KR20060022062A - A diffractive optical modulator using a balanced cantilever - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대칭 형상의 캔티레버가 상호 반대 방향으로 회전시에 형성되는 단차에 의하여 입사빔에 대한 반사 및 회절을 수행하는 회절형 광변조기를 제공하는 것으로서, 소정 거리 이격된 상태로 반대 방향에 각각 배치되는 지지수단; 일측 단부는 상기 지지수단에 부착되어 지지되고 다른 일측 단부는 공중에 현가된 구조를 갖되, 상기 각각의 지지수단에 의해 엇갈린 형상으로 상호 교번하여 지지되는 복수의 캔티레버; 및 상기 캔티레버의 일측 단부에 형성되어 구동 전원을 인가하는 구동 수단을 포함하여 구성되고, 상기 지지수단에 의해 상호 엇갈린 형상으로 인접 배치된 캔티레버가 상이한 회전 중심에 기초하여 반대 방향으로 회전하여 단차를 형성하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a diffraction type optical modulator that performs reflection and diffraction on an incident beam by a step formed when symmetrical cantilevers are rotated in opposite directions, and are disposed in opposite directions with a predetermined distance apart. Support means; A plurality of cantilevers, one end of which is attached to the supporting means and the other end of which has a structure suspended in the air, being alternately supported in a staggered shape by the respective supporting means; And a driving means formed at one end of the cantilever to apply driving power, wherein cantilevers disposed adjacent to each other in a staggered shape by the support means are rotated in opposite directions based on different rotation centers to form a step. Characterized in that.

회절형 광변조기, 지지수단, 캔티레버, 구동수단, 각도 보정 수단, 대칭, 회전 중심점.Diffraction type optical modulator, support means, cantilever, drive means, angle correction means, symmetry, center of rotation.

Description

대칭 형상의 캔티레버를 이용한 회절형 광변조기{A diffractive optical modulator using a balanced cantilever} A diffractive optical modulator using a balanced cantilever}             

도 1은 종래 기술의 정전기 방식 격자 광 변조기를 도시하는 도면.1 illustrates a prior art electrostatic grating light modulator.

도 2는 종래 기술의 정전기 방식 격자 광 변조기가 변형되지 않는 상태에서 입사광을 반사시키는 것을 도시하는 도면.2 is a diagram illustrating reflecting incident light in a state where the electrostatic grating light modulator of the prior art is not deformed.

도 3은 종래 기술의 격자 광 변조기가 정전기력에 의해 변형된 상태에서 입사광을 회절시키는 것을 도시하는 도면.3 shows a diffraction of incident light in a state in which a prior art grating light modulator is deformed by electrostatic force.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 대칭형 캔티레버를 이용한 회절형 광변조기의 구성도.Figure 4 is a block diagram of a diffractive optical modulator using a symmetrical cantilever according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 대칭형 캔티레버를 이용한 회절형 광변조기의 구성도.5 is a block diagram of a diffractive optical modulator using a symmetrical cantilever according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 구동 전원에 연동하여 대칭형 캔티레버(300)에 형성되는 커브 영역(Curved Area)과 유효 반사 영역(Effective Mirror Area)을 도시한 도면. FIG. 6 illustrates a curved area and an effective mirror area formed in a symmetrical cantilever 300 in conjunction with a driving power source according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 캔티레버의 일측 단부에 형성된 구동 수단을 도시한 도면.Figure 7 shows the drive means formed on one end of the cantilever according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 구동 전원에 연동하여 반대 방향으로 회전하는 대칭 형상을 갖는 인접한 캔틸러버의 동작을 도시한 도면.8 illustrates the operation of an adjacent cantilever having a symmetrical shape that rotates in the opposite direction in association with a drive power source according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 대칭 형상을 갖는 인접한 캔티레버 상호간에 형성된 단차에 의하여 발생하는 반사 및 회절빔의 광경로를 도시한 도면.9 is a view showing optical paths of reflection and diffraction beams caused by steps formed between adjacent cantilevers having symmetrical shapes according to the present invention;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 지지수단100: support means

200 : 캔티레버200: cantilever

300 : 구동수단300: driving means

310 : 하부 전극층310: lower electrode layer

320 : 압전층320: piezoelectric layer

330 : 상부 전극층330: upper electrode layer

400 : 각도 보정 수단400: angle correction means

본 발명은 대칭 형상의 캔티레버를 이용한 회절형 광변조기에 관한 것이다.The present invention relates to a diffraction type optical modulator using a symmetrical cantilever.

보다 구체적으로는, 대향 배치된 지지수단에 의해 엇갈린 형상으로 교번하여 배치되는 복수의 캔티레버 상호간에 형성되는 단차에 의해 입사광에 대한 반사 및 회절을 수행하는 회절형 광변조기에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to a diffraction type optical modulator that performs reflection and diffraction on incident light by a step formed between a plurality of cantilevers alternately arranged in a staggered shape by oppositely arranged supporting means.

일반적으로, 광신호처리는 많은 데이타 양과 실시간 처리가 불가능한 기존의 디지탈 정보처리와는 달리 고속성과 병렬처리 능력, 대용량의 정보처리의 장점을 지니고 있으며, 공간 광변조이론을 이용하여 이진위상 필터 설계 및 제작, 광논리게이트, 광증폭기 등과 영상처리 기법, 광소자, 광변조기 등의 연구가 진행되고 있다. In general, optical signal processing has advantages of high speed, parallel processing capability, and large-capacity information processing, unlike conventional digital information processing, which cannot process a large amount of data and real-time processing, and design a binary phase filter using spatial light modulation theory. Research on fabrication, optical logic gates, optical amplifiers, image processing techniques, optical devices, optical modulators, etc.

이중 공간 광변조기는 광메모리, 광디스플레이, 프린터, 광인터커넥션, 홀로그램 등의 분야에 사용되며, 이를 이용한 표시장치의 개발 연구가 진행되고 있다.The dual spatial optical modulator is used in the fields of optical memory, optical display, printer, optical interconnection, hologram, and the like, and research on the development of a display device using the same is underway.

이러한 공간 광변조기로는 일예로 도 1에 도시된 바와 같은 반사형 변형 가능 격자 광변조기(10)이다. 이러한 광변조기(10)는 블룸 등의 미국특허번호 제 5,311,360호에 개시되어 있다. 광변조기(10)는 반사 표면부를 가지며 기판(16) 상부에 부유(suspended)하는 다수의 일정하게 이격하는 변형 가능 반사형 리본(18)을 포함한다. 절연층(11)이 실리콘 기판(16)상에 증착된다. 다음으로, 희생 이산화실리콘 막(12) 및 저응력 질화실리콘 막(14)의 증착이 후속한다. Such a spatial light modulator is, for example, a reflective deformable grating light modulator 10 as shown in FIG. 1. Such an optical modulator 10 is disclosed in US Pat. No. 5,311,360 to Bloom et al. The optical modulator 10 includes a plurality of regularly spaced deformable reflective ribbons 18 having reflective surface portions and suspended above the substrate 16. An insulating layer 11 is deposited on the silicon substrate 16. Next, deposition of the sacrificial silicon dioxide film 12 and the low stress silicon nitride film 14 is followed.

질화물 막(14)은 리본(18)으로부터 패터닝되고 이산화실리콘층(12)의 일부가 에칭되어 리본(18)이 질화물 프레임(20)에 의해 산화물 스페이서층(12)상에 유지되도록 한다. The nitride film 14 is patterned from the ribbon 18 and a portion of the silicon dioxide layer 12 is etched so that the ribbon 18 is retained on the oxide spacer layer 12 by the nitride frame 20.

단일 파장 λ0를 가진 광을 변조시키기 위해, 변조기는 리본(18)의 두께와 산화물 스페이서(12)의 두께가 λ0/4가 되도록 설계된다.In order to modulate light having a single wavelength λ 0, the modulator is designed thick with a thickness of the oxide spacers 12 of the ribbon 18 so that the λ 0/4.

리본(18)상의 반사 표면(22)과 기판(16)의 반사 표면 사이의 수직 거리 d로 한정된 이러한 변조기(10)의 격자 진폭은 리본(18)(제 1 전극으로서의 역할을 하는 리본(16)의 반사 표면(22))과 기판(16)(제 2 전극으로서의 역할을 하는 기판(16) 하부의 전도막(24)) 사이에 전압을 인가함으로써 제어된다. The lattice amplitude of this modulator 10, defined by the vertical distance d between the reflective surface 22 on the ribbon 18 and the reflective surface of the substrate 16, is the ribbon 18 (the ribbon 16 serving as the first electrode). Is controlled by applying a voltage between the reflective surface 22 of the substrate 16 and the substrate 16 (the conductive film 24 under the substrate 16 serving as the second electrode).

변형되지 않은 상태에서, 즉, 어떠한 전압도 인가되지 않은 상태에서, 격자 진폭은 λ0/2와 같고, 리본과 기판으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ0와 같아서 이러한 반사광에 위상을 보강시킨다. In the undeformed condition, that is, while no voltage is not applied, the grating amplitude is equal to λ 0/2, then the reinforcing phase such reflected light like a full path difference λ 0 between reflected from the ribbon and substrate optical .

따라서, 변형되지 않은 상태에서, 광변조기(10)는 평면거울로서 광을 반사한다. 변형되지 않은 상태가 입사광과 반사광을 도시하는 도 2에 20으로서 표시된다. Thus, in the undeformed state, the light modulator 10 reflects light as a planar mirror. The undeformed state is indicated as 20 in FIG. 2 showing incident light and reflected light.

적정 전압이 리본(18)과 기판(16) 사이에 인가될 때, 정전기력이 리본(18)을 기판(16) 표면 방향으로 다운(down) 위치로 변형시킨다. 다운 위치에서, 격자 진폭은 λ0/4와 같게 변한다. 전체 경로차는 파장의 1/2이고, 변형된 리본(18)으로부터 반사된 광과 기판(16)으로부터 반사된 광이 상쇄 간섭을 하게 된다. When a proper voltage is applied between the ribbon 18 and the substrate 16, electrostatic forces deform the ribbon 18 in the down position toward the surface of the substrate 16. In the down position, the grating amplitude is changed like the λ 0/4. The total path difference is half of the wavelength, and the light reflected from the modified ribbon 18 and the light reflected from the substrate 16 have a destructive interference.

이러한 간섭의 결과, 변조기는 입사광(26)을 회절시킨다. 변형된 상태가 +/- 회절모드(D+1, D-1)로 회절된 광을 도시하는 도 3에 각각 28과 30으로 표시된다.As a result of this interference, the modulator diffracts incident light 26. The modified state is represented by 28 and 30 in FIG. 3, showing light diffracted in the +/- diffraction modes (D + 1, D-1).

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 광변조기는 입사광에 대한 회절을 수행하기 위하여 리본에 대해 수직 방향으로 변위를 발생시켜야 하고, 이에 의하여 리본 중에서 입사빔에 대한 반사 및 회절을 수행하는 부분에 곡귤이 발생하여 반사 및 회절광에 대한 특성이 열화된다는 단점이 있었다.However, the conventional optical modulator as described above has to generate displacement in the vertical direction with respect to the ribbon in order to perform diffraction on incident light, whereby a grain is generated in the portion of the ribbon that performs reflection and diffraction on the incident beam. As a result, the characteristics of reflection and diffracted light deteriorate.

또한, 종래의 광변조기는 입사빔에 대한 반사 및 회절을 수행하기 위해서는 리본을 수직 방향으로 변위시켜야 하기 때문에 높은 구동 전압이 요구되었을 뿐만 아니라 구동 속도가 느리다는 문제점이 또한 있었다.In addition, the conventional optical modulator requires not only a high driving voltage but also a low driving speed because the ribbon must be displaced in the vertical direction in order to perform reflection and diffraction with respect to the incident beam.

또한, 종래의 광변조기는 리본의 두께를 대략 0.5㎛ 정도로 제작되기 해야 되기 때문에 그 제조 공정이 까다롭고, 이에 의하여 정확하게 동작하는 광변조기를 대량 생산할 수 없다는 문제점이 있었다.In addition, the conventional optical modulator has a problem that the manufacturing process is difficult because the thickness of the ribbon has to be manufactured to about 0.5 ㎛, and there is a problem that mass production of the optical modulator that operates correctly.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대향 배치된 지지수단에 의해 엇갈린 형상으로 상호 교번하여 배치되는 복수의 캔티레버 상호간에 발생하는 단차에 의하여 입사광에 대한 반사 및 회절을 수행하는 회절형 광변조기를 제공하는 데 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In order to solve the problems as described above, the present invention provides diffraction type light for performing reflection and diffraction on incident light by a step generated between a plurality of cantilevers which are alternately arranged in a staggered shape by oppositely disposed support means. To provide a modulator.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대칭 형상의 캔티레버를 이용한 회절형 광변조기는, 소정 거리 이격된 상태로 반대 방향에 각각 배치되는 지지수단; 일측 단부는 상기 지지수단에 부착되어 지지되고 다른 일측 단부는 공중에 현가된 구조를 갖되, 상기 각각의 지지수단에 의해 엇갈린 형상으로 상호 교번하여 지지되는 복수의 캔티레버; 및 상기 캔티레버의 일측 단부에 형성되어 구동 전원을 인가하는 구동 수단을 포함하여 구성되고, 상기 지지수단에 의해 상호 엇갈린 형상으로 인접 배치된 캔티레버가 상이한 회전 중심에 기초하여 반대 방향으로 회전하여 단차를 형성하는 것을 특징으로 한다.Diffraction-type optical modulator using a symmetrical cantilever according to the present invention for achieving this object, the support means are respectively disposed in the opposite direction at a predetermined distance apart; A plurality of cantilevers, one end of which is attached to the supporting means and the other end of which has a structure suspended in the air, being alternately supported in a staggered shape by the respective supporting means; And a driving means formed at one end of the cantilever to apply driving power, wherein cantilevers disposed adjacent to each other in a staggered shape by the support means are rotated in opposite directions based on different rotation centers to form a step. Characterized in that.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대칭 형상의 캔티레버를 이용한 회절형 광변조기의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the diffractive optical modulator using a symmetrical cantilever according to the present invention.

본 발명에 따른 캔티레버를 이용한 회절형 광변조기는 구동 전원에 연동하여 소정 각도로 회전하는 캔티레버 사이에 발생하는 단차에 의거하여 입사광의 회절을 수행하는 것으로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 지지수단(100), 캔티레버 (200) 및 구동 수단(300)을 포함하여 구성되어 있다.The diffraction type optical modulator using the cantilever according to the present invention performs diffraction of incident light based on a step generated between cantilevers that rotate at a predetermined angle in conjunction with a driving power source, as shown in FIGS. 4 and 5. It comprises a support means 100, the cantilever 200 and the drive means 300.

이때, 본 발명에 따른 대칭 형상의 캔티레버를 이용한 광변조기는, 도 9에 도시된 바와 같이, 캔티레버 상호간 발생하는 굽힘(휨)의 상이함으로 인하여 발생하는 회절빔의 광경로 차이를 보정하기 위한 각도 보정 수단(400)을 더 포함하여 구성할 수 도 있다.At this time, the optical modulator using the symmetrical cantilever according to the present invention, as shown in Figure 9, the angle correction for correcting the optical path difference of the diffraction beam generated due to the difference in bending (bending) generated between the cantilever It can also be configured to include a means 400.

지지수단(100)은 입사빔에 대한 회절 및 반사를 수행하는 캔티레버(200)의 일측 단부를 지지시키는 역할을 수행하는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 캔티레버의 배열 방향에 대해 장축이 형성된 직사각형 형상으로 구성되어 상호 반대 방향에 소정 간격 이격되어 배치된다.The support means 100 serves to support one end of the cantilever 200 that performs diffraction and reflection on the incident beam. As shown in FIG. 4, the support means 100 has a long axis with respect to the arrangement direction of the cantilever. It is configured in a shape and spaced apart from each other in predetermined directions.

이때, 캔티레버(200)는 반대 방향에 각각 배치되는 지지수단(100)에 엇갈린 형상으로 상호 교번하여 부착되고, 이에 의하여 캔티레버(200)는 상호 반대 방향에 회전 중심점을 갖게 되어 인가되는 구동전원에 연동하여 상호 반대 방향으로 회전하게 되는 것이다.At this time, the cantilever 200 is alternately attached to each other in a staggered shape to the support means 100 arranged in opposite directions, whereby the cantilever 200 has a rotation center point in the opposite direction and interlocks with the driving power applied thereto. To rotate in opposite directions.

따라서, 지지수단(100)에 엇갈린 형상으로 교번하여 부착된 캔티레버(200)가 반대 방향으로 상호 회전하는 경우, 인접한 캔티레버(200)는 상호 반대 방향에 형성되는 회전 중심에 근거하여 반대 방향으로 각각 회전하여 입사광 파장(λo)에 대해 (λo/4)*r(r은 실수)에 해당하는 단차를 형성한다.Therefore, when the cantilever 200 alternately attached to the support means 100 alternately rotates in opposite directions, the adjacent cantilever 200 rotates in opposite directions based on rotation centers formed in opposite directions, respectively. Therefore, a step corresponding to (λ o / 4) * r (r is a real number) with respect to the incident light wavelength λ o is formed.

또한, 지지수단(100)은 입사빔에 대한 회절 및 반사를 수행하는 캔티레버 (200)의 일측 단부를 지지시키는 역할을 수행하는 것으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 막대 형상의 구조를 갖고 반대 방향에 배치된 지지수단(100)과 엇갈린 형상으로 배치할 수 도 있다.In addition, the support means 100 serves to support one end of the cantilever 200 that performs diffraction and reflection on the incident beam, as shown in FIG. 5, having a rod-like structure and having an opposite direction. It may be arranged in a staggered shape with the support means 100 disposed in the.

캔티레버(200)는 반대 방향에 각각 배치되는 지지수단(100)에 일측 단부가 상호 교번하여 엇갈린 형상으로 지지되고, 다른 일측 단부는 지지되지 않고 현가된 상태로 구성되어 인가되는 구동 전원에 연동하여 굽힘(휨) 현상을 발생시키는 것으로서, 보다 구체적으로는 단결정 실리콘 웨이퍼(SOI : Si on insulator)을 이용하여 약 3㎛ 내지 5㎛의 높이와 100㎛ 내지 120㎛의 길이를 갖도록 제작된다.The cantilever 200 is supported in a staggered shape by alternately alternately supporting one end of the support means 100 disposed in opposite directions, and the other end of the cantilever 200 is bent in connection with a driving power source configured and applied in a suspended state. As a phenomenon of warpage, more specifically, a single crystal silicon wafer (SOI: Si on insulator) is used to have a height of about 3 μm to 5 μm and a length of 100 μm to 120 μm.

상술한 바와 같이, 캔티레버(200)는 반대 방향에 상호 배치되는 지지수단 (100)에 일측 단부가 교번하여 엇갈린 형상으로 지지되는 동시에 상호 대향하는 위치에 동일 높이로 회전 중심점이 형성됨으로써, 인접한 캔티레버(200)가 반대 방향으로 상호 회전하는 경우 입사광에 대한 회절 및 반사를 수행하는 단차가 형성된다.As described above, the cantilever 200 is supported in a staggered shape by alternately supporting one end portion of the cantilever 200 in the opposite direction, and at the same time, a center of rotation is formed at the same height so that the cantilever 200 is adjacent to each other. When 200) rotates in opposite directions, a step is formed to perform diffraction and reflection on incident light.

이때, 엇갈린 형상으로 상호 인접한 캔티레버(200)는 대향하는 위치에 형성되는 회전 중심점으로 인하여 상호 반대 방향으로 회전하게 되고, 이에 의하여 저 전압을 인가하는 경우에도 인접한 캔티레버(200) 상호간에는 단차가 용이하게 형성되는 것이다.At this time, the cantilever 200 adjacent to each other in a staggered shape is rotated in opposite directions due to the center of rotation formed at the opposite position, whereby the step between the adjacent cantilever 200 is easy even when a low voltage is applied thereto. It is formed.

도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 구동 수단(300)으로부터 캔티레버(200)를 소정 각도로 회전시키기 위한 구동 전원이 인가되는 경우, 상호 엇갈린 형상으로 인접한 캔티레버(200)는 구동 전원의 세기에 연동하여 굽힘(휨) 현상이 발생하고, 이에 의하여 굽힘이 발생하기 시작하는 커브 영역(Curved Area)(210)과 입사광에 대한 반사를 수행하는 유효 반사 영역 (Effective Mirror Area)(220)을 형성하게 된다.More specifically, referring to FIG. 6, when driving power for rotating the cantilever 200 from the driving means 300 is applied to a predetermined angle, the cantilever 200 adjacent to each other in a staggered shape is applied to the strength of the driving power. In conjunction with this, a bending (bending) phenomenon occurs, thereby forming a curved area 210 where the bending starts to occur and an effective mirror area 220 that reflects the incident light. do.

이때, 캔티레버(200)의 유효 반사 영역(Effective Mirror Area)(220)은 회전 방향에 대해 법선 방향을 유지하면서 각각 반대 방향으로 회전하게 되고, 이에 의하여 인접한 캔티레버(200)에 형성된 유효 반사 영역(220) 상호간에는 소정 깊이의 단차를 형성하게 된다.At this time, the effective mirror area 220 of the cantilever 200 is rotated in the opposite direction while maintaining the normal direction with respect to the rotation direction, whereby the effective reflection area 220 formed in the adjacent cantilever 200 ) Steps of a predetermined depth are formed between each other.

여기서, 유효 반사 영역(220) 상호간에 형성되는 단차는 입사광의 파장(λo)에 대해(λo/4)*r(여기서, r은 실수)에 대응하게 되고, 이에 의하여 입사빔에 대한 반사 및 회절이 발생하게 되는 것이다.Here, the steps formed between the effective reflection regions 220 correspond to (λ o / 4) * r (where r is a real number) with respect to the wavelength λ o of the incident light, thereby reflecting the incident beam. And diffraction occurs.

상술한 바와 같은 원리에 의하여 상호 엇갈린 형상으로 인접한 캔티레버 (200) 사이에 발생하는 단차로 인하여, 캔티레버(200)는 입사광에 대한 반사 및 회절을 수행하게 되고, 이에 의하여 0차 회절계수는 갖는 반사빔과 소정의 회절계수를 갖는 회절빔을 형성하게 된다.Due to the steps generated between the adjacent cantilevers 200 in a staggered shape by the principle described above, the cantilever 200 performs reflection and diffraction with respect to incident light, whereby the reflected beam having a zero-order diffraction coefficient And a diffraction beam having a predetermined diffraction coefficient.

이때, 상기 캔티레버(200)는 인가되는 구동 전원의 크기에 연동하여 굽힘 (휨)의 정도를 제어하는 것이 가능하고, 이에 의하여 입사광에 대한 회절의 정도를 또한 제어하는 것이 가능하다.At this time, the cantilever 200 can control the degree of bending (bending) in conjunction with the magnitude of the driving power applied, thereby further controlling the degree of diffraction with respect to the incident light.

구동 수단(300)은 캔티레버(200)의 일측 단부에 형성되어 상기 캔티레버 (200)를 소정 각도로 회전시키기 위한 구동 전원을 공급하는 역할을 수행하는 것으로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 하부 전극층(310), 압전층(320) 및 상부 전극층 (330)을 포함하여 구성된다.The driving means 300 is formed at one end of the cantilever 200 and serves to supply driving power for rotating the cantilever 200 at a predetermined angle. As shown in FIG. 7, the lower electrode layer ( 310, a piezoelectric layer 320, and an upper electrode layer 330.

여기서, 하부 전극층(310)은 캔티레버(200)의 일측 단부에 형성되어 외부 전원으로부터 구동 전원을 인가받아 압전층에 제공하는 역할을 수행하는 것으로서, Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등의 전극 재료를 이용한 스퍼터링 또는 증착공정에 의하여 형성된다.Here, the lower electrode layer 310 is formed at one end of the cantilever 200 and serves to provide a piezoelectric layer by receiving driving power from an external power source. Pt, Ta / Pt, Ni, Au, Al, RuO2 It is formed by the sputtering or vapor deposition process using electrode materials, such as these.

압전층(320)은 상기 하부 전극층(310)과 후술하는 상부 전극층(330) 사이에 개재하여 형성되고, 상기 상·하 전극층(310),(330)에 의하여 인가되는 구동 전원에 연동하여 수축 및 팽창하여 상·하 방향 또는 좌·우 방향으로 변화하여 캔티레버(200)를 소정 각도로 회전시키는 역할을 수행하는 것으로서, 보다 구체적으로는 PzT, PNN-PT, ZnO. Pb, Zr 또는 타이타늄 등의 압전부재로 구성되어 있다. The piezoelectric layer 320 is interposed between the lower electrode layer 310 and the upper electrode layer 330 which will be described later, and contracts with the driving power applied by the upper and lower electrode layers 310 and 330. It expands and changes in the up / down direction or left and right directions to rotate the cantilever 200 at a predetermined angle. More specifically, PzT, PNN-PT, and ZnO. P b, consists of a piezoelectric element such as Zr or titanium.

이때, 상기 압전층(320)은 상술한 바와 같은 압전부재를 습식(스크린 프린팅, Sol-Gel coting 등) 및 건식 방법(스퍼터링, Evaporation, Vapor Deposition 등)을 통하여 0.01~20.0㎛ 범위로 상기 하부 전극층(310)에 형성된다. At this time, the piezoelectric layer 320 is the lower electrode layer in the range of 0.01 ~ 20.0㎛ through the wet method (screen printing, Sol-Gel coting, etc.) and dry methods (sputtering, Evaporation, Vapor Deposition, etc.) as described above It is formed at 310.

상부 전극층(330)은 하부 전극층(310)과 함께 외부로부터 인가되는 구동전원을 압전층(320)에 제공하는 역할을 수행하는 것으로서, 보다 구체적으로는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등의 전극 부재를 스퍼터링 또는 증착공정을 통하여 압전층상에 형성된다.The upper electrode layer 330 serves to provide the piezoelectric layer 320 with driving power applied from the outside together with the lower electrode layer 310, and more specifically, Pt, Ta / Pt, Ni, Au, Al, An electrode member such as RuO2 is formed on the piezoelectric layer through a sputtering or vapor deposition process.

여기서, 상기 구동 수단(300)은 상술한 바와 같은 압전소자를 이용하여 구현 가능하나, 이에 한정되는 것은 아니고 정전기력 또는 자기력을 이용하여도 구현할 수 있다는 점에 유의 하여야 한다.Here, it should be noted that the driving means 300 may be implemented using the piezoelectric element as described above, but is not limited thereto and may be implemented using an electrostatic force or a magnetic force.

이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 대칭 형상의 캔티레버를 이용한 회절형 광변조기의 동작 과정을 상세하게 설명한다.8 and 9 will be described in detail the operation of the diffractive optical modulator using a symmetrical cantilever according to the present invention.

여기서, 도 8은 본 발명에 따른 구동 전원에 연동하여 상호 반대 방향으로 회전하는 캔딜러버의 동작을 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 인접한 캔티레버의 회전 각도에 따른 반사 및 회절빔의 광경로를 설명하기 위한 도면이다.Here, FIG. 8 is a view showing the operation of the candiver rotating in opposite directions in conjunction with the driving power source according to the present invention, Figure 9 is a reflection and diffraction beam according to the rotation angle of the adjacent cantilever according to the present invention It is a figure for demonstrating an optical path.

먼저, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 구동 전원에 연동하여 상호 반대 방향으로 회전하는 캔티레버의 동작을 상세하게 설명한다.First, the operation of the cantilever rotating in opposite directions in conjunction with the driving power source according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 8.

도 8a에 도시된 바와 같이, 캔티레버(200)는 상호 교번하여 엇갈린 형상으로 일측 단부가 지지대에 부착되어 지지되고 다른 일측 단부는 지지되지 않은 구조로 구성되되, 엇갈린 형상으로 상호 인접한 캔티레버(300) 사이에는 대향하는 위치에 동일 높이로 회전 중심점(A),(B)이 각각 형성되어 있다.As shown in FIG. 8A, the cantilever 200 is alternately supported in a staggered shape with one end attached to the support and the other end not supported, but between the adjacent cantilevers 300 in a staggered shape. Rotational center points A and B are formed at the same height at opposite positions, respectively.

상술한 바와 같이 엇갈린 형상으로 인접한 캔티레버(200)에 구동 전원이 각각 인가되는 경우, 도 8b 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 인접한 캔티레버(200)에 는 인가되는 구동 전원의 세기에 연동하여 상호 반대 방향으로 굽힘(휨) 현상이 발생하고, 이에 의하여 상기 인접한 캔티레버(300)는 상호 반대 방향으로 소정 각도를 갖고 회전하게 된다.As described above, when driving powers are respectively applied to the adjacent cantilevers 200 in a staggered shape, as shown in FIGS. 8B to 8D, the adjacent cantilevers 200 are mutually opposite in cooperation with the strength of the driving powers applied to the adjacent cantilevers 200. Direction (bending) phenomenon occurs, whereby the adjacent cantilever 300 is rotated at a predetermined angle in the opposite direction to each other.

이때, 구동 전원에 연동하여 발생하는 굽힘(휨) 현상으로 인하여 캔티레버 (200)에는 굽힘이 발생하기 시작하는 커브 영역(Curved Area)(210)과, 입사광에 대한 반사를 수행하는 유효 반사 영역(Effective Mirror Area)(220)이 형성되게 된다.At this time, due to a bending (bending) phenomenon generated in conjunction with the driving power source, the cantilever 200 has a curved area 210 where bending starts to occur, and an effective reflective area that reflects incident light. Mirror Area 220 is formed.

여기서, 상기 캔티레버(200)의 커브 영역(210)은 구동수단에 의하여 인가되는 구동 전원에 의하여 굽힘력(bending force)이 인가되어 굴곡이 형성되는 영역이고, 유효 반사 영역 (Effective Mirror Area)(220)은 전단 스트레스(shear stress)의 부재로 인하여 평탄함을 유지하는 영역으로서 입사빔에 대한 반사 및 회절을 수행하는 영역이다.Here, the curved area 210 of the cantilever 200 is an area in which a bending force is applied by a driving power applied by a driving means to form a bend, and an effective reflective area 220 ) Is a region that maintains flatness due to the absence of shear stress and reflects and diffracts the incident beam.

상술한 바와 같이, 엇갈린 형상으로 인접한 캔티레버(200)가 상호 반대 방향으로 회전하는 경우, 인접한 캔티레버(300)에 각각 형성된 유효 반사 영역 (Effective Mirror Area)(220)은 회전 방향에 대해 접선 방향으로 회전하여 상호간에 입사광의 파장(λo)에 대해 (λo/4)*r(여기서, r은 실수)에 해당하는 단차를 형성하게 된다.As described above, when adjacent cantilevers 200 in a staggered shape rotate in opposite directions, the effective mirror areas 220 respectively formed in the adjacent cantilevers 300 rotate in a tangential direction with respect to the rotation direction. Therefore, a step corresponding to (λ o / 4) * r (where r is a real number) with respect to the wavelength λ o of the incident light is formed.

여기서, 상기 인접한 캔티레버(200)의 유효 반사 영역(Effective Mirror Area)(220) 사이에 형성되는 갭은 캔탈레버(200)의 굽힘량을 조절하여 제어 가능하 고, 이에 의하여 입사빔에 대한 회절의 강도를 또한 제어할 수 있는 것이다.Here, the gap formed between the effective mirror area 220 of the adjacent cantilever 200 can be controlled by adjusting the bending amount of the canal lever 200, whereby the diffraction of the incident beam Strength can also be controlled.

상술한 바와 같은 원리에 의하여, 상호 엇갈린 형상으로 인접한 캔티레버 (200)는 유효 반사 영역(Effective Mirror Area)(220) 사이에 발생하는 단차에 의하여 입사광에 대한 반사 및 회절을 수행함으로써 0차 회절계수를 갖는 반사빔 또는 소정의 회절 계수를 갖는 회절빔을 형성한다.According to the above-described principle, the cantilever 200 adjacent to each other in a staggered shape has a zero-order diffraction coefficient by performing reflection and diffraction on incident light by a step generated between the effective mirror areas 220. A reflection beam having a reflection beam or a diffraction beam having a predetermined diffraction coefficient is formed.

도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 대칭 형상의 지지수단(100)에 상호 교변하여 엇갈린 형상으로 지지되는 인접한 캔티레버(200)에 구동 전원이 인가되지 않은 경우(θ= 0), 인접한 캔티레버(200)에 형성된 각각의 유효 반사 영역은 입사빔에 대해 반사체로서의 역할을 수행한다.More specifically, referring to FIG. 8, when the driving power is not applied to the adjacent cantilever 200 which is alternately interlaced with the symmetrical supporting means 100 and supported in a staggered shape (θ = 0), the adjacent cantilever ( Each effective reflective region formed in 200 serves as a reflector for the incident beam.

이때, 구동 수단(400)으로부터 소정의 구동 전원이 상호 엇갈린 형상으로 인접한 캔티레버(200)에 인가되는 경우, 인접한 캔티레버(200)는 대향하는 위치에 형성된 회전 중심점(A),(B)을 기준으로 하여 상호 반대 방향으로 굽힘 현상을 초래한다.At this time, when a predetermined driving power is applied from the driving means 400 to the adjacent cantilever 200 in a staggered shape, the adjacent cantilever 200 is based on the rotation center points A and B formed at opposite positions. This results in bending in opposite directions.

상술한 바와 같이 반대 방향으로 발생하는 굽힘 현상으로 인하여, 인접한 캔티레버(200)는 인가되는 구동 전원의 세기에 연동하여 반대 방향으로 소정 각도 회전하고, 이에 의하여 상기 인접한 캔티레버(200)는 상호간에 소정의 각도(θ=θ1 또는 θ=θ2)를 형성하게 된다.As described above, due to the bending phenomenon occurring in the opposite direction, the adjacent cantilever 200 is rotated by a predetermined angle in the opposite direction in association with the intensity of the driving power applied thereto, whereby the adjacent cantilever 200 is predetermined by each other. An angle θ = θ 1 or θ = θ 2 is formed.

이때, 상호 반대 방향으로 회전하는 인접한 캔티레버(200)에 형성된 유효 반사 영역(Effective Mirror Area)(220)은 회전 방향에 대해 접선 방향으로 각각 회 전하게 되고, 이에 의하여 상기 유효 반사 영역(220) 사이에는 입사광의 파장(λo)에 대해 (λo/4)*n에 해당하는 단차를 형성하게 된다.In this case, the effective mirror areas 220 formed in adjacent cantilevers 200 that rotate in opposite directions are rotated in a tangential direction with respect to the rotation direction, whereby between the effective reflection areas 220 A step corresponding to (λ o / 4) * n is formed with respect to the wavelength λ o of the incident light.

즉, 인접한 캔티레버(200)에 형성되는 유효 반사 영역(220)은 입사광의 파장(λo)에 대해 (λo/4)*r에 해당하는 단차를 형성하게 되고, 이에 의하여 캔티레버(200)는 입사빔을 소정 각도로 회절시키는 회절체로서의 역할을 수행하게 된다.That is, the effective reflection region 220 formed in the adjacent cantilever 200 forms a step corresponding to (λ o / 4) * r with respect to the wavelength λ o of incident light, whereby the cantilever 200 is It serves as a diffractive body that diffracts the incident beam at a predetermined angle.

이때, 상호 엇갈린 형상으로 인접한 캔티레버(200) 상호간에 형성된 단차에 의하여 발생하는 반사빔 및 회절빔은 다양한 각도를 갖고 반사 및 회절되되, 상기 반사빔 및 회절빔은 캔티레버(200)가 배열된 방향으로 배치된 각도 보정 수단(400)인 실린더리컬 렌즈에 의하여 광경로 방향으로 진행하게 된다.In this case, the reflection beam and the diffraction beam generated by the step difference formed between the adjacent cantilever 200 in a mutually staggered shape are reflected and diffracted at various angles, the reflection beam and the diffraction beam in the direction in which the cantilever 200 is arranged. It proceeds in the optical path direction by the cylindrical lens which is the angle correction means 400 arranged.

상기한 바와 같이, 본 발명은 대칭 형상의 지지수단에 일측단이 엇갈린 형상으로 상호 교번하여 지지되는 캔티레버를 반대 방향으로 회전하도록 구성함으로써, 저전압 구동에 의하여도 인접하는 캔티레버 상호간에 입사빔에 대한 반사 및 회절을 수행하는 단차를 용이하게 형성할 수 있다는 효과를 제공한다.As described above, the present invention is configured to rotate the cantilever in which the one end is alternately supported in a symmetrical support means in a staggered shape, thereby reflecting the incident beams between adjacent cantilevers even by low voltage driving. And the step of easily forming a step for performing diffraction.

또한, 본 발명은 종래의 얇은 리본 형상의 반사체로 구성된 광변조기와는 달리 두꺼운 캔티레버를 이용할 수 있기 때문에 광변조기를 용이하게 제작할 수 있다는 효과를 제공한다.In addition, the present invention provides an effect that the optical modulator can be easily manufactured because a thick cantilever can be used unlike an optical modulator composed of a conventional thin ribbon-shaped reflector.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 , 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Herein, while the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. And can be changed.

Claims (7)

소정 거리 이격된 상태로 반대 방향에 각각 배치되는 지지수단; Support means each disposed in an opposite direction with a predetermined distance therebetween; 일측 단부는 상기 지지수단에 부착되어 지지되고 다른 일측 단부는 공중에 현가된 구조를 갖되, 상기 각각의 지지수단에 의해 엇갈린 형상으로 상호 교번하여 지지되는 복수의 캔티레버; 및 A plurality of cantilevers, one end of which is attached to the supporting means and the other end of which has a structure suspended in the air, being alternately supported in a staggered shape by the respective supporting means; And 상기 캔티레버의 일측 단부에 형성되어 구동 전원을 인가하는 구동 수단을 포함하여 구성되고, It is formed at one end of the cantilever and comprises a drive means for applying a drive power, 상기 지지수단에 의해 상호 엇갈린 형상으로 인접 배치된 캔티레버가 상이한 회전 중심에 기초하여 반대 방향으로 회전하여 단차를 형성하는 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기. The cantilever disposed adjacent to each other in a staggered shape by the support means is rotated in opposite directions based on different rotation centers to form a step. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캔티레버가 배열된 방향으로 배치되어 있고, 상기 캔티레버의 굽힘량 차이로 인하여 발생하는 회절빔의 상이한 반사각을 광경로 방향으로 보정하는 각도 보정 수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기.And the cantilever is arranged in the direction in which the cantilever is arranged, and further comprising angle correction means for correcting a different reflection angle of the diffracted beam generated due to the difference in bending amount of the cantilever in the optical path direction. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 지지수단은 캔티레버가 배열되는 방향에 대해 장축이 형성되는 직사각형 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기.The support means is a diffractive light modulator, characterized in that formed in a rectangular shape in which the long axis is formed with respect to the direction in which the cantilever is arranged. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 지지수단은 막대 형상으로 구성되되, 반대 방향에 배치된 지지수단과는 엇갈린 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기. The support means is configured in the shape of a rod, the diffractive light modulator, characterized in that arranged in a cross shape with the support means arranged in the opposite direction. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 캔티레버는 구동 전원에 연동하여 굽힘이 발생하는 커브 영역과, 입사광의 반사 및 회절을 수행하는 유효 반사 영역이 형성되되, The cantilever has a curved region in which bending occurs in conjunction with a driving power source, and an effective reflective region for reflecting and diffracting incident light. 인접한 캔티레버가 상호 반대 방향으로 회전시에 상기 유효 반사 영역은 회전 방향의 접선 방향으로 회전하여 상호간에 소정 깊이의 단차를 형성하는 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기.And the effective reflecting region rotates in a tangential direction of the rotational direction to form a step having a predetermined depth therebetween when adjacent cantilevers rotate in opposite directions. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 유효 반사 영역(Effective Mirror Area) 상호간에 형성된 단차는 입사 광의 파장(λo)에 대해(λo/4)*n에 해당하는 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기. And a step formed between the effective mirror areas corresponds to (λ o / 4) * n with respect to the wavelength (λ o ) of the incident light. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 수단은, The method of claim 1, wherein the drive means, 상기 상기 캔틸레버의 일측 단부에 적층되어 형성되고, 외부 전원으로부터 구동 전원을 인가받는 하부 전극층; A lower electrode layer stacked on one end of the cantilever and receiving driving power from an external power source; 상기 하부 전극층에 적층되어 있고, 인가되는 구동 전원에 연동하여 수축 및 팽창하여 상·하 및 좌·우 구동력을 발생시키는 압전층; 및 A piezoelectric layer stacked on the lower electrode layer, the piezoelectric layer contracting and expanding in conjunction with an applied driving power to generate upper, lower, and left and right driving forces; And 상기 압전층에 적층되어 형성되고, 상기 하부 전극층과 함께 외부 전원으로부터 공급되는 구동 전원을 상기 압전층에 공급하는 상부 전극층An upper electrode layer formed by being stacked on the piezoelectric layer and supplying driving power supplied from an external power source to the piezoelectric layer together with the lower electrode layer; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기.Diffraction type optical modulator, characterized in that configured to include.
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