KR101333323B1 - 대구경 테라헤르츠 ｍｅｍｓ 스캐닝 거울 - Google Patents

Abstract

대구경 테라헤르츠 MEMS 스캐닝 거울을 개시한다. 상기 대구경 테라헤르츠 MEMS 스캐닝 거울은 표면에 테라헤르츠 빔의 직경보다 작은 직경을 갖는 홀이 형성되어, 높은 Q-factor를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

대구경 테라헤르츠 ＭＥＭＳ 스캐닝 거울{large caliber Terahertz Wave MicroelEctroMechanical System scanning mirror}

본 발명은 테라헤르츠 파장의 빛을 반사시키고 넓은 구동범위를 갖기 위한 MEMS 미세거울에 관한 것으로, 보다 상세하게는 테라헤르츠를 반사시키기 위해 대구경 미러를 가지면서 낮은 공기저항을 가지게 함으로써 높은 Q-요소를 가지는 대구경 테라헤르츠 MEMS 거울에 관한 것이다.

종래, 테라헤르츠파의 빔을 스캔하기 위한 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 미러는 미러의 위치 조절이 가능한 static 미러와 입력신호와 미러의공진을 이용한 공진기를 통해서 발전해왔다.

테라헤르츠파는 가시광선이나 적외선보다 파장이 길기 때문에 X선처럼 투과력이 강할 뿐 아니라 X선보다 에너지가 낮아 인체에 해를 입히지 않는다. 그러나 테라헤르츠파를 만드는 광원을 개발하기 어려웠기 때문에 1990년대 중반부터 본격적으로 연구가 시작되었다.

테라헤르츠파를 만드는 방법은 자유전자레이저(Free Electron Laser) 또는 싱크로트론복사(synchrotron radiation:방사광가속기)의 전자빔을 이용하는 기술과 극초단 레이저나 비선형물질을 이용하는 기술 등이 있다.

하지만 static 미러의 경우 높은 전기적 구동력이 필요하여 의료 장비나 의료기기 그리고 저전력 휴대용 기기등에는 쓰이지 못한다. 반면에 미러와 입력신호의 공진을 이용한 MEMS 미러의 경우 미러의 위치 조절은 불가능 하지만 낮은 전기적 구동력에도 넓은 구동범위를 갖는다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 적외선과 극초단파 사이의 전자기파 영역인 테라헤르츠 영역에 파장이 길고 최소 빔의 크기가 크다는 특징을 이용하여 스캔하는 거울의 크기가 커지면서 커질수록 공기의 저항은 커지게 됨에 따라 공진을 이용하는 거울의 Q-factor는 낮아지고 Q-factor의 감소에 따라 구동범위도 작아지는문제점을 해결할 수 있는 대구경 테라헤르츠 MEMS 거울을 제고하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 MEMS 스캐닝 거울은 공기의 저항을 저하시키도록, 표면에 테라헤르츠 빔을 반사시킬 수 있는 복수 개의 홀이 형성되고, 상기 홀은 상기 표면을 관통하는 것을 특징으로 하는 대구경 테라헤르츠 MEMS 스캐닝 거울이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 MEMS 스캐닝 거울은 표면에 복수 개의 홀이 형성된 대구경 테라헤르츠 MEMS 스캐닝 거울이다.

상기 홀의 직경은 300um 보다 작거나 같은 직경인 것을 특징으로 한다.

상기 홀의 직경은 테라헤르츠파의 파장보다 작은 크기의 직경을 갖는 홀인 것을 특징으로 한다.

상기 MEMS 스캐닝 거울은 스프링, 질량 및 저항 시스템에 의해서 고유 진공수를 가지고 입력 신호가 고유 진공수와 공진을 일으켜 동작하는 공진기 내에 구비되는 거울인 것을 특징으로 한다.

상기 MEMS 스캐닝 거울은 1차원 스캔너 또는 2차원 스캔너에 장착되는 거울인 것을 특징으로 한다.

상기 MEMS 거울은 상기 MEMS 거울의 질량의 10% 이하의 질량분과 상기 MEMS 거울 내에 형성된 전체 홀의 갯수에 따른 질량이 동일하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 공진을 이용하여 구동하는 스캐닝 거울이 테라헤르츠파의 빔을 반사시키면서 높은 구동범위를 갖기 위해서는 대구경의 미러에 테라헤르츠파의 파장보다 작은 구멍을 뚫어서 공기의 저항을 줄일 수 있으며, 또한 동시에 구멍의 개수를 조절하여 거울의 질량에 10% 이하의 질량에 해당하는 구멍을 만들어 90% 이상의 질량을 유지함으로써 구멍을 뚫지 않는 거울보다 높은 Q-factor를 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 대구경 테라헤르츠 MEMS 거울을 나타낸 예시도이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합하나 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 대구경 테라헤르츠 MEMS 거울을 나타낸 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 대구경 테라헤르츠 MEMS 거울(100)은 표면에 테라헤르츠 빔의 직경보다 작은 직경을 갖는 홀(20)이 형성하여, 높은 Q-factor를 갖는 대구경 테라헤르츠 MEMS 스캐닝 거울일 수 있거나 표면에 일정한 간격 또는 서로 다른 간격을 갖는 복수 개의 홀(20)이 형성된 대구경 테라헤르츠 MEMS 스캐닝 거울일 수 있다.

상기 홀(20)의 직경은 300um 보다 작거나 같은 직경인 것을 특징으로 하며, 테라헤르츠파의 파장보다 작은 크기의 직경을 갖는 홀일 수 있다.

상기 MEMS 거울(100)은 스프링, 질량 및 저항 시스템에 의해서 고유 진공수를 가지고 입력 신호가 고유 진공수와 공진을 일으켜 동작하는 공진기(미도시) 내에 구비되는 거울인 것을 특징으로 한다.

상기 MEMS 거울(100)은 1차원 스캔 또는 2차원 스캔너에 장착되는 거울일 수 있다.

상기 MEMS 거울(100)은 거울 질량의 10% 이하의 질량분과 상기 MEMS 거울 내에 형성된 전체 홀의 갯수에 따른 질량이 동일하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 테라헤르츠 영역은 적외선과 극초단파 사이의 전자기파 영역으로 파장이 길고 최소 빔의 크기가 크다, 이러한 테라헤르츠 빔을 스캔하기 위해서는 대구경의 미러가 필요하며, 이러한 스캔 거울의 크기가 커지면 커질수록 공기의 저항은 커지게 됨에 따라 공진을 이용하는 거울의 Q-factor는 낮아지고 Q-factor의 감소에 따라 구동범위도 작아지게 된다.

따라서 본 발명은 공진을 이용하여 구동하는 스캐닝 거울이 테라헤르츠파의 빔을 반사시키면서 높은 구동범위를 갖기 위해서는 대구경의 미러에 테라헤르츠파의 파장보다 작은 구멍을 뚫어서 공기의 저항을 줄일 수 있는 발명이며, 또한 동시에 구멍의 개수를 조절하여 거울의 질량에 10% 이하의 질량에 해당하는 구멍을 만들어 90% 이상의 질량을 유지함으로써 구멍을 뚫지 않는 거울보다 높은 Q-factor를 가질 수 있는 대구경 테라헤르츠 MEMS 거울이다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상의 구체적인 일예들에 불과하며, 제조 과정상의 환경적 요소 등은 당업자에 의하여 선택적으로 변형이 가능할 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 차동의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

20: 홀 100: MEMS 거울

Claims (7)

1. 테라헤르츠 빔을 스캔하기 위한 대구경 테라헤르츠 MEMS 스캐닝 거울에 있어서,
   상기 MEMS 스캐닝 거울은 스프링, 질량 또는 저항 시스템에 따른 소정의 고유 진동수를 가지고, 상기 테라헤르츠 빔에 의한 입력 신호가 상기 고유 진동수와 공진을 일으켜 동작하는 공진기이며,
   상기 테라헤르츠 빔을 반사하는 표면에 상기 테라헤르츠 빔의 파장보다 작은 크기의 직경을 가진 다수의 관통홀이 형성되고, 그리고
   상기 MEMS 스캐닝 거울의 질량이 10% 이하 감소되도록 상기 관통홀의 개수가 조절되어 형성됨으로써,
   상기 테라헤르츠 빔을 스캔할 때 공기 저항이 감소되어 Q-factor가 높아짐에 따라 넓은 구동범위를 가지게 되는 것을 특징으로 하는 대구경 테라헤르츠 MEMS 스캐닝 거울.
   
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6. 제1항에 있어서,
   상기 MEMS 스캐닝 거울은,
   1차원 스캔너 또는 2차원 스캔너에 장착되는 거울인 것을 특징으로 하는 대구경 테라헤르츠 MEMS 스캐닝 거울.
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