초록 ▼

1단계
⦁ 고출력 광원 스캐닝 마이크로미러 설계 및 제작
- 로렌츠 힘을 이용한 전자기력 2축 구동 마이크로미러 프로토타입 제작
- SiOG 기판을 이용함으로써 간단한 제작공정을 구현（4장의 Photolithography 마스크)
- 마이크로미러 구동각 극대화를 위한 자석 최적결합 구조 설계 및 하우징 제작
- 굴절률이 다른 박막 다층 구조를 적용한 반사율 개선 최적 구조 설계 및 표면 제작
⦁ 고출력 광원 스캐닝 마이크로미러 성능 분석 및 최적화
- 레이저 스캔 변위 측정 PSD와 주파수 가변

1단계
⦁ 고출력 광원 스캐닝 마이크로미러 설계 및 제작
- 로렌츠 힘을 이용한 전자기력 2축 구동 마이크로미러 프로토타입 제작
- SiOG 기판을 이용함으로써 간단한 제작공정을 구현（4장의 Photolithography 마스크)
- 마이크로미러 구동각 극대화를 위한 자석 최적결합 구조 설계 및 하우징 제작
- 굴절률이 다른 박막 다층 구조를 적용한 반사율 개선 최적 구조 설계 및 표면 제작
⦁ 고출력 광원 스캐닝 마이크로미러 성능 분석 및 최적화
- 레이저 스캔 변위 측정 PSD와 주파수 가변 FPGA 보드를 적용하여 공진주파수 특성분석
- 마이크로미러 인가 전류에 따른 대각 회전각 구현 (수평축 광학 스캔각도: 24.45°, 수직축 광학 스캔각도: 26.32°)
- 펄스 신호 인가를 통한 마이크로미러 응답속도 측정
- 수직축 및 수평축 동시 구동을 통한 레이저 스캔 실험
- 다층 박막구조의 마이크로미러 적용 특성 분석 및 고출력 내구성 개선 (반사도: 96.2%)
⦁ 스캐닝 마이크로미러를 적용한 LIDAR 광학계 프로토타입 구현
- 스캐닝 마이크로미러 적용이 가능한 원격 거리 탐지 LIDAR 광학계 설계 및 구현
- Indirect 방식의 TOF(Time of Flight) 방식을 적용한 LIDAR 광학계 구현
- 스캐닝 마이크로미러의 속도와 레이저 펄스 폭 및 주파수 고려를 통한 거리 정보 이미지 데이터 추출 방식 설계 및 적용
- 레이저 스캐닝 방식을 이용한 원격 탐지 3D 이미징을 위한 수신부 신호처리 방식 설계
2단계
⦁ 고출력 광원 스캐닝 마이크로 미러 성능 최적화
- 반도체 공정을 통한 웨이퍼 단위 진공 패키징 기술로 전자기력 2축 구동 마이크로 미러 제작
- 진공 패키징 시의 다양한 특성 측정을 통한 미러 성능 향상 확인
- 수평, 수직축 11.92 kHz (Q-factor 1923), 1.76 kHz (Q-factor 765.9), 최대 광학 스캐닝 각도 26.3°구현,
⦁ 굴절률이 다른 박막 다층 구조를 적용한 마이크로미러 반사도 구조 개선
- 최대 optical peak power 6W 이상의 ns pulsed laser 스캐닝 마이크로 미러 구동 신뢰성 검증
- 2.3W 급의 고출력 fs pulsed laser 마이크로 미러 반사도 개선 및 구동 신뢰성 확보(6시간 연속 구동 시 구동각도 0.16° 이하, 공진주파수 2 Hz 이하의 변화 신뢰성 구현)
- 미러 표면 반사도 96.3% 달성
⦁ 광 시야각을 위한 렌즈 적용을 통해 ±17.4˚의 광 시야각 확보
⦁ 스캐닝 마이크로 미러와 고출력 광원 모듈 결합 LIDAR 시스템 구현 및 성능 평가
- 고출력 광원에 LIDAR 광학계를 결합하여 거리 측정 및 분석
- 거리 별 물체 감지 및 측정 (8 m 거리 5.1% 측정오차 구현)
⦁ FPGA의 구동각 제어를 통한 마이크로미러 공진주파수 피드백 시스템의 성능 확인
⦁ 최대 optical peak power 6W 이상의 ns pulsed laser 광원의 LIDAR 시스템 적용 후 거리 측정
⦁ 마이크로 미러 구동 신뢰성 및 마이크로 미러 결합 고출력 LIDAR 광학계의 신뢰성 및 재현성 검증

(출처 : 보고서 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 5
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 제 1절. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 제 2절. 연구개발 대상의 국내·외 연구현황 ... 11
• 제 3절. 연구개발의 중요성 ... 21
• 제 4절. 선행연구의 내용 및 결과 ... 23
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 24
• 2.1. 1단계 연구수행내용 ... 24
• 제 1 절 마이크로미러의 설계 ... 24
• 제 2 절 마이크로미러의 제작 ... 32
• 제 3 절 마이크로미러의 성능 평가 및 분석 ... 51
• 제 4 절 고출력 광원 스캐닝을 위한 마이크로미러 반사도 개선 ... 58
• 제 5 절 스캐닝 마이크로미러를 적용한 LIDAR 광학계 설계 및 구현 ... 66
• 2.2. 2단계 연구수행 내용 ... 76
• 제 1절. 웨이퍼 단위 진공 패키징 마이크로 미러의 설계 ... 76
• 제 2절. 진공 패키징 마이크로 미러의 웨이퍼 단위 제작 ... 87
• 제 3절. 진공 패키징 된 마이크로 미러의 성능 평가 및 분석 ... 93
• 제 4절. 마이크로 미러 반사도 개선 및 특성 평가 ... 103
• 제 5절. 스캐닝 마이크로 미러와 고출력 광원 모듈 결합을 통한 고속, 원격 검출 LIDAR 광학계 구현 ... 111
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 121
• 제 1절. 목표 달성도 ... 121
• 1-가. 연구개발 목표 ... 121
• 1-나. 목표 달성여부 ... 124
• 1-다. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 127
• 제 2절. 관련 분야에서의 기여도 ... 127
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 128
• 붙임. 참고문헌 ... 129
• 끝페이지 ... 131