딩
체적 격자는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 많은 상이한 방법을 사용하여 도파관 셀 내에 레코딩될 수 있다. 광학 레코딩 재료 내에 광학 요소의 레코딩은 임의의 수 및 임의의 유형의 전자기 방사선 소스를 사용하여 달성될 수 있다. 용도에 따라, 노광원(들) 및/또는 레코딩 시스템은 다양한 수준의 노광 파워(exposure power) 및 지속시간을 사용하여 광학 요소를 레코딩하도록 구성될 수 있다. SBG와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 체적 격자를 레코딩하는 기술에는 2 개의 상호 간섭성 레이저 빔을 사용하는 광학 레코딩 재료의 노광이 포함되며, 여기서 2 개의 빔의 중첩은 간섭 패턴을 따라 주기적인 강도 분포를 생성한다. 광학 레코딩 재료는 주기적인 강도 분포와 일치하는 굴절률 변조 패턴을 나타내는 격자 구조물을 형성할 수 있다. HPDLC 혼합물에서, 광 강도 분포에 의해 모노머가 고강도 영역으로 확산 및 중합하고, 동시에 액정이 어두운 영역으로 확산된다. 이 상분리에 의해 격자의 프린지 평면을 형성하는 교호하는 액정 풍부 영역과 액정 고갈 영역이 형성된다. 레코딩 빔의 구성 방법에 따라 경사되거나 경사되지 않은 프린지를 갖는 격자 구조물이 형성될 수 있다. 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 2 빔 레코딩 프로세스를 개념적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 2 가지 방법을 사용하여 2 개의 다양한 유형의 브래그 격자 - 즉, 투과 격자(200) 및 반사 격자(202)를 형성할 수 있다. 2 개의 레코딩 빔(204, 206)이 어떻게 위치되는지에 따라, 간섭 패턴(208)이 광학 레코딩 재료(102)에 투과 격자 또는 반사 격자를 레코딩할 수 있다. 2 가지 유형의 격자들 사이의 차이는 프린지의 배향에서 볼 수 있다(즉, 전형적으로 반사 체적 격자의 프린지는 기판의 표면에 실질적으로 평행하고, 전형적으로 투과 격자의 프린지는 기판의 표면에 실질적으로 수직임). 재생 중에, 투과 격자(200) 상에 입사되는 빔(212)은 투과되는 회절 빔(214)을 유발할 수 있다. 다른 한편, 반사 격자(202) 상에 입사되는 빔(216)은 반사되는 빔(218)을 유발할 수 있다.
광학 레코딩 재료에 체적 격자를 레코딩하는 다른 방법에는 단일 빔을 사용하여 광학 레코딩 재료 상에 간섭 패턴을 형성하는 것이 포함된다. 이는 마스터 격자를 사용하여 달성될 수 있다. 많은 실시형태에서, 마스터 격자는 체적 격자이다. 일부의 실시형태에서, 마스터 격자는 진폭 격자이다. 마스터 격자와 상호작용하면, 단일 빔이 회절될 수 있다. 제 1 차 회절 및 제 0 차 빔이 중첩되어 간섭 패턴을 형성할 수 있고, 이것이 광학 레코딩 재료를 노광하여 원하는 체적 격자를 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 진폭 격자를 이용하는 단일 빔 레코딩 프로세스가 도 3에 개념적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 단일 레이저 소스(미도시)로부터의 빔(300)이 진폭 격자(302)를 통해 안내된다. 격자(302)와 상호작용할 때, 예를 들면, 광선이 진폭 격자의 검은 색의 음영 영역과 상호작용하는 경우에는 빔(300)이 회절될 수 있고, 또는, 예를 들면, 광선이 진폭 격자의 사선 영역과 상호 작용하는 경우에는 빔(300)이 제 0 차 빔으로서 실질적인 편차 없이 진폭 격자를 통과하여 전파될 수 있다. 제 1 차 회절 빔(304) 및 제 0 차 빔(306)은 중첩되어 도파관 셀의 광학 레코딩 층(308)을 노광하는 간섭 패턴을 생성할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 격자(302)와 광학 레코딩 층(308) 사이에는 이들 2 개의 부품 사이의 거리를 변경하기 위한 스페이서 블록(310)이 위치된다.
체적 격자를 레코딩하는 특정 방법이 도 2a 내지 도 2d 및 도 3에서 논의되고 도시되어 있으나, 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 레코딩 시스템은 비제한적으로 일반적인 포토리소그래피 기술과 같은 체적 격자를 레코딩하는 임의의 다수의 방법을 구현하도록 구성될 수 있다.
시스템 구성의 레코딩
도파관 셀에 체적 격자를 레코딩하기 위한 레코딩 시스템은 많은 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 다수의 실시형태에서, 레코딩 시스템은 적어도 하나의 노광원 및 도파관 셀을 포함하는 노광 스택을 수용하도록 구성된 복수의 스테이션을 포함한다. 노광원은 사용되는 감광성 재료에 의존할 수 있는 임의의 적절한 전자기 방사선 소스로부터 유래할 수 있다. 일부의 실시형태에서, 전자기 방사선 소스는 레이저 소스이다. 다수의 실시형태에서, 임의의 주어진 도파관 셀에 전달되는 노광이 레코딩 평면의 전체에 걸쳐 공간적으로 변화하는 노광 에너지, 노광 지속시간 및/또는 노광 온/오프 스케쥴 중 하나 이상을 갖도록 스테이션 및 노광 스택이 구성될 수 있다. 작동 중에, 레이저 소스(들)는 스테이션에 수용된 도파관 셀을 노광하여 도파관 셀 내에 체적 격자를 형성하도록 적절한 파장의 광을 출력할 수 있다. 위의 섹션에 기술되어 있는 방법과 같은 체적 격자를 레코딩하기 위한 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 많은 실시형태에서, 마스터 격자와 함께 단일 빔 레코딩 방법이 사용된다. 다른 실시형태에서, 2 빔 레코딩 방법이 사용된다.
용도 및 도파관 셀에 따라, 단일 도파관 셀 내에 하나 이상의 체적 격자가 레코딩될 수 있다. 많은 실시형태에서, 하나 이상의 레이저 소스를 사용하여 단일 도파관 셀 내에 3 개 이상의 체적 격자를 동시에 레코딩할 수 있다. 일부의 실시형태에서, 하나 이상의 레이저 소스를 사용하여 하나 이상의 스테이션에 있는 2 개 이상의 도파관 셀을 동시에 노광할 수 있다. 추가의 실시형태에서, 레이저 소스(들)를 사용하여 다수의 도파관 셀의 각각 내의 3 개 이상의 체적 격자를 도시에 레코딩할 수 있다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 노광되는 도파관 셀의 수 및 도파관 셀 당 동시에 레코딩되는 체적 격자의 수는 크게 변동할 수 있고, 주어진 용도의 특정 요건에 의존할 수 있다. 또한, 사용되는 노광원의 수 및 유형은 비제한적으로 공간 및 파워 요건과 같은 여러 요인에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 다수의 격자가 동시에 레코딩되는 실시형태에서, 높은 파워의 레이저 소스 또는 다수의 레이저 소스를 사용하여 충분한 노광 파워를 제공할 수 있다. 다수의 격자를 레코딩하기 위해 및/또는 다수의 도파관 셀을 노광하기 위해 단일 레이저 소스를 이용하는 실시형태에서, 빔 스플리터를 사용하여 상이한 영역에서 동시 노광을 가능하게 하는 서브 빔(sub-beam)을 생성할 수 있다. 이 레코딩 시스템은 또한 레이저 소스(들)로부터의 광을 조작하기 위한 그리고 원하는 스테이션(들) 내로 안내하기 위한 미러 및 기타 광학 요소를 포함할 수 있다. 일부의 실시형태에서, 초기 빔은 적절한 노광 영역을 커버하도록 확대된다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 단일 레이저 소스(402)를 이용하는 레코딩 시스템(400)의 다이어그램을 도시한다. 도시된 바와 같이, 출발 빔(404)이 빔 스플리터(406)를 향해 지향되고, 이것을 사용하여 3 개의 서브 빔(408)을 생성한다. 서브 빔(408)은 미러(412)를 사용하여 스테이션(410)을 향해 지향된다. 도시된 실시형태에서, 3 개의 서브 빔(408)을 사용하여 스테이션(410) 내에 수용된 단일 도파관 셀 내에 3 개의 체적 격자를 레코딩한다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 이러한 개념적 요소는 이러한 레코딩 시스템을 구현하기 위해 광학 요소의 고정을 가능하게 하는데 요구되는 임의의 적합한 광학 프레임, 이동가능한 어댑터, 노광 플레이트 등을 사용하여 구현될 수 있다. 또한, 도 4는 특정 레코딩 시스템 구성을 도시하고 있으나, 본 발명의 다양한 실시형태에 따라 임의의 구성이 구현될 수 있다. 예를 들면, 레코딩 시스템에서, 4 개 이상의 서브 빔이 생성되어 다수의 스테이션의 전체에 걸쳐 안내될 수 있다. 다수의 실시형태에서, 다수의 레이저 소스가 사용된다. 또한, 빔의 전파 경로는 임의의 다수의 상이한 방식으로 조작될 수 있다. 예를 들면, 도 4는 평면 표면의 전체에 걸쳐 레코딩 빔을 안내하도록 설계된 레코딩 시스템을 도시하고 있으나, 레코딩 시스템은 3D 공간을 통해 빔을 전파하도록 안내하도록 구성될 수도 있다. 이러한 구성에서, 다른 프로세스 효율의 개선과 함께 콤팩트한 설계가 달성될 수 있다.
스테이션 구성
체적 격자의 특징적 크기로 인해, 레코딩 프로세스는 고도의 위치 및 수준의 정밀도를 요구할 수 있다. 따라서, 노광된 도파관 셀을 새로운 도파관 셀로 교체하고, 교체된 도파관 셀 내에서 체적 격자를 레코딩하는 것은 시간 집약적이고 및/또는 자원 집약적일 수 있다. 많은 실시형태에서, 노광 스택을 수용하는 스테이션은 신속하게 다수의 도파관 셀의 노광을 가능하도록 구현된다. 일부의 실시형태에서, 스테이션은 도파관 셀이 교환될 수 있도록 구성되고, 노광된 도파관 셀을 노광되지 않은 도파관 셀로 교체할 수 있다. 이러한 구현형태에서, 도파관 셀은 시스템의 나머지 부분에 거의 영향을 주지 않으면서 제거되어 다른 도파관 셀로 교체될 수 있다. 이는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 다수의 실시형태에서, 스테이션들 각각은 도파관 셀을 수용할 수 있는 시팅(seating) 또는 리세스를 포함하여 도파관 셀의 교환을 가능하게 한다. 다수의 실시형태에서, 도파관 셀을 정렬시키기 위한 추가의 부품이 포함될 수 있다. 예를 들면, 도파관 셀의 연부(들)을 수용하도록 설계된 장착 연부가 도파관 셀의 정렬을 촉진하기 위해 스테이션에 구현될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 이 시팅 또는 리세스는 스테이션으로부터 제거될 수 있다. 다수의 실시형태에서, 스테이션은 전체 노광 스택을 제거 및 교체할 수 있도록 구성된다. 다수의 실시형태에서, 스테이지 어셈블리가 도파관 셀을 수용하도록 구현된다. 이 스테이지 어셈블리는 도파관 셀을 노광 스택에 대해 원하는 위치에 위치시키도록 구성될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 도파관 셀의 교체는 도파관 셀의 위치설정의 일관성을 유지하면서 쉽게 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 노광 스택을 수용하기 위한 스테이션(500)을 개념적으로 도시한다. 도시된 실시형태에서, 스테이션(500)은 장착 리세스(502)를 사용하여 단일 노광 스택을 수용하도록 구성된다. 스테이션(500)은 레이저 파이프(504) 및 입사광을 노광 스택을 향해 지향시키기 위한 미러(506)를 포함한다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 빔이 이동하는 축에 대한 노광 스택의 배향은 노광 스택을 수용하는 스테이션이 레코딩 빔이 전파되는 축을 변경하기 위한 추가의 미러를 포함하는지의 여부를 결정할 수 있다. 도 5는 특정 스테이션 구성을 도시하고 있으나, 스테이션은 본 발명의 다양한 실시형태에 따라 다양한 상이한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 일부의 실시형태에서, 스테이션은 다수의 노광 스택을 수용하도록 구성된다. 도파관 셀의 감광성 성질을 고려하면, 비제한적으로 광학 필터와 같은 커버링(covering)을 사용하여 주위 광이 스테이션에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 다수의 실시형태에서, 이 커버링은 도파관 셀의 원하는 영역(들)을 노광시키기 위해 광의 통과를 허용하기 위한 적어도 하나의 컷 아웃(cutout)을 포함한다.
노광 스택은 레이저 소스(들)로부터 도파관 셀의 노광 영역 내로의 입사광을 조작하도록 설계된 다양한 부품을 포함할 수 있다. 노광 영역은 광이 노광되도록 의도된 도파관 셀 상의 지정된 영역이다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 노광 영역의 크기 및 형상은 달라질 수 있고, 기록될 체적 격자에 크게 의존할 수 있다. 예를 들면, 일부의 용도에서, 동일 도파관 셀 내에서 상이한 수준의 노광을 필요로 하는 다양한 유형의 체적 격자가 레코딩될 수 있다. 많은 실시형태에서, 레코딩 시스템은 상이한 수준의 파워 및/또는 지속시간의 광으로 각각의 개별 노광 영역을 노광하도록 구성되며, 레코딩될 체적 격자의 유형에 특히 맞춰질 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 3 개의 격자에 대해 마킹된 노광 영역을 가진 도파관 셀(600)을 개념적으로 도시한다. 도파관 셀(600)은 곡선 형상을 가지며 입력 격자, 폴드 격자 및 출력 격자를 구현하도록 설계된다. 도시된 실시형태에서, 입력 격자(602), 폴드 격자(604), 및 출력 격자(606)의 노광 영역이 도시되어 있다. 도 6은 특정 노광 영역을 가진 특정 도파관 셀을 도시하고 있으나, 도파관 셀은 본 발명의 다양한 실시형태에 따라 임의의 형상 및 크기의 임의의 개수의 노광 영역을 가질 수 있다.
노광 스택은 다양한 부품들의 조합으로 구축될 수 있다. 많은 실시형태에서, 노광 스택은 마스터 격자 및 도파관 셀을 포함한다. 일부의 실시형태에서, 마스터 격자는 진폭 격자이다. 추가의 실시형태에서, 마스터 격자는 투명층, 및 격자 구조물을 형성하는 크롬 층으로 구성되는 크롬 마스터이다. 레코딩 프로세스 중에, 비제한적으로 미러 및 빔스플리터와 같은 다양한 광학 부품을 사용하여, 하나 이상의 레이저 소스로부터의 광을 노광 스택을 향해 지향시킬 수 있다. 단일 빔 레코딩 시스템에서는, 단일 광빔이 노광 스택 내의 마스터 격자를 향해 지향된다. 마스터 격자와의 상호작용에 의해 광빔은 회절될 수 있고, 제 1 차 회절 및 제 0 차 빔은 간섭 패턴을 형성하고, 이것은 도파관 셀을 노광하여 체적 격자를 형성할 수 있다.
레코딩 시스템은 다양한 상이한 방식으로 마스터 격자를 위치시키도록 구성될 수 있다. 다수의 실시형태에서, 마스터 격자는 이 마스터 격자의 표면이 도파관 셀의 표면에 평행하도록 노광 스택 내에 위치된다. 일부의 실시형태에서, 마스터 격자는 도파관 셀의 광학 레코딩 층의 표면과 평행하도록 위치된다. 마스터 격자의 표면과 도파관 셀/광학 레코딩 층의 표면 사이의 오프셋은 형성될 격자의 치수(이것에 한정되지 않음)와 같은 여러 가지 고려사항에 의존하여 변할 수 있다. 다수의 실시형태에서, 마스터 격자는 도파관 셀과 직접 접촉한다. 다른 실시형태에서, 노광 스택 내의 재료의 상이한 층이 광학 레코딩 층을 마스터 격자로부터 분리한다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 마스터 격자 및 도파관 셀의 위치는 변화될 수 있고, 소정의 용도의 특정 요건에 의존할 수 있다. 예를 들면, 다양한 실시형태에서, 광학 레코딩 재료는 2 개의 유리 기판 사이에 봉입된 HPDLC 혼합물이다. 결과적으로, 이러한 실시형태에서, 레코딩 프로세스 중에 마스터 격자와 광학 레코딩 층 사이에 적어도 유리 층이 존재한다. 다수의 실시형태에서, 노광 스택은 비제한적으로 유리 플레이트와 같은 보호층을 포함하며, 이것은 마스터 격자에 인접하여 설치되어 격자의 기계적 손상의 방지를 도울 수 있다. 다양한 실시형태에서, 굴절률의 연속성을 제공하는 것을 돕기 위해 다양한 층들 사이에 광학 오일을 사용할 수 있다.
경우에 따라, 광학 레코딩 재료를 노광하는 광은 광학 레코딩 재료의 표면에서 부분적으로 반사될 수 있다. 반사된 광은 이동하여 전형적으로 마스터 격자의 표면에서 2 번째로 반사될 수 있다. 제 2 반사 후, 이 광은 다시 역행하여 광학 레코딩 재료를 노광할 수 있다. 이 2 차 노광은 요구되는 격자의 열화(예를 들면, 격자 굴절률 변조 콘트라스트의 감소) 및/또는 위 격자(spurious grating)의 형성을 초래할 수 있으므로 전형적으로 바람직하지 않다. 따라서, 일부의 실시형태에서, 추가의 재료 층이 마스터 격자와 광학 레코딩 층 사이에 추가되어 위치됨으로써 반사광으로부터의 노광을 방지하도록 돕는다. 많은 실시형태에서, 추가의 층은 유리 층이다. 추가의 층을 사용하면, 마스터 격자와 도파관 셀 사이의 거리를 제어할 수 있다. 이 거리를 증가시킴으로써 광학 레코딩 층의 표면에서 어떤 각도로 반사되는 광은 2 번째로 반사되기 전에 더 이동하여 반사된 광이 광학 레코딩 층 상에 입사하는 위치를 변경시킬 수 있다. 이 위치가 광학 레코딩 층의 중요하지 않도록 시스템을 설계할 수 있다. 다수의 실시형태에서, 이 위치는 광학 레코딩 층 상에 전혀 존재하지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 노광 스택(700)의 프로파일 도가 도 7에 개념적으로 도시되어 있다. 도시된 실시형태에서, 노광 스택(700)은 단일 빔 레코딩 프로세스용으로 구성된다. 도시된 바와 같이, 노광 스택(700)은 마스터 격자(702), 보호 유리 층(704), 스페이서 플레이트(spacer plate; 706), 및 2 개의 유리 플레이트(710) 사이에 광학 레코딩 층(708)을 갖는 도파관 셀을 포함할 수 있다. 이 스페이서 플레이트(706)를 사용하여 마스터 격자(702)와 광학 레코딩 층의 표면을 평행하게 유지하면서 이들 2 개의 부품 사이의 거리를 증가시킬 수 있다. 이 추가 거리는 초기 노광으로부터 반사된 광으로부터 원하지 않는 노광을 저감/방지하는 것을 도울 수 있다. 도시된 실시형태에서, 마스터 격자(702)는 유리 층(712) 및 격자 구조물(미도시)을 형성하는 크롬 층(714)을 갖는 크롬 마스터를 사용하여 구현되는 진폭 격자이다. 레코딩 프로세스 중에, 레이저 소스로부터의 광은 마스터 격자를 향해 지향될 수 있다. 격자 표면과 상호작용 시에 광이 회절될 수 있다. 제 1 차 회절과 제 0 차 빔은 조합되어 간섭 패턴을 형성할 수 있고, 이것은 광학 레코딩 층(708)을 노광시킨다(도 3에 도시된 프로세스와 유사함). 도 7은 특정 노광 스택 구성을 구성하고 있으나, 본 발명의 다양한 실시형태에 따라 많은 구성이 구현될 수 있다. 예를 들면, 스테이지 어셈블리를 이용하는 실시형태에서, 도파관 셀은 스테이지 어셈블리에 의해 유지되며, 독립적으로 위치될 수 있다. 많은 실시형태에서, 추가의 층의 재료들은 노광빔의 원하지 않는 굴절을 방지하기 위해 유사하거나 일치하는 굴절률을 갖도록 선택된다. 추가의 실시형태에서, 굴절률의 일치를 더 향상시키기 위해 다양한 층들 사이에 광학 오일이 추가된다. 일부의 실시형태에서, 홀로그래픽 광학 레코딩 재료가 기판 상에 코팅된 후에 롤투롤(roll-to-roll) 홀로그래픽 제조 프로세스에서 전술한 스테이션 및 노광 스택에 이송된다.
도파관 셀을 수용하는 스테이지
많은 실시형태에서, 노광 시스템은 스테이션 내의 도파관 셀 스테이지를 이용하여 원하는 방식으로 도파관 셀을 위치시킨다. 일부의 실시형태에서, 스테이지 어셈블리는 도파관 셀의 일면이 노광 스택의 수평면에 접촉하여 유지되도록 도파관 셀을 위치시키는데 필요한 조정가능성 및 관능성을 제공하도록 설계된다. 다수의 실시형태에서, 도파관 셀의 일면은 노광 스택의 마스터에 접촉하여 유지된다. 스테이지 어셈블리는 도파관 셀을 마스터의 특징에 대해 원하는 배향으로 위치시키도록 구성될 수 있다. 스테이지 어셈블리는 특정 유형의 도파관 셀을 수용하도록 설계될 수도 있다. 다수의 실시형태에서, 스테이지 어셈블리는 도파관 셀을 수용하기 위한 홀더 서브어셈블리(holder subassembly)를 포함한다. 다양한 실시형태에서, 홀더 서브어셈블리는 특정 형상의 도파관 셀을 수용하도록 커스터마이징(customizing)된다. 다수의 실시형태에서, 홀더 서브어셈블리는 도파관 셀을 일관된 방식으로 교체 및 재배치할 수 있도록 설계된다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 도파관 셀을 수용하기 위한 스테이지 어셈블리를 개념적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 스테이지 어셈블리(800)는 베이스 부품(802), XY 선형 병진 스테이지(804), 및 회전식 스테이지(806)를 포함한다. 회전식 스테이지(806)는 포크(fork) 서브어셈블리(808), 및 도파관 셀(812)을 수용하는 홀더 서브어셈블리(810)를 포함할 수 있다. 다수의 실시형태에서, 베이스 부품(802)의 일단부는 노광 시스템의 스테이션에 부착되도록 설계된다. 마지막으로 XY 선형 병진 스테이지(804)는 평면에 걸쳐 도파관 셀의 위치결정이 가능하도록 구현될 수 있다. 회전식 스테이지(806)의 기능과 조합하여, 스테이지 어셈블리(800)는 3 차원 공간에서 도파관 셀을 위치결정할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시형태에 따른 스테이지 어셈블리의 회전식 스테이지를 개념적으로 도시한다. 도 9a는 포크 서브어셈블리(902) 및 홀더 서브어셈블리(904)를 포함하는 회전식 스테이지(900)의 사시도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 회전식 스테이지(900)는 여러 회전축에 걸쳐 도파관 셀(906)의 위치결정을 허용하도록 구성될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 포크 서브어셈블리(902) 및 홀더 서브어셈블리(904)는 장착된 도파관 셀(906)이 서로 직교하는 2 개의 축(908, 910)을 중심으로 회전될 수 있도록 구성된다. 회전식 스테이지(900)는, 포크 서브어셈블리(902)가 볼 베어링 가이드(914)를 중심으로 선회하는 동안에 홀더 서브어셈블리(904)가 포크 서브어셈블리에 위치된 정밀 하드웨어(912)를 중심으로 선회하도록, 구성될 수 있다. 각각의 축의 회전 범위는 주어진 용도의 특정 요건에 의존할 수 있다. 이들 2 개의 서브어셈블리(902, 904)의 조합에 의해, 도파관 셀(906)은 노광 스택의 공칭 위치 및/또는 비제한적으로 열적 변화와 같은 환경 방해로 인한 시스템의 임의의 위치 변화에 무관하게 노광 스택의 저면에 평행하게 유지될 수 있다. 많은 실시형태에서, 회전식 스테이지(900)는 도파관 셀(906)의 면내 회전(in-plane rotation)을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 회전식 스테이지(900)는 도파관 셀(906)의 치수 중심(918)을 통과하는 축(916)을중심으로 도파관 셀(906)의 회전을 가능하게 하도록 구성된다. 이 운동에 의해 도파관 셀(906)과 노광 프로세스에서 이용되는 마스터의 특징 사이에서 "피치 매칭(pitch matching)"이 발생할 수 있다.
도 9b는 회전식 스테이지(900)의 측면도이다. 도시된 바와 같이, 회전식 스테이지(900)는 포크 서브어셈블리(902)의 상향 예하중(preload)을 제공하도록 구성될 수도 있고, 이는 도파관 셀(906)의 상면과 노광 스택의 저면 사이에 일정한 무한 정합(indefinite registration)을 유지시키는데 사용될 수 있다. 도파관 셀(906)과 노광 스택 사이의 접촉력은 포크 서브어셈블리(902)를 상방으로 로딩하는데 사용되는 스프링의 스프링 상수(k)에 의해 결정될 수 있다. 이 상방 회전(922)의 범위는 시스템의 설계에 의해 기계적으로 제한될 수 있다.
스테이지 어셈블리는 주어진 용도의 특정 요건에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 다수의 실시형태에서, 스테이지 어셈블리는 도파관 셀을 재배치하는 능력을 유지하면서 스테이션에 장착되도록 구성된다. 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시형태에 따른 고정식 스테이지 어셈블리를 개념적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 스테이지 어셈블리(1000)는 베이스 부품(1004)을 통해 스테이션의 고정 부품(1002)에 부착된다. 도시된 실시형태에서, 스테이지 어셈블리(1000)는 노광 스택을 수용할 수 있는 컷 아웃(1012)에 대해 도파관 셀(1010)을 위치결정할 수 있는 포크 서브어셈블리(1006) 및 홀더 서브어셈블리(1008)를 포함한다. 스테이지 어셈블리는 비제한적으로 열 변화 및 기계적 방해와 같은 다양한 환경 요인으로 인한 노광 시스템의 미세한 운동을 고려하면서 위치를 유지하도록 설계될 수 있다.
주기적 노광의 실시형태
많은 실시형태에서, 레코딩 시스템은 이동가능한 플랫폼을 포함한다. 추가의 실시형태에서, 이동가능한 플랫폼은 비제한적으로 미러와 같은 광학 부품을 재배치하여 빔 또는 서브 빔(들)을 상이한 세트의 스테이션으로 방향전환시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 스테이션은 도파관 셀을 교체하도록 구성될 수 있다. 이 "핫 스와핑(hot-swapping)"의 형태와 다수의 스테이션 및 이동가능한 플랫폼의 구현형태에 의해 레코딩 시스템의 연속 작동이 가능하여 무한한 수의 도파관 셀에 체적 격자를 레코딩할 수 있다. 많은 실시형태에서, 도파관 셀의 교체는 수작업으로 수행된다. 다른 실시형태에서, 자동화 시스템이 도파관 셀을 교체한다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 이동가능한 플랫폼 및 이것이 재배치하는 부품(들)의 정확한 구성은 주어진 용도의 특정 요건에 의존할 수 있다. 예를 들면, 일부의 실시형태에서, 제 1 세트의 스테이션에 수용된 제 1 세트의 도파관 셀을 노광시키는데 단일 레이저 소스가 사용된다. 다음에 이동가능한 플랫폼은 미러를 재배치할 수 있으며, 이것은 제 2 세트의 스테이션에 수용된 제 2 세트의 체적 격자를 레코딩하도록 레이저 소스의 전파 경로를 변화시킬 수 있다. 제 2 세트의 노광 중에, 제 1 세트의 도파관 셀은 제 1 세트의 스테이션에 수용될 새로운 세트의 노광되지 않은 도파관 셀로 교환될 수 있다. 다음에 이동가능한 플랫폼은 미러를 재배치하여 제 1 세트의 스테이션 내의 새로운 세트의 도파관 셀을 노광시키도록 레코딩 빔(들)을 지향시킬 수 있다. 이 구성에서, 다수의 도파관 셀에서의 체적 격자의 레코딩은 주기적으로 수행될 수 있다. 2 스테이지의 주기적 노광 구성을 설명하고 있으나, 이 레코딩 시스템은 상이한 개수의 스테이지로 상이한 주기의 노광을 수행하도록 구성될 수 있으며, 이는 스테이션의 수 및 시스템의 물리적 제약에 의존할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시형태에 따른 단일 레이저 소스(1102) 및 이동가능한 플랫폼(1104)을 이용하는 레코딩 시스템(1100)의 평면도 및 등각도를 각각 개념적으로 도시한다. 작동 중에, 레이저 소스(1102)로부터 발생되는 빔(1106)은 빔스플리터(1108)를 통과하여 3 개의 서브 빔(1110)을 형성한다. 빔스플리터는 여러 가지 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 많은 실시형태에서, 부분 반사 미러가 빔스플리터로서 사용된다. 빔 확대 부품(1112)을 사용하여 서브 빔(1110)의 크기를 조작하고 서브 빔(1110)을 콜리메이팅collimating)할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 시스템은 서브 빔(1110)을 이동가능한 플랫폼(1104) 상에 장착된 빔스플리터(1114) 및 미러(1116)를 향해 지향시키도록 설계된다. 이동가능한 플랫폼(1104) 상에 장착된 빔스플리터(1114)는 3 개의 서브 빔(1110)을 6 개의 서브 빔으로 더 분할할 수 있고, 이들은 빔스플리터(1114) 및 미러(1116)에 의해 지향되어 2 개의 도파관 셀의 각각에 동시에 3 개의 체적 격자를 레코딩한다. 도시된 바와 같이, 이동가능한 플랫폼(1104)은 장착된 빔스플리터(1114) 및 미러(1116)가 6 개의 서브 빔을 한번에 2 개의 상이한 스테이션 세트 내로 방향전환시키도록 위치될 수 있다. 스테이션(1118) 내에서, 미러는 입사 빔을 노광 스택을 향해 방향전환시키도록 구현되기도 한다. 2 개의 도파관 셀의 레코딩 프로세스가 완료되면, 이동가능한 플랫폼(1104)은 트랙(1120)을 따라 이동하여 서브 빔을 2 개의 다른 스테이션 내로 지향시키도록 빔스플리터(1114) 및 미러(1116)를 재배치한다. 상이한 스테이션에서 레코딩이 실행되고 있는 동안에 노광된 도파관 셀을 노광되지 않은 도파관 셀로 치환함으로써 이 프로세스는 주기적으로 계속될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 스테이션(1118)은 환경 광이 노광 스택에 영향을 주는 것을 감소/방지하는 것을 돕는 시트 커버링(sheet covering)을 포함한다. 이 커버링은 입사 노광빔이 통과할 수 있도록 설계된 컷아웃을 포함할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 특정 레코딩 시스템을 개념적으로 도시하고 있으나, 본 발명의 다양한 실시형태에 따라 임의의 수의 상이한 구성이 구현될 수 있다. 예를 들면, 주어진 용도의 특정 요건에 따라 임의의 개수의 스테이션이 구현될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 9 개의 스테이션이 구현된다. 일부의 실시형태에서, 도면에 도시된 스테이션 및 노광 스택은 홀로그래픽 노광 프로세스를 모니터링하는데 사용하기 위한 진단 레이저 빔 및 반사광의 입력 및 추출을 위한 포트를 포함할 수 있다. 다수의 실시형태에서, 스테이션은 3D 공간 내에 위치되고, 이동가능한 플랫폼은 이 3D 공간 내에서 이동하여 이에 따라 레코딩 빔을 방향전환시키도록 구성된다.
도파관 셀 내에 홀로그래픽 격자를 레코딩하기 위한 특정 시스템 및 방법이 위에서 설명되고 있으나, 본 발명의 상이한 실시형태에 따라 많은 상이한 구성이 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않는 구체적으로 설명된 것 이외의 방법으로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태는 모든 면에서 예시적인 것으로 그리고 한정적이 아닌 것으로 간주되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시형태에 의해서가 아니라 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 의해 결정되어야 한다.
Claims (20)
- 홀로그래픽 레코딩 시스템으로서,
레코딩 빔을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 레이저 소스;
제 1 세트의 도파관 셀을 수용하도록 구성된 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션;
제 2 세트의 도파관 셀을 수용하도록 구성된 제 2 세트의 하나 이상의 스테이션; 및
제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동하도록 구성된 이동가능한 플랫폼을 포함하고,
상기 이동가능한 플랫폼이 상기 제 1 위치에 있을 때, 상기 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 상기 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 방출하도록 구성되고;
상기 이동가능한 플랫폼이 상기 제 2 위치에 있을 때, 상기 적어도 하나의 레이저 소스는 제 2 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 상기 제 2 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 방출하도록 구성된, 홀로그래픽 레코딩 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 홀로그래픽 레코딩 시스템은 복수의 미러를 더 포함하고, 상기 이동가능한 플랫폼이 상기 제 1 위치에 있을 때, 상기 적어도 하나의 레이저 소스는 상기 복수의 미러를 사용하여 상기 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 지향시킴으로써 상기 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 상기 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 방출하도록 구성된, 홀로그래픽 레코딩 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 포함하는, 홀로그래픽 레코딩 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 레이저 소스 및 제 2 레이저 소스를 포함하고;
상기 이동가능한 플랫폼이 상기 제 1 위치에 있을 때, 상기 제 1 레이저 소스는 상기 제 1 레코딩 빔을 상기 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 방출하도록 구성되고, 상기 제 2 레이저 소스는 상기 제 2 레코딩 빔을 상기 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션을 향해 방출하도록 구성된, 홀로그래픽 레코딩 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 홀로그래픽 레코딩 시스템은 빔스플리터를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 레이저 소스는 초기 빔을 상기 빔스플리터를 향해 방출함으로써 상기 제 1 레코딩 빔 및 상기 제 2 레코딩 빔을 방출하도록 구성된, 홀로그래픽 레코딩 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션은 제 1 스테이션을 포함하고;
상기 이동가능한 플랫폼이 상기 제 1 위치에 있을 때, 상기 적어도 하나의 레이저 소스는 상기 제 1 레코딩 빔 및 상기 제 2 레코딩 빔을 상기 제 1 스테이션을 향해 방출하도록 구성된, 홀로그래픽 레코딩 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션은 제 1 스테이션 및 제 2 스테이션을 포함하고;
상기 이동가능한 플랫폼이 상기 제 1 위치에 있을 때, 상기 적어도 하나의 레이저 소스는 상기 제 1 레코딩 빔을 상기 제 1 스테이션을 향해 그리고 상기 제 2 레코딩 빔을 상기 제 2 스테이션을 향해 방출하도록 구성된, 홀로그래픽 레코딩 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 홀로그래픽 레코딩 시스템은 상기 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 빔스플리터를 더 포함하고, 상기 이동가능한 플랫폼이 상기 제 1 위치에 있을 때, 상기 적어도 하나의 레이저 소스는 초기 빔을 상기 빔스플리터를 향해 방출함으로써 상기 제 1 레코딩 빔 및 상기 제 2 레코딩 빔을 방출하도록 구성된, 홀로그래픽 레코딩 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 홀로그래픽 레코딩 시스템은 상기 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 한 쌍의 빔스플리터 및 정치 빔스플리터(stationary beamsplitter)를 더 포함하고,
상기 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션은 제 1 스테이션 및 제 2 스테이션을 포함하고;
상기 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은 제 1 레코딩 빔, 제 2 레코딩 빔, 제 3 레코딩 빔, 및 제 4 레코딩 빔을 포함하고;
상기 이동가능한 플랫폼이 상기 제 1 위치에 있을 때, 상기 적어도 하나의 레이저 소스는 상기 제 1 레코딩 빔 및 상기 제 2 레코딩 빔을 상기 제 1 스테이션을 향해 방출하도록 그리고 상기 제 3 레코딩 빔 및 상기 제 4 레코딩 빔을 상기 제 2 스테이션을 향해 방출하도록 구성되고, 상기 제 1 레코딩 빔, 상기 제 2 레코딩 빔, 상기 제 3 레코딩 빔, 및 상기 제 4 레코딩 빔은 상기 한 쌍의 빔스플리터 및 상기 정치 빔스플리터를 사용하여 형성되는, 홀로그래픽 레코딩 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 세트의 스테이션 및 상기 제 2 세트의 스테이션 내의 상기 스테이션의 각각은 주위 광을 필터링하기 위한 광학 필터를 포함하는, 홀로그래픽 레코딩 시스템. - 체적 격자를 레코딩하는 방법으로서,
상기 방법은:
적어도 하나의 레이저 소스를 사용하여 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 방출하는 것;
방출된 상기 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 적어도 하나의 광학 부품을 사용하여 제 1 세트의 하나 이상의 스테이션 내에 수용된 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀을 향해 지향시키는 것;
상기 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀 내에 제 1 세트의 하나 이상의 체적 격자를 레코딩하는 것;
상기 이동가능한 플랫폼을 재배치하는 것;
상기 적어도 하나의 레이저 소스를 사용하여 제 2 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 방출하는 것;
방출된 상기 제 2 세트의 하나 이상의 레코딩 빔을 상기 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 상기 적어도 하나의 광학 부품을 사용하여 제 2 세트의 하나 이상의 스테이션 내에 수용된 제 2 세트의 하나 이상의 도파관 셀을 향해 지향시키는 것; 및
상기 제 2 세트의 하나 이상의 도파관 셀 내에 제 2 세트의 하나 이상의 체적 격자를 레코딩하는 것을 포함하는, 체적 격자를 레코딩하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 포함하는, 체적 격자를 레코딩하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 레이저 소스는 제 1 레이저 소스 및 제 2 레이저 소스를 포함하고;
상기 제 1 레코딩 빔은 상기 제 1 레이저 소스에 의해 방출되고, 상기 제 2 레코딩 빔은 상기 제 2 레이저 소스에 의해 방출되는, 체적 격자를 레코딩하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 레코딩 빔 및 상기 제 2 레코딩 빔은 초기 빔을 빔스플리터를 향해 방출함으로써 형성되는, 체적 격자를 레코딩하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀은 제 1 도파관 셀을 포함하고;
방출된 상기 제 1 레코딩 빔 및 상기 제 2 레코딩 빔은 상기 제 1 도파관 셀을 향해 지향되는, 체적 격자를 레코딩하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀은 제 1 도파관 셀 및 제 2 도파관 셀을 포함하고;
방출된 상기 제 1 레코딩 빔은 상기 제 1 도파관 셀을 향해 지향되고, 방출된 상기 제 2 레코딩 빔은 상기 제 2 도파관 셀을 향해 지향되는, 체적 격자를 레코딩하는 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 레코딩 빔 및 상기 제 2 레코딩 빔은 초기 빔을 상기 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 빔스플리터를 향해 방출함으로써 형성되는, 체적 격자를 레코딩하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 부품은 제 1 장착된 빔스플리터 및 제 2 장착된 빔스플리터를 포함하고;
상기 제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀은 제 1 도파관 셀 및 제 2 도파관 셀을 포함하고;
상기 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은, 적어도 하나의 레이저 소스를 사용하여, 초기 레코딩 빔을 정치 빔스플리터를 향해 방출하여 제 1 레코딩 빔 및 제 2 레코딩 빔을 형성함으로써, 상기 제 1 레코딩 빔을 상기 제 1 장착된 빔스플리터를 향해 지향시켜 제 1 레코딩 서브빔 및 제 2 레코딩 서브빔을 형성함으로써, 그리고 상기 제 2 레코딩 빔을 상기 제 2 장착된 빔스플리터를 향해 지향시켜 제 3 레코딩 서브빔 및 제 4 레코딩 서브빔을 형성함으로써, 방출되고;
방출된 상기 제 1 세트의 하나 이상의 레코딩 빔은,
상기 제 1 레코딩 서브빔 및 상기 제 3 레코딩 서브빔을 상기 제 1 도파관 셀을 향해 지향시킴으로써, 그리고
상기 제 2 레코딩 서브빔 및 상기 제 4 레코딩 서브빔을 상기 제 2 도파관 셀을 향해 지향시킴으로써,
제 1 세트의 하나 이상의 도파관 셀을 향해 지향되는, 체적 격자를 레코딩하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 세트의 하나 이상의 체적 격자는 단일 빔 간섭 프로세스를 사용하여 레코딩되는, 체적 격자를 레코딩하는 방법. - 홀로그래픽 레코딩 시스템으로서,
레이저 소스;
제 1 스테이션, 제 2 스테이션, 제 3 스테이션, 및 제 4 스테이션 - 각각의 스테이션은 노광 스택(exposure stack) 및 도파관 셀 스테이지(waveguide cell stage)를 포함하고, 상기 도파관 셀 스테이지는 도파관 셀을 수용하도록, 상기 도파관 셀의 표면이 상기 노광 스택의 표면에 평행하도록 상기 도파관 셀을 위치시키도록, 그리고 미세 이동을 고려하면서 상기 도파관 셀의 위치를 유지하도록 구성됨 -;
한 쌍의 정치 빔스플리터;
제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 트랙을 따라 이동하도록 구성되고, 상기 트랙 상에 장착된 이동가능한 플랫폼; 및
상기 이동가능한 플랫폼 상에 장착된 3 개의 빔스플리터를 포함하고,
상기 이동가능한 플랫폼이 상기 제 1 위치에 있을 때, 상기 레이저 소스는,
제 1 초기 레코딩 빔을 상기 한 쌍의 정치 빔스플리터를 향해 방출하여 제 1 세트의 3 개의 레코딩 빔을 형성함으로써, 그리고 상기 제 1 세트의 3 개의 레코딩 빔을 상기 3 개의 장착된 빔스플리터를 향해 지향시켜 상기 제 1 세트의 6 개의 레코딩 서브빔을 형성함으로써, 동시에 제 1 세트의 6 개의 레코딩 서브빔을 방출하도록,
상기 제 1 세트의 6 개의 레코딩 서브빔 내의 3 개의 레코딩 서브빔을 상기 제 1 스테이션을 향해 지향시키도록, 그리고
상기 제 1 세트의 6 개의 레코딩 서브빔 내의 다른 3 개의 레코딩 서브빔을 상기 제 2 스테이션을 향해 지향시키도록, 구성되고;
상기 이동가능한 플랫폼이 상기 제 2 위치에 있을 때, 상기 레이저 소스는,
제 2 초기 레코딩 빔을 상기 한 쌍의 정치 빔스플리터를 향해 방출하여 제 2 세트의 3 개의 레코딩 빔을 형성함으로써, 그리고 상기 제 2 세트의 3 개의 레코딩 빔을 상기 3 개의 장착된 빔스플리터를 향해 지향시켜 상기 제 2 세트의 6 개의 레코딩 서브빔을 형성함으로써, 동시에 제 2 세트의 6 개의 레코딩 서브빔을 방출하도록;
상기 제 2 세트의 6 개의 레코딩 서브빔 내의 3 개의 레코딩 서브빔을 상기 제 3 스테이션을 향해 지향시키도록; 그리고
상기 제 2 세트의 6 개의 레코딩 서브빔 내의 다른 3 개의 레코딩 서브빔을 상기 제 4 스테이션을 향해 지향시키도록, 구성된, 홀로그래픽 레코딩 시스템.
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