KR20020082514A - Optical correlator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광 패턴인식을 수행하는 광 상관기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광이 광 도파로 내부에서 복수회 반사되도록 하여 초점거리를 작게 함으로써 크기를 소형화할 수 있는 광 상관기에 관한 것이다.The present invention relates to an optical correlator for performing optical pattern recognition, and more particularly, to an optical correlator that can be downsized by reducing the focal length by allowing light to be reflected a plurality of times inside the optical waveguide.
일반적으로 광 상관기는 전자회로를 이용한 패턴인식에 비해 2차원적인 패턴을 고속으로 인식할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 광 상관기는 지문인식, 얼굴 윤곽 인식, 홍체 인식, 정맥 인식, 장문 인식 등의 보안 생체 인식 분야와 암 세포 인식 등의 의료분야와 각종 정지 및 이동 물체의 인식 등의 군사 및 산업 분야에 이용되고 있거나 이용이 기대되고 있다. 상기의 분야에서는 소형, 견고, 저가, 저전력, 고온도안정성, 경량의 광 상관기가 요구된다.In general, the optical correlator has an advantage of recognizing a two-dimensional pattern at high speed, compared to pattern recognition using an electronic circuit. Therefore, the optical correlator is used for security biometric fields such as fingerprint recognition, facial contour recognition, iris recognition, vein recognition, palmprint recognition, medical fields such as cancer cell recognition, and military and industrial fields such as recognition of various stationary and moving objects. It is and is expected to use. In the above field, a compact, robust, low cost, low power, high temperature stability, light weight correlator is required.
종래의 광 상관기는, 예를 들어반데르루그트(VanderLugt) 광 상관기의 경우, 그 주요 부품은 레이저 광원, 입력 공간광변조기, 렌즈 또는 거울 등의 첫 번째 푸리에 변환 광학 부품, 필터 공간광변조기, 렌즈 또는 거울 등의 두 번째 푸리에 변환 광학 부품, 광 검출기로 구성되며, 이와 같은 부품들을 직선적으로 나열하여 시스템을 구성했다. 이와 같은 광 상관기를 이용하여 패턴인식을 수행하는 원리는 다음과 같다.Group is a conventional optical correlation, for example, in van der reuru geuteu (VanderLugt) optical correlator, and its main component is a laser light source, enter the spatial light modulator, the first Fourier transform optical components such as lenses or mirrors, filters, spatial light modulator, lens Or a second Fourier transform optical component such as a mirror or a photo detector, and the components are arranged in a straight line. The principle of performing pattern recognition using the optical correlator is as follows.
먼저, 광원으로부터의 광이 입력 공간광변조기와 제1 푸리에 변환 광학 부품을 통과하면 입력 공간광변조기에 입력되어 있던 영상의 푸리에 변환이 얻어진다. 이때, 필터 공간광변조기에 인식하고자하는 영상의 푸리에 변환의 복소공역을 입력하면, 광이 필터 공간광변조기를 통과한 후에는 상기의 푸리에 변환과 푸리에 변환의 복소공역의 곱이 얻어지며, 제2 푸리에 변환 광학 부품을 통과하면서 이 것이 다시 푸리에 변환되며, 즉 입력 공간광변조기의 영상과 필터 공간광변조기에 입력한 푸리에 변환의 복소공역을 취하기 전의 영상간의 상관함수가 얻어져 광 검출기에 의해 읽혀진다. 즉, 만약, 입력 공간광변조기의 영상 중, 필터 공간광변조기에 입력한 푸리에 변환의 복소공역의 푸리에 변환 전의 영상과 일치하는 영상이 존재하면, 광 검출기에 그 영상의 위치가 밝은 점으로 검출되어, 입력 공간광변조기의 영상을 인식하게 된다.First, when light from a light source passes through an input spatial light modulator and a first Fourier transform optical component, a Fourier transform of an image input to the input spatial light modulator is obtained. At this time, if the complex spatial domain of the Fourier transform of the image to be recognized is input to the filter spatial optical modulator, after the light passes through the filter spatial optical modulator, the product of the complex domain of the Fourier transform and the Fourier transform is obtained, and the second Fourier This is again Fourier transformed through the conversion optical component, i.e. the correlation function between the image of the input spatial light modulator and the image before taking the complex conjugate of the Fourier transform input to the filter spatial light modulator is obtained and read by the photodetector. That is, if an image of the input spatial light modulator exists in the image corresponding to the image before the Fourier transform of the complex conjugate of the Fourier transform input to the filter spatial light modulator, the position of the image is detected by the light detector as a bright point. In addition, the image of the input spatial light modulator is recognized.
이와 같은 광 상관기의 경우, 통상, 입력 공간광변조기와 제1 푸리에 변환 광학 부품 사이의 거리, 제1 푸리에 변환 광학 부품과 필터 공간광변조기 사이의 거리, 필터 공간광변조기와 제2 푸리에 변환 광학 부품 사이의 거리, 제2 푸리에 변환 광학 부품과 광 검출기 사이의 거리는 모두 동일하게 설정되며, 그 거리를 초점거리 'f' 라고 부르고, f는 다음의 식으로 주어진다.In the case of such an optical correlator, the distance between the input spatial light modulator and the first Fourier transform optical component, the distance between the first Fourier transform optical component and the filter spatial light modulator, the filter spatial light modulator and the second Fourier transform optical component The distance between them, the distance between the second Fourier transform optical component and the photodetector, is all set equal, and the distance is called the focal length 'f', and f is given by the following equation.
f = N2P1P2/(λn)f = N 2 P 1 P 2 / (λn)
여기서, N2는 필터 공간광변조기의 한변의 화소 수, P1는 입력 공간광변조기의 화소간 간격인 화소 피치, P2는 필터 공간광변조기의 화소 피치, λ는 광원의 파장, n은 광이 통과하는 매질의 굴절률이다. 따라서, 상기 종래의 직선형 광상관기의 길이는 4f 이상이 되어 소형의 광 상관기를 구성하기에는 문제가 있다.Where N 2 is the number of pixels on one side of the filter spatial light modulator, P 1 is the pixel pitch that is the inter-pixel spacing of the input spatial light modulator, P 2 is the pixel pitch of the filter spatial light modulator, λ is the wavelength of the light source, n is light This is the refractive index of the passing medium. Therefore, the length of the conventional linear photocorrelator is 4f or more, so there is a problem in forming a compact optical correlator.
따라서 광 상관기를 소형화하기 위해, 예를 들어 미국특허 5,311,359 호에 있어서는, 상기의 각 부품 사이의 거리 f 가 직선적으로 유지되도록 하고, 입력 공간광변조기와 제1 푸리에 변환 광학 부품, 제1 푸리에 변환 광학 부품과 필터 공간광변조기, 필터 공간광변조기와 제2 푸리에 변환 광학 부품, 제2 푸리에 변환 광학 부품과 광 검출기의 각 블록을 차례로 지그재그 형태로 배치하여 광 상관기를 소형화 하고 있다. 그러나 이러한 형태의 종래기술로는 각 블록의 길이를 f 이하로 소형화할 수는 없다는 문제점이 있었다.Therefore, in order to downsize the optical correlator, for example, in US Patent 5,311, 359, the distance f between the above components is maintained linearly, and the input spatial light modulator, the first Fourier transform optical component, and the first Fourier transform optical Each of the components, the filter spatial light modulator, the filter spatial light modulator, the second Fourier transform optical component, the second Fourier transform optical component, and the photodetector in a zigzag form is sequentially miniaturized. However, this type of prior art has a problem in that the length of each block cannot be reduced to less than f.
또한, 대량의 정보를 고속으로 인식하기 위해서는, 화소 수가 많은 공간광변조기를 사용해야하나, 화소 수가 증가하면, 상기의 식에서 보듯이 N2가 커져 f가 커지므로 광상관기의 소형화 문제는 보다 심각하게 된다.In addition, in order to recognize a large amount of information at high speed, a spatial light modulator having a large number of pixels should be used. However, as the number of pixels increases, the problem of miniaturization of the optical correlator becomes more serious as N 2 becomes larger and f becomes larger, as shown in the above equation. .
따라서, 상기 각 블럭의 길이를 f이하로 소형화할 수 있는 새로운 구조의 광 상관기가 요구된다.Therefore, there is a need for a new structure of the optical correlator that can reduce the length of each block to f or less.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 광 상관기의 각 부품을 광 도파로로 연결하여 빛을 광 도파로 내부에서 경사지게 복수회 반사시킴으로써 실제의 광로장이 광 도파로의 길이 보다 길도록 하여 상기 f 보다 짧은 광 도파로를 사용하고도 원하는 f의 광로를 얻을 수 있으며, 이와 같은 광 도파로를 원하는 개수만큼 인접하게 배치하고, 각 광 도파로의 좌단 및 우단에 상기 각 부품을 배치하여, 전체 크기를 획기적으로 축소할 수 있는 초소형의 광 상관기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the present invention is to connect each component of the optical correlator to the optical waveguide to reflect light obliquely multiple times inside the optical waveguide, the actual optical path length is longer than the length of the optical waveguide The optical waveguide of the desired f can be obtained even if the optical waveguide shorter than f is used, and such optical waveguides are arranged adjacent to each other by a desired number, and each component is disposed at the left and right ends of each optical waveguide, It is an object of the present invention to provide an ultra-compact optical correlator that can significantly reduce its size.
한편, 초점거리 f는 매질의 굴절률에 반비례하므로, 광 도파로의 재질을 굴절률이 큰 물질로 사용할 경우 초점거리 f 자체를 짧게 할 수 있어 광 상관기의 소형화가 가능하다.On the other hand, since the focal length f is inversely proportional to the refractive index of the medium, when the material of the optical waveguide is used as a material having a large refractive index, the focal length f itself can be shortened, thereby miniaturizing the optical correlator.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 상관기의 중요부위를 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing important parts of an optical correlator according to an embodiment of the present invention;
도 2 는 본 발명의 광 상관기에 사용되는 광 도파로 블록의 사시도,2 is a perspective view of an optical waveguide block used in the optical correlator of the present invention;
도 3 은 본 발명의 광 상관기에 사용되는 광 도파로 블록의 평면도.3 is a plan view of an optical waveguide block used in the optical correlator of the present invention;
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1 : 광 상관기 11 : 광원1: light correlator 11: light source
12, 14, 16, 18, 30 : 광 도파로 블럭 13 : 입력 공간광변조기12, 14, 16, 18, 30: optical waveguide block 13: input spatial light modulator
15, 19 : 오목 거울 17 : 필터 공간광변조기15, 19: concave mirror 17: filter spatial light modulator
21 : CCD 카메라 31, 32 : 반사막21: CCD camera 31, 32: reflecting film
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 상관기는 광원, 입력 공간광변조기, 제1 푸리에 변환 광학 부품, 필터 공간광변조기, 제2 푸리에 변환 광학 부품, 광 검출기 및 이들 부품을 연결하는 복수의 광 도파로를 구비하고 있으며, 상기 광 도파로는 복수개의 블록으로 이루어져 서로 인접하게 설치되고, 그 양단에 인접하게 상기의 부품들이 설치된다.The optical correlator of the present invention for achieving the above object includes a light source, an input spatial light modulator, a first Fourier transform optical component, a filter spatial light modulator, a second Fourier transform optical component, an optical detector, and a plurality of optical waveguides connecting the components. The optical waveguide is formed of a plurality of blocks adjacent to each other, the components are installed adjacent to both ends.
또한, 본 발명의 광 상관기에서는, 광원으로부터 나온 광이 첫 번째 광 도파로에 경사지게 입사되며 광 도파로 내부에서 원하는 횟수 만큼 복수회 반사되면서 통과한 후, 이 광 도파로의 일 측단에 인접하게 설치된 입력 공간광변조기를 경유한 후 반사되어, 다시 인접한 두 번째 광 도파로에 경사지게 입사되며, 다시 복수회 반사되어 통과한 후, 이 광 도파로의 타단에 인접하게 설치된 푸리에 변환 광학 부품을 경유한 후 다시 반사되고, 인접하게 설치된 세 번째 광 도파로에 경사지게 입사되고, 다시 복수회 반사되어 통과한 후, 이 광 도파로의 타단에 인접하게 위치한 필터 공간광변조기를 경유한 후 다시 반사되고, 인접하게 설치한 네 번째 광 도파로에 경사지게 입사되며, 다시 복수회 반사되어 통과되며, 이 광 도파로의 일 측단에 인접하게 위치한 푸리에 변환 광학 부품을 경유한 후 다시 반사되어, 인접하게 설치된 다섯 번째 광 도파로에 경사지게 입사하여 복수회 반사되어 통과한 후 광 검출기에 들어간다.In addition, in the optical correlator of the present invention, the light emitted from the light source enters the first optical waveguide at an inclined angle and is reflected by the desired number of times inside the optical waveguide and passes thereafter, and then is input spatial light provided adjacent to one side end of the optical waveguide. Reflected after passing through the modulator, it is incident obliquely to the second adjacent optical waveguide again, and after being reflected and passed through a plurality of times, it is reflected again after passing through a Fourier transform optical component adjacent to the other end of the optical waveguide, Incident to the third optical waveguide installed inclined, reflected and passed through a plurality of times again, and then reflected again after passing through the filter spatial light modulator adjacent to the other end of the optical waveguide, and then to the fourth optical waveguide installed adjacently Inclined inclined, reflected and passed through a plurality of times, and located adjacent to one side end of the optical waveguide After passing through the Fourier transform optical component, it is reflected again, enters the fifth optical waveguide adjacently installed obliquely, reflects through a plurality of times, and enters the optical detector.
이와 같이, 본 발명의 광 상관기에서는, 광이 광 도파로 내부에서 복수회 반사되면서 진행되므로, 광로장은 광 도파로의 길이보다 길어지게 되고, 이로써 원하는 초점거리 f를 짧은 광 도파로를 이용하여 얻을 수 있으므로, 광 상관기의 크기를 작게하는 효과가 있다.As described above, in the optical correlator of the present invention, since the light is reflected while being reflected a plurality of times inside the optical waveguide, the optical path length becomes longer than the length of the optical waveguide, and thus the desired focal length f can be obtained by using a short optical waveguide. There is an effect of reducing the size of the optical correlator.
또한, 본 발명의 광 상관기에서는, 입사광의 각도를 조절하는 것에 의해, 입사광의 광 도파로 내부에서의 반사 횟수를 조절하여 광로의 길이를 조절하는 것 또한 가능하다. 아울러 광 도파로의 매질로 굴절률이 큰 투명한 물질을 사용하면, 초점거리 f를 보다 작게할 수 있다.Further, in the optical correlator of the present invention, it is also possible to adjust the length of the optical path by adjusting the number of reflections inside the optical waveguide of the incident light by adjusting the angle of the incident light. In addition, when a transparent material having a high refractive index is used as the medium of the optical waveguide, the focal length f can be made smaller.
본 발명의 광 상관기는 개념적인 것으로 반드시 다섯 개의 광 도파로를 사용해야 하는 것은 아니며, 예를 들어, 첫 번째 광 도파로를 제거하고, 광원으로부터의 빛을 입력 공간광변조기에 직접 경사지게 입사하도록 구성할 수 있는 등, 본 발명의 개념이 허용하는 한 다양한 배치가 가능하다.The optical correlator of the present invention is conceptual and does not necessarily require the use of five optical waveguides. For example, the optical correlator may be configured to remove the first optical waveguide and incline light from the light source into the input spatial light modulator. Etc. Various arrangements are possible as long as the concept of the present invention permits.
본 발명의 광 상관기에서, 광 도파로는 복굴절이 없거나 작은 투명한 재질로 이루어져 내부에서 광이 전반사되는 것이거나 내부가 비어 있고 내부에 반사막이 코팅된 것, 예를 들어 퓨즈드 실리카 또는 플라스틱 블럭의 표면을 알루미늄 등으로 코팅한 것이나, 유리 또는 플라스틱 광 섬유 등이나 속이 빈 파이프의 내면에 알루미늄 등을 코팅한 것을 사용할 수 있다. 또한 MEMS 공정을 이용하여 투명한 기판 상에 광 도파로를 형성할 수도 있다.In the optical correlator of the present invention, the optical waveguide is made of a transparent material having no birefringence or a small transparent material, and the light is totally reflected inside, or the inside is hollow, and the reflective film is coated therein, for example, the surface of the fused silica or plastic block. Coating with aluminum or the like or coating with aluminum or the like on glass or plastic optical fiber or the inner surface of a hollow pipe can be used. It is also possible to form an optical waveguide on a transparent substrate using a MEMS process.
그리고 광원으로는 다이오드 레이저 등을 사용할 수 있으며, 입력 및 필터 공간광변조기로는 액정공간광변조기, 미소 변형 거울 공간광변조기, 자기광학 공간광변조기, 다중 양자 우물 공간광변조기 등을 사용할 수 있다. 푸리에 변환 광학 부품으로는 렌즈 또는 거울 등을 사용할 수 있다. 광 검출기로는 CCD 카메라 등을 사용할 수 있다.As the light source, a diode laser or the like may be used, and as the input and filter spatial light modulator, a liquid crystal spatial light modulator, a micro strain mirror spatial light modulator, a magneto-optical spatial light modulator, and a multi-quantum well spatial light modulator may be used. As the Fourier transform optical component, a lens or a mirror can be used. As the photo detector, a CCD camera or the like can be used.
본 발명의 광 상관기를 이용하여 광 패턴인식을 수행하는 원리는 다음과 같다.The principle of performing optical pattern recognition using the optical correlator of the present invention is as follows.
광원으로부터의 광이 입력 공간광변조기와 제1 푸리에 변환 광학 부품을 통과하면 입력 공간광변조기에 입력되어 있던 영상의 푸리에 변환이 얻어진다. 이때, 필터 공간광변조기에 인식하고자하는 영상의 푸리에 변환의 복소공역을 입력하면, 광이 필터 공간광변조기를 통과한 후에는 상기의 푸리에 변환과 푸리에 변환의 복소공역의 곱이 얻어지며, 제2 푸리에 변환 광학 부품을 통과하면서 이 것이 다시 푸리에 변환 되어, 즉, 입력 공간광변조기의 영상과 필터 공간광변조기에 입력한 푸리에 변환의 복소공역을 취하기 전의 영상간의 상관함수가 얻어져, 광 검출기에 의해 읽혀진다. 만약, 입력 공간광변조기 영상 중, 필터 공간광변조기에 입력한 푸리에 변환의 복소공역의 푸리에 변환 전의 영상과 일치하는 영상이 존재하면, 광 검출기에 그 영상의 위치가 밝은 점으로 검출되어, 입력 공간광변조기의 영상을 인식하게 된다.When light from the light source passes through the input spatial light modulator and the first Fourier transform optical component, a Fourier transform of an image input to the input spatial light modulator is obtained. At this time, if the complex spatial domain of the Fourier transform of the image to be recognized is input to the filter spatial optical modulator, after the light passes through the filter spatial optical modulator, the product of the complex domain of the Fourier transform and the Fourier transform is obtained, and the second Fourier This is again Fourier transformed through the conversion optical component, i.e. the correlation function between the image of the input spatial light modulator and the image before taking the complex conjugate of the Fourier transform input to the filter spatial light modulator is obtained and read by the photodetector. Lose. If there is an image in the input spatial light modulator image that matches the image before the Fourier transform of the complex conjugate of the Fourier transform input to the filter spatial light modulator, the position of the image is detected by the light detector as a bright point, The image of the optical modulator is recognized.
이하에서는, 본 발명에 따른 광 상관기의 적합한 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the optical correlator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 상관기(1)의 사시도이다.1 is a perspective view of an optical correlator 1 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 광 상관기(1)는 레이저 광원(11), 퓨즈드 실리카 블록의 양면을 알루미늄으로 코팅한 다섯 개의 광 도파로 블록(12, 14, 16, 18, 20), 256x256 화소를 갖는 반사형 입력 공간광변조기(13), 256x256 화소를 갖는 반사형 필터 공간광변조기(17), 두 개의 오목 거울(15, 19)과 광 검출용 CCD 카메라(21)로 이루어져있다.The optical correlator 1 of the present invention is a laser light source 11, five optical waveguide blocks 12, 14, 16, 18, 20 coated with aluminum on both sides of a fused silica block, and a reflective input having 256x256 pixels. It consists of a spatial light modulator 13, a reflective filter spatial light modulator 17 having 256x256 pixels, two concave mirrors 15 and 19 and a CCD camera 21 for light detection.
광원(11)에서 나온 빛은 첫 번째 광 도파로(12)에 일정한 각도로 입사되어 이 광 도파로(12) 내부에서 도면에 나타낸 광로(22)를 따라 복수회 반사된 후, 입력 공간광변조기(13)에서 반사되어 입력 공간광변조기(13)에 기록된 영상에 따라 변조된 후, 두 번째 광 도파로(14)에 경사지게 입사되고 이 광 도파로(14) 내부에서 복수회 반사된 후, 첫 번째 오목 거울(15)에 의해 반사되어 입력 공간광변조기(13)의 영상이 푸리에 변환된 후, 세 번째 광 도파로(16)에 경사지게 입사되어 이 광 도파로(16) 내부에서 복수회 반사된 후, 필터 공간광변조기(17)에서 반사된다. 이때, 필터 공간광변조기(17)에 인식하고자 하는 영상의 푸리에 변환의 복소공역을 입력 시켜 놓으면, 광이 필터 공간광변조기(17)를 통과한 후에는 입력 공간광변조기(3)의 영상의 첫 번째 오목 거울(15)에 의한 푸리에 변환과 필터 공간광변조기(17)의 푸리에 변환의 복소공역의 곱이 얻어진다. 필터 공간광변조기(17)에서 반사된 빛은 네 번째 광 도파로(18)에 경사지게 입사되고 이 광 도파로(18) 내부에서 복수회 반사된 후, 두 번째 오목 거울(19)에 의해 반사되며, 다시 푸리에 변환 되어, 입력 공간광변조기(13)의 영상과 필터 공간광변조기(17)에 입력한 푸리에 변환의 복소공역을 취하기 전의 영상 간의 상관함수의 형태로 광 검출기(21)에 들어가게 된다.Light emitted from the light source 11 is incident on the first optical waveguide 12 at an angle, reflected inside the optical waveguide 12 a plurality of times along the optical path 22 shown in the drawing, and then the input spatial light modulator 13 ) Is modulated according to the image recorded in the input spatial light modulator 13, is incident obliquely into the second optical waveguide 14, and is reflected a plurality of times in the optical waveguide 14, and then the first concave mirror After reflecting by (15) and Fourier transforming the image of the input spatial light modulator 13, it is obliquely incident on the third optical waveguide 16 and reflected a plurality of times in the optical waveguide 16, and then the filter spatial light Reflected at the modulator 17. At this time, if the complex domain of the Fourier transform of the image to be recognized is input to the filter spatial light modulator 17, after the light has passed through the filter spatial light modulator 17, the first image of the image of the input spatial light modulator 3 is obtained. The complex product of the Fourier transform by the first concave mirror 15 and the Fourier transform of the filter spatial light modulator 17 is obtained. The light reflected from the filter spatial light modulator 17 is incident obliquely into the fourth optical waveguide 18 and reflected a plurality of times inside the optical waveguide 18, and then reflected by the second concave mirror 19, and again Fourier transformed into the photodetector 21 in the form of a correlation function between the image of the input spatial light modulator 13 and the image before taking the complex conjugate of the Fourier transform input to the filter spatial light modulator 17.
도 2는 본 실시예의 광 상관기(1)에 사용된 단위 광 도파로 블럭(30)의 사시도이다. 광 도파로 블럭(30)은 직육면체를 경사지게 절두한 형상을 가지고 있으며, 광 도파로 블럭(30)의 양면에는 빛을 반사시키기 위해 진공증착법등을 이용하여 알루미늄 박막(31, 32)이 코팅되어 있다.2 is a perspective view of the unit optical waveguide block 30 used in the optical correlator 1 of this embodiment. The optical waveguide block 30 has a shape in which the rectangular parallelepiped is inclined, and both surfaces of the optical waveguide block 30 are coated with aluminum thin films 31 and 32 using a vacuum deposition method to reflect light.
도 3은 본 실시예(1)의 광 상관기에 사용된 단위 광 도파로 블록(30)을 광이 진행하는 한 예를 나타내는 평면도이다.3 is a plan view showing an example in which light propagates through the unit optical waveguide block 30 used in the optical correlator of the present embodiment (1).
도시된 바와 같이, 광 도파로의 상하단이 45도의 각도로 절두되어 있으며, 빛이 이 절두된 상단면에 수직으로 입사하고, 광 도파로 내부에서, 그림과 같이 4번 반사될 때의 광로장 Lp는 광 도파로의 폭을 W라고 하면,As shown, the upper and lower ends of the optical waveguide are truncated at an angle of 45 degrees, and the optical path length Lp when the light is incident perpendicularly to the truncated upper surface and is reflected four times as shown in the inside of the optical waveguide is shown in the figure. If the width of the waveguide is W,
Lp = 광 도파로 내부 광로장 + 광 도파로 외부 광로장Lp = optical waveguide internal optical field + optical waveguide external optical field
여기서 n은 광 도파로 내부 매질의 굴절률이며, 광 도파로 외부 매질은 공기라고 보고 굴절률을 1로 잡았다. 본 실시예의 경우 광 도파로 매질로 사용한 퓨즈드 실리카의 굴절률은 1.44이다. 한편, 광 도파로의 길이 L은 L = 5 W이다. 따라서, 광 도파로의 길이 L과 광로장 Lp의 비는Where n is the refractive index of the optical waveguide inner medium and the optical waveguide outer medium is air, and the refractive index is set to 1. In this embodiment, the refractive index of the fused silica used as the optical waveguide medium is 1.44. On the other hand, the length L of the optical waveguide is L = 5W. Therefore, the ratio of the length L of the optical waveguide and the optical path length Lp is
이다. 이것으로부터 본 실시예의 광 상관기의 경우 원하는 초점거리 f를 f 보다 0.523 배 짧은 광 도파로를 사용하여 구현할 수 있으며, 광 상관기의 소형화가 가능하다는 것을 알 수 있다. 물론, 본 발명은 위의 실시예에 국한되는 것은 아니고, 광 도파로로의 입사각도를 변화시켜 광 도파로 내부에서의 반사 횟수를 증가시키면 원하는 초점거리 f를 보다 짧은 광 도파로를 사용하여 얻을 수 있다. 또한, 광 도파로 상하단의 절두 각도 및 형상도 다양하게 변화시킬 수 있다. 아울러 광 도파로의 재질을 굴절률이 큰 물질로 하여 초점거리 f자체를 짧게 만들 수도 있다.to be. From this, it can be seen that in the case of the optical correlator of the present embodiment, the desired focal length f can be implemented using an optical waveguide that is 0.523 times shorter than f, and the optical correlator can be miniaturized. Of course, the present invention is not limited to the above embodiment, and the desired focal length f can be obtained by using a shorter optical waveguide by changing the incident angle to the optical waveguide and increasing the number of reflections inside the optical waveguide. In addition, the truncation angle and shape of the upper and lower ends of the optical waveguide can be variously changed. In addition, the focal length f itself can be shortened by using the material of the optical waveguide having a large refractive index.
예를 들어, 화소 피치가 15 μm이며 화소 수가 256x256인 공간광변조기를 입력 및 필터 공간광변조기로 사용하고, 780 nm의 다이오드 레이저를 광원으로 사용하면, 초점거리 f는For example, using a spatial light modulator with a pixel pitch of 15 μm and a pixel count of 256x256 as the input and filter spatial light modulator, and using a 780 nm diode laser as the light source, the focal length f is
f = {256 x (15x10-4)2/ (0.78x10-4)} (cm) = 7.38 (cm)f = (256 x (15x10 -4 ) 2 / (0.78x10 -4 )} (cm) = 7.38 (cm)
이며, 본 실시예의 광 도파로를 사용할 경우, 광 도파로의 길이 L은When the optical waveguide of the present embodiment is used, the length L of the optical waveguide is
L = 7.38 (cm) ×0.523 = 3.86 (cm)L = 7.38 (cm) × 0.523 = 3.86 (cm)
가 되어, 소형의 광 상관기를 구형하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.It can be seen that it is possible to form a compact optical correlator.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명의 광 상관기에 의하면, 광 상관기의 각 부품을 광 도파로로 연결하여 빛을 광 도파로 내부에서 경사지게 복수회 반사시킴으로써, 실제의 광로장이 광 도파로의 길이 보다 길어, 짧은 광 도파로를 사용하고도 원하는 광로장를 얻을 수 있으며, 이와 같은 광 도파로를 원하는 개수 만큼 인접하게 배치하고, 각 광 도파로의 좌단 및 우단에 상기 각 부품을 배치하여, 광 상관기의 전체 크기를 획기적으로 축소할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 상기 광 도파로의 재질로 굴절률이 큰 물질을 사용하여 실질적인 광로장을 증대시켜 광 상관기를 더욱 소형화가 할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the optical correlator of the present invention, by connecting each component of the optical correlator with the optical waveguide and reflecting the light obliquely multiple times inside the optical waveguide, the actual optical path length is longer than the length of the optical waveguide, so that The desired optical path length can be obtained even by using a waveguide, and the optical waveguides can be arranged adjacent to the desired number of adjacent waveguides, and the respective components are disposed at the left and right ends of each optical waveguide, thereby greatly reducing the overall size of the optical correlator. It can be effective. In addition, by using a material having a high refractive index as the material of the optical waveguide, the optical correlator may be further miniaturized by increasing the actual optical path length.
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- 2001-04-24 KR KR1020010021914A patent/KR20020082514A/en not_active Ceased
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