KR20220012159A - 빔 확장기 및 그 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
빔 확장기 및 그 동작 방법을 제공한다. 빔 확장기는, 이격 배치된 제1 및 제2 광학 요소 및 입사된 광을 소정의 각도 애퍼처(angular aperture)을 통해 확산시키는 광 확산기를 포함하고, 제1 광학 요소는 광 확산기에 의해 확산된 제1 단면 형상의 광이 상기 제2 광학 요소에서 제1 단면 형상과 다른 제2 단면 형상의 광으로 입사되도록 상기 확산된 광을 인 커플링시킨다.
Description
본 개시는 광학 시스템 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3 차원 이미지 (예를 들어, 3 차원 (3D) 디스플레이, 홀로그래픽 디스플레이 등)에서 조명에 사용되는 빔 확장기에 관한 것이다.
광학 시스템, 특히 홀로그래픽 이미징 및 디스플레이 시스템에서는 일반적으로 시준된 광(collimated light)을 수신하고 그 치수(dimensions)를 확장하는 광학 장치인 빔 확장기가 사용될 수 있다.
조명 및 빔 확장을 위한 구성 시스템 뿐만 아니라, 현재 개발중인 홀로그램 디스플레이 장치의 요구 사항 중에서, 주된 요구 사항은 장치의 크기를 최소화하고 균질화의 효율성을 높이며 특정 단면 모양(애퍼처(aperture))를 갖는 광을 제공하고, 스펙클을 제거하는 것이다.
여기서 "스펙클(speckles)"은 임의의 위상 편이 및/또는 임의의 강도 세트를 갖는 간섭성 파동의 상호 간섭에 의해 형성되는 임의의 간섭 패턴이다.
조명, 광 확장 및 시준을 위한 시스템 구성 뿐만 아니라, 홀로그램 디스플레이 장치에 대한 요구 사항은 필요한 단면 모양 및 크기(애퍼처), 균일화로 광을 성형(beam shaping)하는 것이고, 출력 광의 간섭성을 유지하면서 레이저 빔 스펙클을 효율적으로 억제할 수 있도록 광을 성형하는 것이다.
그러나, 빔 확장기가 있는 광학 시스템에는 일반적으로 다음과 같은 문제가 있다.
1) 광의 균일성
기존의 고효율 빔 확장기(BE: beam expander)에 의해 확장된 광은 레이저 빔의 간섭성을 유지하고 높은 균일성을 보장하는 측면에서 제한된 가능성을 제공한다.
2) 빔 단면(애퍼처) 성형
빔 확장기의 입력단에서 광이 원형 또는 타원형 대칭을 갖는다는 점을 감안할 때, 시스템의 높은 효율성을 유지하면서(즉, 상당한 에너지없이) 광 균일성과 광 단면 모양(필요에 따라 성형된 모양)을 보장 할 수 없다.
3) 스펙클 감소
간섭성 레이저 빔을 사용하면 임의의 간섭으로 인해 스펙클 및 스펙클 패턴이 생성될 수 있다.
예시적인 실시예는 상기 종래 기술의 결점을 고려하여 만들어졌으며, 종래 기술의 결점을 제거하거나 적어도 감소시키는 것을 목표로 한다.
예시적 실시예는 간섭성, 광 균질화뿐만 아니라 출력 광이 간섭성을 유지하면서 광의 필요한 단면 성형화(required cross-sectional shaping), 스펙클 감소 또는 억제를 제공하는데 있다.
일 실시예에 따른 빔 확장기는, 이격 배치된 제1 및 제2 광학 요소; 및 입사된 광을 소정의 각도 애퍼처(angular aperture)을 통해 확산시키는 광 확산기;를 포함하고, 상기 제1 광학 요소는 상기 광 확산기에 의해 확산된 제1 단면 형상의 광이 상기 제2 광학 요소에서 상기 제1 단면 형상과 다른 제2 단면 형상의 광으로 입사되도록 상기 확산된 광을 인 커플링시키고, 상기 제2 광학 요소는 상기 제1 광학 요소로부터 입사된 광을 아웃 커플링시킬 수 있다.
그리고, 상기 광 확산기는 0°초과 5°이하의 각도 애퍼처를 가질 수 있다.
또한, 상기 광 확산기는 상기 광을 확산시켜 광 단면의 공간에 따른 균일도를 증가시킬 수 있다.
그리고, 상기 광 확산기는, 상기 광을 공간적으로 분리된 복수 개의 서브 광으로 출력할 수 있다.
또한, 상기 광 확산기는, 상기 광의 위상을 변조하여 상기 광을 상기 복수 개의 서브 광으로 출력할 수 있다.
그리고, 상기 광 확산기는, 상기 광을 공간적으로 불균일한 위상 변조(spatial non-uniformity phase modulation)하여 상기 복수 개의 서브 광으로 출력할 수 있다.
또한, 상기 광 확산기는, 마이크로 렌즈 래스터(microlens raster), 위상 마스크(phase mask), 매트 확산기, 회절 광학 요소, 홀로그래픽 광학 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2 단면 형상은, 다각형 형상일 수 있다.
또한, 상기 제1 단면 형상은 원형 및 타원 중 적어도 하나일 수 있다.
그리고, 상기 제2 단면 형상의 크기는, 상기 제1 단면 형상의 크기보다 작을 수 있다.
또한, 상기 광은, 가우시안 빔(Gaussian beam), 다중 모드 빔(multimode beam), 원통형 빔(cylindrical beam), 수퍼 가우시안 빔(super-Gaussian beam 및 라게르-가우시안 빔(Laguerre-Gaussian beam) 중 적어도 하나의 광 단면 프로파일을 가질 수 있다.
그리고, 상기 제1 광학 요소 및 상기 제2 광학 요소 중 적어도 하나는, 회절 광학 요소, 홀로그래픽 광학 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 요소 및 상기 2 광학 요소 상에 배치되며, 상기 제1 광학 요소로부터 상기 제1 단면 형상의 광을 내부 전반사를 통해 점진적으로 상기 제2 단면 형상의 광으로 변형시키면서 상기 제2 광학 요소로 지향시키는 도파관;을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 도파관은, 내부 전반사를 통해 상기 제1 단면 형상의 광을 점진적으로 작게 하여 상기 제2 단면 형상이 광으로 변형시킬 수 있다.
또한, 상기 광 확산기와 상기 제1 광학 요소는, 상기 도파관의 길이 방향과 수직한 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 광 확산기는 상기 도파관의 제1 표면상에 배치되고, 상기 제1 광학 요소는 상기 도파관의 제1 표면과 마주하는 제2 표면상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 광 확산기와 상기 제1 광학 요소는 일체화되어 있을 수 있다.
그리고, 상기 광을 제공하는 레이저 다이오드;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 광학 요소는 상기 제2 광학 소자에 입사된 광을 0.25°미만의 발산 또는 수렴각으로 시준시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 광학 소자에서 아웃 커플링된 광의 균일도는 상기 광확산기에 입사된 광의 균일도보다 클 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 빔 확장기의 동작 방법에 있어서, 광 확산기에 의해 입사된 광이 확산되는 단계; 확산된 제1 단면 형상의 광이 도파관을 진행하면서 상기 제1 단면 형상과 다른 제2 단면 형상으로 변하는 단계; 및 광학 요소에 의해 상기 제2 다면 형상의 광이 시준되는 단계;를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 빔 확장기(light expander)를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 다른 간섭성 광을 확장하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 빔 확장기에서 광의 진행 경로를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 도파관에서 광의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 빔 확장기가 출력한 광의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 다른 간섭성 광을 확장하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 빔 확장기에서 광의 진행 경로를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 도파관에서 광의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 빔 확장기가 출력한 광의 단면을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 일 실시예에 따른 빔 확장기(10)(light expander)를 도시한 도면이다.
도 1에 도시되어 있지 않지만 광원은 빔 확장기(10)에 광을 제공할 수 있다. 광원은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 광원으로서의 레이저 다이오드는 빔 확장기(10)에 대해 외부에 배치될 수도 있고, 빔 확장기(10)에 내장될 수 있다. 레이저 다이오드는 특정 강도 분포(certain intensity distribution)를 갖는 간섭성 광을 제공할 수 있다.
광원은 레이저 다이오드에 제한되지 않는다. 레이저 광원은 아니지만 좁은 스펙트럼 범위를 가진 모든 소스, 예를 들어 발광 다이오드 (light emitting diode: LED) 또는 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode: OLED)도 광원으로 사용할 수 있을 수 있다. 일 실시예에 따른 빔 확장기(10)에서 사용될 수 있는 가능한 광원은 특정 광원으로 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 광원은 여러 개의 좁은 스펙트럼 라인의 광을 생성할 수 있는 가스 방전 램프를 포함할 수도 있다.
실시예는 광원으로서 외부 소스로서의 레이저 빔을 사용하여 설명하나, 이에 한정되지 않는다. 레이저 빔 이외에도 외부 또는 내장 소스로부터의 다른 유형의 간섭성 광 또는 심지어 비 간섭성 광을 광원으로 사용할 수 있다.
일 실시예에서 광원은 다양한 전기장 및 광 단면 프로파일을 갖는 광을 제공할 수 있다. 예를 들어, 광은 가우시안 빔(Gaussian beam), 다중 모드 빔(multimode beam), 원통형 빔(cylindrical beam), 수퍼 가우시안 빔(super-Gaussian beam)(환형 단면이 있는 빔) 및 라게르-가우시안 빔(Laguerre-Gaussian beam) 중 적어도 하나의 단면 프로파일을 가질 수 있다.
일 실시예에 따른 간섭성 광은 단면상 복수 개의 성분들이 특정 분포로 배열될 수도 있다. 예를 들어, 간섭성 광은 청색 (약 460nm의 파장), 적색 (약 640nm의 파장) 및 녹색 (약 515nm의 파장)을 포함할 수 있다. 위에서 설명한 입사광의 단면에서 광의 세 가지 성분의 분포는 파장별로 다르게 분포될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 빔 확장기(10)는 특정 광원을 사용하기 위해 장치를 조절할 필요가 없다. 상기한 광원은 빔 확장기(10)의 외부에서 빔 확장기(10)에 광을 입사시키는 광원으로서 1차 광원이라고도 칭할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 빔 확장기(10)는 광원을 포함할 수 있으며, 상기한 광원은 빔 확장기(10) 자체와 전체 시스템의 개념에 의해 조절될 수 이다. 경우에 따라서는 광원은 빔 확장기(10)의 필수적 요소일 수도 있다.
외부 광원을 사용한 일 실시예의 구현의 예는 다양한 제조업체 (모니터, 증강 또는 가상 현실의 안경) 등의 최종 사용자를 위한 동일한 유형의 장치에서, 측정을 위한, 실험실 스탠드를 위한, 독립 장치로서 광원의 사용을 제공할 수 있다. 내장된 광원을 가진 일 실시예의 구현의 예는 구성요소들을 통합할 때 한 제조업체의 사용자가 장치에 광원을 제공할 수도 있다.
일 실시예에 따른 빔 확장기(10)는 각각 홀로그래픽 광학 요소(HOE: holographic optical elements) 또는 회절 광학 요소(DOE: diffractive optical elements)로 구현될 수 있는 제1 광학 요소(110)와 제2 광학 요소(120)를 포함할 수 있다. 제1 광학 요소(110)는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)이고, 제2 광학 요소(120)는 회절 광학 요소(DOE)일 수도 있고, 그 반대의 실시예도 가능하다.
회절 광학 요소(DOE)와 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 기본적으로 동일한 물리적 원리에 기초한 것으로, 이 두 개의 광학 요소 모두는 본질적으로 회절 광학 요소라고 할 수 있다. 차이점은 회절 광학 요소는 표면 릴리프(surface relief)에서 회절이 발생하는 광학 요소이고, 홀로그래픽 광학 요소는 광학 특성의 국부적인 변화(local variation)로 인해 물질에서 회절이 발생하는 브래그 체적 격자(Bragg volumetric gratings)을 포함할 수 있다.
제1 광학 요소(110)의 목적은 제2 광학 요소(120)의 평면에서 소정의 단면 형상 및 균질화를 갖는 광이 지향하도록 하는 것이다. 제2 광학 요소(120)의 목적은 제1 광학 요소(110)에 의해 형성된 단면을 갖는 광을 시준하면서 제2 광학 요소(120)의 출력단에서 광의 간섭성을 전체적으로 유지하는 것이다.
일 실시예에 따른 빔 확장기(10)는 제1 광학 요소(110)와 제2 광학 요소(120)를 연결하는 도파관(130)을 더 포함할 수 있다. 도파관(130)은 기판일 수 있고, 박막이 코팅되어 있는 기판일 수 있다. 또는 도파관(130)은 기판 및 기판의 표면들 중 하나 또는 양측에 코팅되어 있는 다층 필름을 포함할 수도 있다. 기판은 당업계에서 사용되는 임의의 광학적으로 투명한 물질로 제조될 수 있다. 박막 코팅은 단층 및 다층, 반사형(반사)일 수 있으며, 특히 금속화되어 있거나, 산화 필름일 수 있다. 박막 코팅은 반사 방지, 스펙스럼을 선택적으로 부분 투과시키는 코팅으로 구현될 수 있다. 이러한 박막 코팅은 스프레이 또는 화학 증착에 의해 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 빔 확장기(10)는 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)를 더 포함할 수 있다. 광 확산기(140)는 별도의 요소 또는 도파관(130) 표면에 부착된 요소의 형태로 제조될 수 있다. 또는, 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)와 제1 광학 요소(110) 각각은 도파관(130)의 서로 다른 측면에 배치될 수 있으며, 도파관(130)의 길이 방향과 수직한 방향으로 광 확산기(140)와 제1 광학 요소(110)는 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)와 제1 광학 요소(110)(입력 광학 격자)간의 다른 형태의 배열 관계도 당업자가 용이하게 설계 변경할 수도 있다.
일 실시예에 따른 소정의 각도 애퍼처(angular aperture)를 갖는 광 확산기(140)는 광원으로부터 입사된 광을 확산시키고 제1 광학 요소(110)를 조명할 수 있다. 일 실시예의 맥락에서, 용어 "소정의" 각도 애퍼처는 광 확산기(140)의 각도 애퍼처가 특별히 계산되거나 광학 시스템의 특정 파라미터에 매칭되고 나머지 요소(예를 들어, 제1 광학 요소(110), 제2 광학 요소(120) 등)와 조정된다는 것을 의미한다.
일 실시예에서, 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 에칭, 절단, 캐스팅 또는 리소그래피 등에 의해 생성되는 소위 계산된 "위상 마스크(phase mask)"의 형태로 구현될 수 있다. "위상 마스크"는 원하는대로 광을 확산시키기 위해 광을 성형(shape)할 수 있다. 위상 마스크는 확산된 광에 대한 제2 광학 요소(120)의 커버리지(coverage)가 높기 때문에 더 높은 효율을 달성할 수 있다. "위상 마스크" 형태의 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 플라스틱, 유리, 수지, 중합체, 광 중합체와 같은 임의의 광학적으로 투명한 물질로 제조될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
다른 실시예에서, 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 주기적 또는 랜덤 구조를 갖는 마이크로렌즈 어레이(microlens array : MLA)로 구현될 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 넓은 각도 범위를 갖기 때문에 "위상 마스크"인 광 확산기보다 다소 덜 효율적일 수 있다. 따라서, 제2 광학 요소(120)의 평면에서 빔 섹션의 모양은 제2 광학 요소(120) 자체의 크기보다 클 수도 있다.
다른 실시예에서, 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)은 표면 거칠기를 갖는 매트 확산기(matte diffuser)로 구현될 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 회절 광학 요소 또는 홀로그래픽 광학 요소로 구현될 수 있다. 광 확산기(140)가 회절 광학 요소 또는 홀로그래픽 광학 요소로 구현되는 경우, 광 확산기(140)는 개별 요소일 수 있거나, 제1 광학 요소(110)와 일체화되어 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 요소(110)가 광학 격자 구조로 구현되는 실시예에서, 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 상기 광학 격자 구조에 "기록"될 수 있다. 특히, 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 "기록"단계에서 제1 광학 요소(110)에 통합될 수 있으며, 이는 일부 실시예의 맥락에서 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)를 "가상"확산기로 불릴 수 있다.
제1 광학 요소(110)를 구현하는 광학 격자 구조에서 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)의 "기록" 프로세스는 아날로그 및 디지털의 두 가지 유형의 기록에 의해 수행될 수 있다.
아날로그 기록은 본질적으로 두 광(포토 물질상에 기준 빔과 물체 빔) 사이의 간섭(간섭 패턴) 결과로 기록되는 것이다. 결과 구조가 기록에 참여한 광 중 하나 또는 이와 관련된 광으로 조명되면, 회절의 결과로서, 기록된 광에 대한 모든 매개 변수와 완전히 동일한 광이 복원될 수 있다. 즉, 기존의 회절 격자는 본질적으로 두 개의 시준된 빔(two collimated beams) 사이의 간섭 패턴일 수 있다. 광 확산기(140)가 기록되는 빔들 중에 포함되어 있으면, 제1 광학 요소(110)에는 광 확산기(140)가 통합될 수 있다. 그리하여, 광이 제1 광학 요소(110)에 조명되면, 광은 광 확산기(140)가 통합된 제1 광학 요소(110)를 통과하면서 광 확산기(140)에 대응하는 에너지 분포를 갖는 광을 출력할 수 있다.
디지털 기록은 빔의 기록을 의미하는 것이 아니라, 제1 광학 요소(110)의 회절 구조를 계산/시뮬레이션한 후 리소그래피 또는 기계적 수단에 의해 형성하는 것이다.
각도 애퍼처를 설정하는 방법은 광 확산기(140)의 설계 유형에 따라 다를 수 있다. 광 확산기(140)가 매트 확산기(matte diffuser)인 경우, 각도 애퍼처는 표면 거칠기(the surface roughness), 즉 요철의 크기(the size of the irregularities)로 "설정"될 수 있다. 광 확산기(140)가 마이크로 렌즈 어레이 (마이크로 렌즈 래스터(microlens raster)) 인 경우, 각도 애퍼처는 렌즈의 초점 거리, 크기 및 주기에 의해 "설정"될 수 있다. 광 확산기(140)가 홀로그래픽 광학 요소 또는 회절 광학 요소이거나 제1 광학 요소(110)에 통합된 경우, 각도 애퍼처는 광학 요소에 포함된 회절 구조에 의해 "설정"될 수 있다.
소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 일정한 간격으로 제1 광학 요소(110) 앞에 배치된 별도의 요소로 구현될 수 있으며, 도파관(130) 또는 제1 광학 요소(110)에 접착된 요소의 형태로도 만들어질 수 있다. 또한, 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 기계적 수단, 화학적 수단 (에칭에 의해) 또는 캐스팅에 의해 도파관(130) 표면 중 일부에 구현될 수 있다.
상기한 내용은 일 실시예에 따른 장치에 사용되는 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140) 구현의 일부 예시적인 예일 뿐이며, 이에 한정되지 않는다. 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)의 특정 실시예의 선택은 일 실시예에 따른 장치의 구현을 위한 특정한 특징 및/또는 장치에 대한 특정 요구 사항에 의해 결정될 수 있다.
광 확산기(140)에 입사된 광은 2차 광원(secondary light sources)의 조합으로 변환될 수 있다. 광 확산기(140)에 입사된 광은 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 갖는 광일 수 있고, 변환된 2차 광원의 조합은 공간적으로 분리된 복수 개의 서브 광을 포함할 수 있다. 변환된 2차 광원은 입사된 광보다 광 균일도가 높을 수 있다.
빔 확장기(10)에서 출력되는 광의 혼합 품질(mixing quality)과 균질화는 2 차 광원에서 나오는 광의 밀도, 광 패턴(예를 들어, 광의 단면 형상) 및 도파관(130)의 광학 경로 길이에 의해 보장될 수 있다. 또한, 제안된 장치의 전체 광학 시스템의 효율성은 2 차 광원의 광 패턴과 도파관(130)의 광 경로 길이에 따라 달라질 수 있다.
광 확산기(140)는 입사된 광을 위상 변조하여 복수 개의 서브 광을 출력할 수입사된 있다. 예를 들어, 광 확산기(140)은 광을 공간 비 균질화의 위상 변조(phase modulation of spatial non-homogenization)하여 출력할 수 있다. 광 확산기에 의해 확산된 광의 스펙클 노이즈가 감소될 수 있다.
소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 입사된 간섭성 광을 멀티플라이(multiply)하여 2 차 광원 즉, 복수의 서브 광으로 출력할 수 있다. 복수 개의 서브 광 각각은 일정한 자신만의 스펙클 패턴을 형성하면서 동시에 서로 다른 스펙클 패턴을 형성할 수 있다. 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)에 의해 획득된 복수의 서브 광들의 스펙클 패턴은 도파관을 통과하면서 중첩되기 때문에 제2 광학 요소(120)에 형성된 스펙클 패턴의 콘트라스트가 현저히 감소될 수 있다. 제2 광학 요소(120)상의 스펙클 패턴의 총 콘트라스트는 
(여기서 n은 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)에 의해 획득된 서브 광들의 수이다.)의 요소만큼 감소할 수 있다. 실시예에 따른 빔 확장기(10)에서 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)를 갖는 광학 방식의 구현은 제2 광학 요소(120)에서 출력된 스펙클 형성을 최대 80 %까지 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 제1 광학 요소(110)의 구조에 통합될 수 있다. 이것은 제1 광학 요소(110)의 제조에서 실현될 수 있고, 일 실시예에 따른 빔 확장기의 구성 요소의 수를 감소시키면서, 제1 광학 요소(110)를 투과하여 확산된 광은 제2 광학 요소(120)에 대한 커버리지가 높기 때문에, 전술한 이전 실시예와 유사한 효율을 제공할 수 있다.
일 실시예의 다양한 실시예에서, 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 입사된 광의 스펙트럼 범위에서 광학적으로 투명한 임의의 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 광 확산기(140)는 플라스틱, 유리, 수지, 폴리머, 포토 폴리머 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 다음과 같은 하나 이상의 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
- 별도의 요소;
- 도파관(130) 표면 상에 부착되거나 도파관(130) 표면의 일부로서 형성된 요소;
- 제1 광학 요소(110)와 결합된 요소(입력 광학 격자);
- 소정의 표면 릴리프가 있는 요소;
- 반사 또는 투과형 회절 광학 요소(릴리프 광학 요소 또는 체적 브래그 격자 (VBG))
다양한 실시예에서 제1 광학 요소(110)(입력 광학 격자)는 입사된 광의 스펙트럼 범위에서 광학적으로 투명한 임의의 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 요소(110)는 플라스틱, 유리, 수지, 폴리머, 포토 폴리머 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 다음과 같은 하나 이상의 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
- 별도의 요소;
- 도파관(130) 표면에 부착되거나 도파관(130) 표면의 일부로 만들어진 요소;
- 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)와 결합된 요소;
- 반사 또는 투과형 회절 광학 요소(릴리프 광학 요소 또는 체적 브래그 격자 (VBG))
제2 광학 요소(120)(출력 광학 격자)도 입사된 광의 스펙트럼 범위에서 광학적으로 투명한 임의의 물질로 만들 수 있다. 제2 광학 요소(120)는 플라스틱, 유리, 수지, 폴리머, 포토 폴리머 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 다음과 같은 하나 이상의 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
- 별도의 요소;
- 도파관(130) 표면에 부착되거나 도파관(130) 표면의 일부로 만들어진 요소;
- 반사 또는 투과형 회절 광학 요소(릴리프 광학 요소 또는 체적 브래그 격자 (VBG)).
소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 입사된 광을 확산시켜 복수 개의 서브 광으로 출력할 수 있다. 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는, 예를 들어, 가우시안 광을, 광 단면의 좌표에 상관없이, 동일한 강도 분포를 갖는 광으로 변환함으로써, 광의 균일도를 증가시키고, 스펙클 감소를 제공할 수 있다.
제1 광학 요소(110)는 확산된 광 즉, 복수 개의 서브 광을 도파관(130)으로 인-커플링할 수 있다. 제1 광학 요소(110)는 제2 광학 요소(120)의 평면 상에 특정 단면을 갖는 광점이 형성되도록 설계될 수 있다.
도파관(130)을 통해 확산된 광은 제1 광학 요소(110)에서 제2 광학 요소(120)로 전송될 수 있다. 확산된 광은 도파관(130)을 통해 전파되면서 혼합될 수 있다는 사실 때문에 도파관(130)은 (예를 들어, 가우시안 광을, 빔 단면의 좌표에 상관없이, 일정한 강도 분포를 가진 광으로 변환) 광의 균질화(homogenization of light) 보장하고 스펙클 억제에 기여할 수 있다.
도파관(130)을 내부 전반사에 의해 진행한 광은 제2 광학 요소(120)로 입사되며, 제2 광학 요소(120)는 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)에 의해 형성된 각 서브 광을 시준하고 모든 서브 광이 필요한 모양을 가진 하나의 스팟으로 결합할 수 있다.
도파관(130)을 진행한 광은 제2 광학 요소(120)에 의해 회절된 후 도파관(130)으로부터 아웃 커플링될 수 있다. 제2 광학 요소(120)는 도파관(130)을 통해 도달하는 광을 시준하고, 시준된 광이 필요한 단면 형상을 갖도록 설계될 수 있다. 그리하여, 아웃 커플링된 광은 필요한 시준 정도와 단면 형상을 가질 수 있다.
제2 광학 요소(120)에 입사되는 광의 단면 형상은 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140) 및 제1 광학 요소(110), 도파관(130), 제2 광학 요소(120) 중 적어도 하나의 설계에 기초할 수 있다. 제2 광학 요소(120)의 출력단에서, 광은 높은 수준의 시준, 균일성을 가지며, 낮은 스펙클 콘트라스트를 갖는 소정의 단면 형상을 가질 수 있다.
바람직하게는, 제2 광학 요소(120)의 평면상에서의 광은 제2 광학 요소(120)의 형상 및 치수에 실질적으로 대응하는 형상 및 단면 치수를 가질 수 있다. 즉 광은 제2 광학 요소(120)의 한계를 초과하지 않으면서 제2 광학 요소(120)의 평면을 실질적으로 완전히 덮을 수 있다. 이것은 시준된 출력 광에 의한 높은 조명 효율을 보장할 수 있다.
제2 광학 요소(120)는 입사된 광을 일 방향으로 시준하여 출력할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 광학 요소(120)는 필요한 단면 모양의 광이 0.25 ° 미만의 발산 또는 수렴 각도로 출력할 수 있다. 즉, 제2 광학 요소(120)에서 출력된 광은 엄격하게 시준되지 않을 수 있으며, 약간 발산 또는 수렴될 수 있고, 상당한 거리에 있는 광의 크기는 제2 광학 요소(120)의 출력단에서의 광의 수치와 다른 단면의 수치를 가질 수도 있다. 즉, 일 실시예에 따른 빔 확장기(10)의 출력단(광 확장치로부터 상당한 거리)에서, 광은 실린더 타입이 아니라 0.25 ° 또는 15 아크 분(arc minutes)의 치수를 갖는 원뿔일 수도 있다.
일 실시예에 따른 빔 확장기(10)는 빔 확장기(10) 다음의 광학 시스템에 균일도가 높은 광을 제공할 수 있다. 그리하여 강도 프로파일이 상이한 광원을 이용한다 하더라도 빔 확장기(10)는 균일한 광을 제공하는 바, 다양한 종류의 광원을 이용할 수 있다.
일 실시예에 따른 빔 확장기(10)는 입력단에서 다양한 소스의 광이 입사된다 하더라도 균일화되고, 특정 단면의 형태를 가지며, 공간적으로 간섭성을 유지하는 광을 출력할 수 있다. 또한, 위에서 언급한 바와 같이, 빔 확장기(10)는 광에 대한 스펙클 억제 효과를 제공할 수 있다. 또한 빔 확장기(10)는 형성된 이미지의 향상된 색역(color gamut), 향상된 편광 특성을 제공하여 매우 사실적인 3 차원 이미지를 형성하게 할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 다른 간섭성 광을 확장하는 방법을 설명하는 도면이다. 이 방법은 일 실시예에 다른 간섭성빔 확장기(10)에 의해 구현될 수 있다.
단계 S1에서, 입사된 간섭성 광은 전술한 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)에 의해 확산되어 제1 광학 요소(110)에 입사될 수 있다. 입사된 광의 단면은 공간적으로 균일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 입사된 광은 가우시안 빔(Gaussian beam), 다중 모드 빔(multimode beam), 원통형 빔(cylindrical beam), 수퍼 가우시안 빔(super-Gaussian beam) 및 라게르-가우시안 빔(Laguerre-Gaussian beam) 중 적어도 하나의 광 단면 프로파일을 가질 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 빔 확장기(10)에서 광의 진행 경로를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)는 입사된 간섭성 광(Li)을 멀티플라이(multiply)하여 공간적으로 분리된 복수의 서브 광(L1, L2, L3)으로 출력할 수 있다. 광 확산기(140)는 광(Li)의 위상을 변조하여 복수 개의 서브 광(L1, L2, L3)으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 광 확산기(140)는 입사된 광(Li)을 공간적으로 불균일한 위상 변조(spatial non-uniformity phase modulation)하여 복수 개의 서브 광(L1, L2, L3)으로 출력할 수 있다.
광 확산기(140)는 마이크로 렌즈 래스터(microlens raster), 위상 마스크(phase mask), 매트 확산기, 회절 광학 요소, 홀로그래픽 광학 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 광 확산기(140)는 0°초과 5°이하의 각도 애퍼처를 가질 수 있으며, 각도 애퍼처를 설정하는 방법은 광 확산기(140)의 유형에 따라 달라질 수 있다.
단계 S2에서, 확산된 광은 제1 광학 요소(110)에 의해 인커플링되어 도파관(130)으로 진행할 수 있다. 제1 광학 요소(110)는 입사된 광을 도파관(130)으로 인커플링(in-coupling)하기 위한 결합 요소의 역할과 제2 광학 요소(120)의 평면에 광을 포커싱시키는 렌즈의 역할을 할 수 있다
제1 광학 요소(110)는 광 확산기(140)에 의해 확산된 광 즉, 복수 개의 서브 광(L1, L2, L3)이 제2 광학 요소(120)에 특정 단면을 갖는 광으로 입사되도록 확산된 광을 인커플링할 수 있다.
제1 광학 요소(110)는 회절 광학 요소 및 홀로그래픽 광학 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 표면 릴리프의 구조 또는 체적 브래그 격자는 출력된 광이 제2 광학 요소(120)의 평면상에 입사될 때 제1 광학 요소(110)에서 출력되는 광의 단면과 서로 다른 단면을 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 요소(110)에 출력된 광, 즉 복수 개의 서브 광(L1, L2, L3)의 조합에 대한 단면은 원형 또는 타원형일 수 있다. 그리고, 제2 광학 요소(120)에 입사될 때의 광(Lo)의 단면은 사각형 등 다각형일 수 있다.
단계 S1 및 S2에서, 빔 확장기(10)에 입사된 광은 확산된 후 인커플링된다고 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 광 확산기(140)과 제1 광학 요소(110)이 하나의 광학 요소로 구현된 경우, 빔 확장기(10)에 입사된 광은 확산과 동시에 인커플링될 수도 있다.
단계 S3에서, 제1 광학 요소(110)에서 인커플링된 광 즉, 복수 개의 서브 광(L1, L2, L3)은 도파관(130)에서 내부 전반사를 통해 제2 광학 요소(120)로 지향될 수 있다. 복수 개의 서브 광(L1, L2, L3) 각각은 서로 다른 스펙클 패턴을 가지고 있지만, 도파관(130)내에서 전반사하면서 복수 개의 스펙클 패턴이 중첩되기 때문에 전체 스펙클 패턴의 콘트라스트는 감소하게 된다. 스펙클 패턴의 콘트라스트의 감소는 광 확산기(140)에 의해 분리된 서브 광(L1, L2, L3)의 개수에 비례하고, 도파관(130)의 길이에 비례할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 도파관(130)에서 광의 단면을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 인커플링된 광의 단면은 타원일 수 있다. 그러나, 광의 도파관(130)에서 내부 전반사를 통해 진행하면서 점진적으로 사각형의 단면으로 변할 수 있다. 상기와 같은 광의 단면 변화는 제1 광학 요소(110)의 표면 릴리프의 구조 또는 체적 브래그 격자의 설계에 기반한 것이며, 광의 단면 변화는 각 서브 광에 대응하는 스펙클 패턴을 변화시켜 전체 스펙클 패턴의 콘트라스트를 감소시킬 수 있다.
또한, 도파관(130)에 입사된 복수 개의 서브 광(L1, L2, L3)은 도파관(130)에서 내부 전반사를 통해 전파하면서 서로 혼합되어 광의 균일화를 더 증가시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 도파관(130)을 진행하는 복수 개의 서브 광(L1, L2, L3)의 조합에 대한 단면의 크기는 도파관(130)을 진행하면서 점진적으로 작아질 수 있다. 상기와 같은 광의 크기 변화는 제1 광학 요소(110)의 표면 릴리프의 구조, 체적 브래그 격자 및 도파관의 설계에 기반할 수 있다. 이에 한정되지 않는다. 도파관(130)을 진행하는 복수 개의 서브 광(L1, L2, L3)의 조합에 대한 단면의 크기는 도파관(130)을 진행하면서 점진적으로 커질 수도 있다. 제1 광학 요소(110)의 표면 릴리프의 구조, 체적 브래그 격자 및 도파관의 설계에 따라 크기 변화 정도가 조절될 수 있다.
단계 S4에서, 광은 광 간섭성을 유지하면서 제2 광학 요소(120)에 입사되고 제2 광학 요소(120)에 의해 도파관(130)으로부터 아웃 커플링될 수 있다. 제2 광학 요소(120)에서 광의 시준은 제2 광학 요소(120)에서 광의 회절로 인해 실현될 수 있다. 제2 광학 요소(120)는 입사된 광을 일 방향으로 시준하여 출력할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 광학 요소(120)는 필요한 단면 모양의 광이 0.25 ° 미만의 발산 또는 수렴 각도로 출력할 수 있다. 즉, 제2 광학 요소(120)에서 출력된 광은 엄격하게 시준되지 않을 수 있으며, 약간의 발산 또는 수렴될 수 있고, 상당한 거리에 있는 광의 크기는 제2 광학 요소(120)의 출력단에서의 광의 수치와 다른 수치를 가질 수도 있다.
광의 시준을 구현하기 위해 제2 광학 요소(120)는 계산 후 표면 릴리프 구조로 제조되거나, 두 개의 빔 간의 간섭 결과인 체적 브래그 격자 구조로 기록하여 얻을 수 있다. 여기서 두 개의 빔은 순차적으로 복원되는 완벽하게 시준된 참조 빔과 소정의 각도 애퍼처를 갖는 광 확산기(140)와 및 제1 광학 요소(110) 및 도파관(130)을 따라 진행한 빔와 동일한 물체 빔일 수 있다.
광 균일성을 확인하기 위해, 제1 광학 요소(110) 및 제2 광학 요소(120)는 체적 브래그 격자의 형태로 만들고, 도파관(130)은 평평한 유리판이며, 광 확산기(140)는 각도 애퍼처가 5 ° 인 매트 확산기를 이용하였다. 이 실시예에서, 반도체 레이저 다이오드는 직경 2mm 및 가우시안 에너지 분포를 갖는 광을 광 확산기(140)에 방출하였다.
도 5는 일 실시예에 따른 빔 확장기(10)가 출력한 광의 단면을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체 레이저 다이오드에서 입사된 광은 광 확산기(140), 제1 광학 요소(110), 도파관(130) 및 제2 광학 요소(120)를 통과하여 5x5mm2의 정사각형 단면을 갖는 빔으로 변환되었음을 확인할 수 있다. 빔 확장기(10)에서 출력된 광은 균일도가 80%이상이었다.
다른 예시적인 실시예에서, 제1 광학 요소(110) 및 제2 광학 요소(120)는 체적 브래그 격자의 형태로 제조되고, 도파관(130)은 평판 유리판이며, 초점이 500μm 이고 주기가 500 μm 인 20x20 렌즈 크기인 마이크로 렌즈 어레이를 광 확산기(140)로 사용하였다. 이 실시예에서, 직경 2mm 및 가우시안 에너지 분포를 갖는 반도체 레이저 다이오드로부터의 시준된 빔은 또한 5x5mm2의 정사각형 단면을 갖는 균일한 빔(80 % 이상)으로 변환되었음을 확인할 수 있었다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 제1 광학 요소(110) 및 제2 광학 요소(120)는 체적 브래그 격자 형태로 제조되고, 도파관(130)은 평판 유리판이며, 광 확산기(140)는 기록 단계에서 제1 광학 요소(110)에 통합되고 각도 애퍼처가 5 ° 인 매트 확산기를 이용하였다. 이 실시예에서, 직경 2mm 및 가우시안 에너지 분포를 갖는 반도체 레이저 다이오드로부터의 시준된 빔은 5x5mm2의 정사각형 단면을 갖는 균일 한 빔 (80 % 이상)으로 변환되었음을 확인할 수 있었다. 일 실시예에서, 매트 확산기를 제1 광학 요소(110)와 완전히 일치시킬 필요는 없다. 빔 확장기(10)에서 출력된 광은 블루밍/후광 형태의 노이즈가 감소되었음을 확인할 수 있었다.
제2 광학 요소(120)에서 출력된 광은 전송, 변환 등을 위해, 렌즈, 거울 등의 리디렉터(redirector)와 같은 외부 장치에 전달될 수 있으며, 외부 장치는 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 제2 광학 요소(120)에서 아웃 커플링된 광은 스크린, 액정(LCD) 패널 또는 이미징 매트릭스(imaging matrices)를 직접 조명할 수도 있다.
일 실시예에 따른 빔 확장기(10) 및 빔 확장기(10)의 동작 방법은, 다양한 적용 분야에서 홀로그래픽 및/또는 다른 3 차원 이미지의 형성을 위한 조명 요소로 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 본 실시예는 모니터 및 TV 세트와 같은 다양한 디스플레이 장치에 사용될 수 있다. 본 실시예는 다양한 응용을 위한 증강 또는 가상 현실(AR/VR)시스템, 헬멧 장착 디스플레이 장치, 차량 앞 유리의 표시기, 차량 앞 유리에 정보를 투사하는 시스템, 지문 스캐너에서 이미지를 형성하는데 사용될 수 있을 수 있다. 일 실시예의 이러한 적용 분야는 단지 예시일뿐 일 실시예의 범위를 제한하지 않는다. 일 실시예의 많은 다른 용도는 당업자에게 명백 할 것이다.
상술한 빔 확장기(10)는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 빔 확장기
110: 제1 광학 요소
120: 제2 광학 요소
130: 도파관
140: 광 확산기
110: 제1 광학 요소
120: 제2 광학 요소
130: 도파관
140: 광 확산기
Claims (21)
- 빔 확장기에 있어서,
이격 배치된 제1 및 제2 광학 요소; 및
입사된 광을 소정의 각도 애퍼처(angular aperture)을 통해 확산시키는 광 확산기;를 포함하고,
상기 제1 광학 요소는 상기 광 확산기에 의해 확산된 제1 단면 형상의 광이 상기 제2 광학 요소에서 상기 제1 단면 형상과 다른 제2 단면 형상의 광으로 입사되도록 상기 확산된 광을 인 커플링시키고,
상기 제2 광학 요소는 상기 제1 광학 요소로부터 입사된 광을 아웃 커플링시키는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 광 확산기는
0°초과 5°이하의 각도 애퍼처를 갖는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 광 확산기는
상기 광을 확산시켜 광 단면의 공간에 따른 균일도를 증가시키는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 광 확산기는
상기 광을 공간적으로 분리된 복수 개의 서브 광으로 출력하는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 광 확산기는,
상기 광의 위상을 변조하여 상기 광을 상기 복수 개의 서브 광으로 출력시키는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 광 확산기는,
상기 광을 공간적으로 불균일한 위상 변조(spatial non-uniformity phase modulation)하여 상기 복수 개의 서브 광으로 출력하는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 광 확산기는,
마이크로 렌즈 래스터(microlens raster), 위상 마스크(phase mask), 매트 확산기, 회절 광학 요소, 홀로그래픽 광학 요소 중 적어도 하나를 포함하는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 제2 단면 형상은,
다각형 형상인 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 단면 형상은
원형 및 타원 중 적어도 하나인 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 제2 단면 형상의 크기는,
상기 제1 단면 형상의 크기보다 작은 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 광은,
가우시안 빔(Gaussian beam), 다중 모드 빔(multimode beam), 원통형 빔(cylindrical beam), 수퍼 가우시안 빔(super-Gaussian beam 및 라게르-가우시안 빔(Laguerre-Gaussian beam) 중 적어도 하나의 광 단면 프로파일을 갖는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 광학 요소 및 상기 제2 광학 요소 중 적어도 하나는,
회절 광학 요소, 홀로그래픽 광학 요소 중 적어도 하나를 포함하는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 광학 요소 및 상기 2 광학 요소 상에 배치되며, 상기 제1 광학 요소로부터 상기 제1 단면 형상의 광을 내부 전반사를 통해 점진적으로 상기 제2 단면 형상의 광으로 변형시키면서 상기 제2 광학 요소로 지향시키는 도파관;을 더 포함하는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 도파관은
내부 전반사를 통해 상기 제1 단면 형상의 광을 점진적으로 작게 하여 상기 제2 단면 형상이 광으로 변형시키는 빔 확장기. - 제 13항에 있어서,
상기 광 확산기와 상기 제1 광학 요소는,
상기 도파관의 길이 방향과 수직한 방향으로 중첩되게 배치되는 빔 확장기. - 제 13항에 있어서,
상기 광 확산기는 상기 도파관의 제1 표면상에 배치되고,
상기 제1 광학 요소는 상기 도파관의 제1 표면과 마주하는 제2 표면상에 배치되는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 광 확산기와 상기 제1 광학 요소는 일체화되어 있는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 광을 제공하는 레이저 다이오드;를 더 포함하는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 제2 광학 요소는
상기 제2 광학 소자에 입사된 광을 0.25°미만의 발산 또는 수렴각으로 시준시키는 빔 확장기. - 제 1항에 있어서,
상기 제2 광학 소자에서 아웃 커플링된 광의 균일도는 상기 광확산기에 입사된 광의 균일도보다 큰 빔 확장기. - 빔 확장기의 동작 방법에 있어서,
광 확산기에 의해 입사된 광이 확산되는 단계;
확산된 제1 단면 형상의 광이 도파관을 진행하면서 상기 제1 단면 형상과 다른 제2 단면 형상으로 변하는 단계; 및
광학 요소에 의해 상기 제2 다면 형상의 광이 시준되는 단계;를 포함하는 빔 확장기의 동작 방법.
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| RU2020124347 | 2020-07-22 |
Publications (1)
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