KR100815349B1 - Diffractive optical modulator improved the contrast - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회절형 광변조기에 관한 것으로서, 특히 상부 미러와 하부 미러가 수평을 이루고 있어 초기 단차가 없는 회절형 광변조기에 관한 것으로, 상부 미러와 하부 미러의 위치를 수평으로 맞출 수 있으므로 레이저 분산으로 인한 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있고, 레이저 스펙트럼선폭 및 파장 이동에 대한 레이저의 명세가 완화되므로 고성능의 레이저가 필요하지 않은 광변조기를 이용한 광학 장치의 제작이 가능하도록 한다.The present invention relates to a diffraction type optical modulator, and more particularly, to a diffraction type optical modulator without an initial step since the upper mirror and the lower mirror are horizontal. It is possible to prevent the lowering of the contrast and to relax the specification of the laser for the laser spectral line width and the wavelength shift, thereby enabling the manufacture of an optical device using an optical modulator that does not require a high performance laser.

회절형 광변조기, 상부 미러, 하부 미러, 콘트라스트 Diffractive Light Modulator, Upper Mirror, Lower Mirror, Contrast

Description

콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기{Diffractive optical modulator improved the contrast}Diffractive optical modulator improved the contrast

도 1 및 도 2는 광의 반사나 회절을 이용하여, 광스위치, 광변조소자에 적 용되는 광학 MEMS 소자의 대표적인 구성을 나타내는 도면.1 and 2 are views showing a typical configuration of an optical MEMS element applied to an optical switch and an optical modulator using reflection or diffraction of light.

도 3은 삼성전기가 개발한 함몰형 박막 압전 광변조기의 절단면도.3 is a cross-sectional view of a recessed thin film piezoelectric optical modulator developed by Samsung Electro-Mechanics.

도 4a는 종래 기술에 따른 오픈홀 방식의 회절형 광변조기의 절단면도이고, 도 4b는 종래 기술에 따른 오픈홀 방식의 회절형 광변조기의 부분 평면도.4A is a cross-sectional view of an open hole diffraction type optical modulator according to the prior art, and FIG. 4B is a partial plan view of an open hole diffraction type optical modulator according to the prior art.

도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기의 절단 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 A-A'선에 따른 절단면도.5A is a cutaway perspective view of a diffractive optical modulator with improved contrast according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cutaway view taken along line AA ′ of FIG. 5A.

도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기의 절단 사시도이고, 도 5d는 도 5c의 B-B' 선에 따른 절단면도.5C is a cutaway perspective view of a diffractive optical modulator with improved contrast according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5D is a cutaway view taken along the line BB ′ of FIG. 5C.

도 5e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기의 절단 사시도이고, 도 5f는 도 5e의 C-C' 선에 따른 절단면도.FIG. 5E is a cutaway perspective view of a diffractive optical modulator with improved contrast according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5F is a cutaway view taken along the line CC ′ of FIG. 5E.

도 5g는 본 발명의 제4 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기의 절단 사시도이고, 도 5h는 도 5g의 D-D' 선에 따른 절단면도.5G is a cutaway perspective view of a diffractive optical modulator with improved contrast according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5H is a cutaway view taken along line D-D ′ of FIG. 5G.

도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기의 제조방법의 흐름도.6A to 6I are flowcharts illustrating a method for manufacturing a diffractive optical modulator with improved contrast according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

501a~501d : 실리콘 기판 503a~503d : 돌기부501a to 501d: Silicon substrates 503a to 503d: Protrusions

504a~504d : 하부 마이크로 미러층 530a~530d : 오픈홀504a ~ 504d: Lower micro mirror layer 530a ~ 530d: Open hole

본 발명은 회절형 광변조기에 관한 것으로서, 특히 상부 미러와 하부 미러가 수평을 이루고 있어 초기 단차가 없도록 하는 회절형 광변조기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffractive optical modulator, and more particularly to a diffractive optical modulator in which the upper mirror and the lower mirror are horizontal so that there is no initial step.

미세기술의 진전에 따라서, 소위 초소형 전기적·기계적 복합체(Micro Electro Mechanical Systems; 이하 "MEMS"라 함) 소자 및 MEMS 소자를 조립한 소형기기가 주목되고 있다.With the progress of microtechnology, attention has been paid to small devices incorporating so-called Micro Electro Mechanical Systems (hereinafter referred to as "MEMS") devices and MEMS devices.

MEMS 소자는 실리콘 기판, 글래스 기판 등의 기판상에 미세구조체로서 형성되고, 기계적 구동력을 출력하는 구동체와, 구동체를 제어하는 반도체 집적회로 등을 전기적으로, 또한 기계적으로 결합시킨 소자이다. MEMS 소자의 기본적인 특징은 기계적 구조로서 구성되어 있는 구동체가 소자의 일부에 조립되어 있는 것이며, 구동체의 구동은 전극간의 쿨롱의 힘 등을 응용하여 전기적으로 행해진다.MEMS devices are devices formed as a microstructure on a substrate such as a silicon substrate or a glass substrate, and are electrically and mechanically coupled to a driver for outputting a mechanical driving force and a semiconductor integrated circuit for controlling the driver. The basic feature of the MEMS device is that a drive body configured as a mechanical structure is assembled to a part of the device, and the drive of the drive body is electrically performed by applying the coulomb force between the electrodes.

도 1 및 도 2는 광의 반사나 회절을 이용하여, 광스위치, 광변조소자에 적 용되는 광학 MEMS 소자의 대표적인 구성을 나타낸다.1 and 2 show a typical configuration of an optical MEMS device applied to an optical switch and an optical modulation device by using light reflection or diffraction.

도 1에 나타내는 광학 MEMS 소자(1)는 기판(2)과, 기판(2)상에 형성한 기판측 전극(3)과, 기판측 전극(3)에 대향하여 평행으로 배치한 구동측 전극(4)을 갖는 빔들보(6)과, 이 빔(6)의 일단을 지지하는 지지부(7)를 갖추어 이룬다. 빔(6)과 기판측 전극(3)과는 그 사이의 공극(8)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.The optical MEMS element 1 shown in FIG. 1 includes a substrate 2, a substrate side electrode 3 formed on the substrate 2, and a driving side electrode disposed in parallel to the substrate side electrode 3 ( A beam beam 6 having 4) and a support 7 supporting one end of the beam 6 are formed. The beam 6 and the board | substrate side electrode 3 are electrically insulated by the space | gap 8 between them.

이 광학 MEMS 소자(1)에서는 기판측 전극(3)과 구동측 전극(4)에 주어지는 전위에 따라서, 빔(6)이 기판측 전극(3)과의 사이의 정전인력에 의해 변위하고, 예를 들면 도 1의 실선과 파선으로 나타내는 것같이, 기판측 전극(3)에 대하여 평행상태와 경사상태로 변위한다.In this optical MEMS element 1, the beam 6 is displaced by the electrostatic attraction between the substrate side electrode 3 and the potential according to the potential given to the substrate side electrode 3 and the driving side electrode 4, For example, as shown by the solid line and the broken line of FIG. 1, it displaces with respect to the board | substrate side electrode 3 in parallel and inclined state.

도 2에 나타내는 광학 MEMS 소자(11)는 기판(12)과, 기판(12)상에 형성한 기판측 전극(13)과, 기판측 전극(13)을 브리지형상으로 걸쳐진 빔(14)을 갖추어 이룬다. 빔(14)과 기판측 전극(13)과는 그 사이의 공극(10)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.The optical MEMS element 11 shown in FIG. 2 includes a substrate 12, a substrate side electrode 13 formed on the substrate 12, and a beam 14 that spans the substrate side electrode 13 in a bridge shape. Achieve. The beam 14 and the board | substrate side electrode 13 are electrically insulated by the space | gap 10 between them.

빔(14)은 기판측 전극(13)을 브리지 부재(15)와, 기판측 기판(13)에 대향하여 상호 평행하게 브리지부재(15)상에 설치된 구동측 전극(16)으로 구성된다.The beam 14 is constituted by the bridge side 15 with the substrate side electrode 13 and the drive side electrode 16 provided on the bridge member 15 in parallel with each other so as to face the substrate side substrate 13.

이 광학 MEMS 소자(11)에서는 기판측전극(13)과 구동측전극(16)에 주어지는 전위에 따라서, 빔(14)이 기판측전극(13)과의 사이의 정전인력에 의해 변위하고, 기판측전극(3)에 대하여 평행상태와 오목상태로 변위한다.In the optical MEMS element 11, the beam 14 is displaced by the electrostatic attraction between the substrate side electrode 13 and the substrate in accordance with the potential given to the substrate side electrode 13 and the driving side electrode 16. The side electrodes 3 are displaced in parallel and concave states.

광학 MEMS 소자(1, 11)는 광반사막을 겸하는 구동측전극(4, 16)의 표면에 광 이 조사되고, 빔(4, 14)의 구동 위치에 따라서, 그 광의 반사방향이 다른 것을 이용하여, 한 방향의 반사광을 검출하여 스위치기능을 가지게 한 광스위치로서 적용할 수 있다.The optical MEMS elements 1 and 11 are irradiated with light onto the surfaces of the driving side electrodes 4 and 16 which also serve as light reflecting films, and the reflection directions of the light are different depending on the driving positions of the beams 4 and 14. The present invention can be applied as an optical switch that detects reflected light in one direction and has a switch function.

또, 광학 MEMS 소자(1, 11)는 광강도를 변조시키는 광변조소자로서 적용할 수 있다. 광의 반사를 이용하는 때는, 빔(4, 14)을 진동시켜서 단위 시간당의 일방향의 반사광량으로 광강도를 변조한다. The optical MEMS elements 1 and 11 can be applied as optical modulators that modulate the light intensity. When the reflection of light is used, the beams 4 and 14 are vibrated to modulate the light intensity with the amount of reflected light in one direction per unit time.

광의 회절을 이용하는 때는 공통의 기판측 전극(3, 13)에 대하여 복수의 빔(6, 14)을 병렬 배치하여 광변조소자를 구성하고, 공통의 기판측 전극(3, 13)에 대한 예를 들면 1개 거른 빔(6, 14)의 근접, 이간의 동작에 의해, 광반사막을 겸하 는 구동측 전극의 높이를 변화시키고, 광의 회절에 의해 구동측 전극에서 반사하는 광의 강도를 변조한다. 이 광변조소자는 공간변조이다.When using diffraction of light, a plurality of beams 6 and 14 are arranged in parallel with respect to the common substrate side electrodes 3 and 13 to form an optical modulator, and an example of the common substrate side electrodes 3 and 13 is given. For example, the height of the driving electrode serving as the light reflecting film is changed by the operation of the adjacent beams 6 and 14 in proximity and separation, and the intensity of the light reflected by the driving electrode is modulated by the diffraction of the light. This optical modulator is spatial modulation.

도 3은 삼성전기가 개발한 함몰형 박막 압전 광변조기의 절단면도이다.3 is a cross-sectional view of a recessed thin film piezoelectric optical modulator developed by Samsung Electro-Mechanics.

도면을 참조하면, 종래 기술에 따른 함몰형 박막 압전 광변조기는 실리콘 기판(101)과, 회절부재(110)를 구비하고 있다.Referring to the drawings, the recessed thin film piezoelectric optical modulator according to the related art includes a silicon substrate 101 and a diffraction member 110.

여기에서, 회절부재(110)는 일정한 폭을 가지며 복수개가 일정하게 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 회절부재(110)는 서로 다른 폭을 가지며 교번하여 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 회절부재(110)는 일정간격(거의 회절부재(110)의 폭과 같은 거리)을 두고 이격되어 위치할 수 있으며 이 경우에 실리콘 기판(101)의 상면의 전부에 형성된 마이크로 미러층이 입사된 빛을 반사하여 회절시킨다. Here, the diffraction member 110 has a constant width and a plurality of constant alignment to form a recessed thin film piezoelectric optical modulator. In addition, the diffraction member 110 has a different width and arranged alternately to form a recessed thin film piezoelectric optical modulator. In addition, the diffraction member 110 may be spaced apart from each other at a predetermined interval (almost the same distance as the width of the diffraction member 110), in which case the micromirror layer formed on the entire surface of the silicon substrate 101 is The incident light is reflected and diffracted.

실리콘 기판(101)은 회절부재(110)에 이격 공간을 제공하기 위하여 함몰부를 구비하고 있으며, 절연층(102)이 상부 표면에 증착되어 있고, 함몰부의 양측에 회절부재(110)의 단부가 부착되어 있다.The silicon substrate 101 is provided with a depression to provide a space for the diffraction member 110, an insulating layer 102 is deposited on the upper surface, the end of the diffraction member 110 is attached to both sides of the depression It is.

회절부재(110)는 막대 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(101)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(101)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 실리콘 기판(101)의 함몰부에 위치한 부분이 상하로 이동가능한 하부지지대(111)를 포함한다.The diffraction member 110 has a rod shape, and the bottom surfaces of both ends are attached to both side regions outside the depressions of the silicon substrate 101 so that the center portion is spaced apart from the depressions of the silicon substrate 101. The portion located in the depression of the substrate 101 includes a lower support 111 which is movable up and down.

또한, 회절부재(110)는 하부지지대(111)의 좌측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(112)과, 하부전극층(112)에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(113)와, 압전 재료층(113)에 적층되어 있으며 압전재료층(113)에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(114)을 포함하고 있다.In addition, the diffraction member 110 is stacked on the left end of the lower support 111, and is laminated on the lower electrode layer 112 and the lower electrode layer 112 to provide a piezoelectric voltage, and contracts when voltage is applied to both surfaces. And an upper electrode layer 114 laminated on the piezoelectric material layer 113 to expand and generate vertical driving force and providing a piezoelectric voltage to the piezoelectric material layer 113.

또한, 회절부재(110)는 하부지지대(111)의 우측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(112')과, 하부전극층(112')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(113')과, 압전 재료층(113')에 적층되어 있으며 압전재료층(113')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(114')을 포함하고 있다.In addition, the diffraction member 110 is stacked on the right end of the lower support 111, is laminated on the lower electrode layer 112 'and the lower electrode layer 112' for providing a piezoelectric voltage, and a voltage is applied to both surfaces. The piezoelectric material layer 113 'that contracts and expands to generate vertical driving force, and the upper electrode layer 114' that is stacked on the piezoelectric material layer 113 'and provides a piezoelectric voltage to the piezoelectric material layer 113'. It is included.

그리고, 국내 특허출원번호 제2003-077389호에는 위에서 설명한 함몰형뿐만 아니라 돌출형에 대하여 상세하게 설명하고 있다.In addition, Korean Patent Application No. 2003-077389 describes the protrusion as well as the depression type described above.

한편, 위에서 설명한 삼성전기 등의 특허에서 기술한 종류의 광변조기는 이미지를 디스플레이하기 위한 소자로서 이용될 수 있다. 그리고, 이때 최소 인접한 2개의 회절부재가 하나의 화소를 형성할 수 있다. 물론, 3개를 하나의 픽셀로 하거나, 4개를 하나의 픽셀로 하거나, 6개를 하나의 픽셀로 할 수도 있다. On the other hand, the optical modulator of the type described in the patent, such as Samsung Electro-Mechanics described above can be used as an element for displaying an image. In this case, at least two adjacent diffractive members may form one pixel. Of course, three may be one pixel, four may be one pixel, or six may be one pixel.

그리고, 특허출원번호 P2004-030159의 "오픈홀 방식의 회절형 광변조기"에는 실리콘 기판에 하부 마이크로 미러를 구비하고 하부 지지대 등에 오픈홀을 구비하여 상하부 마이크로 미러가 화소를 형성할 수 있도록 하는 오픈홀 기반의 회절 광변조기를 제공하고 있다. 즉, 도 4a를 참조하면 "오픈홀 방식의 회절형 광변조기"는 일예로 실리콘 기판에 하부 마이크로 미러(117)를 구비하고 하부 지지대(111)에 다수의 오픈홀(116)을 구비하여 상하부 마이크로 미러(115, 117)가 화소를 형성할 수 있도록 하는 오픈홀 기반의 회절형 광변조기를 제공하고 있다. 이는 도 4b의 부분 평면도를 보면 명확하다.In addition, the "open-hole diffraction type optical modulator" of the patent application number P2004-030159 has an open hole having a lower micromirror on a silicon substrate and an open hole on a lower support so that the upper and lower micromirrors can form pixels. Based diffraction light modulator. That is, referring to FIG. 4A, an “open hole diffraction type optical modulator” includes, for example, a lower micromirror 117 on a silicon substrate and a plurality of open holes 116 on the lower support 111 to form upper and lower micros. An open hole-based diffractive optical modulator is provided to allow the mirrors 115 and 117 to form pixels. This is evident in the partial plan view of FIG. 4B.

그러나, 이러한 오픈홀 방식의 회절형 광변조기는 레이저 등의 분산(dispersion)에 의해 두가지의 콘트라스트 저하 요인이 있다. 그 하나는 레이저가 가지고 있는 한정된 스펙트럼선폭(finite spectral line width) 때문이다. 일반적으로 N*(λ/2)로 상하부 미러 단차를 맞추었을 때 흑(black) 즉 가장 어두운 부분을 만들지만 스펙트럼선폭이 있을 때(λ+α)의 파장에 대해서는 흑이 아니므로 회절에 의한 잔광이 나온다.However, the open-hole diffraction type optical modulator has two factors of lowering contrast due to dispersion of a laser or the like. One is due to the finite spectral line width of the laser. Generally, when the upper and lower mirror steps are set to N * (λ / 2), black or darkest part is made, but afterglow due to diffraction is not black for the wavelength when there is spectral line width (λ + α). This comes out.

한편, 콘트라스트를 저하시키는 다른 하나는 파장 이동(wavelength drift)인데, 파장 이동이 있을 때 λ에 대해서는 흑 레벨이 맞추어져 있지만 (λ+α)의 파장에 대해서는 흑이 아니므로 잔광이 나온다.On the other hand, the other thing that lowers the contrast is wavelength shift, and when there is wavelength shift, the black level is adjusted for λ, but afterglow occurs because it is not black for the wavelength of (λ + α).

이러한 잔광은 광변조기의 콘트라스트를 저하시키고 높은 콘트라스트의 광변조기를 구현하려면 레이저의 파장이 시간에 따라 변하지 않고 선폭이 좁은 고성능의 레이저를 필요로 한다.This afterglow reduces the contrast of the optical modulator and requires a high performance laser having a narrow line width without changing the wavelength of the laser over time in order to implement a high contrast optical modulator.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상부 미러와 하부 미러의 위치를 수평하게 하여 단차를 줄임으로 콘트라스트가 향상된 광변조기을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical modulator with improved contrast by reducing the step by horizontally positioning the positions of the upper mirror and the lower mirror.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판; 리본 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 기판에 이격되어 부유하고, 양끝단의 하면이 각각 상기 기판의 상면에 부착되어 있으며, 상기 기판으로부터 이격된 부분에 오픈홀이 구비되어 있고, 입사되는 광을 반사 또는 회절시키는 상부 마이크로 미러층; 상기 기판의 상기 상부 마이크로 미러층의 오픈홀에 대응되는 위치에 돌기되어 있으며, 상면이 입사되는 광을 반사 또는 회절시키는 하부 마이크로 미러층; 및 상기 상부 마이크로 미러층의 오픈홀이 형성된 중앙 부분을 상하로 이동시켜 상기 상부 마이크로 미러층과 상기 하부 마이크로 미러층이 평면거울이 되도록 하는 제1 위치와 광을 회절시키는 제2 위치 사이를 이동시키는 구동 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the substrate; It has a ribbon shape, the center portion is floated apart from the substrate, and the bottom surfaces of both ends are attached to the upper surface of the substrate, respectively, and an open hole is provided in the portion spaced from the substrate, and the incident light An upper micro mirror layer for reflecting or diffraction; A lower micromirror layer projecting at a position corresponding to an open hole of the upper micromirror layer of the substrate and reflecting or diffracting light incident on an upper surface thereof; And moving a center portion of the upper micro mirror layer in which the open hole is formed, up and down to move between a first position where the upper micro mirror layer and the lower micro mirror layer become planar mirrors and a second position that diffracts light. Characterized in that it comprises a drive means.

이하, 도 5a 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5A.

도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기의 절단 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 A-A' 선에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기의 절단면도이다.5A is a cutaway perspective view of a diffractive optical modulator with improved contrast according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cutaway view of a diffractive optical modulator with improved contrast along line AA ′ of FIG. 5A.

도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기는 실리콘 기판(501a)과, 절연층(502a), 절연층(502a)에 돌기되어 있는 돌기부(503a1~503a3), 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)와, 회절부재(510a)로 구성되어 있다. 여기에서, 절연층(502a)과 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)를 별개의 층으로 구성하였지만 절연층에 광을 반사하는 성질이 있다면 절연층 자체가 하부 마이크로 미러로서 기능하도록 할 수 있다.Referring to the drawings, the diffraction type optical modulator with improved contrast according to the first embodiment of the present invention includes protrusions 503a 1 to protrusions formed on the silicon substrate 501a, the insulating layer 502a, and the insulating layer 502a. 503a 3 ), lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 , and a diffraction member 510a. Here, although the insulating layer 502a and the lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 are configured as separate layers, the insulating layer itself may function as the lower micromirror provided that the insulating layer itself reflects light.

실리콘 기판(501a)은 회절부재(510a)에 이격 공간을 제공하기 위하여 함몰부를 구비하고 있으며, 절연층(502a)이 적층되어 있으며, 함몰부를 벗어난 양측에 회절부재(510a)의 하면이 부착되어 있다. 실리콘 기판(501a)을 구성하는 물질로는 Si, Al2O3, ZrO2, 석영(Quartz), SiO2 등의 단일물질이 사용되며, 바닥면과 위층(도면에서 점선으로 표시됨)을 다른 이종의 물질을 사용하여 형성할 수도 있다.The silicon substrate 501a is provided with a depression to provide a space for the diffraction member 510a, the insulating layer 502a is laminated, and the bottom surface of the diffraction member 510a is attached to both sides of the silicon substrate 501a. . As the material constituting the silicon substrate 501a, a single material such as Si, Al 2 O 3 , ZrO 2 , quartz (Quartz), or SiO 2 is used. It can also be formed using the material of.

그리고, 절연층(502a)의 일부가 돌기되어 돌기부(503a1~503a3)를 형성하고 있으며, 돌기부(503a1~503a3)의 상부에는 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)가 증착되어 있고, 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)는 입사되는 빛을 반사하여 회절시킨다. 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)에 사용되는 물질로는 금속(Al, Pt, Cr, Ag 등)이 사용될 수 있다. And, a portion of the insulation layer (502a) are projections projecting portion (503a 1 ~ 503a 3) and forms the projections (503a 1 ~ 503a 3) of the upper part of the deposition is lower micromirrors (504a 1 ~ 504a 3) and The lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 reflect and diffract incident light. As the material used for the lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 , a metal (Al, Pt, Cr, Ag, etc.) may be used.

회절부재(510a)는 리본 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(501a)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(501a)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있는 하부지지대(512a)를 구비하고 있다. The diffraction member 510a has a ribbon shape, and the lower supporters are attached to both sides of the lower end of the silicon substrate 501a so as to be spaced apart from the recessed portions of the silicon substrate 501a, respectively. 512a is provided.

하부 지지대(512a)의 양측면에는 압전층(520a, 520a')이 구비되어 있으며, 구비된 압전층(520a, 520a')의 수축 팽창에 의해 회절부재(510a)의 구동력이 제공된다.Piezoelectric layers 520a and 520a 'are provided on both side surfaces of the lower support 512a, and the driving force of the diffraction member 510a is provided by contraction and expansion of the provided piezoelectric layers 520a and 520a'.

하부 지지대(512a)를 구성하는 물질로는 Si 산화물(일예로 SiO2 등), Si 질화물 계열(일예로 Si3N4 등), 세라믹 기판(Si, ZrO2, Al2O3 등), Si 카바이드 등이 될 수 있다. The material constituting the lower support 512a may be Si oxide (for example, SiO2), Si nitride series (for example, Si3N4, etc.), ceramic substrate (Si, ZrO 2 , Al 2 O 3, etc.), Si carbide, or the like. Can be.

그리고, 좌우측의 압전층(520a, 520a')은 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(521a, 521a')과, 하부전극층(521a, 521a')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(522a, 522a')과, 압전 재료층(522a, 522a')에 적층되어 있으며 압전재료층(522a, 522a')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(523a, 523a')을 구비하고 있다. 상부 전극층(523a, 523a')과 하부 전극층(521a, 521a')에 전압이 인가되면 압전재료층(522a, 522a')은 수축 팽창을 하여 하부 지지대(512a)의 상하 운동을 발생시킨다.The left and right piezoelectric layers 520a and 520a 'are stacked on the lower electrode layers 521a and 521a' for providing the piezoelectric voltage and the lower electrode layers 521a and 521a 'and contract and expand when voltage is applied to both surfaces. And the upper electrode layers 523a, which are stacked on the piezoelectric material layers 522a and 522a 'that generate the vertical driving force, and provide the piezoelectric voltage to the piezoelectric material layers 522a and 522a'. 523a '). When voltage is applied to the upper electrode layers 523a and 523a 'and the lower electrode layers 521a and 521a', the piezoelectric material layers 522a and 522a 'contract and expand to generate vertical movement of the lower support 512a.

전극(521a, 521a', 523a, 523a')의 전극재료로는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, Ti/Pt, IrO2, RuO2 등이 사용될 수 있으며, 0.01~3㎛ 범위에서 스퍼터(sputter) 또는 증착(evaporation) 등의 방법으로 증착한다.Pt, Ta / Pt, Ni, Au, Al, Ti / Pt, IrO 2 , RuO 2, etc. may be used as the electrode material of the electrodes 521a, 521a ', 523a, 523a'. Deposition is by a method such as sputtering or evaporation.

한편, 하부 지지대(512a)의 중앙 부분에는 상부 마이크로 미러(530a)가 증착되어 있으며 복수의 오픈홀(531a1~531a3)을 구비하고 있다. 여기에서 오픈홀(531a1~531a3)의 모양은 직사각형이 바람직하지만 원형, 타원형 등 어떤 폐곡선의 형상도 가능하다. On the other hand, the upper micro mirror 530a is deposited on the central portion of the lower support 512a and has a plurality of open holes 531a 1 to 531a 3 . Here, the shape of the open holes 531a 1 to 531a 3 is preferably rectangular, but any closed curve such as round or elliptical may be used.

한편, 오픈홀(531a1~531a3)은 회절부재(510a)에 입사되는 입사광이 관통하여 오픈홀(531a1~531a3)이 형성된 부분에 대응하는 하부 마이크로 미러(504a)에 입사광이 입사되도록 하며, 이렇게 하여 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)와 상부 마이크로 미러(530a)가 화소를 형성할 수 있도록 한다.On the other hand, the open holes 531a 1 to 531a 3 allow incident light incident on the diffraction member 510a to penetrate the incident light to the lower micromirror 504a corresponding to a portion where the open holes 531a 1 to 531a 3 are formed. In this way, the lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 and the upper micromirrors 530a may form pixels.

즉, 일예로 오픈홀(531a1~531a3)이 형성된 상부 마이크로 미러(530a)의 (가) 부분과 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)의 (나) 부분이 하나의 화소를 형성할 수 있다.That is, for example, the (a) portion of the upper micromirrors 530a and the (i) portion of the lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 on which the open holes 531a 1 to 531a 3 are formed may form one pixel. have.

이때, 상부 마이크로 미러(530a)의 오픈홀(531a1~531a3)이 형성된 부분을 관통하여 입사되는 입사광은 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)의 해당 부분에 입사할 수 있으며 상부 마이크로 미러(530a)와 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)의 간격이 λ/4의 홀수배가 될 때 최대의 회절광을 발생시킨다.At this time, incident light incident through the portion where the open holes 531a 1 to 531a 3 of the upper micromirror 530a is formed may be incident on a corresponding portion of the lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 . The maximum diffracted light is generated when the interval between 530a and the lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 becomes an odd multiple of lambda / 4.

이때, 본 발명에서는 도 5b에 도시되어 있는 것처럼 절연층(502a)의 상부에 돌출되어 있는 돌기부(503a1~503a3)에 의해 상부 마이크로 미러(530a)와 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)의 단차가 거의 없도록 할 수 있다. 이처럼 상부 마이크로 미러(530a)의 고정시에 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)와 단차가 거의 없도록 하면 앞에서 언급한 두가지 레이저 분산 문제로 인한 콘트라스트의 저하를 막을 수 있다. 또한, 레이저의 스펙트럼 선폭과 파장 이동에 대한 레이저의 명세가 완화되므로 고성능의 레이저를 필요로 하지 않는다. 따라서, 저렴한 레이저로도 작동가능한 광변조기를 제작할 수 있다.At this time, in the present invention, as shown in FIG. 5B, the upper micromirrors 530a and the lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 are formed by the protrusions 503a 1 to 503a 3 protruding from the top of the insulating layer 502a. There can be almost no step. As such, when the upper micromirrors 530a are fixed to the lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 , there are few steps to prevent the lowering of the contrast due to the above-mentioned two laser dispersion problems. In addition, the specification of the laser for spectral linewidth and wavelength shift of the laser is relaxed, thus eliminating the need for a high performance laser. Therefore, it is possible to fabricate an optical modulator that can be operated even with an inexpensive laser.

물론, 상부 마이크로 미러(530a)와 하부 마이크로 미러(504a1~504a3)의 단차가 N*(λ/2)가 될 때 흑이 되고 N*(λ/4)가 될 때 명(white)이 되는데 이러한 단차의 형성과 변화는 상부 마이크로 미러(530a)를 상하로 이동시켜 형성한다.Of course, white becomes black when the level difference between the upper micromirrors 530a and the lower micromirrors 504a 1 to 504a 3 becomes N * (λ / 2) and white becomes N * (λ / 4). The formation and the change of the step are formed by moving the upper micro mirror 530a up and down.

도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기의 절단 사시도이고, 도 5d는 도 5c의 B-B' 선에 따른 절단면도이다.5C is a cutaway perspective view of a diffractive optical modulator with improved contrast according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5D is a cutaway view taken along the line BB ′ of FIG. 5C.

도 5c의 제2 실시예가 도 5a의 제1 실시예와 다른점은 오픈홀(531b1~531b3)의 방향이 가로 방향에 따라 정렬되어 있는 것이 아니라 세로 방향에 따라 정렬되어 있다는 점이다. 그외 구조는 도 5a와 동일하다.The second embodiment of FIG. 5C differs from the first embodiment of FIG. 5A in that the directions of the open holes 531b 1 to 531b 3 are not aligned in the horizontal direction but in the vertical direction. The other structure is the same as that of FIG. 5A.

도 5e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기의 절단 사시도이고, 도 5f는 C-C' 선에 따른 절단면도이다. FIG. 5E is a cutaway perspective view of a diffractive optical modulator with improved contrast according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5F is a cutaway view taken along the line CC ′.

도면을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기는 제1 및 제2 실시예의 회절형 광변조기와 달리 회절부재(510c)의 하부지지대(512c)가 실리콘 기판(501c)으로부터 돌출되어 이격 공간을 제공하며, 그 결과 회절부재(510c)는 상하로 이동가능하다.Referring to the drawings, the diffraction type optical modulator with improved contrast according to the third embodiment is different from the diffraction type optical modulators of the first and second embodiments, and the lower support 512c of the diffraction member 510c has a silicon substrate 501c. Protrudes from the space to provide a space, whereby the diffraction member 510c is movable up and down.

즉, 회절부재(510c)는 입사되는 빛을 반사하여 회절시키기 위한 상부 마이크로 미러(530c)을 가지며 실리콘 기판(501c)의 돌출부에 부유하여 상하로 이동가능하다. 여기에서 하부 지지대가 광반사성을 가지고 있다면 별도의 마이크로 미러를 형성하지 않고 하부 지지대가 마이크로 미러의 역할을 수행하도록 구현할 수 있다.That is, the diffraction member 510c has an upper micromirror 530c for reflecting and diffracting incident light and floats on the protrusion of the silicon substrate 501c to be movable up and down. If the lower support has light reflectivity, the lower support may be implemented to perform the role of the micro mirror without forming a separate micro mirror.

회절부재(510c)의 하부지지대(512c)는 회절부재(510c)에 이격 공간을 제공하기 위하여 돌출되어 있으며, 양측의 단부가 실리콘 기판(501c)에 부착되어 있다.The lower support 512c of the diffraction member 510c protrudes to provide a space for the diffraction member 510c, and ends of both sides are attached to the silicon substrate 501c.

그리고, 실리콘 기판(501c)의 절연층(502c)에 돌기부(503c1~503c3)가 형성되어 있으며, 돌기부(503c1~503c3)의 상부는 하부 마이크로 미러(504c1~504c3)가 증착되어 있으며, 하부 마이크로 미러(504c1~504c3)는 입사되는 빛을 반사하여 회절시킨다. 여기에서 절연층의 광반사성을 가지고 있다면 별도의 마이크로 미러를 증착할 필요없이 절연층이 마이크로 미러의 역할을 하도록 할 수 있다.The protrusions 503c 1 to 503c 3 are formed on the insulating layer 502c of the silicon substrate 501c, and the lower micromirrors 504c 1 to 504c 3 are deposited on the upper portions of the protrusions 503c 1 to 503c 3 . The lower micromirrors 504c 1 to 504c 3 reflect and diffract incident light. In this case, if the insulating layer has light reflectivity, the insulating layer may function as a micro mirror without depositing a separate micro mirror.

회절부재(510c)는 리본 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(501c)으로부터 돌출하여 이격되어 위치하고 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(501c)에 부착되어 있다.The diffraction member 510c has a ribbon shape, and a center portion thereof is protruded from the silicon substrate 501c and spaced apart from each other and attached to the silicon substrate 501c, respectively.

회절부재(510c)의 상부의 좌우측에는 압전층(520c, 520c')이 적층되어 있으며, 압전층(520c, 520c')은 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(521c, 521c')과, 하부전극층(521c, 521c')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(522c, 522c')과, 압전 재료층(522c, 522c')에 적층되어 있으며 압전재료층(522c, 522c')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(523c, 523c')을 포함하고 있다.Piezoelectric layers 520c and 520c 'are stacked on the left and right sides of the upper portion of the diffraction member 510c, and the piezoelectric layers 520c and 520c' have lower electrode layers 521c and 521c 'for providing piezoelectric voltages, and lower electrode layers. 521c and 521c ', and are laminated on the piezoelectric material layers 522c and 522c' that contract and expand when voltage is applied to both surfaces to generate the vertical driving force, and the piezoelectric material layers 522c and 522c '. Top electrode layers 523c and 523c 'that provide piezoelectric voltages to the material layers 522c and 522c'.

회절부재(510c)는 상부전극층(523c, 523c')과 하부전극층(521c, 521c')에 전압이 인가되는 경우에 위로 업되어 입사되는 빛을 반사하여 회절시킬 수 있다.When the voltage is applied to the upper electrode layers 523c and 523c 'and the lower electrode layers 521c and 521c', the diffraction member 510c may reflect and diffract the incident light.

하부 지지대(512c)의 압전층(520c, 520c')이 제거된 중앙 부분에는 상부 마이크로 미러(530c)가 증착되어 있으며, 오픈홀((531c1~531c3))이 구비되어 있음을 알 수 있다. 여기에서 오픈홀(531c1~531c3)의 모양은 직사각형이 바람직하지만 원형 타원형 등 어떤 폐곡선의 형상도 가능하다. It can be seen that the upper micromirror 530c is deposited on the center portion where the piezoelectric layers 520c and 520c 'of the lower support 512c are removed, and open holes 531c 1 to 531c 3 are provided. . Here, the shape of the open holes 531c 1 to 531c 3 is preferably rectangular, but any closed curve such as a circular oval may be formed.

이러한 오픈홀(531c1~531c3)은 오픈홀(531c1~531c3)이 형성된 부분에 대응하는 하부 마이크로 미러(504c1~504c3)로 하여금 상부 마이크로 미러(530c)의 해당 부분에 인접한 부분과 함께 화소를 형성할 수 있도록 한다.The open holes 531c 1 to 531c 3 allow the lower micromirrors 504c 1 to 504c 3 corresponding to the portions where the open holes 531c 1 to 531c 3 are formed to be adjacent to corresponding portions of the upper micromirror 530c. To form a pixel together.

즉, 일예로 오픈홀(531c1~531c3)이 형성된 상부 마이크로 미러(530c)의 (가) 부분과 하부 마이크로 미러(504c1~504c3)의 (나) 부분이 하나의 화소를 형성할 수 있도록 한다.That is, as an example, the (a) portion of the upper micromirrors 530c having the open holes 531c 1 to 531c 3 and the (b) portion of the lower micromirrors 504c 1 to 504c 3 may form one pixel. Make sure

이때, 상부 마이크로 미러(530c)의 오픈홀(531c1~531c3)이 형성된 부분을 관통하여 입사광은 하부 마이크로 미러(504c1~504c3)의 해당 부분에 입사할 수 있으며 상부 마이크로 미러(530c)와 하부 마이크로 미러(504c1~504c3)가 λ/4의 홀수배가 될 때 최대의 회절광을 발생시킴을 알 수 있다.At this time, the incident light may pass through a portion where the open holes 531c 1 to 531c 3 of the upper micromirror 530c are formed and enter the corresponding portion of the lower micromirrors 504c 1 to 504c 3 and the upper micromirror 530c. And the lower micromirrors 504c 1 to 504c 3 generate the maximum diffracted light when an odd multiple of lambda / 4 is generated.

이때, 본 발명에서는 도 5f에 도시되어 있는 것처럼 절연층(502c)의 상부에 돌출되어 있는 돌기부(503c1~503c3)에 의해 상부 마이크로 미러(530c)와 하부 마이크로 미러(504c1~504c3)의 단차가 거의 없도록 할 수 있다. At this time, in the present invention, as shown in FIG. 5F, the upper micromirrors 530c and the lower micromirrors 504c 1 to 504c 3 are formed by protrusions 503c 1 to 503c 3 protruding from the top of the insulating layer 502c. There can be almost no step.

물론, 상부 마이크로 미러(530c)와 하부 마이크로 미러(504c1~504c3)의 단차가 N*(λ/2)가 될 때 흑이 되고 N*(λ/4)가 될 때 명(white)이 되는데 이러한 단차의 형성과 변화는 상부 마이크로 미러(530c)를 상하로 이동시켜 형성한다.Of course, white becomes black when the step difference between the upper micromirrors 530c and the lower micromirrors 504c 1 to 504c 3 becomes N * (λ / 2) and white becomes N * (λ / 4). The formation and the change of the step are formed by moving the upper micro mirror 530c up and down.

도 5g는 본 발명의 제4 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기의 절단 사시도이고, 도 5f는 도 5g의 D-D' 선에 따른 절단면도이다. FIG. 5G is a cutaway perspective view of a diffractive optical modulator with improved contrast according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5F is a cutaway view taken along line D-D ′ of FIG. 5G.

도면을 참조하면, 제 4 실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기는 제3 실시예의 회절형 광변조기와 달리 오픈홀이 세로 방향으로 정렬되어 있다는 점이다. 그외의 구조는 도 5e와 동일하다.Referring to the drawings, the diffraction type optical modulator with improved contrast according to the fourth embodiment is different from the diffraction type optical modulator of the third embodiment in that the open holes are aligned in the vertical direction. The other structure is the same as that of FIG. 5E.

도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 개선된 광변조 기의 제조방법의 공정도이다.6A to 6I are flowcharts illustrating a method of manufacturing a light modulator with improved contrast according to an embodiment of the present invention.

도 6a를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(601)를 준비하고, 이온 주입(ion implantation)으로 표면으로부터 공동을 형성하기를 원하는 깊이로부터 일정 깊이로 하부 보호층(602)을 형성한다.Referring to FIG. 6A, a silicon wafer 601 is prepared and a lower protective layer 602 is formed from a depth desired to form a cavity from the surface by ion implantation.

다음으로, 도 6b를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(601) 위에 공동의 폭의 양쪽 경계를 정의하는 측벽 보호층(604a)을 형성하기 위해 해당 양쪽 경계 부분이 노출되어 있고, 돌기부(604b)를 형성하기 위한 사각모양으로 다수의 홀이 형성되어 있는 이온 노출 마스크(603)를 적층한다.Next, referring to FIG. 6B, both boundary portions are exposed and the protrusions 604b are formed on the silicon wafer 601 so as to form the sidewall protective layer 604a which defines both boundaries of the width of the cavity. The ion exposure mask 603 in which a plurality of holes are formed in a quadrangular shape is stacked.

이러한 이온 노출 마스크(603)는 B, Al, Ga 등의 이온을 주입하는 경우에 노출된 부분으로만 이온이 주입되어 원하는 공동의 경계를 형성할 수 있는데, 이러한 과정을 거쳐 형성된 측벽 보호층(604a)이 도 6b에 도시되어 있으며, 돌기부(604b) 또한 도 6b에 도시되어 있다. When the ion exposure mask 603 is implanted with ions such as B, Al, and Ga, ions may be implanted only in the exposed portions to form a boundary of a desired cavity. The sidewall protective layer 604a formed through this process ) Is shown in FIG. 6B, and the protrusion 604b is also shown in FIG. 6B.

도 6c를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(601) 상에 원하는 측벽 보호층(604a)과 돌기부(604b)를 형성하기 위해서 이온 주입 장치에 의한 이온 주입이 완료되면, 이온 노출 마스크(603)를 제거한다.Referring to FIG. 6C, when the ion implantation by the ion implantation apparatus is completed to form the desired sidewall protection layer 604a and the protrusion 604b on the silicon wafer 601, the ion exposure mask 603 is removed.

그리고, 도 6d를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(601) 상에 압전 재료를 지지하기 위한 하부 지지대(605)를 증착하고, 하부 지지대(605) 위에 압전층(610)을 증착하게 되는데, 먼저 압전층(610)을 구성하는 하부 전극(611)을 형성하고, 하부 전극(611) 위에 압전 재료(612)를 그리고, 압전 재료(612)위에 상부 전극(613)을 형성한다. 이때, 마이크로 미러를 부착할 필요가 없는데, 그 이유는 공동 위에 존재하는 압전층(610)을 제거하고 하부 지지대(605) 위에 마이크로 미러(630)를 형성하기 때문이다.6D, a lower support 605 for supporting the piezoelectric material is deposited on the silicon wafer 601, and a piezoelectric layer 610 is deposited on the lower support 605. A lower electrode 611 constituting the 610 is formed, a piezoelectric material 612 is formed on the lower electrode 611, and an upper electrode 613 is formed on the piezoelectric material 612. At this time, it is not necessary to attach the micro mirror, because the piezoelectric layer 610 existing on the cavity is removed and the micro mirror 630 is formed on the lower support 605.

그리고, 도 6e를 참조하면, 위에서 설명한 바와 같이 형성된 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체로부터 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성하기 위해서는 포토 레지스트 등의 마스크층을 사용하여 패터닝 한 후에 상부전극(613), 압전 재료(612), 하부 전극(611), 하부 지지대(605)를 에칭하여 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성한다.6E, in order to form the diffractive thin film piezoelectric micromirror array from the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array formed as described above, the upper electrode 613 after patterning using a mask layer such as a photoresist. ), The piezoelectric material 612, the lower electrode 611, and the lower support 605 are etched to form a diffractive thin film piezoelectric micromirror array.

도 6f를 참조하면, 이후에, 공동 위에 존재하는 압전층(610)을 제거하여 압전층(610)이 공동으로부터 좌우측에 위치하도록 한다.Referring to FIG. 6F, the piezoelectric layer 610 that is present above the cavity is subsequently removed so that the piezoelectric layer 610 is positioned left and right from the cavity.

도 6g를 참조하면, 압전층(610)이 제거된 하부 지지대(605) 위에 마이크로 미러(630)를 적층하며, 입사되는 빛이 반사되도록 한다. 여기에서는 마이크로 미러(630)를 공동 위에만 적층하였으나 압전층(610)의 전부에 적층할 수도 있다.Referring to FIG. 6G, the micro mirror 630 is stacked on the lower support 605 from which the piezoelectric layer 610 is removed, and the incident light is reflected. In this case, the micromirror 630 is stacked only on the cavity, but may be laminated on the entire piezoelectric layer 610.

이후에, 도 6h를 참조하면 오픈홀 회절형 광변조기를 만들기 위하여 돌기부(604b)의 주변을 따라 마이크로 미러(630)와 하부 지지대(605)를 제거한다.Subsequently, referring to FIG. 6H, the micro mirror 630 and the lower support 605 are removed along the periphery of the protrusion 604b to make the open hole diffraction type optical modulator.

그리고, 도 6i를 참조하면, 이후에, 희생층(620)을 에칭하게 되며, 그 결과 희생층(620)이 에칭된 부분에 공동이 형성되어 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 상하 구동이 가능하도록 한다.6I, the sacrificial layer 620 is subsequently etched, and as a result, a cavity is formed in the portion where the sacrificial layer 620 is etched to enable vertical driving of the diffractive thin film piezoelectric micromirror. .

여기에서는, 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체로부터 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성한 후에, 희생층(620)을 제거하는 과정을 설명하였지만, 희생층(620)을 제거한 후에 마이크로 미러 어레이를 형성할 수도 있 다.Here, the process of removing the sacrificial layer 620 after forming the diffractive thin film piezoelectric micromirror array from the mother of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array has been described, but the micromirror array is removed after the sacrificial layer 620 is removed. It may be formed.

즉, 먼저 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체에서 희생층(620)을 에칭한 후에 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체에서 포토 레지스트 등의 마스크층을 사용하여 패터닝 한 후에 상부전극(613), 압전 재료(612), 하부 전극(611), 하부 지지대(605)를 에칭하여 마이크로 미러 어레이를 형성한다.That is, first, the sacrificial layer 620 is etched in the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array, and then the upper electrode 613 is patterned using a mask layer such as a photoresist in the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array. The piezoelectric material 612, the lower electrode 611, and the lower support 605 are etched to form a micro mirror array.

한편, 본 명세서에서는 압전 재료층은 단층인 경우를 주로 설명하였지만 압전 재료층이 여러층으로 적층된 다층형도 가능하다.Meanwhile, in the present specification, the piezoelectric material layer is mainly described as a single layer, but a multilayer type in which the piezoelectric material layers are laminated in multiple layers is also possible.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 상부 미러와 하부 미러의 위치를 수평으로 맞출 수 있으므로 레이저 분산으로 인한 콘트라스트의 저하를 방지하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, since the position of the upper mirror and the lower mirror can be aligned horizontally, there is an effect of preventing the lowering of the contrast due to laser dispersion.

또한, 본 발명에 따르면, 레이저 스펙트럼선폭 및 파장 이동에 대한 레이저의 명세가 완화되므로 고성능의 레이저가 필요하지 않아 저렴한 레이저로도 작동가능한 광변조기를 이용한 광학 장치의 제작이 가능하도록 한다.In addition, according to the present invention, the specification of the laser for the laser spectral line width and wavelength shift is relaxed, so that a high-performance laser is not required, and thus an optical device using an optical modulator capable of operating as an inexpensive laser is possible.

Claims (10)

기판; Board; 리본 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 기판에 이격되어 부유하고, 양끝단의 하면이 각각 상기 기판의 상면에 부착되어 있으며, 상기 기판으로부터 이격된 부분에 오픈홀이 구비되어 있고, 입사되는 광을 반사 또는 회절시키는 상부 마이크로 미러층; It has a ribbon shape, the center portion is floated apart from the substrate, and the bottom surfaces of both ends are attached to the upper surface of the substrate, respectively, and an open hole is provided in the portion spaced from the substrate, and the incident light An upper micro mirror layer for reflecting or diffraction; 상기 기판의 상기 상부 마이크로 미러층의 오픈홀에 대응되는 위치에 돌기되어 있으며, 상면이 입사되는 광을 반사 또는 회절시키는 하부 마이크로 미러층; 및A lower micromirror layer projecting at a position corresponding to an open hole of the upper micromirror layer of the substrate and reflecting or diffracting light incident on an upper surface thereof; And 상기 상부 마이크로 미러층의 오픈홀이 형성된 중앙 부분을 상하로 이동시켜 상기 상부 마이크로 미러층과 상기 하부 마이크로 미러층이 평면거울이 되도록 하는 제1 위치와 광을 회절시키는 제2 위치 사이를 이동시키는 구동 수단을 포함하여 이루어진 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기.A drive for moving the center portion of the upper micromirror layer in which the open hole is formed up and down to move between a first position where the upper micromirror layer and the lower micromirror layer becomes a planar mirror and a second position that diffracts light A diffractive optical modulator with improved contrast comprising means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 이격 공간을 제공하기 위한 함몰부를 가지며; The substrate has a depression for providing a separation space; 상기 하부 마이크로 미러층이 상기 기판의 함몰부에 돌기되어 있고;The lower micromirror layer is protruding in the depression of the substrate; 상기 상부 마이크로 미러층은 중앙 부분이 상기 기판의 함몰부로부터 이격되어 부유하여 구동 공간을 확보하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기.The upper micromirror layer is floating in the center portion is spaced apart from the depression of the substrate to secure the drive space, the contrast improved diffraction type optical modulator. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 표면이 평평하고;The substrate has a flat surface; 상기 상부 마이크로 미러층은 중앙 부분이 상기 기판으로부터 이격되어 부유하여 구동 공간을 확보하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기.The upper micro mirror layer is a diffractive light modulator with improved contrast, characterized in that the central portion is spaced apart from the substrate to secure the drive space. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 마이크로 미러층은 상기 기판을 가로지르는 방향과 동일한 방향으로 정렬되어 있는 복수의 오픈홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기.And the upper micromirror layer includes a plurality of open holes aligned in the same direction as the direction crossing the substrate. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 상부 마이크로 미러층은 상기 상부 마이크로 미러층이 상기 기판을 가로지는 방향과 교차되도록 정렬되어 있는 복수의 오픈홀을 포함하는 것읕 특징으로 하는 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기.And the upper micromirror layer includes a plurality of open holes arranged to intersect the direction in which the upper micromirror layer crosses the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동 수단은, The drive means, 한쪽 끝단이 상기 상부 마이크로 미러층의 좌측 끝단에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 상부 마이크로 미러층의 중앙 부위로부터 좌측으로 이격되어 위치하며, 박막의 압전재료층을 포함하여 상기 압전 재료층의 양측에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상하 구동력을 제공하는 제 1 압전층; 및 One end is located at the left end of the upper micromirror layer, and the other end is spaced to the left from the central portion of the upper micromirror layer, and a voltage is provided at both sides of the piezoelectric material layer, including the piezoelectric material layer of the thin film. A first piezoelectric layer which provides vertical driving force by contraction and expansion when it is applied; And 한쪽 끝단이 상기 상부 마이크로 미러층의 우측 끝단에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 상부 마이크로 미러층의 중앙 부위로부터 우측으로 이격되어 위치하며, 박막의 압전재료층을 포함하여 상기 압전 재료층의 양측에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상하 구동력을 제공하는 제 2 압전층을 포함하여 이루어진 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기.One end is located at the right end of the upper micromirror layer, and the other end is positioned to be spaced to the right from the central portion of the upper micromirror layer, and a voltage is provided at both sides of the piezoelectric material layer, including the piezoelectric material layer of the thin film. The contrast-enhanced diffractive optical modulator comprising a second piezoelectric layer that provides a vertical driving force by contraction and expansion when it is applied. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 1 압전층은,The first piezoelectric layer, 상기 하부 마이크로 미러층이 하부 전극이 되고;The lower micromirror layer becomes a lower electrode; 한쪽 끝단이 상기 하부 마이크로 미러층의 좌측 끝단에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 하부 마이크로 미러층의 중앙 부위로부터 좌측으로 이격되어 위치하며, 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창 구동력을 발생시키는 제 1 압전 재료층; 및One end is located at the left end of the lower micromirror layer, the other end is positioned to be spaced apart from the center of the lower micromirror layer to the left, and when the voltage is applied to both sides, the first piezoelectric force generates contraction and expansion driving force. Material layer; And 상기 제 1 압전 재료층위에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 제 1 상부 전극층을 포함하며,Stacked on the first piezoelectric material layer and including a first upper electrode layer for providing a piezoelectric voltage, 상기 제 2 압전층은,The second piezoelectric layer, 상기 하부 마이크로 미러층이 하부 전극이 되고;The lower micromirror layer becomes a lower electrode; 한쪽 끝단이 상기 하부 마이크로 미러층의 우측 끝단에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 하부 마이크로 미러층의 중앙 부위로부터 우측으로 이격되어 위치하며, 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창 구동력을 발생시키는 제 2 압전 재료층; 및One end is located at the right end of the lower micromirror layer, the other end is positioned to be spaced to the right from the center of the lower micromirror layer, and the second piezoelectric element generates contraction and expansion driving force when a voltage is applied to both sides. Material layer; And 상기 제 2 압전 재료층위에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 제2 상부 전극층을 포함하여 이루어진 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기.And a second upper electrode layer laminated on the second piezoelectric material layer to provide a piezoelectric voltage. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 1 압전층은,The first piezoelectric layer, 상기 하부 마이크로 미러층이 하부 전극이 되고;The lower micromirror layer becomes a lower electrode; 한쪽 끝단이 상기 하부 마이크로 미러층의 좌측 끝단에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 하부 마이크로 미러층의 중앙 부위로부터 좌측으로 이격되어 위치하며, 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창 구동력을 발생시키는 복수의 제 1 압전 재료층;One end is located at the left end of the lower micromirror layer, the other end is spaced to the left from the central portion of the lower micromirror layer, and a plurality of agents generating a contraction and expansion drive force when a voltage is applied to both sides. 1 piezoelectric material layer; 상기 복수의 제 1 압전 재료층 사이에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하 기 위한 복수의 제1 상부 전극층; 및A plurality of first upper electrode layers stacked between the plurality of first piezoelectric material layers to provide a piezoelectric voltage; And 상기 복수의 제1 압전 재료층의 최상측 위에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 제2 상부 전극층을 포함하며,Stacked on top of the plurality of first piezoelectric material layers, the second upper electrode layer providing a piezoelectric voltage; 상기 제 2 압전층은,The second piezoelectric layer, 상기 하부 마이크로 미러층이 하부 전극이 되고;The lower micromirror layer becomes a lower electrode; 한쪽 끝단이 상기 하부 마이크로 미러층의 우측 끝단에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 하부 마이크로 미러층의 중앙 부위로부터 우측으로 이격되어 위치하며, 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창 구동력을 발생시키는 복수의 제 2 압전 재료층;One end is located at the right end of the lower micromirror layer, the other end is spaced to the right from the center of the lower micromirror layer, and a plurality of agents generating a contraction and expansion drive force when a voltage is applied to both sides. 2 piezoelectric material layers; 상기 복수의 제 2 압전 재료층 사이에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 복수의 제3 상부 전극층; 및A plurality of third upper electrode layers stacked between the plurality of second piezoelectric material layers, for providing a piezoelectric voltage; And 상기 복수의 제2 압전 재료층의 최상측 위에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 제4 상부 전극층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기.And a fourth upper electrode layer stacked on top of the plurality of second piezoelectric material layers and providing a piezoelectric voltage. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동 수단은, The drive means, 상기 상부 마이크로 미러층을 상부 전극으로 하고; The upper micromirror layer as an upper electrode; 상기 하부 마이크로 미러층을 하부 전극으로 하며, 상기 상부 마이크로 미러 층과 상기 하부마이크로 미러층 사이에 형성된 정전기력에 의해 상기 상부 마이크로 미러층이 상하 이동되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기.The lower micromirror layer is a lower electrode, and the upper micromirror layer is vertically moved by an electrostatic force formed between the upper micromirror layer and the lower micromirror layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동 수단은, The drive means, 상기 상부 마이크로 미러층을 전자기력을 이용하여 상하 구동시키는 전자기력 구동수단인 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 개선된 회절형 광변조기.The contrast-enhanced diffraction type optical modulator, characterized in that the electromagnetic force driving means for driving the upper micro mirror layer up and down using the electromagnetic force.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5311360A (en) 1992-04-28 1994-05-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Junior University Method and apparatus for modulating a light beam
KR19990008170A (en) * 1996-02-26 1999-01-25 야스카와 히데아키 Light modulation devices, display devices and electronic devices
US5949570A (en) 1995-06-20 1999-09-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Diffractive optical modulator and method for producing the same, infrared sensor including such a diffractive optical modulator and method for producing the same, and display device including such a diffractive optical modulator
US7057819B1 (en) 2002-12-17 2006-06-06 Silicon Light Machines Corporation High contrast tilting ribbon blazed grating

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5311360A (en) 1992-04-28 1994-05-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Junior University Method and apparatus for modulating a light beam
US5949570A (en) 1995-06-20 1999-09-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Diffractive optical modulator and method for producing the same, infrared sensor including such a diffractive optical modulator and method for producing the same, and display device including such a diffractive optical modulator
KR19990008170A (en) * 1996-02-26 1999-01-25 야스카와 히데아키 Light modulation devices, display devices and electronic devices
US7057819B1 (en) 2002-12-17 2006-06-06 Silicon Light Machines Corporation High contrast tilting ribbon blazed grating

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