KR20230008219A - 메타 구조물을 포함하는 광학 장치 및 광학 장치의 제조 방법 - Google Patents

메타 구조물을 포함하는 광학 장치 및 광학 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230008219A
KR20230008219A KR1020227043698A KR20227043698A KR20230008219A KR 20230008219 A KR20230008219 A KR 20230008219A KR 1020227043698 A KR1020227043698 A KR 1020227043698A KR 20227043698 A KR20227043698 A KR 20227043698A KR 20230008219 A KR20230008219 A KR 20230008219A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
meta
atoms
optical device
polymer layer
cases
Prior art date
Application number
KR1020227043698A
Other languages
English (en)
Inventor
예스퍼 플뤼 핸센
빌라스 이유으 요핸센
막심 잴코브스키
브리안 빌렌베륵
제임스 아일러트센
Original Assignee
닐 테크놀로지 에이피에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닐 테크놀로지 에이피에스 filed Critical 닐 테크놀로지 에이피에스
Publication of KR20230008219A publication Critical patent/KR20230008219A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1809—Diffraction gratings with pitch less than or comparable to the wavelength
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/18—Coatings for keeping optical surfaces clean, e.g. hydrophobic or photo-catalytic films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1814—Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings
    • G02B5/1819—Plural gratings positioned on the same surface, e.g. array of gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/003—Alignment of optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0102—Constructional details, not otherwise provided for in this subclass
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B2207/00—Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
    • G02B2207/101—Nanooptics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4272—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having plural diffractive elements positioned sequentially along the optical path

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

광학 장치를 제조하는 방법이, 기재의 표면 상에서 중합체 층(104)을 갖는 기재(102)를 제공하는 단계, 중합체 층 내에 개구부를 형성하는 단계, 및 재료를 개구부 내에 침착시켜 제1 메타 구조물의 메타-원자(114, 214)를 형성하는 단계를 포함한다. 메타-원자들 중 인접한 메타-원자들은 중합체 층의 중합체 재료에 의해서 서로 분리된다. 메타-원자들이 중합체 재료에 의해서 서로 분리된 하나 이상의 메타 구조물을 포함하는 광학 장치가 설명되고, 광학 장치를 포함하는 모듈이 설명된다.

Description

메타 구조물을 포함하는 광학 장치 및 광학 장치의 제조 방법
본 개시 내용은 하나 이상의 메타 구조물을 포함하는 광학 장치에 관한 것이다.
메타 표면은 특정 방식으로 광과 상호 작용하도록 배열된 분산된 작은 구조물(예를 들어, 메타-원자)을 갖는 표면과 관련된다. 예를 들어, 메타 표면은 분산된 나노 구조물의 어레이를 갖는 표면일 수 있다. 나노 구조물은, 개별적으로 또는 집합적으로, 광 파동과 상호 작용할 수 있다. 예를 들어, 나노 구조물 또는 다른 메타-원자가 진입 광 파동의 국소적인 진폭, 국소적인 위상, 또는 그 둘 모두를 변경할 수 있다.
본 개시 내용은, 하나 이상의 메타 구조물을 포함하는 광학 장치, 및 메타 구조물을 제조하는 방법을 설명한다. 하나 이상의 메타 구조물을 포함하는 광학 장치는, 하나 이상의 광전자 장치(예를 들어, 발광 장치 및/또는 광 감지 장치)를 수용하는 모듈 내로 통합될 수 있다. 메타 구조물은, 예를 들어, 방출되거나 진입되는 광 파동이 메타 구조물을 통과할 때 그 하나 이상의 특성(예를 들어, 위상, 진폭, 각도 등)을 수정하기 위해서 이용될 수 있다. 일부 경우에, 광학 장치는 메타 구조물을 위한 더 큰 기계적 안정성을 제공할 수 있고, 또한 물리적, 화학적 및/또는 환경적 열화(劣化)로부터 메타 구조물을 보호하는데 도움을 줄 수 있다.
예를 들어, 일 양태에서, 본 개시 내용은 광학 장치를 제조하는 방법을 설명하고, 이러한 방법은, 기재의 표면 상에서 중합체 층을 갖는 기재를 제공하는 단계, 중합체 층 내에 개구부를 형성하는 단계, 및 재료를 개구부 내에 침착시켜 제1 메타 구조물의 메타-원자를 형성하는 단계를 포함한다. 메타-원자들 중 인접한 메타-원자들은 중합체 층의 중합체 재료에 의해서 서로 분리된다.
일부 구현예는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 일부 경우에, 방법은 임프린팅 프로세스(imprinting process)에 의해서 개구부를 중합체 층 내에 형성하는 단계를 포함한다. 임프린팅 프로세스는, 예를 들어, 스탬프를 중합체 층 내로 프레스하는 단계(pressing)를 포함할 수 있고, 방법은 스탬프를 중합체 층으로부터 분리하기 전에 중합체 재료를 단단해지게 하는 단계(hardening)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 방법은, 제1 메타 구조물의 메타-원자를 형성하기 위해서 재료를 개구부 내에 침착시키기 전에 중합체를 경화시키는 단계를 포함한다.
제1 메타 구조물은 1-차원적인, 2-차원적인 또는 3-차원적인 메타-원자의 패턴을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 방법은 재료를 원자 층 증착에 의해서 개구부 내에 재료를 침착하는 단계를 포함한다. 일부 경우에, 메타-원자를 형성하기 위해서 개구부 내에 침착되는 재료는 이산화티타늄이다. 일부 경우에, 다른 재료가 메타-원자를 위해서 이용될 수 있다. 일부 경우에, 메타-원자를 형성하기 위해서 개구부 내에 재료를 침착시키는 단계는 제1 메타 구조물 상의 재료의 층을 초래하고, 방법은 메타-원자를 노출시키기 위해서 재료의 층을 제거하는 단계를 더 포함한다.
일부 경우에, 방법은 보호 중합체 층을 제1 메타 구조물 위에 제공하는 단계를 포함한다. 일부 경우에, 보호 층은 제1 메타 구조물 위에 제공되고, 보호 층은 소수성 또는 친수성 표면을 갖는다.
일부 경우에, 방법은 제1 메타 구조물 위에 제2 중합체 층을 제공하는 단계, 및 제2 메타 구조물을 제2 중합체 층 내에 형성하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 메타 구조물을 형성하는 단계는 제2 중합체 층 내에 개구부를 형성하는 단계, 및 제2 메타 구조물의 메타-원자를 형성하기 위해서 제2 중합체 층의 개구부 내에 재료를 침착시키는 단계를 포함하고, 제2 메타 구조물의 메타-원자들 중 인접한 메타-원자들은 제2 중합체 층의 중합체 재료에 의해서 서로 분리된다. 일부 경우에, 제1 및 제2 메타 구조물의 재료, 치수 및/또는 광학적 특성 중 적어도 하나가 서로 상이하다.
본 개시 내용은 또한 기재, 및 기재 상에 배치된 제1 메타 구조물을 포함하는 광학 장치를 설명한다. 제1 메타 구조물은 중합체 재료에 의해서 서로 분리된 메타-원자들을 포함한다.
일부 구현예는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 일부 경우에, 중합체 재료는 메타-원자와 기재 사이에 존재한다. 일부 경우에, 기재는 융합 실리카로 구성된다.
일부 경우에, 메타-원자는 이산화티타늄으로 구성된다. 메타-원자의 각각은, 예를 들어, 그 폭보다 적어도 10배 더 높은, 높이를 가질 수 있다. 일부 경우에, 메타-원자의 각각은 1 ㎛ + 20~30%의 높이 및 60 ~ 400 nm 범위의 직경을 갖는다. 일부 구현예에서, 메타-원자의 다른 재료 및 치수가 적용될 수 있다.
일부 구현예에서, 광학 장치는 제1 메타 구조물 위에서 보호 중합체 층을 포함한다. 광학 장치는 제1 메타 구조물 위에서 보호 층을 포함할 수 있고, 보호 층은 소수성 또는 친수성 표면을 갖는다.
일부 경우에, 광학 장치는 기재 상에 배치된 제2 메타 구조물을 포함하고, 제1 및 제2 메타 구조물은 서로 동일 평면 내에 배치된다. 제1 및 제2 메타 구조물은 광학적 격리 영역에 의해서 서로 분리된다.
일부 경우에, 광학 장치는 기재 위에 배치된 제2 메타 구조물을 포함하고, 제2 메타 구조물은 제1 메타 구조물과 다른 평면 내에 위치된다. 일부 경우에, 제2 메타 구조물은 제1 메타 구조물의 위치와 적어도 부분적으로 중첩된다. 다른 경우에, 제2 메타 구조물은 제1 메타 구조물의 위치와 중첩되지 않는다. 일부 경우에, 제1 및 제2 메타 구조물의 재료, 치수 및/또는 광학적 특성 중 적어도 하나가 서로 상이할 수 있다.
일부 구현예에서, 광학 장치는 제2 메타 구조물 위에서 보호 중합체 층을 포함한다. 일부 경우에, 광학 장치는 제2 메타 구조물 위에서 보호 층을 포함하고, 보호 층은 소수성 또는 친수성 표면을 갖는다.
제2 메타 구조물은 중합체 재료에 의해서 서로 분리된 복수의 메타-원자들을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 제2 메타 구조물의 메타-원자는 이산화티타늄으로 구성된다. 일부 구현예에서, 다른 재료가 제2 메타 구조물의 메타-원자를 위해서 이용될 수 있다.
본 개시 내용은 또한, 메타 구조물을 갖는 광학 장치를 포함하는 모듈을 설명한다. 모듈은 발광 구성요소, 광 감지 구성요소, 또는 발광 및 광 감지 구성요소 모두를 포함할 수 있다. 메타 구조물(들)은 방출되거나 진입되는 광 파동과 교차하도록, 그리고 방출되거나 진입되는 광 파동이 메타 구조물을 통과할 때 그 하나 이상의 특성(예를 들어, 위상, 진폭, 각도 등)을 수정하도록 배치될 수 있다.
다른 양태, 특징 및 장점이, 이하의 상세한 설명, 첨부 도면, 및 청구범위로부터 명확해질 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 임베딩된 메타 구조물(embedded metastructure)을 포함하는 광학 장치를 제조하는 방법을 도시한다.
도 2a 내지 도 2h는 임베딩된 메타 구조물을 포함하는 광학 장치를 제조하는 방법을 도시한다.
도 3 내지 도 6은 임베딩된 메타 구조물을 포함하는 광학 장치의 예를 도시한다.
도 7은 하나 이상의 메타 구조물을 갖는 광학 장치를 포함하는 광 감지 모듈의 예를 도시한다.
도 8은 하나 이상의 메타 구조물을 갖는 광학 장치를 포함하는 발광 모듈의 예를 도시한다.
도 9 내지 도 11은 하나 이상의 메타 구조물을 갖는 광학 장치를 포함하는 다-채널 광전자 모듈의 예를 도시한다.
도 12 및 도 13은 메타 구조물 및 통합된 회절 광학 요소를 포함하는 광학 장치의 예를 도시한다.
메타 표면의 메타-원자(예를 들어, 나노 구조물)가 특정 배열로 위치될 때, 메타 표면은 렌즈, 렌즈 어레이, 빔 스플리터(beam splitter), 확산기, 편광기, 대역 통과 필터와 같은 광학 요소, 또는 다른 광학 요소로 작용할 수 있다. 일부 경우에, 메타 표면은, 굴절 및/또는 회절 광학 요소에 의해서 통상적으로 수행되는 광학 기능을 수행할 수 있다. 메타-원자는, 일부 경우에, 메타 구조물이 예를 들어 렌즈, 격자 커플러 또는 다른 광학 요소로서 기능하도록 하는 패턴으로 배열될 수 있다. 다른 경우에, 메타-원자는 패턴으로 배열될 필요가 없고, 메타 구조물은 예를 들어 팬아웃 격자(fanout grating), 확산기 또는 다른 광학 요소로서 기능할 수 있다. 일부 구현예에서, 메타 표면은, 편광화 제어, 음의 굴절률의 전달, 빔 편향, 소용돌이 형성, 편광화 변환, 광학적 필터링, 및 플라스모닉 광학 기능(plasmonic optical function)을 포함하는, 다른 기능을 수행할 수 있다.
일부 적용예에서, 나노 구조물 상의 오염물질은 나노 구조물을 기계적 및/또는 화학적으로 손상시킬 수 있거나, 나노 구조물의 적절한 광학 기능을 손상시킬 수 있다. 동작하지 못하는 나노 구조물은, 장치의 비-작동을 초래하는 것에 더하여, 안전을 위협할 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔이, 메타 표면 상의 물방울에 의해서, 사용자의 눈 내로 편향될 수 있다. 다른 예로서, 습윤된(wet) 메타 표면은 메타 표면 주위에서 변화된 굴절률을 가질 수 있고, 변화된 굴절률은 메타 표면의 광학적 특성을 변경하여, 메타 표면을 통과하는 그리고 사용자의 눈으로 진입하는 시준된 광을 초래할 수 있다.
본 개시 내용은, 일부 경우에, 메타 구조물을 위한 더 큰 기계적 안정성을 제공할 수 있고, 또한 물리적, 화학적 및/또는 환경적 열화로부터 메타 구조물을 보호하는데 도움을 줄 수 있는 기술을 설명한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 그러한 메타 구조물은 메타 구조물의 개별적인 나노 구조물들 또는 다른 메타-원자들 사이에 배치된 중합체 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 개별적인 나노 구조물의 각각은, 예를 들어, 측방향에서 중합체 재료에 의해서 둘러싸일 수 있다. 또한, 일부 경우에, 중합체 재료의 보호 층이 메타 구조물 위에 제공된다.
도 1a 내지 도 1d는 메타 구조물을 포함하는 광학 장치를 형성하기 위한 제조 단계를 도시한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 기재(102)는 그 표면에 침착된 중합체 층(104)을 갖는다. 기재는, 메타 구조물이 사용되는 적용예(들)에 따른 복사선의 특정 파장 또는 파장의 범위(예를 들어, 적외선(IR) 또는 가시광선)와 관련하여 광학적으로 투과적이 되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 기재(102)는 융합 실리카로 구성될 수 있다. 다른 재료가 다른 구현예에 적합할 수 있다. 일부 경우에, 기재(102)는 반사 재료로 구성될 수 있다. 중합체 층(104)의 예는 포토레지스트 또는 열 경화성 레지스트를 포함한다. 다른 중합체 재료가 일부 구현예에서 적합할 수 있다.
메타-원자의 위치에 상응하는 개구부(110)의 배열체가 중합체 층(104) 내에 형성된다. 일부 경우에, 메타-원자의 높이는 메타 구조물에 걸쳐 달라질 수 있다. 일부 경우에, 개구부(110)의 배열체는, 구현예에 따라, 1-차원적인, 2-차원적인, 또는 3-차원적인 패턴일 수 있다. 중합체 층(104) 내의 개구부(110)는 예를 들어 임프린팅 기술에 의해서 형성될 수 있다. 일부 경우에, 중합체 층(104)은 1.45 ~ 1.55 범위의 굴절률을 갖는다. 비교적 작은 굴절률을 갖는 중합체 재료의 이용은 결과적인 메타 구조물에서 비교적 작은 종횡비를 달성하는데 도움을 줄 수 있고, 이는 다시 구조물의 전체 높이를 낮추는데 도움을 줄 수 있다. 열 경화성 레지스트가 사용되는 경우에, 일부 경우에 임프린팅 전에 레지스트를 가열할 필요가 있을 수 있다.
도 1a의 예에서 도시된 바와 같이, 중합체 층(104)은, 기재(102)를 향해서 돌출되는 특징부(108)의 배열체를 갖는 스탬프(106)를 이용하여 임프린팅되었다. 특징부(108)의 배열체는 희망하는 개구부(110)의 배열체의 반전 이미지를 나타낸다. 따라서, 일부 경우에, 특징부(108)의 배열체는 1-차원적인, 2-차원적인, 또는 3-차원적인 패턴일 수 있다. 스탬프(106)는 중합체 층과 접촉되고 기재(102)를 향해서 프레스된다. 임프린팅은 도 1a에 의해서 표시된 바와 같이 특징부(108)의 반전 이미지를 중합체 층(104) 내로 부여하고, 그에 의해서 개구부(110)의 배열체를 생성한다. 일부 구현예에서, 임프린팅 프로세스는 엠보싱 가공 또는 복제를 포함한다. 스탬프(106)를 중합체 층(104)으로부터 분리하기에 앞서서, 중합체 층(104)은 (예를 들어, 포토레지스트의 경우에 자외선(UV) 플래시 경화; 또는 열 경화를 이용하여) 경화될 수 있다.
일부 구현예에서, 스탬프(106)로부터 연장되는 특징부(108)의 높이는 중합체 층(104)의 두께보다 약간 낮다. 그에 따라, 임프린팅 프로세스 후에, 중합체 재료(104A)의 얇은 층이 기재(102)의 표면과 중합체 층(104) 내의 개구부(110) 사이에 남을 수 있다. 일부 경우에 달성될 수 있는 장점은, 중합체 재료와 접촉될 때 스탬프(106)가 손상되지 않는다는 것이다(즉, 스탬프(106)는 기재와 충돌하지 않고, 그에 따라 스탬프에 포함된 나노 구조물을 손상시키지 않는다).
다음에, 도 1b에 도시된 바와 같이, 메타 재료(112)가 중합체 층(104) 위에 침착되어 개구부(110)를 충진하고 메타 구조물의 개별적인 메타-원자(114)를 형성한다. 메타 재료(112)는 예를 들어 원자 층 증착(ALD)에 의해서 침착될 수 있다. 메타-원자(114)에 적합한 메타 재료(112)는 이산화티타늄(TiO2)이고, 이는 그 주위의 재료에 비해서 큰 굴절률을 갖는다. 산화물, 질화물, 금속 또는 유전체와 같은 다른 재료가 일부 경우에 이용될 수 있다. 일부 구현예에서, 산화지르코튬(ZnO2), 산화주석(SnO2), 산화인듐(In2O3), 또는 질화주석(TiN) 중 하나 이상을 포함하는 재료가 메타 재료(112)로서 이용될 수 있다. 일반적으로, 메타 재료(112)가 비교적 큰 굴절률 및 비교적 작은 광학 손실을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
각각의 메타-원자(114)는, 예를 들어, 기둥의 형상을 가질 수 있고, 메타-원자(114)는 2-차원적인 어레이로 배열될 수 있다. 일부 구현예에서, 메타-원자(114)는 1-차원적인 어레이로 배열된 스트립이다. 일부 구현예에서, 메타-원자(114)는 다른 패턴, 예를 들어 동심적인 링들로 배열된다. 예를 들어 TiO2로 구성된 각각의 메타-원자(114)는 측방향에서 중합체 재료(104)에 의해서 둘러싸이고, 인접 메타-원자들은 중합체 재료에 의해서 서로 분리된다. 또한, 앞서 주목한 바와 같이, 중합체 재료(104A)의 얇은 층이 기재(102)의 표면과 메타-원자(114) 사이에 남을 수 있다.
다음에, 도 1c에 도시된 바와 같이, 메타 재료(112)의 상단 층이, 예를 들어, 재료를 뒤쪽으로 에칭하는 것에 의해서 제거되고, 그에 따라 중합체 층(104) 내에 임베딩된 메타-원자(114)를 노출시킨다. 메타 재료(112)의 상단 층을 제거하기 위한 적합한 기술은, 예를 들어, 플라즈마 에칭, 화학적 에칭, 또는 화학적-기계적 폴리싱(CMP)을 포함한다.
각각의 결과적인 메타-원자(114)는 예를 들어 몇 십 나노미터(nm) 또는 몇 백 nm의 치수를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 각각의 메타-원자(114)는 10 nm 내지 100 nm의 치수를 갖는다. 일부 구현예에서, 각각의 메타-원자(114)는 100 nm 내지 500 nm의 치수를 갖는다. 일부 구현예에서, 각각의 메타-원자(114)는 1 ㎛ 미만의 치수를 갖는다. 일부 구현예에서, 각각의 메타-원자(114)는 10 ㎛ 미만의 치수를 갖는다. 일부 경우에, 각각의 메타-원자는, 그 폭보다 약 10배 더 높은, 높이를 갖는다. 특정 예에서, 메타-원자는 1 ㎛ + 20~30%의 높이 및 60 ~ 400 nm 범위의 직경을 갖는다. 다른 구현예에서, 메타-원자의 치수는 이와 다를 수 있다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 일부 경우에, 이어서 보호 층(116)이, 메타-원자(114)를 포함하는 메타 구조물 위에 침착된다. 층(116)은 메타 구조물을 물리적, 화학적 및/또는 환경적 열화로부터 보호하는데 도움을 줄 수 있다. 일부 경우에, 보호 층(116)은, 스피닝되고 이어서 경화되는 포토레지스트 재료로 구성된다. 중합체 또는 스핀-온 유리와 같은 다른 재료가 또한 보호 층(116)으로서 사용될 수 있다. 바람직하게, 보호 층(116)은 중합체 층(104)의 굴절률과 동일한 또는 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는다. 일부 경우에, 보호 층(116)의 두께는, 메타 구조물이 사용되는 적용예의 광의 파장의 적어도 2배이다.
일부 경우에, 광학 장치는 서로 상하로 위치되는 2개의 메타 구조물을 포함한다. 그러한 장치를 형성하기 위한 제조 단계의 예가 도 2a 내지 도 2h에 도시되어 있다. 제1 메타 구조물의 형성은, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 도 1a 내지 도 1d에서 설명된 것과 실질적으로 동일할 수 있다. 도 2d의 도시된 예에서, 층(116)은 중합체 재료(예를 들어, 포토레지스트)로 구성되고, 제2 메타 구조물의 형성은 도 2e 내지 도 2h와 관련하여 설명된다. 특히, 중합체 층(116)의 경화에 앞서서, 제2 메타 구조물을 위한 메타-원자의 위치에 상응하는 개구부(210)의 배열체가 중합체 층(116) 내에 형성된다(도 2e). 중합체 층(116)은, 기재(102)를 향해서 돌출되는 특징부(208)의 배열체를 갖는 제2 스탬프(206)를 이용하여 임프린팅된다. 도 2e의 제2 스탬프(206) 및 특징부(208)의 배열체는 도 2a의 스탬프(106) 및 특징부(108)의 배열체와 동일할 수 있거나, 그와 상이할 수 있다. 특징부(208)의 배열체는 중합체 층(116) 내에 형성되는 희망하는 개구부(210)의 배열체의 반전 이미지를 나타낸다. 여기에서 또한, 스탬프(206)는 중합체 층(116)과 접촉되고 기재(102)를 향해서 프레스된다. 임프린팅은 도 2e에 의해서 표시된 바와 같이 특징부(208)의 반전 이미지를 중합체 층(116) 내로 부여하고, 그에 의해서 개구부(210)의 배열체를 생성한다. 일부 경우에, 스탬프(206)를 중합체 층(116)으로부터 분리하기에 앞서서, 중합체 층(116)은 예를 들어 자외선(UV) 플래시 경화 또는 열 경화를 이용하여 경화될 수 있다. 도 2e의 임프린팅 프로세스에 관한 다른 상세 내용은 도 1a와 관련하여 전술한 것과 동일하거나 유사할 수 있다.
스탬프(206)를 중합체 층(116)으로부터 분리한 후(도 2e)에, 도 1b 내지 도 1d와 관련하여 전술한 동작이, 도 2f 내지 도 2h에 도시된 바와 같이, 실질적으로 반복된다. 따라서, 메타 재료(212)(예를 들어, TiO2)가 중합체 층(116) 위에 침착되어 개구부(210)를 충진하고 메타 구조물의 개별적인 메타-원자(114)를 형성한다. 메타 재료(212)는 예를 들어 원자 층 증착(ALD)에 의해서 침착될 수 있다. 메타-원자(214)를 위한 적합한 재료(212)가 이산화티타늄(TiO2)이지만, 메타 재료(112)와 관련하여 전술한 바와 같이, 산화물, 질화물, 금속 또는 유전체와 같은 다른 재료가 일부 경우에 사용될 수 있다. 각각의 메타-원자(214)는, 예를 들어, 기둥의 형상을 가질 수 있고, 메타-원자(214)는 2-차원적인 어레이로 배열될 수 있다. 일부 구현예에서, 메타-원자(214)는 1-차원적인 어레이로 배열된 스트립이다. 일부 구현예에서, 메타-원자(214)는 다른 패턴, 예를 들어 동심적인 링들로 배열된다. 어느 경우에도, 예를 들어 TiO2로 구성된 각각의 메타-원자(214)는 측방향에서 중합체 층(216)에 의해서 둘러싸인다. 또한, 중합체 재료(216A)의 얇은 층이 제1 메타 구조물(120)과 제2 메타 구조물(220) 사이에서 남아 있을 수 있다.
다음에, 도 2g에 도시된 바와 같이, 메타 재료(212)의 상단 층이, 예를 들어, 재료를 뒤쪽으로 에칭하는 것에 의해서 제거되고, 그에 따라 중합체 층(116) 내에 임베딩된 메타-원자(214)를 노출시킨다. 메타 재료(212)의 상단 층을 제거하기 위한 적합한 기술은, 예를 들어, 플라즈마 에칭, 화학적 에칭, 또는 화학적-기계적 폴리싱(CMP)을 포함한다.
각각의 결과적인 메타-원자(214)는 예를 들어 몇 십 나노미터(nm) 또는 몇 백 nm의 치수를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 각각의 메타-원자(214)는 10 nm 내지 100 nm의 치수를 갖는다. 일부 구현예에서, 각각의 메타-원자(214)는 100 nm 내지 500 nm의 치수를 갖는다. 일부 구현예에서, 각각의 메타-원자(214)는 1 ㎛ 미만의 치수를 갖는다. 일부 구현예에서, 각각의 메타-원자(214)는 10 ㎛ 미만의 치수를 갖는다. 일부 경우에, 각각의 메타-원자는, 그 폭보다 약 10배 더 높은, 높이를 갖는다. 특정 예에서, 메타-원자는 1 ㎛ + 20~30%의 높이 및 60 ~ 400 nm 범위의 직경을 갖는다. 다른 구현예에서, 메타-원자의 치수는 이와 다를 수 있다.
도 2h에 도시된 바와 같이, 일부 경우에, 이어서 보호 층(216)이 제2 메타 구조물(220) 위에 침착된다. 층(216)은 제2 메타 구조물(220)을 물리적, 화학적 및/또는 환경적 열화로부터 보호하는데 도움을 줄 수 있다. 일부 경우에, 보호 층(216)은, 스피닝되고 이어서 경화되는 포토레지스트 재료로 구성된다. 중합체 또는 스핀-온 유리와 같은 다른 재료가 또한 보호 층(216)으로서 사용될 수 있다. 바람직하게, 보호 층(216)은 중합체 층(116)의 굴절률과 동일한 또는 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는다. 일부 경우에, 보호 층(216)의 두께는, 메타 구조물이 사용되는 적용예의 광의 파장의 적어도 2배이다. 도 2f 내지 도 2h의 제조 프로세스에 관한 다른 상세 내용은 도 1b 내지 도 1d와 관련하여 설명된 것과 동일하거나 유사할 수 있다.
중합체 재료의 층 내에 임베딩된 다수의 메타 구조물을 갖는 장치에서, 메타 구조물의 재료, 치수 및/또는 광학적 특성은 서로 동일할 수 있거나 서로 상이할 수 있다. 도 3은 제1 메타 구조물(120) 및 제2 메타 구조물(220)을 갖는 광학 장치의 예를 도시한다. 제1 메타 구조물(120)은 측방향으로 제1 중합체 층(104)의 일부에 의해서 둘러싸인 메타-원자(114)를 포함한다. 제2 메타 구조물(220)은 측방향으로 제1 중합체 층(116)의 일부에 의해서 둘러싸인 메타-원자(214)를 포함한다. 제1 메타 구조물(120)은 제1 중합체 층(104)의 부분(104A)에 의해서 기재(102)로부터 분리되고, 제2 메타 구조물(220)은 제2 중합체 층(116)의 부분(116A)에 의해서 제1 메타 구조물(120)로부터 분리된다. 보호 중합체 또는 다른 층(216)이 제2 메타 구조물(220) 위에(또는 내에) 배치되고, 수분 및 다른 물리적, 화학적 및/또는 환경적 열화로부터의 보호를 제공하는데 도움을 줄 수 있다.
일부 경우에, 중합체 층(104, 116)의 재료가 서로 다른 특성들을 갖는다. 예를 들어, 이들은 상이한 열팽창 계수(CTE) 및/또는 상이한 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있다. 일부 경우에, 제1 중합체 재료의 CTE는 제2 중합체 재료의 CTE보다 크다. 이러한 특징은 일부 경우에 보다 큰 기계적 안정성을 제공할 수 있다. 마찬 가지로, 일부 구현예에서, 제1 메타 구조물(120)의 형성의 일부로서 임프린팅된 제1 중합체 재료의 Tg는 제2 메타 구조물(220)의 형성의 일부로서 임프린팅된 제2 중합체 재료의 Tg보다 크다. 이러한 피쳐는, 예를 들어, 제2 중합체 재료가 임프린팅될 때, 제1 중합체 재료의 변형을 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 일부 경우에, 중합체 층(104, 116)은 상이한 기술들에 의해서 경화될 수 있다. 따라서, 일부 경우에, 제1 중합체 층은 UV 복사선에 의해서 경화될 수 있는 반면, 제2 중합체 층은 열적으로 경화될 수 있다. 이러한 특징은, 제2 중합체 재료가 제1 중합체 재료 상으로 스핀-코팅될 때, 제1 중합체 재료가 용해되는 것을 방지하는데 있어서 유용할 수 있다.
일부 구현예에서, 보호 층(즉, 도 1d의 116, 또는 도 2h의 216)은 비교적 소수성 또는 친수성의 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상단 보호 층이 친수성을 가지고 메타 구조물 장치가 발광 모듈의 일부로서 포함되는 경우에, 모듈은 개선된 눈-보호를 나타낼 수 있다(예를 들어, 물 방울은 렌즈와 같이 작용하지 않고 생성 광을 확산시킬 것이다). 이러한 특징은, 예를 들어, 메타 구조물 장치가 광원으로서 레이저 또는 VCSEL을 가지는 모듈에 통합되는 경우(예를 들어, 도 8, 도 10 및 도 11 참조)에 유용할 수 있다.
일부 경우에, 보호 층(즉, 도 1d의 116, 또는 도 2h의 216)은 그 표면 상에서 반사방지 코팅을 가질 수 있거나, 특정의 광학적 효과를 제공하도록 구조화될 수 있다. 일부 경우에, 반사-방지 코팅은 메타 구조물의 후방 측면 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 1d에 표시된 바와 같이, 반사-방지 코팅(118)은 기재(102)의 전방 측면 및/또는 후방 측면 상에 통합될 수 있다.
도 3의 선행 예에서, 제1 및 제2 메타 구조물(120, 220)의 메타-원자(114, 214)는 실질적으로 동일한 측방향 치수를 가질 수 있고, 하나의 메타 구조물의 메타-원자가 다른 메타 구조물의 메타-원자에 대해서 실질적으로 정렬될 수 있다. 도 3의 예에서, 제2 메타 구조물(220)은 제1 메타 구조물(120)과 완전히 중첩된다. 그러나, 다른 구현예에서, 2개의 메타 구조물들의 전체적인 측방향 치수들이 서로 상이할 수 있다. 따라서, 도 4는 제2 메타 구조물(320)이 제1 메타 구조물(120)과 부분적으로만 중첩되는 예를 도시한다. 또한, 일부 경우에, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 메타 구조물(320)은 제1 메타 구조물(420)과 전혀 중첩되지 않는다.
도 3, 도 4 및 도 5의 선행 예에서, 제1 및 제2 메타 구조물들은 서로 다른 평면들 내에 있다. 일부 경우에, 다수의 메타 구조물(520A, 520B)이 서로 동일 평면 내에 형성될 수 있으나, 도 6의 예에서 도시된 바와 같이, 격리 영역(522)에 의해서 서로 광학적으로 격리될 수 있다. 격리 영역(522)을 위한 금속 또는 다른 재료가, 예를 들어, 메타 구조물(520A, 520B)의 형성에 앞서서 기재(102) 상에 침착될 수 있다. 마스크 또는 리프트-오프 기술(lift-off technique)을 이용하여 금속을 희망 위치로 제한할 수 있다. 다른 구현예에서, 기재(102)의 후방 측면에 침착된 금속이 2개의 메타 구조물들(520A, 520B) 사이의 광학적 격리를 제공할 수 있다.
전술한 광학 장치는, 일부 경우에, 웨이퍼-스케일 제조 프로세스를 이용하여, 다시 말해서 동시에 수십 개, 수백 개, 또는 심지어 수천 개의 광학 장치가 병렬적으로 제조될 수 있게 하는 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다.
일부 구현예에서, 전술한 바와 같은 하나 이상의 메타 구조물을 포함하는 광학 장치는, 하나 이상의 광전자 장치(예를 들어, 발광 장치 및/또는 광 감지 장치)를 수용하는 모듈 내로 통합될 수 있다. 메타 구조물은 방출되거나 진입되는 광 파동이 메타 구조물을 통과할 때 그 하나 이상의 특성(예를 들어, 위상, 진폭, 각도 등)을 수정하기 위해서 이용될 수 있다.
예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 광 감지 모듈(예를 들어, 주변 광 센서 모듈)(700)은 기재(703)에 장착된 광 센서(예를 들어, 포토다이오드, 픽셀, 또는 이미지 센서)(702)를 포함한다. 모듈(700)에 입사되는 광(706)은, 예를 들어 도 1a 내지 도 6과 관련하여 전술한 임의의 메타 구조물 장치에 따라 구현될 수 있는, 메타 구조물 장치(704)에 의해서 수정된다. 모듈(700)과 같은 단일-채널 모듈에서, 도 1d, 도 2h, 또는 도 3에 도시된 메타 구조물 장치의 구현예가 특히 유리하다. 메타 구조물 장치(704)는 진입 광(706)의 경로와 교차되도록 배치된다. 메타 구조물 장치(704)는, 광(708)이 광 센서(702)에 의해서 수신되어 감지되기 전에, 메타 구조물 장치에 충돌하는 광(706)의 하나 이상의 특성을 수정할 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어, 메타 구조물 장치(704)는 패터닝된 광을 광 센서(702) 상으로 포커스할 수 있다. 일부 경우에, 메타 구조물 장치(704)는, 광이 광 센서(702)에 의해서 수용되어 감지되기 전에, 광(706)을 분할, 확산 및/또는 편광화할 수 있다. 모듈 하우징은, 예를 들어, 광 센서(702) 및/또는 기재(703)를 메타 구조물 장치(704)로부터 분리하는 이격부(710)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 메타 구조물 장치(704)는, 통상적인 광학기기를 포함하는 모듈에 비해서, 모듈(700)의 전체 z-높이를 감소시키는데 도움을 줄 수 있고, 불리한 환경에서 장치를 보다 잘 보호할 수 있다.
일부 구현예에서, 모듈(800)이 기재(802), 및 기재(802) 상에 장착되거나 그 내부에 통합된 광 방출부(804)를 포함한다. 광 방출부(804)는, 예를 들어, 레이저(예를 들어, 수직-공동 표면-방출 레이저) 또는 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 광 방출부(804)에 의해서 생성된 광(806)이 메타 구조물 장치(804)를 통해서 그리고 모듈의 외부로 전달된다. 메타 구조물 장치(804)는, 예를 들어 도 1a 내지 도 6과 관련하여 전술한 임의의 메타 구조물 장치에 따라 구현될 수 있다. 모듈(800)과 같은 단일-채널 모듈에서, 도 1d, 도 2h, 또는 도 3에 도시된 메타 구조물 장치의 구현예가 특히 유리하다. 메타 구조물 장치(804)는 진출 광(806)의 경로와 교차되도록 배치된다. 메타 구조물 장치(804)는, 광(808)이 모듈(800)을 빠져 나가기 전에, 메타 구조물 장치에 충돌하는 광(806)의 하나 이상의 특성을 수정할 수 있다. 따라서, 메타 구조물 장치(804)는, 수정된 광(808)이 모듈(800)의 외부로 전달되도록, 광(806)을 수정하도록 동작할 수 있다. 일부 경우에, 모듈(800)은, 예를 들어, 구조화된 광, 확산된 광, 및 패터닝된 광 중 하나 이상을 생성하도록 동작할 수 있다. 모듈 하우징은, 예를 들어, 광 방출부(804) 및/또는 기재(802)를 메타 구조물 장치(804)로부터 분리하는 이격부(810)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 모듈(800)은 광 생성 모듈로서, 예를 들어 구조화된 광 투사기, 카메라 플래시, 로고 투사 모듈로서, 또는 램프로서 동작할 수 있다.
도 9, 도 10 및 도 11은, 전술한 바와 같은 적어도 하나의 메타 구조물 장치를 포함하는 다-채널 모듈의 예를 도시한다. 도 9, 도 10 및 도 11의 모듈의 각각은 광 센서(702) 및 광 방출부(802)를 포함하고, 이들 모두는 예를 들어 동일 인쇄회로기판(PCB) 또는 다른 기재(902) 상에 장착된다. 따라서, 모듈의 각각은 광 방출 채널(905) 및 광 검출 채널(906)을 포함하고, 이들은 모듈 하우징의 일부를 형성하는 벽(904)에 의해서 서로 광학적으로 격리될 수 있다.
일부 경우에, 모듈은 채널(905, 906) 중 하나 위에서만 메타 구조물 장치를 포함한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 모듈(900)은 광 검출 채널(906) 위의 메타 구조물 장치(904)를 포함하는 반면, 렌즈 또는 다른 광학 요소가 광 방출 채널(905)의 광학 경로 내에 배치된다. 메타 구조물 장치(904)는, 예를 들어, 전술한 임의의 메타 구조물 장치에 따라 구현될 수 있다. 이러한 경우에, 메타 구조물 장치(904)가 단일 광학 채널 위에서만 연장됨에 따라, 도 1d, 도 2h, 또는 도 3에 도시된 메타 구조물 장치의 구현이 특히 유리할 수 있다. 일부 경우에, 광 방출 채널(905)만이 진출 광과 교차하도록 그 위에(또는 내에) 배치된 메타 구조물 장치를 가질 수 있는 반면, 광 검출 채널은 그 대신에 그 위에(또는 내에) 배치된 렌즈 또는 다른 광학 요소를 가질 수 있다.
도 9의 구현예는, 예를 들어, 채널 중 하나가 다른 채널 보다 덜 복잡한 광학기기를 요구하는(더 작은 z-높이를 요구하는) 상황에서 유리할 수 있다. 일부 경우에, 보다 복잡한 광학기기가 메타 구조물에 의해서 구현될 수 있다. 결과적으로, 모듈은 더 작은 전체 z-높이를 가질 수 있다. 모듈은, 일부 경우에, 비행-시간(time-of-flight)(TOF) 카메라, (다른 광 민감성 채널을 필요로 할 수 있는) 능동적 스테레오를 갖춘 스테레오 카메라, 구조화된 광 투사기를 갖춘 구조화된-광 카메라, 플래시를 갖춘 일반 카메라, 또는 근접도 감지 모듈과 같은 3-차원적인 카메라일 수 있다.
일부 구현예에서, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 채널(905, 906)의 각각이 그 위에(또는 내에) 배치된 적어도 하나의 메타 구조물을 갖도록, 단일 메타 구조물 장치가 양 채널(905, 906)에 걸쳐 진다. 일부 경우에, 도 10에 도시된 바와 같이, 메타 구조물 장치(914)는 서로 동일 평면 내에서 제1 및 제2의 임베딩된 메타 구조물(916, 918)을 포함한다. 따라서, 제1 메타 구조물(916)이 방출 채널(905) 위에(또는 내에) 배치되고, 제2의 다른 메타 구조물(918)이 검출 채널(906) 위에(또는 내에) 배치된다. 일부 구현예에서, 도 6의 메타 구조물 장치가 도 10의 모듈(920) 내로 통합된다. 일부 경우에, 장점은, 양 채널들에 걸쳐 지는 하나의 메타 구조물 장치(914)가, 2개의 분리된 메타 구조물 장치가 이용되는 경우보다 더 양호한 공차를 가지고 제조될 수 있는 한편, 동시에 각각의 채널이 그 특정 요건에 맞춰진 각각의 메타 구조물을 가질 수 있게 한다는 것이다.
다른 구현예에서, 도 11의 예에서 도시된 바와 같이, 메타 구조물 장치(934)는, 양 채널(905, 906)에 걸쳐지는 제1의 임베딩된 메타 구조물(936), 및 채널 중 단지 하나(예를 들어, 광 검출 채널(906))의 위에(또는 내에) 배치된 제2의 임베딩된 메타 구조물(938)을 포함한다. 따라서, 하나의 채널(예를 들어, 광 검출 채널(906))이 채널 위에서(또는 내에서) 다수의 임베딩된 메타 구조물(936, 938)을 가질 수 있는 반면, 다른 채널(예를 들어, 광 방출 채널(905))은 채널 위에서(또는 내에서) 하나의 임베딩된 메타 구조물(936)만을 갖는다. 일부 구현예에서, 도 4의 메타 구조물 장치가 도 11의 모듈(940) 내로 통합된다. 여기에서 또한, 일부 경우에, 장점은, 양 채널들에 걸쳐 지는 하나의 메타 구조물 장치(934)가, 2개의 분리된 메타 구조물 장치가 이용되는 경우보다 더 양호한 공차를 가지고 제조될 수 있는 한편, 동시에 각각의 채널이 그 특정 요건에 맞춰진 각각의 메타 구조물을 가질 수 있게 한다는 것이다. 이러한 구현예는, 예를 들어, 복잡한 광학기기가 이미지화를 위해서 필요하고 덜 복잡한 광학기기가 광의 투사를 위해서 필요한 때 유리할 수 있다.
일부 경우에, 도 9, 도 10 또는 도 11의 구현예에서, 모듈은, 모듈 외부의 물체와 상호 작용하는 광을 방출할 수 있다. 이어서, 물체에 의해서 반사된 광이 모듈에 의해서 수용되고, 그에 따라 모듈이, 예를 들어, 근접도 센서로서 또는 3-차원적인 맵핑 장치로서 작용하게 할 수 있다. 그러한 모듈 내로 통합될 때, 메타 구조물 장치는 모듈에 대해서 전술한 장점 중 하나 이상을 제공할 수 있다.
도 9 내지 도 11의 예가 2개의 광학 채널을 가지는 모듈을 도시하지만, 전술한 바와 같은 광학 장치가 또한 2개 초과의 광학 채널을 가지는 모듈 내로 통합될 수 있다. 일부 경우에, 광학 장치는 모든 광학 채널에 걸쳐 질 수 있는 반면, 다른 경우에, 광학 장치는 모든 채널보다 적은 수의 채널에 걸쳐 질 수 있다. 광학 장치 내의 각각의 메타 구조물은 광학 채널 중 하나 이상으로부터의 진입 또는 진출 광과 교차하도록 배치될 수 있다.
일부 경우에, 회절 광학 요소(DOE)가 메타 구조물 장치의 상단 중합체 층 내로 복제될 수 있다. 도 5의 메타 구조물과 유사하나 상부 중합체 층(216) 내로 복제된 DOE를 또한 포함하는 예가 도 12에 도시되어 있다. 다른 예가 도 13에 도시되어 있다. 도 13의 구현예는, 예를 들어, 하나의 채널이 광원을 포함하고 단순한 광학기기(즉, DOE)가 장면의 조명을 위해서 필요한, 그리고 다른 채널은 보다 복잡한 광학기기를 필요로 하는 이미지 센서(즉, 메타 구조물)를 포함하는, 모듈의 2-채널 실시형태에서 유용할 수 있다.
일부 경우에, 전술한 모듈은 모바일 폰, 랩탑, 텔레비전, 웨어러블 장치, 또는 자동차에 통합될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 청구 대상의 구현예 및 기능적 동작은, 본 명세서에서 개시된 구조 및 그 구조적 균등물 또는 그 하나 이상의 조합을 포함하는, 디지털 전자 회로에서, 또는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어에서 구현될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 청구 대상의 양태는 데이터 처리 프로세싱에 의한 실행을 위해, 또는 데이터 처리 기구의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 인코딩된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 즉, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 명령어의 모듈로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 기계-판독 가능 저장 장치, 기계-판독 가능 저장 기재, 메모리 장치, 기계-판독 가능 전파 신호에 영향을 미치는 물질의 구성, 또는 그 중 하나 이상의 조합일 수 있다. 기구는, 하드웨어에 더하여, 해당 컴퓨터 프로그램을 위한 실행 환경을 생성하는 코드, 예를 들어 프로세서 펌웨어를 구성하는 코드를 포함할 수 있다.
특정 구현예를 구체적으로 설명하였지만, 다양한 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 다른 구현예가 청구범위의 범위 내에 포함된다.

Claims (18)

  1. 광학 장치 제조 방법이며:
    기재의 표면 상에서 제1 중합체 층을 갖는 기재를 제공하는 단계;
    제1 중합체 층 내에 개구부를 형성하는 단계;
    재료를 개구부 내에 침착시켜 제1 메타 구조물의 메타-원자를 형성하는 단계로서, 메타-원자 중 인접한 메타-원자는 제1 중합체 층의 중합체 재료에 의해서 서로 분리되는, 단계;
    제2 중합체 층을 제1 메타 구조물 위에 제공하는 단계; 및
    제2 메타 구조물을 제2 중합체 층 내에 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 메타 구조물을 형성하는 단계는:
    제2 중합체 층 내에 개구부를 형성하는 단계; 및
    재료를 제2 중합체 층의 개구부 내에 침착시켜 제2 메타 구조물의 메타-원자를 형성하는 단계로서, 제2 메타 구조물의 메타-원자 중 인접한 메타-원자는 제2 중합체 층의 중합체 재료에 의해서 서로 분리되는, 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 및 제2 메타 구조물의 재료, 치수 또는 광학적 특성 중 적어도 하나가 서로 상이한, 방법.
  4. 광학 장치이며:
    기재;
    기재 상에 배치된 제1 메타 구조물로서, 제1 메타 구조물은 중합체 재료에 의해서 서로 분리된 제1의 복수의 메타-원자를 포함하는, 제1 메타 구조물;
    기재 상에 배치된 제2 메타 구조물로서, 제2 메타 구조물은 중합체 재료에 의해서 서로 분리된 제2의 복수의 메타-원자를 포함하고, 제2 메타 구조물은 제1 메타 구조물로부터 분리되는, 제2 메타 구조물을 포함하는, 광학 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    제1 및 제2 메타 구조물이 서로 동일 평면 내에 배치되는, 광학 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    제1 및 제2 메타 구조물은 광학적 격리 영역에 의해서 서로 분리되는, 광학 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    제2 메타 구조물은 제1 메타 구조물과 상이한 평면 내에 있는, 광학 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    제2 메타 구조물은 제1 메타 구조물의 위치와 적어도 부분적으로 중첩되는, 광학 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    제2 메타 구조물은 제1 메타 구조물의 위치와 중첩되지 않는, 광학 장치.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 메타 구조물의 각각의 재료가 서로 상이한, 광학 장치.
  11. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 메타 구조물의 각각의 치수가 서로 상이한, 광학 장치.
  12. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 메타 구조물의 각각의 광학적 특성이 서로 상이한, 광학 장치.
  13. 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 메타 구조물 위의 보호 층을 더 포함하고, 보호 층은 소수성 또는 친수성 표면을 가지는, 광학 장치.
  14. 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 또는 제2 메타 구조물 중 적어도 하나의 메타-원자는 이산화티타늄으로 구성되는, 광학 장치.
  15. 광학 장치 제조 방법이며:
    기재의 표면 상에서 중합체 층을 갖는 기재를 제공하는 단계;
    중합체 층 내에 개구부를 형성하는 단계;
    재료를 개구부 내에 침착시켜 제1 메타 구조물의 메타-원자를 형성하는 단계로서, 메타-원자 중 인접한 메타-원자는 제1 중합체 층의 중합체 재료에 의해서 서로 분리되는, 단계; 및
    보호 층을 제1 메타 구조물 위에 제공하는 단계로서, 보호 층은 소수성 또는 친수성 표면을 가지는, 단계를 포함하는, 방법.
  16. 광학 장치이며:
    기재;
    기재 상에 배치된 제1 메타 구조물로서, 제1 메타 구조물은 중합체 재료에 의해서 서로 분리된 복수의 메타-원자를 포함하는, 제1 메타 구조물; 및
    제1 메타 구조물 위의 보호 층으로서, 소수성 또는 친수성 표면을 가지는, 보호 층을 포함하는, 광학 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    제1 메타 구조물의 복수의 메타-원자는 이산화티타늄으로 구성되는, 광학 장치.
  18. 기구이며:
    하우징;
    광을 방출 또는 감지하도록 동작될 수 있는 광전자 구성요소로서, 하우징 내에 배치되는, 광전자 구성요소; 및
    제4항 내지 제14항 및 제16항 및 제17항 중 어느 한 항의 광학 장치로서, 광전자 구성요소 위에 배치되는, 광학 장치를 포함하는, 기구.
KR1020227043698A 2020-05-18 2021-05-17 메타 구조물을 포함하는 광학 장치 및 광학 장치의 제조 방법 KR20230008219A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063026279P 2020-05-18 2020-05-18
US63/026,279 2020-05-18
PCT/EP2021/063004 WO2021233831A1 (en) 2020-05-18 2021-05-17 Optical devices including metastructures and methods for fabricating the optical devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230008219A true KR20230008219A (ko) 2023-01-13

Family

ID=76076331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227043698A KR20230008219A (ko) 2020-05-18 2021-05-17 메타 구조물을 포함하는 광학 장치 및 광학 장치의 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230194757A1 (ko)
EP (1) EP4154042A1 (ko)
KR (1) KR20230008219A (ko)
WO (1) WO2021233831A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023161194A1 (en) * 2022-02-23 2023-08-31 Nil Technology Aps Meta optical elements that include an optical moth-eye structure
US11946802B2 (en) * 2022-08-11 2024-04-02 Visera Technologies Company Limited Ambient light sensor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8133638B2 (en) * 2006-05-30 2012-03-13 Brady Worldwide, Inc. All-polymer grating microstructure
DE102012015900A1 (de) * 2012-08-10 2014-03-06 Giesecke & Devrient Gmbh Sicherheitselement mit farbeffekterzeugendem Gitter

Also Published As

Publication number Publication date
US20230194757A1 (en) 2023-06-22
WO2021233831A1 (en) 2021-11-25
EP4154042A1 (en) 2023-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230228910A1 (en) Optical devices including metastructures and methods for fabricating the optical devices
JP6923529B2 (ja) 非テレセントリック発光型微小画素アレイ光変調器
KR100826417B1 (ko) 웨이퍼 스케일 렌즈 모듈 및 그 제조방법
KR20190052544A (ko) 메타 렌즈를 포함하는 프로젝터
US20230194757A1 (en) Optical devices including metastructures and methods for fabricating the optical devices
CA2471963A1 (en) Optical waveguide and method of manufacturing the same
JP2017032798A (ja) レンズ付き基板、積層レンズ構造体、カメラモジュール、並びに、製造装置および方法
US20140321495A1 (en) Integrated sub-wavelength grating element
JP6843745B2 (ja) 光学要素スタックアセンブリ
TWM598530U (zh) 光學感測器及其光學感測系統
TW201417250A (zh) 光學模組，特別是光電模組，及其製造方法
JP2023538777A (ja) 光学素子および光学モジュール
US9608142B2 (en) Optoelectronic modules with optics integrated into a cap
KR20220161458A (ko) 메타표면 코팅
KR20150020994A (ko) 광학 소자, 광학계, 촬상 장치, 광학 기기, 및 원반과 그 제조 방법
TW201419505A (zh) 精巧型光電模組及其製造方法
KR20220149780A (ko) 회절 광학 소자
US20240231017A1 (en) Three-dimensional micro-optical systems
US20240118489A1 (en) Transfer-printed micro-optical components
CN111045214A (zh) 投影模组、成像装置和电子装置
US12008835B2 (en) Biometric imaging arrangement for infrared imaging comprising a waveguide formed on an image sensor
US20230350112A1 (en) Multi-level structures and methods for manufacturing the same
US20230417964A1 (en) Diffractive optical elements and methods for manufacturing diffractive optical elements
WO2024074715A1 (en) Transfer-printed micro-optical components
KR102517586B1 (ko) 광 경로 제어를 위한 광학 필름

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination