KR20200114778A - 다파장 광을 이용한 광학 장치 - Google Patents
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Abstract
다파장 광을 이용한 광학 장치 및 그 동작 방법을 제공한다. 본 다파장 광을 이용한 광학 장치는 기판 및 기판상에 모노리틱하게 배치되며, 각각이 서로 다른 변조 및 파장의 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자를 포함하는 발광 어레이를 포함한다.
Description
개시된 실시예들은 다파장 광을 이용한 광학 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 서로 다른 파장을 갖는 복수 개의 발광 소자를 포함한 광학 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
분광기는 광학 분야에 있어서 중요한 광학 기구 중 하나이다. 종래의 분광기는 다양한 광학 소자를 포함하고 있어, 부피가 크고 무거웠다. 최근에는 스마트폰, 웨어러블 디바이스 등 관련 어플리케이션의 소형화에 따라, 분광기의 소형화가 요구되고 있다.
이러한 분광기는 독립적인 장치로 구현될 수도 있지만, 다른 장치의 일 구성요소가 될 수 있다. 특히, 휴대폰과 같은 모바일 장치에 탑재되는 분광기에 대한 연구가 진행되고 있다.
예시적인 실시예는 대상체의 물성 특성을 획득하는 광학 장치 및 그 동작 방법을 제공한다.
예시적인 실시예는 파장이 다른 복수 개의 발광 소자를 이용하여 대상체에 대한 정보를 획득하는 광학 장치 및 그 동작 방법을 제공한다.
일 측면(aspect)에 따르는 다파장을 이용한 광학 장치는, 기판; 상기 기판상에 모노리틱하게 배치되며, 각각이 서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자를 포함하는 발광 어레이; 및 상기 파장이 서로 다른 광이 서로 다르게 변조되어 동시에 방출하도록 상기 발광 어레이를 제어하는 제어부;를 포함한다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 발광 소자에 인가되는 구동 신호의 파형을 다르게 변조함으로써 파형이 서로 다른 광이 방출되도록 할 수 있다.
또한, 상기 구동 신호의 파형은, 상기 구동 신호의 주파수, 진폭, 위상 중 적어도 하나가 변조되어 결정될 수 있다.
그리고, 상기 구동 신호의 파형은, 사인파, 구형파, 삼각파, 펄스파 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 어레이 중 이웃하게 배치된 발광 소자에서 방출된 광들의 파형 상관도는 이웃하지 않게 배치된 발광 소자에서 방출된 광들의 파형 상관도보다 클 수 있다.
그리고, 상기 발광 어레이 중 이웃하게 배치된 발광 소자에서 방출된 광들의 파형 상관도는 이웃하지 않게 배치된 발광 소자에서 방출된 광들의 파형 상관도보다 작을 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 발광 소자들은 2차원으로 배열될 수 있다.
그리고, 상기 발광 어레이 중 제1 방향으로 순차적으로 배열된 발광 소자들은 파장이 순차적으로 변할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 발광 소자 각각은, 15nm 미만의 파장 대역을 갖는 광을 방출할 수 있다.
그리고, 상기 발광 어레이 중 인접하게 배열된 발광 소자들의 중심 파장간의 간격은 0.5nm이상 30 nm이하일 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 발광 소자 중 적어도 하나는, 레이저 또는 LED(Light-Emitting Diode)일 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 발광 소자 중 적어도 하나는, 상기 기판상에 배치되며, 광을 발생시키는 활성층; 및 상기 활성층에서 발생된 광 중 특정 파장의 광을 외부로 방출시키는 파장 결정층;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 특정 파장은 상기 파장 결정층의 두께 및 유전율 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.
그리고, 상기 활성층은, 상기 파장 결정층 내에 배치될 수 있다.
또한, 상기 파장 결정층은, 그레이팅 패턴 구조를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 파장 결정층은, 상기 기판의 길이 방향으로 복수 개의 유전층이 이격 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 유전층의 피치는 상기 기판의 길이 방향으로 연속적으로 변할 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 유전층은, 제1 피치로 배열된 유전층들 및 상기 제1 피치와 다른 제2 피치로 배열된 유전층들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 어레이는, 상기 기판 상에 배치되며, 광을 방출하는 활성층; 및 상기 활성층상에 배치되며, 상기 활성층으로부터 입사된 광을 서로 다른 파장으로 변환시키는 복수 개의 파장 변환층;을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 활성층상에 배치되며, 상기 복수 개의 파장 변환층을 분리시키는 격벽;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 어레이에서 방출된 광 중 대상체에 의해 산란, 투과, 또는 반사된 광을 검출하는 광 검출기; 및 상기 광 검출기의 검출 결과를 이용하여 상기 대상체에 대한 정보를 획득하는 프로세서;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 광 검출기는, 이미지 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 발광 어레이에서 방출된 광의 파장별로 상기 광 검출기의 검출 결과를 분류하고, 분류된 파장별 검출 결과를 이용하여 대상체에 대한 정보를 획득할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 복수 개의 발광 소자를 포함하는 광학 장치의 동작 방법은, 상기 복수 개의 발광 소자에서 파장 및 변조가 서로 다른 복수 개의 광을 방출하는 단계; 상기 복수 개의 광 중 대상체에 의해 반사 또는 투과된 광을 검출하는 단계; 상기 검출된 결과를 상기 변조를 기초로 파장별로 분류하는 단계; 및 상기 분류된 검출 결과를 이용하여 대상체에 대한 정보를 획득하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 복수 개의 광 각각은 15nm 미만의 파장 대역을 가질 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 광의 중심 파장간의 간격은, 0.5nm이상 30 nm이하일 수 있다.
개시된 실시예에 따른 광학 장치는 대역폭이 좁으면서 중심 파장이 서로 다른 복수 개의 광을 방출하기 때문에 광을 파장별로 분리하는 하드웨어적 구성요소가 필요하지 않다. 그리하여, 광학 장치의 소형화가 가능하다.
파형이 기초하여 특정 파장의 광을 검출할 수 있어, 다양한 파형 변조로 보다 정확하게 대상체에 대한 정보를 획득할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 다파장 광을 이용한 광학 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 예를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 유효 유전율별 서로 다른 파장의 광을 방출하는 발광 어레이의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 파장 결정층의 두께에 따라 서로 다른 파장의 광을 다른 광을 방출하는 발광 어레이의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 서로 다른 파장 변환층을 포함하는 발광 어레이의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 패턴 구조를 포함하는 발광 어레이의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 불연속적인 패턴 구조를 갖는 발광 어레이의 예를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 유전층의 피치별 방출 파장을 나타내는 도면이다.
도 9는 발광 소자에서 방출된 광이 변조되는 예를 설명하는 참조도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 광 검출기가 파장별 검출된 광의 세기를 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 복수 개의 서브 검출기를 포함하는 광 검출기를 도시한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 광학 장치의 동작 방법을 설명하는 참조도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 예를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 유효 유전율별 서로 다른 파장의 광을 방출하는 발광 어레이의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 파장 결정층의 두께에 따라 서로 다른 파장의 광을 다른 광을 방출하는 발광 어레이의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 서로 다른 파장 변환층을 포함하는 발광 어레이의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 패턴 구조를 포함하는 발광 어레이의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 불연속적인 패턴 구조를 갖는 발광 어레이의 예를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 유전층의 피치별 방출 파장을 나타내는 도면이다.
도 9는 발광 소자에서 방출된 광이 변조되는 예를 설명하는 참조도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 광 검출기가 파장별 검출된 광의 세기를 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 복수 개의 서브 검출기를 포함하는 광 검출기를 도시한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 광학 장치의 동작 방법을 설명하는 참조도면이다.
이하, 실시예들에 따른 다파장 광을 이용한 광학 장치 및 그 동작 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 “구성된다” 또는 “포함한다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위/아래/좌/우에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위/아래/좌/우에 있는 것도 포함할 수 있다. 이하 첨부된 도면을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 다파장 광을 이용한 광학 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 광학 장치(100)는 파장이 다른 복수 개의 광을 대상체(10)에 방출하는 광 송신단(120), 대상체(10)에서 반사, 산란 또는 투과된 광을 수신하여 대상체(10)에 대한 정보를 획득하는 광 수신단(140) 및 광 송신단(120)과 광 수신단(140)을 제어하는 제어부(160)를 포함할 수 있다.
광 송신단(120)은 기판(121) 및 기판(121)상에 모노리틱하게 배치되며, 각각이 서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자(200)를 포함하는 발광 어레이(122)를 포함할 수 있다.
기판(121)은 발광 소자(200)를 성장시키기 위한 기판이 될 수 있다. 기판(121)은 일반적인 반도체 공정에서 사용되는 다양한 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판(121)으로는 실리콘 기판 또는 사파이어 기판이 사용될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 기판(121)은 다른 다양한 재질이 사용될 수 있다.
발광 어레이(122)는 각각이 서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자(200)를 포함할 수 있다. 상기한 발광 소자(200) 각각은 기판(121)상에 모노리틱하게 배치될 수 있다. 즉, 발광 소자(200)는 반도체 공정에 의해 기판(121)상에 적층 또는 패터닝되어 형성됨으로써 기판(121)과 일체형으로 형성될 수 있다. 복수 개의 발광 소자(200)는 기판(121)상에 공간적으로 이격 배치될 수도 있고, 일부 층은 서로 연결되게 배치될 수도 있다.
발광 소자(200) 각각은 파장 대역폭이 좁은 광을 방출할 수 있으며, 발광 소자(200)들의 중심 파장간의 간격은 파장 대역폭보다 클 수 있다. 그리하여, 발광 어레이(122)에서 방출된 광은 불연속적인 광, 예를 들어, 빗(comb) 타입의 광일 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(200) 각각은 약 15nm 미만의 대역폭을 갖는 광을 방출할 수 있으며, 중심 파장간의 간격은 약 0.5nm 이상 30 nm이하일 수 있다.
발광 소자(200) 각각은 레이저 또는 LED(light emitting diode)일 수 있으며 특정한 예시에 한정되지 않는다. 광원(110)은 수직캐비티(C) 표면 광방출 레이저 다이오드(Vertical-cavity surface emitting laser diode; VCSEL), 분포궤환형 레이저 다이오드(Distributed feedback laser), 레이저 다이오드(Laser Diode), LED(Light emitting diode), 공진LED (Resonant cavity light emitting diode) 등일 수 있다.
또는 발광 소자(200)는 서로 다른 파장의 광을 제공할 수 있는 파장 가변 레이저(tunable laser)을 포함할 수 있다. 파장 가변 레이저는 좁은 대역폭과 넓은 파장 튜닝의 범위를 가질 수 있다. 그러면, 하나의 파장 가변 레이저로 파장이 서로 다른 많은 수의 광을 출력할 수 있다. 파장 가변 레이저는 전기적 신호에 따라 서로 다른 파장의 광을 출력할 수 있으며, 파장의 튜닝은 연속적일 수도 있고, 불연속적일 수도 있다. 또는 발광 소자(200) 각각은 대역폭이 좁은 LED일 수도 있다.
복수 개의 발광 소자(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 1차원 또는 2차원으로 배열될 수 있다. 복수 개의 발광 소자(200)는 m×n(여기서 m, n은 2이상의 자연수) 형태로 행렬로 배열될 수 있다. 복수 개의 발광 소자(200)는 일 방향으로 순차적으로 파장이 변하도록 배열될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(200a)의 예를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 발광 소자(200)는 광을 발생시키는 활성층(210), 활성층(210)을 사이에 두고 이격 배치되어 공진 캐비티(C)를 형성하는 제1 및 제2 반사층(220, 230) 및 제1 및 제2 반사층(220, 230) 각각에 배치되는 제1 및 제2 전극(240, 250)을 포함할 수 있다. 발광 소자(200a)는 활성층(210)에서 발생된 광 중 공진 캐비티(C)에서 공진하는 파장의 광을 방출할 수 있다.
활성층(210)은 제1 및 제2 전극(240, 250)에 인가되는 구동 신호(즉, 전기적 신호)에 의해 광을 발생시킨다. 활성층(210)은 전자와 정공을 결합시켜 광을 발생시키는 양자우물의 구조를 포함할 수 있다. 활성층(210)은 III족과 V족 물질로 이루어진 III/V 화합물 반도체로 이루어질 수 있다. 활성층(210)은 다수의 양자 우물과 양자 우물 사이의 장벽층들로 구성되는 RPG(Resonant Periodic Gain) 구조를 포함할 수도 있다.
양자우물층과 장벽층이 서로 교호하면서 복층 구조로 배치되어 있다. 여기서, 양자우물층으로는 InxGa1-xAsyP1-y, InxGa1-xAs, InxGa1-xNyAs1-y, InxGa1-xAsySb(여기서, 0.0<x<1.0, 0.0<y<1.0) 등과 같은 반도체 재료를 사용할 수 있다. 상기 x와 y의 값은 각각의 양자우물층에 대해 개별적으로 선택될 수 있다. 양자우물층 대신 In(Ga)(N)As의 양자점(quantum dot)을 사용할 수도 있다.
제1 및 제2 반사층(220, 230)은 활성층(210)에서 발생한 광을 공진 캐비티(C)로 반사하여, 광이 공진 캐비티(C)에서 공진할 수 있도록 한다. 제1 및 제2 반사층(220, 230)은 공진 파장에서 높은 반사율을 갖도록 설계된 분산 브래그 반사층(Distributed Bragg Reflector; DBR) 구조일 수 있다. 제1 및 제2 반사층(220, 230)의 반사도는 대략 50% 정도로 서로 같을 수 있다. 제1 및 제2 반사층(220, 230)은, 예컨대, 서로 다른 복수의 층들이 소정의 순서에 따라 주기적으로 연속하여 배열됨으로써 이루어지는 다중 대역 분산 브래그 반사층(multi-band distributed brag reflector)로서 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 반사층(220, 230) 각각은, 고굴절률층(high refractive index layer)과 저굴절률층(low refractive index layer)을 소정의 순서로 배열하여 구성된다. 여기서, 고굴절률층(H)은 AlxGa1-xAs(0≤x<1)로 이루어지며, 양호하게는 GaAs(즉, x=0)로 이루어진다. 반면, 저굴절률층(L)은 AlyGa1-yAs(0<y≤1)로 이루어지며, 양호하게는 AlAs(즉, y=1)로 이루어진다.
제 1 전극(240)은 n형으로 도핑된 반도체층일 수 있으며, 제2 전극(250)은 p형으로 도핑된 반도체층일 수 있다. 제1 및 제2 전극(240, 250)에 구동 신호가 인가함으로써 활성층(210)이 여기되어 광이 발생한다. 발생된 광은 제1 및 제2 반사층(220, 230) 사이에서 반사를 되풀이하면서 활성층(210)을 왕복하고, 증폭된 광 중 공진 캐비티(C)에서 공진된 광은 외부로 방출될 수 있다.
공진 캐비티(C)의 나머지 공간에는 활성층(210)에서 발광하는 광에 대해 투명한 물질로 채워지며 공진 캐비티(C)의 유효 유전율을 결정하는 바 파장 결정층(260)이라고 할 수 있다. 활성층(210), 제1 및 제2 반사층(220, 230)의 물질은 비교적 넓은 파장의 광을 발광하거나 반사할 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 반면, 발광 소자(200)는 공진 캐비티(C)의 공진 조건에 의해 파장 대역이 좁은 특정 파장의 광이 증폭되어 방출될 수 있다. 발광 소자(200)에서 방출되는 광은 공진 캐비티(C)의 공진 파장에 의해 결정되고, 공진 파장은 공진 길이에 결정되며, 공진 길이는 공진 캐비티(C)의 폭(w) 및 공진 캐비티(C)의 유효 유전율 등에 의해 결정될 수 있다. 그리고, 공진 캐비티(C)의 폭은 파장 결정층(260)의 두께에 의해 결정되고, 공진 캐비티(C)내의 유효 유전율은 파장 결정층의 굴절률에 따라 변할 수 있다. 따라서, 파장 결정층의 굴절률 및 두께 중 적어도 하나를 변경시킴으로써 공진 캐비티(C)내에서의 광 경로가 변경되어 공진 파장을 변경시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 유효 유전율별 서로 다른 파장의 광을 방출하는 발광 어레이(122)의 예를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 발광 소자(200)는 공진 캐비티(C)의 유효 유전율을 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 각 발광 소자(200)의 파장 결정층(260a, 260b, 260c)는 서로 다른 물질로 채워질 수 있다. 그리하여, 각 발광 소자(200)에서 방출되는 광의 파장이 달라질 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 캐비티(C) 길이에 따라 서로 다른 파장의 광을 다른 광을 방출하는 발광 어레이(122)의 예를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 발광 소자(200)의 파장 결정층(260d, 260e, 260f)의 두께를 다르게 함으로써 공진 파장을 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(X)으로 갈수록 파장 결정층(260d, 260e, 260f)의 두께가 커지도록 발광 소자들을 배열할 수 있다. 그러면, 각 발광 소자(200)는 상기한 제1 방향(X)으로 갈수록 파장이 큰 광을 방출할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 서로 다른 파장 변환층(270a, 270b, 270c)을 포함하는 발광 어레이(122c)의 예를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 전극(250)상에 파장 변환층(270a, 270b, 270c)이 더 배치될 수 있다. 상기한 파장 변환층(270a, 270b, 270c) 각각은 활성층(210)에서 공진된 광의 파장의 크기를 서로 다르게 변환시킬 수 있다. 각 발광 소자는 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있도록 파장 변환층(270a, 270b, 270c)의 물질이 다를 수 있다. 상기한 파장 변환층(270a, 270b, 270c)은 활성층(210)에서 방출된 광에 의해 여기되어 소정 파장의 광을 방출하는 소정 크기의 양자점들(QD: Quantum Dots) 및 형광층(292) 등을 포함할 수 있다. 양자점은 코어부와 껍질부를 갖는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있으며, 또한 쉘(shell)이 없는 입자 구조를 가질 수도 있다. 양자점은, 예컨대, Ⅱ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 계열 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅳ족 계열 반도체 및 그래핀 양자점 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 양자점은 Cd, Se, Zn, S 및 InP 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
복수 개의 발광 소자는 파장 변환층(270a, 270b, 270c)에 의해 구분되고, 활성층(210), 제1 및 제2 반사층(220, 230), 제1 전극(240) 및 파장 결정층(260)을 공유할 수 있다. 캐비티(C), 활성층(210), 제1 및 제2 반사층(220, 230), 제1 전극(240) 및 파장 결정층(260)을 공유하기 때문에 발광 어레이(122)의 제조가 용이해진다. 또한, 발광 어레이(122c)는 발광 소자 각각을 구분짓는 격벽(280)을 더 포함할 수 있다. 격벽(280)은 파장 변환층(270a, 270b, 270c)들 사이에 배치될 수 있으며, 메쉬 구조일 수 있다. 격벽(280)은 상부 영역에서 하부 영역으로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼진 형상일 수 있다. 상기한 테이퍼진 형상의 격벽(280)은 발광 소자(200)들에서 방출되는 광들의 불연속성을 높여 노이즈를 줄일 수 있다. 상기 격벽(280)은 블랙 매트릭스 물질, 레진 및 폴리머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 전극(250a)도 발광 소자 단위로 분리되어 있을 수 있다.
도 5에서는 파장 변환층(270a, 270b, 270c)의 물질에 의해 방출되는 광의 파장이 변환된다고 하였으나 이에 한정되지 않는다. 패턴 구조에 의해 방출되는 광의 파장이 달라질 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 패턴 구조를 포함하는 발광 어레이(122d)의 예를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 발광 어레이(122d)는 기판(121) 및 기판(121)상에 배치되는 파장 결정층(290) 및 파장 결정층(290)상에 배치되는 활성층(210)을 포함할 수 있다. 기판(121)은 예를 들어, 쿼트(qyarts), 이산화규소(SiO2) 및 사파이어(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
파장 결정층(290)은 그레이팅 패턴 구조일 수 있다. 상기한 파장 결정층(260)은 기판상에 이격 배치된 유전층(291)들을 포함할 수 있다. 그리고, 유전층(291)들 사이에 형광층(292)이 채워질 수 있다. 그리하여, 유전층(291)과 형광층(292)은 기판의 길이 방향(X) 방향으로 교번적으로 배열될 수 있다. 유전층(291)의 피치(P)는 기판의 길이 방향으로 연속적으로 변하도록 유전층(291)이 배열될 수 있다.
유전층(291)는 예를 들면, 질화물 또는 산화물을 포함할 수 있다. 상기 질화물은 예를 들면, 질화규소(Si3N4) 또는 질화갈륨(GaN)을 포함할 수 있다. 상기 산화물은 예를 들면, 산화티타늄(TiO2), 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화이트륨(Y2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
형광층(292)는 예를 들면, 양자점(quantum dot), 세라믹 소재 형광 물질 및 유기염료 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 양자점은 예를 들면, 반도체 나노입자로서, 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴셀레나이드/황화아연(CdSe/ZnS), 카드뮴텔루라이드(CdTe) 및 황화카드뮴(CdS) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 소재 형광 물질은 예를 들면, 세륨(Ce)이 도핑된 야그(YAG)를 포함할 수 있다. 상기 유기염료는 예를 들면, 로다민(rhodamine) 또는 플루오레신(fluorescein)을 포함할 수 있다. 도 6에서는 유전층(291) 사이에 형광층(292)이 채워진다고 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 형광 물질이 아닌 다른 물질, 예를 들어, 활성층(210)의 물질로 채워질 수도 있다.
활성층(210)은 전극쌍(미도시)에 인가되는 구동 신호(즉, 전기적 신호)에 의해 광을 발생시킨다. 활성층(210)은 전자와 정공을 결합시켜 광을 발생시키는 양자우물의 구조를 포함할 수 있다. 활성층(210)은 III족과 V족 물질로 이루어진 III/V 화합물 반도체로 이루어질 수 있다. 활성층(210)은 다수의 양자 우물과 양자 우물 사이의 장벽층들로 구성되는 RPG(Resonant Periodic Gain) 구조를 포함할 수도 있다.
양자우물층과 장벽층이 서로 교호하면서 복층 구조로 배치되어 있다. 여기서, 양자우물층으로는 InxGa1-xAsyP1-y, InxGa1-xAs, InxGa1-xNyAs1-y, InxGa1-xAsySb(여기서, 0.0<x<1.0, 0.0<y<1.0) 등과 같은 반도체 재료를 사용할 수 있다. 상기 x와 y의 값은 각각의 양자우물층에 대해 개별적으로 선택될 수 있다. 양자우물층 대신 In(Ga)(N)As의 양자점(quantum dot)을 사용할 수도 있다.
활성층(210)에서 발생한 광 중 파장 결정층(290)의 공진 조건과 일치하는 광이 외부로 방출될 수 있다. 발광 어레이(122d)에서 방출되는 광은 파장 결정층(290)의 공진 파장에 의해 결정되고, 공진 파장은 파장 결정층(290)의 두께, 파장 결정층(290) 유효 유전율, 예를 들어, 각 물질(형광층(292) 및 유전층(291))의 굴절률, 유전층(291)의 피치 등에 의해 결정될 수 있다. 도 6에서는 유전층(291)의 피치(P)는 기판의 길이 방향으로 연속적으로 변하도록 배열될 수 있다. 그리하여, 발광 어레이(122d)는 기판(121)의 길이 방향(X)으로 중심 파장의 연속적으로 변하는 광을 방출할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 불연속적인 패턴 구조를 갖는 발광 어레이(122e)의 예를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 발광 어레이(122e)는 불연속적인 패턴 구조의 파장 결정층(290)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 파장 결정층(290)은 제1 피치(P1)로 이격 배치되는 유전층들을 포함하는 제1 파장 결정층(290a), 제1 피치(P1)와 다른 제2 피치(P2)로 이격 배치된 유전체층들을 포함하는 제2 파장 결정층(290b) 및 제1 및 제2 피치(P1, P2)와 다른 제3 피치(P3)로 이격 배치된 유전체층들을 포함하는 제3 파장 결정층(290c)을 포함할 수 있다. 그리하여, 제1 내지 제3 파장 결정층(290a, 290b, 290c)는 서로 다른 파장의 광을 외부로 방출할 수 있다. 도 6 및 도 7에서는 피치에 따라 방출되는 파장이 다르다고 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 파장 결정층(290)의 두께 또는 유효 유전율에 의해서도 방출되는 광의 파장이 조절될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 유전층(291)의 피치별 방출 파장을 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 피치(P)의 크기에 따라 방출되는 광의 중심 파장이 달라짐을 확인할 수 있다. 그리고, 피치(P)가 커질수록 방출되는 광의 중심 파장이 커짐을 확인할 수 있다.
다시 도 1을 설명하면, 제어부(160)는 발광 소자(200) 각각에 구동 신호(예를 들어, 전기적 신호)를 인가하여 발광 소자(200)에서 광이 방출되도록 한다. 제어부(160)는 발광 소자(200)에서 광 방출시 서로 다르게 변조된 광이 방출되도록 발광 소자(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 발광 소자(200) 각각에 인가되는 구동 신호의 파형을 다르게 변조함으로써 발광 소자(200) 각각에서 방출되는 광을 변조시킬 수 있다. 그리하여, 발광 소자(200) 각각은 서로 다른 파형의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 구동 신호의 파형은 사인파, 구형파, 삼각파, 펄스파, 톱니파 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(160)는 구동 신호의 주파수, 진폭, 위상 등을 변조하여 방출되는 광을 변조할 수 있다. 제어부(160)는 파형이 동일하다 하더라도 주기가 다른 구동 신호로 광을 변조할 수도 있다.
도 9는 발광 소자(200)에서 방출된 광이 변조되는 예를 설명하는 참조도면이다. 도 9의 (a)는 광 신호이고, 도 9의 (b)는 구동 신호에 적용된 변조 신호로서 크기를 변조하는 변조 신호이다. 도 9의 (b)의 변조 신호를 포함한 구동 신호가 발광 소자에 인가되면, 도 9의 (c)에 도시된 변조된 광 신호가 출력될 수 있다. 그리하여, 제어부(160)는 각 발광 소자(200)에 서로 다르게 변조된 구동 신호를 인가함으로써 발광 어레이(122)에서 파장별로 서로 다르게 변조된 광이 출력되게 한다.
제어부(160)는 일 방향으로 배열된 발광 소자(200)들은 파형 정도가 순차적으로 변하는 파형의 광을 방출하도록 발광 소자(200)들을 제어할 수 있다. 그리하여, 상기 발광 어레이(122) 중 이웃하게 배치된 발광 소자(200)에서 방출된 광들의 파형 상관도는 이웃하지 않게 배치된 발광 소자(200)에서 방출된 광들의 파형 상관도보다 클 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 제어부(160)는 이웃하게 배치된 발광 소자(200)에서 방출된 광들의 파형 상관도가 이웃하지 않게 배치된 발광 소자(200)에서 방출된 광들의 파형 상관도보다 작도록 구동 신호를 발광 어레이(122)에 인가할 수 있다. 여기서 파형 상관도는 파형들간의 유사 여부를 나타내는 값으로써 파형 상관도가 클수록 파형들이 서로 유사함을 의미할 수 있다.
제어부(160)는 발광 어레이(122)에 포함된 발광 소자(200)들이 동시에 광을 방출하도록 제어할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 제어부(160)는 발광 소자(200)들이 하나씩 순차적으로 광을 방출하도록 제어할 수 있다. 또는 일부 발광 소자(200)는 동시에 광을 방출하고 나머지 발광 소자(200)는 다른 시간에 광을 순차적으로 방출할 수 있도록 제어부(160)는 발광 어레이(122)를 제어할 수 있다. 또는 대상체(10)에 따라 발광 어레이(122)에 포함된 모든 발광 소자(200)가 광을 방출하도록 또는 일부 발광 소자(200)만이 광을 방출하도록 발광 어레이(122)가 제어될 수도 있다.
제어부(160)는 발광 어레이(122)의 광을 출력할 때 구동 신호를 변조 신호로 변조함으로써 방출되는 광을 변조한다고 하였다고 이에 한정되지 않는다. 광 송신단(120)은 별도의 광 변조기(미도시)를 더 포함하고, 제어부(160)는 광 변조기를 제어함으로써 방출되는 광을 변조할 수도 있다.
광 수신단(140)은 대상체(10)로부터 입사된 광을 검출하는 광 검출기(141) 및 광 검출기(141)에서 검출된 결과를 이용하여 대상체(10)에 대한 정보를 획득하는 프로세서(142)를 포함할 수 있다.
광 검출기(141)는 대상체(10)로부터 입사된 광을 검출할 수 있다. 상기한 광은 대상체(10)를 투과한 광일 수 있고, 대상체(10)에 의해 산란 또는 반사된 광일 수 있다. 광 검출기(141)는 2차원으로 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다. 각 픽셀은 입사된 광을 수광하여 전기적 신호로 변환할 수 있으며, 포토다이오드와 같은 포토 검출기 및 각 포토 검출기를 활성화시키기 위한 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 광 검출기(141)는 이미지 센서일 수 있다. 예를 들면, 광 검출기(141)는 CCD(Charge Coupled Device) 및 CMOS(Complementary metal-oxide semicounductor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프로세서(142)는 퓨리에 변환(Fourier transformation)을 이용하여 검출된 광의 세기를 변조 신호별로 분류할 수 있다. 변조 신호는 발광 어레이에서 방출되는 파장에 대응하는 바, 프로세서(142)는 변조 신호별 분류된 검출 결과, 즉, 파장별 검출 결과를 이용하여 대상체(10)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 대상체(10)에 대한 정보는 물성 정보일 수 있다. 여기서 대상체(10)는 사람, 동물일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 대상체(10)는 대상체(10)에 포함된 일부일 수 있으며, 수질 관리 또는 토양 관리를 위한 환경 시료, 음식 등일 수도 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 광 검출기(141)가 파장별 검출된 광의 세기를 나타낸 도면이다. 발광 어레이(122)에서 동일한 세기를 가진 파장별 광이 방출된다 하 더라도, 광 검출기(141)에서는 도 10에 도시된 바와 같은 파장별 광의 세기가 검출될 수 있다. 대상체(10)는 파장별로 광을 흡수하는 특성이 다르기 때문이다. 그리하여, 파장별 검출된 광의 세기로부터 대상체(10)에 대한 정보를 획득할 수 있다.
프로세서(142)가 퓨리에 변환(Fourier transformation)을 이용하여 검출된 광의 세기를 변조 신호별로 분류할 수 있다고 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 광 검출기(141)는 발광 어레이의 구동 신호와 대응되는 구동 신호로 구동될 수 있다.
광 검출기(141)는 1차원 또는 2차원으로 배열된 서브 검출기(300)를 포함할 수 있다. 도 11은 일 실시예에 따른 복수 개의 서브 검출기(300)를 포함하는 광 검출기(141a)를 도시한 도면이다. 서브 검출기(300) 각각은 하나 이상의 픽셀을 포함할 수 있다. 서브 검출기(300)의 개수는 발광 소자(200)의 개수와 동일할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 서브 검출기(300)의 개수는 발광 소자(200)의 개수보다 클 수 있다.
각 서브 검출기(300)는 특정 파형을 갖는 광을 검출할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 검출기(300a)는 제1 파형을 갖는 제1 광을 검출하고, 제2 서브 검출기(300b)는 제2 파형을 갖는 제2 광을 검출하며, 제3 서브 검출기(300c)는 제3 파형을 갖는 제3 광을 검출할 수 있다. 상기와 같이 서브 검출기(300) 각각이 검출하는 광의 파형은 서브 검출기(300) 각각에 인가되는 구동 신호에 의해 결정될 수 있다.
제어부(160)는 광 검출기(141)가 광을 검출할 수 있도록 광 검출기(141)를 제어시킬 수 있다. 제어부(160)는 서브 검출기(300) 단위로 광 검출기(141)를 구동시킬 수 있는데, 발광 어레이(122)를 구동시키는 구동 신호와 대응하는 구동 신호로 광 검출기(141)를 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 광 구동부가 제1 발광 소자(200)를 제1 파형을 갖는 제1 구동 신호로 구동시키면, 제어부(160)는 제1 발광 소자(200)에 대응하는 제1 서브 검출기(300)를 제1 구동 신호에 대응하는 제2 구동 신호로 구동시킬 수 있다. 제1 구동 신호와 제2 구동 신호는 동일하거나 유사도가 높아 커플링이 가능한 신호일 수 있다. 제1 서브 검출기(300)의 제2 구동 신호는 제1 구동 신호에 의해 발생된 광과 커플링되어 광을 검출할 수 있다. 그리하여, 각 서브 검출기(300)는 구동 신호의 파형별 광을 검출할 수 있다. 상기와 같이 커플링에 의해 특정 파장의 광을 검출함으로써 외광 또는 다른 파장의 광에 의한 노이즈 제거가 용이하다. 특정 파장의 광을 검출하는 대역 필터는 제조과정에 고정되는 반면, 광 검출기(141)에 인가되는 구동 신호는 제어부(160)에 의해 조절이 용이하며, 서브 검출기(300)별로 구동 신호의 파형 변경도 가능하다. 동일 파장의 광을 보다 다양한 서브 검출기(300)에서 검출할 수도 있다.
상기와 같은 광학 장치는 파장 및 변조가 다른 복수 개의 광을 공간적으로 분리하여 방출할 수 있다. 그리고, 광학 장치는 변조를 기초로 파장별 검출 결과를 분리하기 때문에 특정 파장을 검출하기 위한 하드웨어적 필터가 없어도 무방하다.
도 12는 일 실시예에 따른 광학 장치의 동작 방법을 설명하는 참조도면이다.
광 송신단(120)은 파장 및 변조가 서로 다른 복수 개의 광을 방출할 수 있다(S1210). 광 송신단(120)은 기판(121) 및 기판(121)상에 모노리틱하게 배치되며, 각각이 서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자(200)를 포함할 수 있다. 발광 소자(200) 각각은 레이저 또는 LED(light emitting diode)일 수 있으며 특정한 예시에 한정되지 않는다.
발광 어레이(122)의 발광 소자(200) 각각은 파장 대역폭이 좁은 광을 방출할 수 있으며, 발광 소자(200)들의 중심 파장간의 간격은 파장 대역폭보다 클 수 있다. 그리하여, 발광 어레이(122)에서 방출된 광은 불연속적인 광, 예를 들어, 빗(comb) 타입의 광일 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(200) 각각은 약 15nm 미만의 대역폭을 갖는 광을 방출할 수 있으며, 중심 파장간의 간격은 약 0.5nm 이상 30 nm이하일 수 있다.
한편, 제어부(160)는 발광 소자(200) 각각에 구동 신호(예를 들어, 전기적 신호)를 인가하여 발광 소자(200)에서 광이 방출되도록 한다. 제어부(160)는 발광 소자(200)에서 광 방출시 서로 다르게 변조된 광이 방출되도록 발광 소자(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 발광 소자(200) 각각에 인가되는 구동 신호의 파형을 다르게 변조함으로써 발광 소자(200) 각각에서 방출되는 광을 변조시킬 수 있다. 그리하여, 발광 소자(200) 각각은 서로 다른 파형의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 구동 신호의 파형은 사인파, 구형파, 삼각파, 펄스파, 톱니파 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(160)는 구동 신호의 주파수, 진폭, 위상 등을 변조하여 방출되는 광을 변조할 수 있다. 제어부(160)는 파형이 동일하다 하더라도 주기가 다른 구동 신호로 광을 변조할 수도 있다.
제어부(160)는 발광 어레이(122)에 포함된 발광 소자(200)들이 동시에 광을 방출하도록 제어할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 제어부(160)는 발광 소자(200)들이 하나씩 순차적으로 광을 방출하도록 제어할 수 있다. 또는 일부 발광 소자(200)는 동시에 광을 방출하고 나머지 발광 소자(200)는 다른 시간에 광을 순차적으로 방출할 수 있도록 제어부(160)는 발광 어레이(122)를 제어할 수 있다. 또는 대상체(10)에 따라 발광 어레이(122)에 포함된 모든 발광 소자(200)가 광을 방출하도록 또는 일부 발광 소자(200)만이 광을 방출하도록 발광 어레이(122)가 제어될 수도 있다.
제어부(160)는 발광 어레이(122)의 광을 출력할 때 구동 신호를 변조 신호로 변조함으로써 방출되는 광을 변조한다고 하였다고 이에 한정되지 않는다. 광 송신단(120)은 별도의 광 변조기(미도시)를 더 포함하고, 제어부(160)는 광 변조기를 제어함으로써 방출되는 광을 변조할 수도 있다.
광 수신단(140)의 광 검출기(141)은 대상체(10)로부터 입사된 광을 검출할 수 있다(S1220). 상기한 광은 대상체(10)를 투과한 광일 수 있고, 대상체(10)에 의해 산란 또는 반사된 광일 수 있다. 광 검출기(141)는 2차원으로 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다. 각 픽셀은 입사된 광을 수광하여 전기적 신호로 변환할 수 있으며, 포토다이오드와 같은 포토 검출기 및 각 포토 검출기를 활성화시키기 위한 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 광 검출기(141)는 이미지 센서일 수 있다. 예를 들면, 광 검출기(141)는 CCD(Charge Coupled Device) 및 CMOS(Complementary metal-oxide semicounductor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프로세서(142)는 변조를 기초로 파장별로 검출된 결과를 분류할 수 있다(S1230). 예를 들어, 프로세서(142)는 퓨리에 변환(Fourier transformation)을 이용하여 검출된 광의 세기를 변조 신호별로 분류할 수 있다. 변조 신호는 발광 어레이에서 방출되는 파장에 일대응 대응된다. 그리하여, 프로세서는 변조 신호를 기초로 검출 결과를 파장별로 분류할 수 있다.
또는 광 검출기(141)가 변조를 기초로 파장별로 광을 검출할 수도 있다. 광 검출기(141)는 1차원 또는 2차원으로 배열된 서브 검출기(300)를 포함할 수 있다. 각 서브 검출기(300)는 특정 파형을 갖는 광을 검출할 수 있다. 제어부(160)는 서브 검출기(300) 단위로 광 검출기(141)를 구동시킬 수 있는데, 발광 어레이(122)를 구동시키는 구동 신호와 대응하는 구동 신호로 광 검출기(141)를 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 광 구동부가 제1 발광 소자(200)를 제1 파형을 갖는 제1 구동 신호로 구동시키면, 제어부(160)는 제1 발광 소자(200)에 대응하는 제1 서브 검출기(300)를 제1 구동 신호에 대응하는 제2 구동 신호로 구동시킬 수 있다. 제1 구동 신호와 제2 구동 신호는 동일하거나 유사도가 높아 커플링이 가능한 신호일 수 있다. 제1 서브 검출기(300)의 제2 구동 신호는 제1 구동 신호에 의해 발생된 광과 커플링되어 광을 검출할 수 있다. 그리하여, 각 서브 검출기(300)는 구동 신호의 파형별 광을 검출할 수 있다.
그리고, 프로세서(142)는 변조 신호별 분류된 검출 결과, 즉, 파장별 검출 결과를 이용하여 대상체(10)에 대한 정보를 획득할 수 있다(S1240). 대상체(10)에 대한 정보는 물성 정보일 수 있다. 여기서 대상체(10)는 사람, 동물일 수 있다. 대상체의 물성 특성에 따라 광의 흡수율이 다른 바, 파장별 검출된 광의 세기를 이용하여 대상체에 대한 정보를 획득할 수 있다.
상기한 광학 장치는 하나의 하우징내에 배치될 수 있다. 광학 소자는 대상체(10)를 투과한 광을 검출하는 투과형일 수도 있지만, 대상체(10)에서 반사된 광을 검출하는 반사형일 수도 있다.
다파장 광을 이용한 광학 장치는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 태블릿 PC, 전자북 단말기, 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 플레이어, 디지털 카메라(160), IPTV(Internet Protocol Television), DTV(Digital Television), CE 기기(예컨대, 디스플레이 장치를 갖는 냉장고, 에이컨 등) 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서 기술되는 다파장 광을 이용한 광학 장치는 사용자에 의해 착용될 수 있는 장치(wearable device)일 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
100: 광학 장치
120: 광 송신단
121: 기판
122: 발광 어레이
140: 광 수신단
141: 광 검출기
144: 프로세서
160: 제어부
200: 발광 소자
120: 광 송신단
121: 기판
122: 발광 어레이
140: 광 수신단
141: 광 검출기
144: 프로세서
160: 제어부
200: 발광 소자
Claims (26)
- 기판;
상기 기판상에 모노리틱하게 배치되며, 각각이 서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자를 포함하는 발광 어레이; 및
상기 파장이 서로 다른 광이 서로 다르게 변조되어 동시에 방출하도록 상기 발광 어레이를 제어하는 제어부;를 포함하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수 개의 발광 소자에 인가되는 구동 신호의 파형을 다르게 변조함으로써 파형이 서로 다른 광이 방출되도록 하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 구동 신호의 파형은,
상기 구동 신호의 주파수, 진폭, 위상 중 적어도 하나가 변조되어 결정되는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 구동 신호의 파형은,
사인파, 구형파, 삼각파, 펄스파 중 적어도 하나를 포함하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 발광 어레이 중 이웃하게 배치된 발광 소자에서 방출된 광들의 파형 상관도는 이웃하지 않게 배치된 발광 소자에서 방출된 광들의 파형 상관도보다 큰 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 발광 어레이 중 이웃하게 배치된 발광 소자에서 방출된 광들의 파형 상관도는 이웃하지 않게 배치된 발광 소자에서 방출된 광들의 파형 상관도보다 작은 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 복수 개의 발광 소자들은 2차원으로 배열된 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 발광 어레이 중 제1 방향으로 순차적으로 배열된 발광 소자들은 파장이 순차적으로 변하는 광을 방출하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 복수 개의 발광 소자 각각은,
15nm 미만의 파장 대역을 갖는 광을 방출하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 발광 어레이 중 인접하게 배열된 발광 소자들의 중심 파장간의 간격은 0.5nm이상 30 nm이하인 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 복수 개의 발광 소자 중 적어도 하나는,
레이저 또는 LED(Light-Emitting Diode)인 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 복수 개의 발광 소자 중 적어도 하나는,
상기 기판상에 배치되며, 광을 발생시키는 활성층; 및
상기 활성층에서 발생된 광 중 특정 파장의 광을 외부로 방출시키는 파장 결정층;을 포함하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 12항에 있어서,
상기 특정 파장은
상기 파장 결정층의 두께 및 유전율 중 적어도 하나에 의해 결정되는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 12항에 있어서,
상기 활성층은,
상기 파장 결정층 내에 배치되는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 12항에 있어서,
상기 파장 결정층은,
그레이팅 패턴 구조를 포함하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 15항에 있어서,
상기 파장 결정층은,
상기 기판의 길이 방향으로 복수 개의 유전층이 이격 배치된 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 16항에 있어서,
상기 복수 개의 유전층의 피치는 상기 기판의 길이 방향으로 연속적으로 변하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 16항에 있어서,
상기 복수 개의 유전층은,
제1 피치로 배열된 유전층들 및
상기 제1 피치와 다른 제2 피치로 배열된 유전층들을 포함하는 다파장을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 발광 어레이는,
상기 기판 상에 배치되며, 광을 방출하는 활성층; 및
상기 활성층상에 배치되며, 상기 활성층으로부터 입사된 광을 서로 다른 파장으로 변환시키는 복수 개의 파장 변환층;을 포함하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 19항에 있어서,
상기 활성층상에 배치되며, 상기 복수 개의 파장 변환층을 분리시키는 격벽;을 더 포함하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 발광 어레이에서 방출된 광 중 대상체에 의해 산란, 투과, 또는 반사된 광을 검출하는 광 검출기; 및
상기 광 검출기의 검출 결과를 이용하여 상기 대상체에 대한 정보를 획득하는 프로세서;를 더 포함하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 21항에 있어서,
상기 광 검출기는,
이미지 센서를 포함하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 제 19항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 발광 어레이에서 방출된 광의 파장별로 상기 광 검출기의 검출 결과를 분류하고,
분류된 파장별 검출 결과를 이용하여 대상체에 대한 정보를 획득하는 다파장 광을 이용한 광학 장치. - 복수 개의 발광 소자를 포함하는 광학 장치의 동작 방법에 있어서,
상기 복수 개의 발광 소자에서 파장 및 변조가 서로 다른 복수 개의 광을 방출하는 단계;
상기 복수 개의 광 중 대상체에 의해 반사 또는 투과된 광을 검출하는 단계;
상기 검출된 결과를 상기 변조를 기초로 파장별로 분류하는 단계; 및
상기 분류된 검출 결과를 이용하여 대상체에 대한 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 방법. - 제 24항에 있어서,
상기 복수 개의 광 각각은
15nm 미만의 파장 대역을 갖는 방법. - 제 24항에 있어서,
상기 복수 개의 광의 중심 파장간의 간격은, 0.5nm이상 30 nm이하인 방법.
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