KR101180826B1 - Apparatus and method for generating green laser, and projection display with the said apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스펙클 노이즈를 저감시키기 위한 녹색 광원을 생성하는 장치와 그 방법, 및 상기 장치를 구비하는 프로젝션 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명은 미리 정해진 파장을 가지는 제1 레이저 광을 펌핑시키는 제1 레이저 광 펌핑부; 제1 레이저 광과 파장이 다른 제2 레이저 광을 펌핑시키는 제2 레이저 광 펌핑부; 및 펌핑된 제1 레이저 광과 펌핑된 제2 레이저 광의 주파수 성분을 합쳐서 녹색 레이저 광을 생성하는 레이저 광 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹색 광원 생성 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 스펙클 노이즈를 저감시키면서 선명한 화질을 가지는 영상을 구현할 수 있으며, 레이저 프로젝션 디스플레이의 소형화에도 기여할 수 있다.
녹색 광원, 프로젝션 디스플레이, 스펙클 노이즈, 합주파수 생성(SFG), 준위상 정합(QPM) 광소자
The present invention relates to an apparatus and method for generating a green light source for reducing speckle noise, and to a projection display apparatus having the apparatus. The present invention includes a first laser light pumping unit for pumping a first laser light having a predetermined wavelength; A second laser light pumping unit for pumping second laser light having a different wavelength from the first laser light; And a laser light coupling unit for generating the green laser light by combining the frequency components of the pumped first laser light and the pumped second laser light. According to the present invention, it is possible to implement an image having a clear image quality while reducing speckle noise, and contribute to miniaturization of a laser projection display.
Green light source, projection display, speckle noise, sum frequency generation (SFG), quasi-phase matching (QPM) optical device
Description
본 발명은 녹색 광원을 생성하는 장치와 그 방법, 및 상기 장치를 구비하는 프로젝션 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 스펙클 노이즈(speckle noise)를 저감시키기 위한 녹색 광원을 생성하는 장치와 그 방법, 및 상기 장치를 구비하는 프로젝션 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for generating a green light source and a method thereof, and to a projection display device having the device. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for generating a green light source for reducing speckle noise, and a projection display apparatus having the apparatus.
디스플레이는 영상 표시 방식에 따라 직사형(direct view) 디스플레이와 투사형(projection) 디스플레이로 구분한다. 직사형 디스플레이에는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 등이 있다.The display is classified into a direct view display and a projection display according to an image display method. Direct displays include a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), and a plasma display panel (PDP).
프로젝션 디스플레이는 광원을 이용하여 2차원의 화상 정보를 공간 상에 배치된 스크린에 투사시키거나, 광학 장치를 이용하여 고휘도의 영상이나 데이터 화면을 스크린에 확대 투사시켜 화상을 얻는 디스플레이이다. 이러한 프로젝션 디스플레이는 주로 대면적의 화상 디스플레이를 구현하기 위해 사용된다. 프로젝션 디스플레이는 스크린과 투사 광원의 위치에 따라 배면 투사형(rear projection) 디스 플레이와 전면 투사형(front projection) 디스플레이로 구분할 수 있다.A projection display is a display that projects two-dimensional image information on a screen arranged in a space using a light source, or enlarges and projects a high brightness image or data screen on a screen using an optical device to obtain an image. Such a projection display is mainly used to realize a large area image display. Projection displays can be divided into rear projection display and front projection display according to the position of the screen and the projection light source.
그런데, 프로젝션 디스플레이는 레이저를 광원으로 사용하기 때문에 레이저의 특성 중 하나인 간섭성(coherence)의 영향을 받는다. 즉, 프로젝터에서 조사된 레이저 광이 울퉁불퉁한 스크린 표면 상에서 상호 간섭을 일으키며, 이로 인해 스크린 상에는 보강 간섭이나 상쇄 간섭이 불규칙적으로 일어난다. 간섭의 불규칙적 발생은 화상이 투사되는 스크린에 상대적으로 더 밝거나 더 어두운 부분이 형성되게 한다. 균일하지 못한 광량 분포로 인하여 스크린에 발생되는 이러한 현상은 디스플레이를 관측하는 사람들로 하여금 쉽게 눈의 피로를 느끼게 한다. 이를 스펙클 노이즈(speckle noise)라고 한다.However, since the projection display uses a laser as a light source, it is affected by coherence, which is one of the characteristics of the laser. That is, the laser light emitted from the projector causes mutual interference on the uneven screen surface, which causes irregular or constructive interference on the screen. Irregular occurrence of interference causes relatively brighter or darker portions to be formed on the screen on which the image is projected. This phenomenon, which occurs on the screen due to the uneven distribution of light, makes it easier for those who observe the display to feel eye strain. This is called speckle noise.
종래에는 이러한 스펙클 노이즈를 저감시키기 위해 레이저 광의 주사각을 넓혀 상호 간섭을 약화시키는 방법, 회절 패턴을 광학계에 삽입하여 레이저 광의 간섭성을 약화시키는 방법, 엠보싱 구조를 가지는 렌즈를 광학계에 삽입하여 광의 간섭성을 약화시키는 방법 등이 시도되었다.Conventionally, in order to reduce such speckle noise, a method of widening a scanning angle of laser light to weaken mutual interference, a method of reducing diffraction pattern of laser light by inserting a diffraction pattern into an optical system, and inserting a lens having an embossed structure into the optical system Attempts have been made to weaken the coherence.
레이저 광의 주사각을 넓혀 상호 간섭을 약화시키는 방법은 예컨대 D.M.Bloom이 1997년 "Proc. SPIE vol.3013, pp.165-171, projection display Ⅲ"에 공개한 "The grating light valve : revolutionizing display technology"에서 확인할 수 있다. 이 논문에 따르면, 프로젝션시 디퓨져(diffuser)를 삽입하고 프로젝션 각도를 넓게 주사함으로써 스크린에 주사된 광의 간섭성을 약화시킬 수가 있다. 그러나, 이 방법에 따를 경우 프로젝션 각도를 넓히기 위한 내부 공간이 확보되어야 하기 때문에 LPD(Laser Projection Display)를 소형화시키는 것이 불가능하다.The method of reducing the mutual interference by widening the scanning angle of the laser light is described in "The grating light valve: revolutionizing display technology" published by DMBloom in 1997, "Proc. SPIE vol. 3013, pp. 165-171, projection display III". See for more information. According to this paper, it is possible to reduce the coherence of the scanned light on the screen by inserting a diffuser in the projection and scanning a wide projection angle. However, according to this method, it is impossible to miniaturize the laser projection display (LPD) because an internal space for widening the projection angle must be secured.
회절 패턴을 광학계에 삽입하여 광의 간섭성을 약화시키는 방법은 예컨대 L. Wang, T. Tschudi, T. Halldorsson, P. R. Petursson 등이 1998년 "Appl. Opt. 37, 1770-1775"에 공개한 "Speckle reduction in laser projection systems by diffractive optical elements"에서 확인할 수 있다. 이 논문에 따르면, 회절 패턴(diffractive optics element)을 만들어 삽입하거나 회절 패턴의 삽입과 함께 회전 스캐너(rotating scanner)를 구동시킴으로써 광의 간섭성을 약화시키는 것이 가능하다. 그러나, 이 방법에 따를 경우 스크린에 조사된 광의 세기도 약화되어 선명도 등 영상의 화질이 떨어지는 문제점이 발생하며, 섬세한 구조를 가지는 DOE 패턴을 제작해야 하는 불편이 따른다.Insertion of the diffraction pattern into the optical system to weaken the coherence of light, for example, "Speckle" published in 1998 "Appl. Opt. 37, 1770-1775" by L. Wang, T. Tschudi, T. Halldorsson, PR Petursson et al. reduction in laser projection systems by diffractive optical elements ". According to this paper, it is possible to weaken the coherence of light by creating and inserting a diffractive optics element or driving a rotating scanner with the insertion of the diffractive pattern. However, according to this method, the intensity of light irradiated on the screen is also weakened, resulting in a problem of deterioration of image quality such as sharpness, and the inconvenience of producing a DOE pattern having a delicate structure.
엠보싱(embossing) 구조를 가지는 렌즈를 광학계에 삽입하여 광의 간섭성을 약화시키는 방법은 예컨대 대한민국 특허공개공보 제2006-0079406호(발명의 명칭 : 레이저 반점 감소 장치 및 이를 이용한 광학계)에서 확인할 수 있다. 그러나, 이 방법에 따를 경우 회절 패턴을 광학계에 삽입할 때와 마찬가지로 스크린에 조사되는 광의 세기가 현격하게 약화되는 문제점이 있으며, 복잡한 구조를 가지는 엠보싱 렌즈를 제작해야 하는 불편도 따른다.A method of reducing the interference of light by inserting a lens having an embossing structure into an optical system can be found, for example, in Korean Patent Publication No. 2006-0079406 (name of the invention: a laser spot reduction device and an optical system using the same). However, according to this method, there is a problem in that the intensity of light irradiated on the screen is significantly weakened as in the case of inserting the diffraction pattern into the optical system, and the inconvenience of manufacturing an embossing lens having a complicated structure also occurs.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발진 파장이 다른 두 레이저 광의 주파수 성분을 합쳐서 선폭이 확대된 녹색광원을 생성하는 녹색 광원을 생성하는 장치와 그 방법, 및 상기 장치를 구비하는 프로젝션 디스플레이 장치를 제공함을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, an apparatus and method for generating a green light source that combines the frequency components of two laser light with different oscillation wavelengths to produce a green light source having an expanded line width, and comprising the device An object of the present invention is to provide a projection display device.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 미리 정해진 파장을 가지는 제1 레이저 광을 펌핑시키는 제1 레이저 광 펌핑부; 상기 제1 레이저 광과 파장이 다른 제2 레이저 광을 펌핑시키는 제2 레이저 광 펌핑부; 및 상기 펌핑된 제1 레이저 광과 상기 펌핑된 제2 레이저 광의 주파수 성분을 합쳐서 녹색 레이저 광을 생성하는 레이저 광 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹색 광원 생성 장치를 제공한다.The present invention has been made to achieve the above object, the first laser light pumping unit for pumping a first laser light having a predetermined wavelength; A second laser light pumping unit configured to pump second laser light having a different wavelength from the first laser light; And a laser light coupling unit for generating a green laser light by combining the frequency components of the pumped first laser light and the pumped second laser light.
바람직하게는, 상기 녹색 광원 생성 장치는 상기 펌핑된 제1 레이저 광 또는 상기 펌핑된 제2 레이저 광을 반사시켜 상기 펌핑된 제1 레이저 광과 상기 펌핑된 제2 레이저 광을 상기 레이저 광 결합부에 나란히 입사시키는 레이저 광 방향 조정부를 더 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 레이저 광 방향 조정부는 상기 펌핑된 제1 레이저 광과 상기 펌핑된 제2 레이저 광 중에서 파장이 더 긴 레이저 광을 반사시킨다. 더욱 바람직하게는, 상기 레이저 광 방향 조정부는 적어도 일표면에 이색성 코팅층을 형성하거나, 상기 펌핑된 제1 레이저 광을 투과시키는 제1 표면을 상기 제1 레이저 광의 진행 방향에 수직이게 형성하며 상기 펌핑된 제2 레이저 광을 반사시키는 제2 표면을 상기 제2 레이저 광의 진행 방향에 45° 기울어지게 형성한다. 더욱 바람직하게는, 상기 녹색 광원 생성 장치는 상기 펌핑된 제1 레이저 광과 상기 펌핑된 제2 레이저 광이 평행하게 직진하면 상기 펌핑된 제2 레이저 광을 반사시켜 상기 펌핑된 제1 레이저 광과 평행하지 않게 상기 레이저 광 방향 조정부로 입사시키는 반사부를 더 포함한다.Advantageously, the green light source generating device reflects the pumped first laser light or the pumped second laser light and transmits the pumped first laser light and the pumped second laser light to the laser light combiner. It further comprises a laser light direction adjusting unit for incident side by side. More preferably, the laser light direction adjusting unit reflects the laser light having a longer wavelength among the pumped first laser light and the pumped second laser light. More preferably, the laser light direction adjusting unit forms a dichroic coating layer on at least one surface, or forms a first surface through which the pumped first laser light is transmitted perpendicular to the direction of travel of the first laser light and pumps the pump. A second surface for reflecting the second laser light is formed to be inclined 45 ° in the advancing direction of the second laser light. More preferably, the green light source generating apparatus reflects the pumped second laser light when the pumped first laser light and the pumped second laser light go straight in parallel to the pumped first laser light. It further includes a reflecting portion that is incident to the laser light direction adjusting portion.
바람직하게는, 상기 녹색 광원 생성 장치는 상기 레이저 광 결합부로부터 미리 정해진 거리만큼 떨어진 곳에 위치하며, 상기 레이저 광 결합부의 표면 온도 또는 상기 녹색 광원 생성 장치의 내부 온도를 조절하는 온도 조절부를 더 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 온도 조절부는 상기 레이저 광 결합부 양측으로부터 미리 정해진 거리만큼 떨어진 오븐과 열전 냉각 소자(TEC)를 포함하며, 상기 레이저 광 결합부로부터 5mm~10mm 떨어진 곳에 위치한다.Preferably, the green light source generating device is located at a distance away from the laser light coupling unit by a predetermined distance, and further includes a temperature control unit for adjusting the surface temperature of the laser light coupling unit or the internal temperature of the green light source generating unit. . More preferably, the temperature control part includes an oven and a thermoelectric cooling element (TEC) separated by a predetermined distance from both sides of the laser light coupling part, and is positioned 5 mm to 10 mm away from the laser light coupling part.
바람직하게는, 상기 레이저 광 결합부는 PPLN crystal, PPSLN crystal, 및 PPSLT crystal 중에서 적어도 하나의 crystal을 구비하며 길이가 2mm~7mm이고 주기가 7㎛~8㎛인 준위상 정합 광소자를 포함한다.Preferably, the laser light coupling unit includes at least one crystal of PPLN crystal, PPSLN crystal, and PPSLT crystal, and includes a quasi-phase matched optical device having a length of 2 mm to 7 mm and a period of 7 μm to 8 μm.
바람직하게는, 상기 제1 레이저 광 펌핑부는 상기 제1 레이저 광으로 750nm~950nm 레이저 광을 펌핑시키며, 상기 제2 레이저 광 펌핑부는 상기 제2 레이저 광으로 1450nm~1600nm 레이저 광을 펌핑시킨다.Preferably, the first laser light pumping part pumps 750 nm to 950 nm laser light into the first laser light, and the second laser light
바람직하게는, 상기 녹색 광원 생성 장치는 상기 생성된 녹색 레이저 광을 출력시키는 레이저 광 출력부를 더 포함하며, 상기 레이저 광 출력부가 출력시킨 녹색 레이저 광은 레이저 광에 의한 영상을 육안으로 확인할 때에 스펙클 노이즈를 느끼지 않을 정도로 간섭성이 낮은 레이저 광인 것을 특징으로 한다.Preferably, the green light source generating apparatus further comprises a laser light output unit for outputting the generated green laser light, the green laser light output by the laser light output unit speckle when visually checking the image by the laser light It is characterized by being laser light with low coherence so as not to feel noise.
바람직하게는, 상기 제1 레이저 광 펌핑부 및 상기 제2 레이저 광 펌핑부는 적어도 하나의 레이저 다이오드를 포함한다.Preferably, the first laser light pumping unit and the second laser light pumping unit include at least one laser diode.
또한, 본 발명은 (a) 미리 정해진 파장을 가지는 제1 레이저 광을 펌핑시키며, 상기 제1 레이저 광과 파장이 다른 제2 레이저 광을 펌핑시키는 단계; 및 (b) 상기 펌핑된 제1 레이저 광과 상기 펌핑된 제2 레이저 광의 주파수 성분을 합쳐서 녹색 레이저 광을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹색 광원 생성 방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of (a) pumping a first laser light having a predetermined wavelength, the second laser light having a wavelength different from the first laser light; And (b) summing the frequency components of the pumped first laser light and the pumped second laser light to produce a green laser light.
바람직하게는, 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계의 중간 단계로, (a') 상기 펌핑된 제1 레이저 광 또는 상기 펌핑된 제2 레이저 광을 반사시켜 상기 펌핑된 제1 레이저 광과 상기 펌핑된 제2 레이저 광을 나란히 직진시키는 단계를 더 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 (a') 단계는 상기 펌핑된 제1 레이저 광과 상기 펌핑된 제2 레이저 광 중에서 파장이 더 긴 레이저 광을 반사시킨다.Preferably, in the middle of the steps (a) and (b), (a ') reflects the pumped first laser light or the pumped second laser light and the pumped first laser light; Directing the pumped second laser light side by side. More preferably, the step (a ') reflects laser light having a longer wavelength among the pumped first laser light and the pumped second laser light.
바람직하게는, 상기 (b) 단계는 상기 녹색 레이저 광을 생성할 때에 준위상 정합 광소자를 이용한다. 더욱 바람직하게는, 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계의 중간 단계로 상기 준위상 정합 광소자를 제조하는 과정을 더 포함하며, 상기 준위상 정합 광소자를 제조하는 과정은, (aa) 미리 정해진 패턴을 가지는 마스크의 적어도 일면에 포토 레지스트층을 형성시키는 단계; (ab) 상기 포토 레지스트층이 적층된 마스크를 건조시키는 단계; (ac) 상기 마스크의 패턴을 상기 포토 레지스트층으로 전달시키며, 상기 포토 레지스트층으로 전달된 마스크의 패턴을 상기 포토 레지스트층에 형성시키는 단계; (ad) 상기 패턴이 형성된 포토 레지스트층을 포함하는 웨이퍼를 건조시키는 단계; 및 (ae) 상기 건조된 웨이퍼가 미리 정해진 크기 단위로 다이싱되면 상기 다이싱된 단위 웨이퍼를 전기장을 이용하여 분극 반전시키며, 상기 분극 반전된 단위 칩(chip)을 광 연마시켜(optical polishing) 상기 준위상 정합 광소자를 제조하는 단계를 포함한다. 더더욱 바람직하게는, 상기 (ae) 단계는 실시간으로 상기 단위 웨이퍼의 분극벽을 관측하면서 상기 단위 웨이퍼를 분극 반전시켜 주기가 7㎛~8㎛인 상기 준위상 정합 광소자를 제조한다. 또는, 상기 (ab) 단계는 상기 포토 레지스트층이 적층된 마스크를 건조시킬 때에 90℃~110℃에서 50분~70분 동안 소프트 베이킹을 수행하거나, 상기 (ac) 단계는 상기 마스크의 패턴을 상기 포토 레지스트층으로 전달시킬 때에 10초~20초 동안 파워가 15mW/cm3~17mW/cm3인 자외선(UV light)에 노출시키는 노광을 수행하거나, 또는 상기 (ad) 단계는 상기 패턴이 형성된 포토 레지스트층을 포함하는 웨이버를 건조시킬 때에 80℃~160℃에서 25분~35분 동안 하드 베이킹을 수행한다.Preferably, the step (b) uses a quasi-phase matched optical element when generating the green laser light. More preferably, further comprising the step of manufacturing the quasi-phase matching optical device in the middle of the step (a) and (b), wherein the manufacturing of the quasi-phase matching optical device, (aa) Forming a photoresist layer on at least one surface of the mask having the pattern; (ab) drying the mask on which the photoresist layer is stacked; (ac) transferring a pattern of the mask to the photoresist layer, and forming a pattern of the mask transferred to the photoresist layer in the photoresist layer; (ad) drying the wafer including the photoresist layer on which the pattern is formed; And (ae) when the dried wafer is diced in a predetermined size unit, polarized inversion of the diced unit wafer using an electric field, and optically polishing the polarized inverted unit chip. Manufacturing a quasi-phase matched optical device. Even more preferably, in the step (ae), the polarization inversion of the unit wafer is performed while observing the polarization wall of the unit wafer in real time to manufacture the quasi-phase matched optical device having a period of 7 μm to 8 μm. Alternatively, the step (ab) may be performed soft baking at 90 ° C. to 110 ° C. for 50 minutes to 70 minutes when the mask on which the photoresist layer is stacked is dried, or the step (ac) may be performed by the pattern of the mask. When the transfer to the photoresist layer is carried out for 10 seconds to 20 seconds exposure to ultraviolet light (UV light) with a power of 15mW / cm 3 ~ 17mW / cm 3 , or the step (ad) is the photo formed pattern When drying the waver including a resist layer, hard baking is performed at 80 to 160 degreeC for 25 to 35 minutes.
바람직하게는, 상기 (b) 단계의 이후 단계로, (c) 상기 생성된 녹색 레이저 광을 출력시키는 단계를 더 포함하며, 상기 (c) 단계에서 출력되는 녹색 레이저 광은 선폭이 2nm~9nm인 것을 특징으로 한다.Preferably, after the step (b), (c) further comprises the step of outputting the generated green laser light, the green laser light output in the step (c) has a line width of 2nm ~ 9nm It is characterized by.
또한, 본 발명은 미리 정해진 파장을 가지는 제1 레이저 광을 펌핑시키는 제1 레이저 광 펌핑부와, 상기 제1 레이저 광과 파장이 다른 제2 레이저 광을 펌핑시 키는 제2 레이저 광 펌핑부, 및 상기 펌핑된 제1 레이저 광과 상기 펌핑된 제2 레이저 광의 주파수 성분을 합쳐서 녹색 레이저 광을 생성하는 레이저 광 결합부를 구비하는 녹색 광원 생성 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 장치를 제공한다.In addition, the present invention is a first laser light pumping unit for pumping a first laser light having a predetermined wavelength, a second laser light pumping unit for pumping a second laser light having a different wavelength from the first laser light, And a laser light coupling unit for generating a green laser light by combining the frequency components of the pumped first laser light and the pumped second laser light to provide a green light source generating apparatus.
본 발명에 따르면, 발진 파장이 다른 두 레이저 광의 주파수 성분을 합쳐서 선폭이 확대된 녹색광원을 생성함으로써 다음 효과를 얻을 수 있다. 첫째, SFG(Sum Frequency Generation) 방법을 이용함으로써 스펙클 노이즈를 저감시키고, LPD를 소형화시킬 수 있다. 둘째, 회절 패턴이나 엠보싱 렌즈를 광학계에 삽입시키지 않기 때문에 녹색 광원의 파장 선폭을 확대하여 간섭성을 약화시킴으로써 스펙클 노이즈를 충분히 저감시키면서도 선명한 화질을 가지는 화상을 구현할 수 있다.According to the present invention, the following effects can be obtained by combining the frequency components of two laser lights having different oscillation wavelengths to produce a green light source having an expanded line width. First, speckle noise can be reduced and LPD can be downsized by using the Sum Frequency Generation (SFG) method. Second, since the diffraction pattern or the embossed lens is not inserted into the optical system, the wavelength line width of the green light source is enlarged to weaken the coherence, so that an image having a clear image quality while sufficiently reducing speckle noise can be realized.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 녹색 광원 생성 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다. 도 1에 따르면, 녹색 광원 생성 장치(100)는 제1 레이저 광 펌핑부(110), 제2 레이저 광 펌핑부(120), 레이저 광 방향 조정부(130), 레이저 광 결합부(140), 레이저 광 출력부(150) 및 온도 조절부(160)를 포함한다. 이하 설명은 도 1을 참조한다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating an apparatus for generating a green light source according to an exemplary embodiment of the present invention. According to FIG. 1, the green light
본 실시예에서 녹색 광원 생성 장치(100)는 스펙클 노이즈(speckle noise)를 저감시키기 위해 발진 파장이 다른 두 레이저 광의 주파수 성분을 합쳐서 선폭이 확대된 녹색 광원을 생성한다.In the present embodiment, the green light
레이저 광은 단색성(monochromaticity)과 지향성(directivity)이 좋을 뿐만 아니라 간섭성(coherence)도 매우 우수하다. 그래서, 레이저 프로젝션 디스플레이(LPD; Laser Projection Display)를 이용하여 레이저 광으로 화상을 디스플레이할 때에 스펙클 노이즈를 저감시키기 위한 노력이 종래부터 진행되어 왔다.Laser light not only has good monochromatic and directivity, but also has excellent coherence. Thus, efforts have been made to reduce speckle noise when displaying images with laser light using a laser projection display (LPD).
일반적으로 스펙클 콘트라스트(speckle contrast)는 "스펙클 콘트라스트(%)=(광 강도 변화량의 표준 편차(standard deviation of the intensity fluctuation)÷평균 광 강도(the mean intensity))×100" 수학식으로부터 구할 수 있다. 이렇게 계산된 스펙클 콘트라스트가 4% 이하라면 육안으로 화상을 확인할 때에 스펙클 노이즈를 무시할 수 있다.In general, speckle contrast is obtained from the equation "Speckle contrast (%) = (standard deviation of the intensity fluctuation ÷ the mean intensity) x 100". Can be. If the calculated speckle contrast is 4% or less, speckle noise can be ignored when visually checking the image.
이 기준에 의거하여 스펙클 노이즈를 무시할 수 있는 수준까지 저감시키는 방법으로는 광학계 내부에 노이즈를 감소시키는 광 부품(ex. DOE(Diffractive Optical Element))을 삽입하는 방법, 광학계를 움직여서 간섭을 약화시키는 방법, 광원의 선폭을 확대시키는 방법 등이 있다. 노이즈를 감소시키기 위한 부품을 광학계에 삽입하는 방법은 영상의 화질이 떨어지는 문제점이 있으며, 광학계를 움직이는 방법은 LPD를 소형화시키는 데에 어려움이 따른다.The method of reducing speckle noise to a level that can be ignored based on this criterion is to insert an optical component (e.g. DOE (Diffractive Optical Element)) that reduces noise inside the optical system, and to weaken the interference by moving the optical system. The method, the method of enlarging the line width of a light source, etc. are mentioned. The method of inserting a component for reducing noise into an optical system has a problem of degrading an image quality, and the method of moving the optical system has difficulty in miniaturizing an LPD.
본 실시예에 따른 녹색 광원 생성 장치(100)는 이러한 점을 참작하여 선폭이 확대된 광원을 생성하며, 특히 레이저 프로젝션 디스플레이(LPD)의 삼원색 중에서 사람의 눈에 가장 민감하게 반응하는 녹색 광원의 선폭을 확대시켜 생성하는 것을 특징으로 한다.The green light
제1 레이저 광 펌핑부(110)와 제2 레이저 광 펌핑부(120)는 파장이 서로 다른 레이저 광을 펌핑시킨다. 제1 레이저 광 펌핑부(110)는 제1 레이저 광으로 파장이 750nm~950nm인 레이저를 펌핑시키며, 제2 레이저 광 펌핑부(120)는 제2 레이저 광으로 파장이 1450nm~1600nm인 레이저를 펌핑시킨다. 바람직하게는, 제1 레이저 광 펌핑부(110)는 제1 레이저 광으로 파장이 808nm인 레이저를 펌핑시키며, 제2 레이저 광 펌핑부(120)는 제2 레이저 광으로 파장이 1550nm인 레이저를 펌핑시킨다. 본 실시예에서 펌핑되는 두 레이저 광은 합주파수 생성(SFG; Sum Frequency Generation)을 통해 결합될 경우 녹색 레이저 광을 생성시킬 수 있으면 족하다. 따라서, 펌핑되는 두 레이저 광의 파장 범위가 반드시 상기에 한정될 필요는 없다.The first laser
제1 레이저 광 펌핑부(110)와 제2 레이저 광 펌핑부(120)는 레이저 다이오드를 서브마운트(submount) 위에 장착시킨 구조로 형성될 수 있다. 레이저 다이오드는 다른 레이저에 비해 크기가 작고 전력 소모가 적으며 어레이 구성이 가능한 장점이 있다. 따라서, 두 레이저 광 펌핑부(110, 120)가 이러한 구조를 가진다면 레 이저 프로젝션 디스플레이의 소형화에 기여할 수가 있다.The first laser
제1 레이저 광 펌핑부(110)와 제2 레이저 광 펌핑부(120)는 서로 평행하게 레이저 광을 펌핑시킬 수 있다. 이 경우, 두 레이저 광 펌핑부(110, 120)는 서로 근접하여 형성된다. 그런데, 상대측 발열에 의한 부작용 등을 고려할 때 두 레이저 광 펌핑부(110, 120)를 근접시켜 형성한다는 것은 바람직하지 못하다. 따라서, 본 실시예에서는 제1 레이저 광 펌핑부(110)와 제2 레이저 광 펌핑부(120)가 서로 다른 방향으로 레이저 광을 펌핑시키도록 한다. 두 레이저 광 펌핑부(110, 120)가 서로 다른 방향으로 레이저 광을 펌핑시킨다면 두 레이저 광 펌핑부(110, 120)는 소정 간격을 유지한 채 형성시킬 수 있다. 여기서, 소정 간격은 열에 의한 부작용 등을 무시할 수 있을 정도의 간격으로 정의할 수 있다. 바람직하게는, 제1 레이저 광 펌핑부(110)와 제2 레이저 광 펌핑부(120)는 서로 수직이 되게 레이저 광을 펌핑시킨다.The first laser
한편, 본 실시예에서 두 레이저 광 펌핑부(110, 120)는 소정 간격을 유지하면서 나란하게 형성되는 것도 가능하다. 이 경우, 어느 하나의 레이저 광 펌핑부(110 또는 120)로부터 펌핑된 레이저 광이 레이저 광 방향 조정부(130)로 입사되도록 광 경로 상에 반사체를 더욱 구비할 수 있다. 이때의 반사체는 레이저 광을 전반사시키는 반사체인 것이 바람직하다.Meanwhile, in the present embodiment, the two laser
레이저 광 방향 조정부(130)는 펌핑된 두 레이저 광들 중에서 어느 하나의 레이저 광을 반사시키는 기능을 수행한다. 레이저 광 방향 조정부(130)의 이러한 기능은 두 레이저 광이 나란하게 레이저 광 결합부(140)에 입사되도록 한다.The laser light direction adjusting unit 130 reflects any one of the two pumped laser lights. This function of the laser light direction adjuster 130 causes two laser lights to enter the
각각의 레이저 광 펌핑부로부터 펌핑된 광들 간에 합주파수 생성(SFG)이 발생하려면 두 레이저 광이 서로 밀접하면서 레이저 광 결합부(140)에 입사되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 이 점을 고려하여 레이저 광 방향 조정부(130)를 구비한다. 레이저 광 방향 조정부(130)는 소정 대역의 파장을 가지는 레이저 광만을 반사시키며, 그 외 대역의 파장을 가지는 레이저 광은 투과시킨다.In order for the sum frequency generation (SFG) to occur between the lights pumped from each laser light pumping unit, it is preferable that the two laser lights are incident to the
레이저 광 방향 조정부(130)는 다층 박막으로 코팅되어 a면에서는 단파장인 808nm 레이저 광을 손실 없이 투과시키며, b면에서는 45도 각도로 틀어진 상태에서 장파장인 1550nm 레이저 광을 손실 없이 반사시킨다. 이러한 레이저 광 방향 조정부(130)는 유입되는 레이저 광 중에서 특정 파장의 레이저 광만을 반사시키고 나머지 파장의 레이저 광은 투과시킬 수 있도록 그 표면에 이색성 코팅층(dichroic coating layer)을 형성한다.The laser light direction adjuster 130 is coated with a multi-layered thin film to transmit 808 nm laser light having a short wavelength on the a side without loss, and reflects the
레이저 광 방향 조정부(130)는 반사체, 굴절체, 투과체 등을 포함하는 광학계로 구현할 수 있다. 광학계는 반사경, 렌즈, 프리즘 등으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 레이저 광 방향 조정부(130)가 반사시키는 레이저 광은 파장이 더 긴 레이저 광이다. 그 이유는 이러한 레이저 광을 반사시키는 것이 보다 쉽기 때문이다.The laser light direction adjusting unit 130 may be implemented as an optical system including a reflector, a refraction body, a transmission body, and the like. The optical system may be composed of a reflector, a lens, a prism, and the like. In this embodiment, the laser light reflected by the laser light direction adjusting unit 130 is laser light having a longer wavelength. This is because it is easier to reflect such laser light.
레이저 광 결합부(140)는 합주파수 생성(SFG)을 통해 파장이 서로 다른 두 레이저 광을 결합시키는 기능을 수행한다. 여기서, 파장이 서로 다른 두 레이저 광은 제1 레이저 광 펌핑부(110)와 제2 레이저 광 펌핑부(120)에서 각각 펌핑된 후 레이저 광 방향 조정부(130)를 거쳐 나란하게 입사되는 두 레이저 광을 말한다. 본 실시예에서 레이저 광 결합부(140)로 입사되는 두 레이저 광은 808nm 레이저 광과 1550nm 레이저 광이다. 따라서, 레이저 광 결합부(140)가 합주파수 생성(SFG)을 통한 레이저 광끼리의 결합으로부터 532nm 파장을 가지는 레이저 광을 생성한다.The
본 실시예에서 생성되는 레이저 광은 녹색 레이저 광, 예컨대 480nm~560nm 파장을 가지는 레이저 광이면서 선폭이 원래보다 더욱 확대된 레이저 광이다. 그런데, 육안으로 영상을 확인할 때에 스펙클 노이즈를 무시할 수 있는 정도로 간섭성이 낮아지려면 레이저 광의 선폭이 충분히 넓어야 한다. 계산 결과에 따르면, 통상적인 레이저 광의 선폭이 70pm~100pm임에 반해, 상기 경우의 레이저 광의 선폭은 2nm~9nm이다. 따라서, 본 실시예에 따라 레이저 광 결합부(140)로부터 생성되는 레이저 광은 스펙클 노이즈의 저감을 느낄 수 있을 정도로 간섭성이 낮음을 확인할 수 있다.The laser light generated in this embodiment is a green laser light, for example, laser light having a wavelength of 480 nm to 560 nm, and a laser light having a larger line width than the original. However, the line width of the laser light should be wide enough so that the coherence is low enough to ignore speckle noise when visually checking the image. According to the calculation result, the line width of the conventional laser light is 70 pm to 100 pm, whereas the line width of the laser light in this case is 2 nm to 9 nm. Therefore, the laser light generated from the laser
레이저 광 결합부(140)는 두 레이저 광에 대한 합주파수 생성(SFG)이 수월하도록 본 실시예에서 준위상 정합(QPM; Quasi-Phase Matching) 광소자(optical device)를 포함한다. 바람직하게는, 레이저 광 결합부(140)는 준위상 정합 광소자로 PPLN(Periodically Poled Lithium Niobate) crystal(crystal), PPSLN(Periodically Poled Stoichiometric Lithium Niobate) crystal, PPSLT(Periodically Poled Stoichiometric Lithium Tantalate) crystal 중에서 어느 하나를 포함한다.The
본 실시예에서 레이저 광 결합부(140)는 파장 변환 효율이 높은 준위상 정합 광소자를 포함한다. 이를 고려할 때, 레이저 광 결합부(140)는 준위상 정합 광소자 로 PPSLN crystal 또는 PPSLT crystal을 포함한다. 이와 같은 준위상 정합 광소자는 예컨대 내부 항전기장이 낮은 광소자 제작을 위한 분극벽 관측 시스템을 통하여 제작할 수 있다. 이 부분에 대한 보다 자세한 설명은 후술한다.In the present embodiment, the laser
레이저 광 결합부(140)는 나란하게 진행하는 두 레이저 광들 간에 합주파수 생성이 쉽게 일어나도록 길이가 2mm~7mm이고 주기가 7㎛~8㎛인 준위상 정합 광소자를 포함한다. 바람직하게는, 레이저 광 결합부(140)는 길이가 5mm이고 주기가 7.3㎛~7.5㎛인 준위상 정합 광소자를 포함한다. 그 이유는 이러한 구성을 가지는 준위상 정합 광소자에서 808nm 레이저 광과 1550nm 레이저 광 간에 합주파수 생성이 가장 잘 일어나기 때문이다.The
도 2는 합주파수 생성을 위한 준위상 정합 광소자의 주기를 나타낸 그래프이다. 준위상 정합 광소자 제작을 위해 두 기본파의 파장에 따른 준위상 정합 광소자의 주기를 상온에서 계산하면 도 2와 같은 실험 결과를 얻을 수 있다. 본 실험에서는 두 기본파로 808nm 레이저 광과 1550nm 레이저 광을 이용하였으며, 절대온도 300K(섭씨온도 23℃)에서 532nm 레이저 광을 생성할 때에 준위상 정합 광소자의 주기로 7.37㎛가 계측되었음을 확인할 수 있다.2 is a graph illustrating a period of a quasi-phase matched optical device for generating sum frequencies. In order to fabricate the quasi-phase matched optical device, the experimental results as shown in FIG. In this experiment, 808nm laser light and 1550nm laser light were used as two fundamental waves, and when we generated 532nm laser light at the absolute temperature of 300K (23 ° C), it can be seen that 7.37㎛ was measured in the period of the quasi-phase matched optical device.
도 3은 고정된 하나의 위상 정합 주기에서 레이저 다이오드의 파장 변화에 따른 녹색 광원의 중심 파장 변화를 나타낸 그래프이다. 본 실시예에 따라 제작된 준위상 정합 광소자의 주기에서 제1 레이저 광 펌핑부(110)와 제2 레이저 광 펌핑부(120)의 중심파장 변화에 따른 녹색 광원의 중심파장 변화를 계산하면 도 3과 같은 실험 결과를 얻을 수 있다. 본 실험에서는 주기가 7.37㎛인 준위상 정합 광소자 를 이용하였으며, 레이저 광 결합부(140)로부터 생성된 레이저 광이 530nm~538nm의 파장을 가지는 녹색 레이저 광일 때 제1 레이저 광의 파장 범위는 750nm~950nm이며, 제2 레이저 광의 파장 범위는 1450nm~1600nm임을 확인할 수 있다. 한편, 도 3에서는 레이저 광 펌핑부들의 파장이 큰 폭으로 변해도 생성된 녹색 광의 파장에는 큰 변화가 없음도 확인할 수 있다.3 is a graph showing a change in the center wavelength of the green light source according to the wavelength change of the laser diode in one fixed phase matching period. When the center wavelength change of the green light source is calculated according to the center wavelength change of the first laser
다시 도 1을 참조하여 설명한다.This will be described with reference to FIG. 1 again.
본 실시예에서 레이저 광 결합부(140)가 녹색 레이저 광을 수월하게 생성할 수 있도록 녹색 광원 생성 장치(100) 내부에는 온도 조절부(160)가 구비된다. 온도 조절부(160)는 녹색 광원 생성 장치(100) 내부의 온도를 조절하며, 특히 레이저 광 결합부(140)의 표면 온도를 조절하는 기능을 수행한다.In the present exemplary embodiment, the
온도 조절부(160)는 밀폐된 내부 공간의 온도를 상승시켜 레이저 광 결합부(140)의 표면 온도를 수월하게 조절하기 위해 오븐(oven), 열전 냉각 소자(TEC; Thermo Electric Cooler) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 온도 상승에 보다 유리하도록 오븐, 열전 냉각 소자 모두를 온도 조절부(160)로 구현함이 바람직하다.The
온도 조절부(160)는 레이저 광 결합부(140)의 표면 온도를 보다 수월하게 조절하기 위해 레이저 광 결합부(140)에 근접하여 위치시킨다. 바람직하게는, 온도 조절부(160)는 레이저 광 결합부(140)로부터 5mm~10mm 떨어진 곳에 위치시킨다.The
한편, 레이저 광 출력부(150)가 생성된 녹색 레이저 광을 외부로 출력시키는 기능을 수행한다.Meanwhile, the laser
다음으로, 준위상 정합 광소자 제작을 위한 분극벽 관측 시스템에 대해서 설명한다. 본 실시예에서 분극벽 관측 시스템은 준위상 정합 광소자가 실시간으로 제대로 제작되는지를 관측하는 시스템이다. 이러한 분극벽 관측 시스템은 내부 항전기장이 낮은 모든 강유전체 광학 단결정의 분극 반전 과정을 실시간으로 뚜렷하게 관측할 수 있다. 따라서, 이 분극벽 관측 시스템을 통한다면 파장 변환 효율이 높은 준위상 정합 광소자를 쉽게 제작할 수가 있다.Next, a polarization wall observation system for fabricating a quasi-phase matched optical device will be described. In the present embodiment, the polarization wall observation system is a system for observing whether the quasi-phase matched optical device is properly manufactured in real time. Such a polarization wall observation system can clearly observe in real time the polarization reversal process of all ferroelectric optical single crystals with low internal electrostatic fields. Therefore, through this polarization wall observation system, a quasi-phase matched optical element with high wavelength conversion efficiency can be easily manufactured.
도 4는 본 실시예에 따른 분극벽 관측 시스템의 개념도이다. 도 4에 따르면, 분극벽 관측 시스템(400)은 신호 발생부(410), 신호 제어부(415), 신호 증폭부(420), 광 조사부(425), 조사광 조정부(430), 시료 지지부(435), 분극값 측정부(440) 및 분극벽 관측부(445)를 포함한다.4 is a conceptual diagram of a polarization wall observation system according to the present embodiment. According to FIG. 4, the polarization
본 실시예에서 분극벽 관측 시스템(400)은 결정 내에 존재하는 분극벽의 이동 속도와 모양을 관찰 측정하는 시스템으로서, 편광판(또는 편광자)을 이용하지 않는 것을 특징으로 한다. 이러한 분극벽 관측 시스템(400)에서는 넓은 스펙트럼을 가지는 광원과 시준 렌즈를 이용하여 평행광(collimated beam)을 만들고, 이 평행광이 시료 홀더를 통과하도록 장치하며, 시료 홀더에 구비된 투명한 액체 전극(liquid electrode)에 소정 범위의 전압이 인가되도록 설계한다. 분극벽 관측 시스템(400)은 이러한 구성을 통해 결정의 분극벽에 대한 샘플면과 관찰면 간의 회절 무늬를 현미경으로 관찰할 수 있도록 하며, 편광판(또는 편광자) 없이도 결정의 분극벽 관찰을 구현할 수 있다.In the present embodiment, the polarization
본 발명에 따른 분극벽 관측 시스템(400)은 준위상 정합 방법(QPM; Quasi Phase Matching)을 고려한 분극 반전을 위한 시스템이다. 준위상 정합 방법(QPM)은 비선형 광소자에 레이저를 입사시켜 특정 파장 대역의 광을 생성하는 방법으로서, 가시광 영역의 레이저 디스플레이용 광원 개발이나 광통신에 많이 이용되고 있다. 이러한 준위상 정합 방법은 기존 굴절율 정합 방법에 비해 효율성이 우수하고 선택 파장 영역이 다양한 광소자의 제작에 바탕이 된다. 특히, 준위상 정합 방법을 이용하면 다양한 색채의 레이저 광을 용도에 따라 자유롭게 만들 수 있어 레이저 디스플레이의 활용도를 크게 높일 수 있다.The polarization
분극벽 관측 시스템(400)은 광소자를 제조하는 데에 이용될 수 있다. 여기서, 광소자(optical device)는 고정된 주파수의 빛 에너지를 다양한 또다른 주파수의 에너지로 주파수 변환을 일으키는 모든 광학 소자를 말한다. 이러한 광소자는 파장 변환기, WDM/DWDM, 광 게이트, 대한민국 특허출원 제10-2008-0008582호에 따른 녹색 광원 생성 장치 등을 포함하는 개념이다.Polarization
특정 파장 대역의 광을 출력시키는 광소자를 제조하기 위해서는 먼저 펌핑 광파와 상기 광소자가 출력하는 레이저 간의 위상을 일치시켜야 한다. 이러한 일치가 가능하기 위해서는 굴절율 정합(index matching)이 필요하다. 보통 결정의 분산(dispersion) 효과나 주파수에 따라 굴절율이 달라지므로, 결정의 복굴절(birefringence)을 이용하면 굴절율 정합이 가능하다. 그러나, 결정의 복굴절 값이 분산값에 비해 작다면 굴절율 정합이 원칙적으로 불가능하다. 그래서, 이 경우에는 결정의 비선형 계수를 주기적으로 변조시켜 굴절율 정합을 유도해야 한다. 결정의 비선형 계수 변조는 공간적으로 결정의 자발 분극(spontaneous polarization) 을 반전시킴으로써 구현할 수 있다.In order to manufacture an optical device for outputting light of a specific wavelength band, first, a phase between a pumping light wave and a laser outputted by the optical device must be matched. Index matching is required for this match to be possible. Since the refractive index varies depending on the dispersion effect or frequency of the crystal, it is possible to match the refractive index by using the birefringence of the crystal. However, if the birefringence value of the crystal is small compared to the dispersion value, refractive index matching is in principle impossible. In this case, therefore, the nonlinear coefficient of the crystal must be periodically modulated to induce refractive index matching. Nonlinear coefficient modulation of a crystal can be achieved by spatially inverting the spontaneous polarization of the crystal.
본 발명에 따른 분극벽 관측 시스템(400)을 이용하면 결정의 분극 반전을 선명하게 관찰할 수 있으며, 그로부터 필요한 정보를 얻을 수 있다. 따라서, 결정의 비선형 계수가 주기적으로 변조되도록 사전 설정이 가능하며, 준위상 정합 방법을 이용할 경우 임의의 조사광 파장에 대해서도 복굴절에 관계없이 언제나 위상 정합을 구현할 수 있다. 이는 파장 대역에 구애받지 않고 용도에 따라 원하는 색채의 레이저 광을 출력시키는 광소자를 제조할 수 있음을 의미한다.By using the polarization
한편, 본 발명에서는 결정으로 강유전체(ferroelectric)를 이용하며, 특히 마그네슘 성분이 첨가되어 광학 소재로써 효용성이 우수한 리튬나이오베이트 계열의 결정(MgSLN; Mg-doped Stoichiometric Lithium Niobate)을 이용한다. 준위상 정합 제작용 시료로는 통상 3인치 지름을 갖는 단결정 기판을 이용한다.Meanwhile, in the present invention, ferroelectric is used as a crystal, and in particular, a magnesium niobate-based crystal (MgSLN; Mg-doped Stoichiometric Lithium Niobate) is used. As a sample for quasi-phase matching, a single crystal substrate having a 3-inch diameter is usually used.
신호 발생부(410)는 특정 파형의 신호를 발생시키는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서 시료에 인가할 파형은 분극벽을 가시화하기 위한 파형으로 도 2와 같다. 이러한 파형을 구현하기 위해서는 수 ㎲의 분극 반전 전압 펄스를 인가하기 전 또는 그 후에 관찰을 위한 소정 범위의 적정 전압을 수초 동안 인가하고 이후 분극을 원래대로 회귀시키는 전압 펄스를 인가하는 과정을 주기적으로 반복해야 한다. 따라서, 신호 발생부(410)는 신호 제어부(415)와 연동되어 신호 파형 제어가 가능한 파형 생성기(pulse form generator)로 구현됨이 바람직하다. 한편, 도 2에 대한 상세한 설명은 후술할 것이므로 여기서는 그 설명을 생략한다.The
신호 제어부(415)는 신호 발생부(410)가 발생시킨 신호의 파형을 제어하는 기능을 수행한다. 이러한 신호 제어부(415)는 예컨대 PC(Personal Computer)로 구현될 수 있다. 신호 제어부(415)는 본 발명의 실시예에서 신호의 파형을 제어하기 위해 선행하여 신호의 파형을 측정하는 기능도 수행한다.The
신호 증폭부(420)는 신호 발생부(410)가 생성한 전압 신호를 증폭시키는 기능을 수행한다. 바람직하게는, 신호 증폭부(420)는 분극벽의 관찰이 용이하도록 전압 신호를 +20kV 또는 -20kV까지 증폭시키는 고전압 증폭 장치로 구현된다. 신호 증폭부(420)는 시료에 일정한 전류를 주입할 수 있도록 전류 크기를 조절하는 기능도 가짐이 바람직하다. 신호 증폭부(420)가 전류 크기를 조절할 수 있다면 일정한 전류 인가를 통해 상당량의 전하량을 필요로 하는 시료의 분극 반전시 분극 반전이 일어나는 면적 속도를 일정하게 유지시킬 수 있다.The
광 조사부(425)는 백색 광원을 조사시키는 기능을 수행한다. 광 조사부(425)는 본 발명의 실시예에서 손전등, 램프 등으로 구현될 수 있다.The light irradiator 425 irradiates a white light source. The light irradiation unit 425 may be implemented as a flashlight, a lamp, or the like in the embodiment of the present invention.
조사광 조정부(430)는 조사광의 광량과 광의 파면(wave front)을 변경시키는 기능을 수행한다. 바람직하게는, 조사광 조정부(430)는 발산하는 조사광의 세기와 평행광(collimated beam)으로의 조절 기능을 수행한다. 조사광 조정부(430)는 이러한 점을 참작할 때 시준 렌즈로 구현될 수 있다. 그러나, 광 조사부(425)가 펌핑한 광이 평행한 백색 광원인 점을 고려할 경우, 조사광 조정부(430)는 본 발명에서 구비되지 않아도 무방하다.The irradiation
시료 지지부(435)는 시료가 폴링(단분역 처리)되도록 시료를 지지하는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서 시료를 폴링(electrical poling)시키기 위해서 는 펌핑광이 지나가는 위치에 시료를 고정시키는 시료 고정부(436)와 전압 인가를 위한 액체 전극이 형성되는 전극관(137)이 필요하다. 따라서, 시료 지지부(435)는 시료 고정부(436)와 전극관(437)을 포함하는 개념으로 이해할 수 있다.The
시료 고정부(436)는 시료를 폴링시키기 위해 시료를 고정시키는 장치로서, 지그(jig)를 포함하여 구현될 수 있다. 시료 고정부(436)가 지그를 포함하여 이루어진다면 2개의 지그 사이에 시료를 위치시킨 후 시료를 고정하면 된다.The
전극관(437)은 소정 크기의 튜브 형태로 시료 고정부(436) 내에 형성된다. 시료에 전압이 인가되도록 하기 위해서는 전극관(437)이 시료 고정부(436)에 의해 고정된 시료에 접촉하거나 매우 가까운 거리에 위치해야 한다. 따라서, 전극관(437)은 시료와 접촉하는 시료 고정부(436)의 양면에 노출 형성된다.The
액체 전극을 형성하기 위해 전극관(437)에 삽입되는 것은 리튬 성분을 포함하는 수용액이다. 바람직하게는, 본 발명에서는 염화리튬 포화 수용액(LiCl)을 이용한다. 염화리튬 수용액을 이용하면, 리튬나이오베이트 결정(LiNbO3)의 리튬을 보충해주는 역할도 기대할 수 있다. 한편, 노출된 전극관(437)의 양단은 액체 전극을 위한 수용액의 방출을 금지시키기 위해 오링(o-ring)과 같은 전극관 밀폐부(438)가 결합 형성됨이 바람직하다.Inserted into the
전극관(437)을 통해 액체 전극이 형성되기 위해서는 외부로부터의 전압이나 전류의 인가가 필요하다. 본 발명의 실시예에서 이러한 전압/전류 인가는 신호 증폭부(420)가 담당한다. 따라서, 시료 고정부(436)의 일면에 형성된 제1 전극관은 전기적 신호를 출력시키는 신호 증폭부(420)의 신호 출력 단자와 연결되며, 시료 고정부(436)의 타면에 형성된 제2 전극관은 신호 증폭부(420)의 GND 단자와 연결된다.In order to form a liquid electrode through the
분극값 측정부(440)는 시료의 분극 반전시 분극값(즉, 분극 전압값 또는 분극 전류값)을 측정하는 기능을 수행한다. 분극값 측정부(440)는 이를 위해 신호 발생부(410)와 신호 증폭부(420)를 연결하는 루트 선상에 접속하는 제1 채널 신호 수신부(CH1), 신호 증폭부(420)의 전압 출력 단자에 접속하는 제2 채널 신호 수신부(CH2), 신호 증폭부(420)의 전류 출력 단자에 접속하는 제3 채널 신호 수신부(CH3), 신호 증폭부(420)의 GND 단자 또는 제2 전극관에 접속하는 제4 채널 신호 수신부(CH4), 신호 발생부(410)에 직접 접속하는 트리거 채널 신호 수신부(Trig) 등을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 이러한 분극값 측정부(440)는 오실로스코프(oscilloscope)로 구현될 수 있다.The polarization
분극벽 관측부(445)는 시료의 분극벽에 의해 형성된 회절 무늬를 관찰하여 분극벽의 이동 속도와 모양을 측정하는 기능을 수행한다. 이러한 분극벽 관측부(445)는 회절 무늬 관찰이 용이하도록 촬영 기능을 하는 이미지 촬영부(446), 촬영된 이미지를 확대시키는 이미지 확대부(447) 등을 포함한다. 이미지 촬영부(446)는 카메라, 녹화 기능이 있는 캠코더 등으로 구현될 수 있으며, 이미지 확대부(447)는 현미경으로 구현될 수 있다. 이와 같이 분극벽 관측부(445)가 카메라와 현미경을 포함하여 구성된다면 분극벽이 이동하는 모습을 관찰하고 녹화하며, 이로부터 분극벽이 이동한 거리와 분극 반전된 넓이를 측정할 수 있다.The polarization wall observing unit 445 measures the movement speed and shape of the polarization wall by observing the diffraction pattern formed by the polarization wall of the sample. The polarization wall observing unit 445 includes an image capturing unit 446 having a capturing function so as to easily observe the diffraction pattern, an image enlarger 447 which enlarges the photographed image, and the like. The image capturing unit 446 may be implemented as a camera, a camcorder having a recording function, or the like, and the image enlarger 447 may be implemented as a microscope. As described above, if the polarization wall observing unit 445 is configured to include a camera and a microscope, the polarization wall is moved and observed and recorded. From this, the polarization wall moving distance and the polarization inverted area can be measured.
분극벽 관측부(445)는 분극벽의 관찰과 기록을 위한 화상 분석 알고리즘을 구현할 수 있다. 이에 따라, 분극벽 관측부(445)는 보다 선명한 화면의 측정을 위하여 여러 화상을 평균하여 저장하는 기능과 배경화면을 가감하는 기능을 구현하는 것도 가능하다. 분극벽 관측부(445)는 이러한 점을 고려하여 간단한 웹 카메라를 현미경의 대물렌즈 대신에 사용하여 영상 장비의 기능을 하도록 만들 수 있다.The polarization wall observer 445 may implement an image analysis algorithm for observing and recording the polarization wall. Accordingly, the polarization wall observer 445 may implement a function of averaging and storing a plurality of images and a function of adding or subtracting a background screen to measure a clearer screen. In consideration of this, the polarization wall observer 445 may use a simple web camera instead of the objective lens of the microscope to make the function of an imaging device.
한편, 분극벽 관측 시스템(400)은 상술한 구성에 더하여 전하 증폭부(charge amplifier)(450)를 더 포함할 수 있다. 이러한 전하 증폭부(450)는 신호 증폭부(420), 제2 전극관, 분극값 측정부(440) 등을 연결하는 연결로 상에 구비될 수 있다. 전하 증폭부(450)가 구성되면 시료의 분극벽을 더욱 뚜렷하게 관찰할 수 있다.On the other hand, the polarization
도 5는 본 발명의 실시예에서 분극벽을 가시화하기 위한 신호의 파형 그래프이다. 이미 언급한 바와 같이, 도 2와 같은 신호의 파형은 신호 제어부(415)와 연동되는 신호 발생부(410)가 출력한다. 이하에서는 이 신호의 파형을 분극벽 가시화 파형으로 칭하기로 한다. 한편, 본 발명에 따른 분극벽 가시화 파형을 얻기 위해 실험에서 사용한 시료는 기존 강유전체의 단결정에 비해 불순물의 함량이 10~100배 낮은 화학적 당량비로 성장되며 다이싱을 통해 웨이퍼 형태로 만들어지고 광학적으로 잘 연마된 0.5mm 두께의 1mole% 마그네슘이 포함된 MgSLN 단결정 기판이다.5 is a waveform graph of a signal for visualizing a polarization wall in an embodiment of the present invention. As already mentioned, the signal waveform of FIG. 2 is output by the
분극벽 가시화 파형은 모두 여덟개의 파트로 구성된다. 각각의 파트에 대한 설명은 다음과 같다.The polarization wall visualization waveform consists of eight parts. Description of each part is as follows.
제1 파트(①) : 전압을 걸어주기 전이다. 이때의 전압은 0V이다.First part (①): Before applying voltage. The voltage at this time is 0V.
제2 파트(②) : 분극을 시키기 위하여 전압을 걸어주는 부분이다. 전압은 3kV로 설정하였고, 전압을 걸어주는 시간과 최대 제한 전류는 각각 0.3ms~6.0ms, 0.5mA~20mA로 달리 하여 시료에 걸리는 전하량을 조절하였다.2nd part (②): The part which applies a voltage in order to polarize. The voltage was set to 3kV, and the time to apply the voltage and the maximum current limit were 0.3ms to 6.0ms and 0.5mA to 20mA, respectively, to control the amount of charge on the sample.
제3 파트(③) : 백폴링을 방지하기 위한 과정으로 일정 시간동안 전압을 가해 주었다. 이때 가해진 전압은 1.6kV이며, 시간은 100ms였다.Third part (③): A process was applied to prevent a back-polling for a certain time. The voltage applied at this time was 1.6 kV and the time was 100 ms.
제4 파트(④) : 앞에서 말한 분극벽을 가시화시키기 위한 과정으로 분극에 영향을 미치지 않을 정도인 1.4kV를 1000ms동안 걸어 주었다.4th part (④): In order to visualize the aforementioned polarization wall, 1.4kV was applied for 1000ms, which does not affect the polarization.
제5 파트(⑤) : 폴링시켜 이동한 분극벽을 다시 되돌리는 과정으로 -1.4kV를 10ms 정도 인가한 다음 필요한 경우 추가적인 펄스 전압을 걸어 주었다.Fifth part (⑤): In the process of returning the polarized wall moved by polling, -1.4kV was applied for about 10ms, and then additional pulse voltage was applied if necessary.
제6 파트(⑥) : 백폴링을 방지하기 위한 과정으로 일정 시간동안 전압을 걸어 주었다. 이때 가해진 전압은 0.7V이며, 시간은 100ms였다.6th part (⑥): In order to prevent back polling, voltage was applied for a certain time. The voltage applied at this time was 0.7V and the time was 100ms.
제7 파트(⑦) : 분극벽을 가시화시키기 위한 과정으로 -0.7V를 1000ms동안 걸어 주었다.Part 7 (⑦): -0.7V was applied for 1000ms as a process to visualize the polarization wall.
제8 파트(⑧) : 실험 전의 상태로 돌아간다. 이때의 전압은 역시 0V이다.8th part (⑧): It returns to the state before an experiment. The voltage at this time is again 0V.
준위상 정합 광소자 제작을 위한 분극벽 관측 시스템에 대한 보다 자세한 설명은 특허출원 제10-2009-0023029호(발명의 명칭 : 내부 항전기장이 낮은 광소자 제작을 위한 분극벽 관측 시스템 및 그 방법)에 기재된 내용을 참조할 수 있다.For a more detailed description of the polarization wall observation system for fabricating a quasi-phase matched optical device, see Patent Application No. 10-2009-0023029 (Invention: Polarization Wall Observation System and Method for Manufacturing Optical Device with Low Internal Anti-electromagnetic Field) See the description at.
다음으로, 본 실시예에 따른 준위상 정합 광소자를 제조하는 방법에 대해 설명한다. 도 6은 준위상 정합 광소자를 제조하는 방법에 대한 순서도이다. 그리고, 도 7은 준위상 정합 광소자 제조 방법의 단계별 참고도이다. 이하 설명은 도 6과 도 7을 참조한다.Next, a method of manufacturing the quasi-phase matched optical device according to the present embodiment will be described. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a quasi-phase matched optical device. 7 is a step-by-step reference diagram of a method for manufacturing a quasi-phase matched optical device. The following description refers to FIGS. 6 and 7.
제1 단계(STEP 1)에서는 격자 패턴을 가지는 마스크를 제조한다. 제1 단계(STEP 1)에서 제조된 마스크는 예컨대 도 7의 (a)와 같으며, 그 주기는 7.0㎛~7.8㎛인 것이 바람직하다.In the
제2 단계(STEP 2)에서는 마스크의 적어도 일면에 코팅층을 형성시킨다. 바람직하게는, 코팅층으로 감광성이 우수한 포토 레지스트(photoresist)층을 형성시킨다.In the
제3 단계(STEP 3)에서는 포토 레지스트층이 형성된 마스크를 소프트 베이킹(soft baking)시킨다. 그 이유는 포토 레지스트 속에 들어있는 용제를 증발시켜 마스크와 포토 레지스트 간의 접착력을 높이고 건조시키기 위해서이다.In the third step (STEP 3), the mask on which the photoresist layer is formed is soft baked. The reason is to evaporate the solvent contained in the photoresist to increase the adhesion between the mask and the photoresist and to dry it.
본 실시예에서는 90℃~110℃에서 50분~70분 동안 포토 레지스트층이 형성된 마스크를 소프트 베이킹시킨다. 110℃ 이상의 고온으로 70분 이상 소프트 베이킹을 수행하면 열다중화에 의해 찌꺼기(scum)이 생길 수 있으며, 90℃ 이하의 저온으로 50분 미만 소프트 베이킹을 수행하면 포토 레지스트층이 제대로 건조되지 않아 마스크에 이물질이 달라붙거나 오렌지 필(orange peel)이 생길 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 90℃~110℃에서 50분~70분 동안 포토 레지스트층이 형성된 마스크를 소프트 베이킹시키는 것이 바람직하다.In this embodiment, the mask on which the photoresist layer is formed is soft-baked for 50 to 70 minutes at 90 ° C to 110 ° C. If the soft baking is performed for more than 70 minutes at a high temperature of 110 ° C or more, scum may be generated by thermal multiplexing. If the soft baking is performed for less than 50 minutes at a low temperature of 90 ° C or less, the photoresist layer may not be dried properly. Foreign material may stick or orange peel. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to soft bake the mask on which the photoresist layer is formed for 50 minutes to 70 minutes at 90 ° C to 110 ° C.
제4 단계(STEP 4)에서는 건조된 마스크를 노광(exposure)시켜 마스크의 패턴이 포토 레지스트층으로 전달되도록 한다. 본 실시예에서는 마스크의 패턴 전체가 포토 레지스트층으로 전달되도록 건조된 마스크를 10초~20초 동안 파워가 15mW/cm3~17mW/cm3인 자외선(UV light)에 노출시켜 마스크의 노광을 수행한다.In the fourth step (STEP 4), the dried mask is exposed so that the pattern of the mask is transferred to the photoresist layer. In this embodiment, by exposure to a pattern whole mask picture dried mask to be transferred to the resist layer during 10-20 seconds UV power of 15mW / cm 3 ~ 17mW / cm 3 (UV light) to perform an exposure of the mask do.
제5 단계(STEP 5)에서는 현상(development)을 통해 마스크의 패턴을 포토 레지스트층에 형성시킨다. 본 실시예에서는 마스크의 패턴이 선명하게 포토 레지스트층에 형성되도록 현상 과정을 30초~50초 동안 진행한다.In a fifth step (STEP 5), a pattern of a mask is formed in the photoresist layer through development. In this embodiment, the development process is performed for 30 seconds to 50 seconds so that the pattern of the mask is clearly formed in the photoresist layer.
제6 단계(STEP 6)에서는 마스크의 격자 패턴이 형성된 포토 레지스트층을 포함하는 웨이퍼를 하드 베이킹(hard baking)시킨다. 본 실시예에서는 포토 레지스트층과 웨이퍼 간의 결합력을 높이기 위해 80℃~160℃에서 25분~35분 동안 하드 베이킹을 수행한다.In a sixth step (STEP 6), the wafer including the photoresist layer having the lattice pattern of the mask is hard baked. In this embodiment, hard baking is performed for 25 to 35 minutes at 80 ° C. to 160 ° C. to increase the bonding force between the photoresist layer and the wafer.
제7 단계(STEP 7)에서는 블레이드(blade)를 이용하여 웨이퍼를 소정 크기로 다이싱(dicing)시킨다.In the seventh step (STEP 7), the wafer is diced to a predetermined size by using a blade.
제8 단계(STEP 8)에서는 소정 크기로 다이싱된 웨이퍼에 대하여 전기장을 이용한 분극 반전(polarization reversal)을 수행한다. 이러한 전기적 폴링(electrical poling) 공정은 예컨대 도 7의 (b)와 같이 수행될 수 있으며, 이 공정을 통해 웨이퍼의 광학적 특성이 발현되도록 한다.In the eighth step (STEP 8), polarization reversal using an electric field is performed on the wafer diced to a predetermined size. This electrical poling process can be performed, for example, as shown in FIG. 7B, through which the optical characteristics of the wafer can be expressed.
웨이퍼에 대해 전기장을 이용한 분극 반전이 진행되는 동안, 웨이퍼에 형성된 도메인은 전술한 분극벽 관측 시스템을 통해 관찰할 수 있다. 도 8은 실시간 분극벽 관측 시스템을 이용하여 전기장을 이용한 분극 반전 동안 관찰된 웨이퍼의 도메인을 나열한 도면이다. 도 8에서 (a)는 결정핵 생성(nucleation)에 대한 이미지이며, (a')는 (a)의 일부분 확대 이미지이다. (b)는 도메인 벽(domain wall)이 증 식(propagation)되고 있음을 보여주는 이미지이며, (c)는 도메인의 주기적 포메이션을 보여준다. (d)는 도메인의 머징(merging)에 대한 이미지이며, (d')는 (d)의 일부분 확대 이미지이다. 한편, (e)와 (f)는 HF 에칭(etching) 후 관찰된 웨이퍼 도메인의 이미지들이다. 자세하게는, (e)는 LiNbo3의 육각형 도메인 모양을 나타낸 이미지이며, (f)는 도메인의 주기적 포메이션을 보여준다.During polarization reversal using an electric field for the wafer, the domains formed on the wafer can be observed through the polarization wall observation system described above. FIG. 8 lists the domains of wafers observed during polarization reversal using an electric field using a real time polarization wall observation system. In FIG. 8, (a) is an image of nucleation, and (a ') is a partially enlarged image of (a). (b) is an image showing the propagation of the domain wall, and (c) shows the periodic formation of the domain. (d) is an image of the merging of the domain, and (d ') is a partially enlarged image of (d). Meanwhile, (e) and (f) are images of wafer domains observed after HF etching. In detail, (e) is an image showing the shape of the hexagonal domain of LiNbo 3 , and (f) shows the periodic formation of the domain.
다시 도 6을 참조하여 설명한다.This will be described with reference to FIG. 6 again.
제9 단계(STEP 9)에서는 분극 반전된 웨이퍼를 연마(polishing), 특히 광 연마(optical polishing)시켜 준위상 정합 광소자를 제조한다. 본 실시예에서 이러한 연마 공정은 25분~35분 동안 진행된다. 제1 단계부터 제9 단계까지 거쳐서 제조된 준위상 정합 광소자는 도 9에 도시된 바와 같으며, 실험 결과 7.1㎛~7.4㎛의 주기를 가짐을 확인할 수 있었다.In the ninth step (STEP 9), a semi-phase matched optical device is manufactured by polishing, in particular, optical polishing, a polarized inverted wafer. In this embodiment, the polishing process is performed for 25 to 35 minutes. The quasi-phase matched optical device manufactured through the first to the ninth steps is as shown in FIG. 9, and as a result of the experiment, it can be seen that the cycle has a period of 7.1 μm to 7.4 μm.
도 10은 본 실시예에 따라 2mm 길이를 가지도록 제작된 준위상 정합 광소자를 이용하여 온도선폭을 예측한 결과를 나타낸 그래프이다. 이하 설명은 도 10을 참조한다.10 is a graph showing a result of predicting a temperature line width using a quasi-phase matched optical device manufactured to have a length of 2 mm according to the present embodiment. The following description refers to FIG. 10.
이론 계산에서 얻어진 온도선폭은 장주기로 갈수록 선형적으로 증가하는 양상을 보이고 있다. 따라서, 본 실시예에서 살펴본 바와 같이 레이저 광 결합부(140)의 근거리에 온도 조절부(160)를 위치시키는 것만으로도 녹색 레이저 광을 정밀하게 제어 가능하다.The temperature line width obtained from theoretical calculations shows a linear increase with the long period. Therefore, as described in the present embodiment, the green laser light can be precisely controlled only by placing the
본 실시예에 따른 준위상 정합 광소자 기반의 녹색 광원 생성 장치(100)는 녹색 레이저 광을 생성할 때에 펌프 광원인 LD의 스펙트럼 선폭과 파워가 지대한 영향을 미친다. 따라서, 본 실시예에 따라 준위상 정합 광소자를 제조하고 비교적 선폭이 넓은 두 레이저 광(808nm 레이저 광, 1550nm 레이저 광)을 이용한다면, 선명한 화질의 영상을 구현하면서도 스펙클 노이즈를 무시할 수 있는 수준까지 저감시킬 수 있다. 더불어, 프로젝션 디스플레이의 소형화에도 기여할 수 있다.In the quasi-phase matched optical device-based green light
다음으로, 본 실시예에 따라 스펙클 노이즈를 저감시키도록 선폭이 확대된 녹색 광원을 생성하는 방법에 대해 설명한다. 도 11은 본 실시예에 따른 녹색 광원 생성 방법을 도시한 순서도이다. 이하 설명은 도 11을 참조한다.Next, a method of generating a green light source whose line width is enlarged to reduce speckle noise according to the present embodiment will be described. 11 is a flowchart illustrating a method of generating a green light source according to the present embodiment. The following description refers to FIG. 11.
먼저, 제1 레이저 광 펌핑부(110)와 제2 레이저 광 펌핑부(120)가 서로 다른 파장을 가지는 레이저 광을 펌핑시킨다(S10). 본 실시예에서 제1 레이저 광 펌핑부(110)는 808nm 레이저 광을 제1 레이저 광으로 펌핑시키며, 제2 레이저 광 펌핑부(120)는 1550nm 레이저 광을 제2 레이저 광으로 펌핑시킨다.First, the first laser
이후, 레이저 광 방향 조정부(130)가 펌핑된 두 레이저 광 중에서 어느 하나의 레이저 광을 반사시켜 두 레이저 광이 나란하게 직진하도록 한다(S11). 그런데, 본 실시예에서는 펌핑된 두 레이저 광의 진행 방향이 평행하지 않기 때문에 S11 단계가 가능하다. 만약 펌핑된 두 레이저 광의 진행 방향이 평행하다면 S11 단계에 선행하여 어느 하나의 광을 전반사시켜 레이저 광 방향 조정부(130)로 입사되도록 하는 과정이 필요하다.Thereafter, the laser light direction adjusting unit 130 reflects any one of the pumped laser lights so that the two laser lights go straight side by side (S11). However, in this embodiment, since the advancing directions of the two pumped laser lights are not parallel, step S11 is possible. If the propagation directions of the two pumped laser lights are parallel, a process of totally reflecting any one of the lights before the step S11 is incident to the laser light direction adjusting unit 130.
이후, 레이저 광 결합부(140)가 합주파수 생성을 통해 입사된 두 레이저 광을 결합시킨다(S12). 이때 생성되는 레이저 광은 녹색 레이저 광이다.Thereafter, the
이후, 레이저 광 출력부(150)가 생성된 녹색 레이저 광을 외부로 출력시킨다(S13).Thereafter, the laser
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
레이저 프로젝션 디스플레이는 디스플레이 장치 중에서 천연색에 가까운 색채를 가장 잘 구현할 수 있다. 또한, 색 표현 범위가 CRT, LCD, PDP 등의 디스플레이 장치보다 넓어서 디스플레이의 최종 방식으로 연구되고 있는 실정이다.The laser projection display can best realize colors close to natural colors among display devices. In addition, since the color expression range is wider than that of display devices such as CRT, LCD, PDP, etc., it is being studied as a final method of display.
그런데, 이러한 레이저 프로젝션 디스플레이의 가장 큰 문제점은 사람의 눈에 쉽게 피로감을 주는 스펙클 노이즈이다. 본 실시예에 따른 녹색 광원 생성 장치는 스펙클 노이즈를 저감시키면서 선명한 화질의 영상을 구현할 수 있고, LPD의 소형화에도 기여할 수 있다. 따라서, 본 발명은 레이저 프로젝션 디스플레이를 응용한 레이저 모바일, 레이저 TV, 휴대용 LPD 등을 하루속히 시장에 선보이는 견인차 역할을 할 것으로 기대된다. 또한, 최근 디스플레이 시장 규모를 감안해 볼 때 본 발명은 국가의 부를 더욱 상승시키는 기회를 제공할 것이며, 녹색 성장에 있어서 원천기술을 확보하는 데에도 기여할 것이다.By the way, the biggest problem of such a laser projection display is speckle noise that easily fatigues the human eye. The green light source generating apparatus according to the present exemplary embodiment may implement a clear image quality while reducing speckle noise, and may also contribute to miniaturization of the LPD. Therefore, the present invention is expected to serve as a driving force for introducing laser mobile displays, laser TVs, portable LPDs, and the like to the market. In addition, given the recent display market size, the present invention will provide an opportunity to further increase the wealth of the country, and will also contribute to securing the source technology in green growth.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 녹색 광원 생성 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating an apparatus for generating a green light source according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 합주파수 생성을 위한 준위상 정합 광소자의 주기를 나타낸 그래프이다.2 is a graph illustrating a period of a quasi-phase matched optical device for generating sum frequencies.
도 3은 고정된 하나의 위상 정합 주기에서 레이저 다이오드의 파장 변화에 따른 녹색 광원의 중심 파장 변화를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing a change in the center wavelength of the green light source according to the wavelength change of the laser diode in one fixed phase matching period.
도 4는 본 실시예에 따른 분극벽 관측 시스템의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of a polarization wall observation system according to the present embodiment.
도 5는 본 발명의 실시예에서 분극벽을 가시화하기 위한 신호의 파형 그래프이다.5 is a waveform graph of a signal for visualizing a polarization wall in an embodiment of the present invention.
도 6은 준위상 정합 광소자를 제조하는 방법에 대한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a quasi-phase matched optical device.
도 7은 준위상 정합 광소자 제조 방법의 단계별 참고도이다.7 is a step-by-step reference diagram of a method for manufacturing a quasi-phase matched optical device.
도 8은 실시간 분극벽 관측 시스템을 이용하여 전기장을 이용한 분극 반전 동안 관찰된 웨이퍼의 도메인을 나열한 도면이다.FIG. 8 lists the domains of wafers observed during polarization reversal using an electric field using a real time polarization wall observation system.
도 9는 본 실시예에 따라 제조된 준위상 정합 광소자를 나타낸 도면이다.9 is a view showing a quasi-phase matched optical device manufactured according to the present embodiment.
도 10은 본 실시예에 따라 2mm 길이를 가지도록 제작된 준위상 정합 광소자를 이용하여 온도선폭을 예측한 결과를 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing a result of predicting a temperature line width using a quasi-phase matched optical device manufactured to have a length of 2 mm according to the present embodiment.
도 11은 본 실시예에 따른 녹색 광원 생성 방법을 도시한 순서도이다.11 is a flowchart illustrating a method of generating a green light source according to the present embodiment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 녹색 광원 생성 장치 110 : 제1 레이저 광 펌핑부100: green light source generating device 110: first laser light pumping unit
120 : 제2 레이저 광 펌핑부 130 : 레이저 광 방향 조정부120: second laser light pumping unit 130: laser light direction adjusting unit
140 : 레이저 광 결합부 150 : 레이저 광 출력부140: laser light coupling unit 150: laser light output unit
160 : 온도 조절부160: temperature control unit
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090057654A KR101180826B1 (en) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | Apparatus and method for generating green laser, and projection display with the said apparatus |
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| KR1020090057654A KR101180826B1 (en) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | Apparatus and method for generating green laser, and projection display with the said apparatus |
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