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문제 정의
- 본 논문에서는 LR-SPP를 이용하는 능동 광소자의 한 예로서, 금속 선 위에 유전체 Bragg 회절 격자가 형성되어 있는 LR-SPP 파장 가변필터(tunable wavelength filter: TWF)를 실험적으로 구현하였다. 제작된 TWF는 앞서 설명한 LR-SPP 능동 광소자의 장점인 파장 선택성과 클래딩의 민감성이 우수하며, 금속도파로를 전극으로도 이용하여 굴절률의 손쉬운 변화를 줄 수 있기 때문에, 소자의 효율 및 제작용이성 뿐만 아니라 광소자의 집적 화 면에서도 큰 장점이 있다.
- 앞에서와 같이 TOP 클래딩과 코어, 금속도파로, 그리고 PR Bragg 격자의 제작이 모두 완료된 후에, 제작된 LR-SPP 의 열-광학적 특성을 알아보기 위하여 TOP의 굴절률이 변함에 따라 중심 파장이 정상적으로 변조되는지를 실험해 보았다. 그림 12는 외부에서 열을 공급하여 투과스팩트럼에서 소광된 중심 파장의 이동을 시험해본 그래프이다.
- 이제, 본 논문을 통해 제작/측정/평가된 금속선광 도파로에 대해 이론적으로 분석해보기로 한다. 그림 3은 금속도 파로의 두께에 따른 s애와 s섆의 유효굴절률(a)과 전파손실 계수(b)의 분산 특성을 나타낸 그림이다.
가설 설정
- 그림5는 5㎛의 넓이와 20 nm의 두께를 갖는 금속도파로 의 (a)AFM(Atomic Force Microscope) 이미지와 흰색 점선으로 표시된 부분에서 (b) 두께 분포이다. 그림 7(b)의 두께 분포를 보면 금속 선 부분의 두께는 평균적으로~ 20 nm로 설계치와 일치하고 있으며, 사각형으로 표시된 부분의 표면 거칠기는 약 9.
- 그림 6은 넓이를 가지는 금속도파로에서 ASE 광원으로부터 입사되는 빛이 (a)TM-편광과(b)TE-편광일 때의 모드 분 포이다. 그림 6(a)에서 TM-편광된 광은 금속도파로에 잘 속박되어 진행함을 볼 수 있으나, 그림 6(b)의 TE-편광된 광은 금속도파로에 거의 속박되지 못하고 주변 유전체로 퍼져 있음을 확인할 수 있다.
제안 방법
- 금속선을 주기적으로 요철(step-inwidth)을 주거나 격자슬릿 형태(metal-gap)로 만들어 LR- SPP 파장가변필터를 구현하는 방식은 이미 보고된 바가 있다.'*” 그러나, 본 논문에서는 LR-SPP을 속박하는 금속선은 그대로 놓아두고, 금속 선 표면에 유전체 격자를 만들어 파장 가변필터를 구현하는 새로운 방식을 제안하였다. 따라서, 본 논문에서 제안된 유전체 격자를 사용한 LR-SPP 파장가변필터는, 금속선에 전류를 통과시키는 경우에 기존의 주기적 구조를 갖는 금속선 광 도파로 방식에 비해 전기적인 저항을 감소시켜 전력 소모를 줄일 수 있으며, 또한 LR-SPP 도파모드의 광 손실도 줄일 수 있는 장점이 있다.
- 앞절에서 분석한 단일 금속도파로의 특성을 기반으로 Bragg 회절 격자가 금속 도파로 표면에 형성된 구조의 특성을 알아보았다. FDM으로 계산된 금속도파로 전파상수와 Bragg 격자의 주기를 계산하고, 감광제(photoresist: PR)로 Bragg 격자를 제작하여 PR의 조건에 따른 필터의 특성을 조사하여 PR 격자의 사용 가능성을 우선적으로 조사하였다. PR 격자의 사용 가능성 조사 과정은 다음과 같다.
- 제작된 LR-SPP 금속도파로와 단일 모드 광섬유 간의 광신호 입출력은 단면 결합 (butt-coupling) 방법을 사용하였다. LR-SPP 모드가 TM-편광 이므로 ASE 출력단에 편광자(polarizer)와 편광조절기 (polarization controller)를 사용하였으며, 파장가변 LD에서는 편광조절기만 부착하여 사용하였다. 광섬유와 금속도파로의 정렬을 위해 5-축조절이 가능한 정밀XYZ-stage와 600배의 배율을 가지는 광학현미경이 사용되었고, 금속도파로의 모드분포는 적외선 CCD 카메라를 이용해 출력단에서 관찰하였으며, 금속도파로를 투과한 광의 스펙트럼 및 광의세기는 OSA(optical spectrum analyzer; MS9710B, Anritsu)와 GaAs PD(photodiode; 81624A, Agilant)를 이용하여 측정하였다.
- LR-SPP 모드가 TM-편광 이므로 ASE 출력단에 편광자(polarizer)와 편광조절기 (polarization controller)를 사용하였으며, 파장가변 LD에서는 편광조절기만 부착하여 사용하였다. 광섬유와 금속도파로의 정렬을 위해 5-축조절이 가능한 정밀XYZ-stage와 600배의 배율을 가지는 광학현미경이 사용되었고, 금속도파로의 모드분포는 적외선 CCD 카메라를 이용해 출력단에서 관찰하였으며, 금속도파로를 투과한 광의 스펙트럼 및 광의세기는 OSA(optical spectrum analyzer; MS9710B, Anritsu)와 GaAs PD(photodiode; 81624A, Agilant)를 이용하여 측정하였다.
- 금속으로 된 광도파로를 이용하여 LR-SPP 파장가변필터 를 설계 및 제작하였으며, 열-광학 폴리머를 이용한 LR-SPP 소자의 파장가변필터특성을 분석하였다. 대칭적인 유전체 내부에 형성된 두 개의 기본 LR-SPP 모드#에 대해, 금속도파로의 두께에 따른 분산관계를 FDM 방법을 이용하여 분석하였다.
- 전자는 광소자의 횡적 집적도를, 후자는 종적 집적도를 높여주는데, 그 이유는 상호작용의 세기가 커지면 도파 모드를 제어하기 위해 요구되는 도파로의 길이는 줄어들기 때문이다. 본 논문에서, 이러한 요구사항을 만족하면서도 기존과는 다른 새로운 방법으로서, 표면 플라즈모폴라리톤(surface plasmon-polariton: SPP) 도 파로를 기반으로 한 능동형 광소자를 구현하였다.
- 형성된 금속도파로 위에 적당히 희석된 양성감광제 (positive PR)를 스핀 코팅하여, PR로 된 Bragg 격자의 두께를 최종적으로 조정할 수 있도록 하였다. 본 실험에서는 AZ6612K(Hoechst) PR을 AZ 1500 희석제에 희석시켜 농도를 조절하여 두께를 조절하였다. PR:희석제 비율은 30%, 10%, 7%로 하였으며, 희석된 PR의 두께는 희석농도에 대하여 각각~300 nm, -150 nm, -100 nm 정도였다.
- 앞절에서 분석한 단일 금속도파로의 특성을 기반으로 Bragg 회절 격자가 금속 도파로 표면에 형성된 구조의 특성을 알아보았다. FDM으로 계산된 금속도파로 전파상수와 Bragg 격자의 주기를 계산하고, 감광제(photoresist: PR)로 Bragg 격자를 제작하여 PR의 조건에 따른 필터의 특성을 조사하여 PR 격자의 사용 가능성을 우선적으로 조사하였다.
- 금속도파로 구조에 PR 같이 굴절률이 높은 물질(v2rL60)로 격자를 형성할 때에는 금속선위아래로의 굴절률 차이에 의한 진행 손실의 증가도 고려되어야 함을 알 수 있었다. 위 결과로부터 본 실험에서는 두 조건이 잘 절충되는 10% 농도의 PR 용액을 기준으로 LR-SPP 파장가 변용 Bragg 격자를 금속도파로 위에 형성하였다.
- Bragg 격자의 길이는 UV 노광을 통하여 길이가 5 mm, 폭이 2 mm가 되도록 하였다. 전류는 nA 단위까지 전류측정이 가능한 직류 전원 공급기를 이용하여 전극에 주입하였다.
- 제작된 LR-SPP의 광학적 특성을 광통 신 파장 영역(~ 1500 nm)에서 측정하였다. 광원으로는 1550 nm의 중심 파장을 가지고 선폭이 60 nm 인 ASE(Amplification of spontaneous emission) 광원과 선폭이 1 pm이고 1520-1640 nm 영역에서 파장 가변이 가능한 파장가변레이저 다이오드(tunable laser diode; 81640A, Agilant)를 사용하였다.
- 금속도파로는 앞의 3-2절에 설명한 바와 같이 실리콘 기판 위에 15㎛ 이상의 두께로 TOP를 도포한 후, 두께가 20 nm, 선폭이 5㎛이 되도록 Au 금속도파로를 형성하였다. 형성된 금속도파로 위에 적당히 희석된 양성감광제 (positive PR)를 스핀 코팅하여, PR로 된 Bragg 격자의 두께를 최종적으로 조정할 수 있도록 하였다. 본 실험에서는 AZ6612K(Hoechst) PR을 AZ 1500 희석제에 희석시켜 농도를 조절하여 두께를 조절하였다.
- 65 mm 등으로 길어지면 전체적인 진행 손실이 -45dB 이하로 점차 증가하며, 회절 격자의 길이가 짧아지면 소광률이 줄어들게 되므로, 격자의 두께와 길이를 조절함으로써 제작시의 소광율과 전체 손실을 선택적으로 조절할 수 있음을 알 수 있다. 회절격자 의 길이 조절은 홀로그램 간섭을 이용해 PR 격자를 넓게 형성한 후, 원하는 길이를 갖는 마스크 패턴을 이용해 한번 더 노광을 하여 격자길이를 선택하는 방식으로 제작하였다.
대상 데이터
- 회절 격자의 두께와 굴절률은 반사되는 모드의 파장 폭(Δλ)과 소광율(extinction ratio)을 결정하는 중요한 변수가 된다. Bragg 격자가 만들어진 후 단일 금속도파로를 제작할 때와 동일한 방법으로 위쪽 클래딩을 TOP 로 코팅하였고, 시험용으로 제작된 Bragg 격자는 금속 도파 로가 제작된 기판의 전체 면에 형성되었다.
- 그림 12는 외부에서 열을 공급하여 투과스팩트럼에서 소광된 중심 파장의 이동을 시험해본 그래프이다. 격자의 길이는 10.3 mm로 제작되었으며, 외부 열원으로 열선을 이용하여 실리콘 기판의 밑면에서 시료 전반에 열을 가하였다. 중심파장에서 의 소광율은 25 dB 이상이었다.
- 그리고 me 모드의 차수를 표시하며, z는 모드가 방사손실을 가지는가 (/; leaky) 가지지 않는가(b; bound)를 나타낸다[6] 금속선의 폭이 유한한 경우 식(1)과 같이 주어지는 해석적 분산 방정식은 존재하지 않는 것으로 알려져 있기 때문에, FDM(Finite- Difference-Method)를 적용하여 수치해 석적으로 계산하였다. 계산에 사용된 금의 유전상수는 1550 nm 의 파장에 서 #로 감쇠 전반사법으로 측정한 값을 사용하였으며, 주변 물질의 유전상수는 2.25, 금속선의 폭은 5㎛이다. 그림3을 보면 금속의 두께가 얇아짐에 따라 s없모드의 유효굴절률과 전파손실 계수가 모두 감소하며, s셔는 유효굴절률과 전파손실 계수가 모두 증가하는 경향을 보인다.
- 제작된 LR-SPP의 광학적 특성을 광통 신 파장 영역(~ 1500 nm)에서 측정하였다. 광원으로는 1550 nm의 중심 파장을 가지고 선폭이 60 nm 인 ASE(Amplification of spontaneous emission) 광원과 선폭이 1 pm이고 1520-1640 nm 영역에서 파장 가변이 가능한 파장가변레이저 다이오드(tunable laser diode; 81640A, Agilant)를 사용하였다. 제작된 LR-SPP 금속도파로와 단일 모드 광섬유 간의 광신호 입출력은 단면 결합 (butt-coupling) 방법을 사용하였다.
- 그림 9는 PR로 제작된 Bragg 회절 격자에 의해 반사된 파를 Circulator를 이용해 측정한 반사도(reflectance) 스팩트럼(실선)과 투과도(transmittance) 스팩트럼(점선)을 측정한 결과이다. 광원은 2 mW의 파장가변 LD를 사용하였으며, Bragg 격자의 반사도는 약 10 dB의 소광율을 가지고 있으며, 투과도는 약 10 dB 이상의 소광율을 보인다.(본 실험에 사용된 검출기의 성능 문제로 절대 값이 스3 dB 이하에서는 측정감도가 부족하여, 투과도 측 정치가 부정확하게 나타나 있다.
- 제작한 금속도파로의 두께는 20 nm, 도파로선폭은 각각 2 nm, 4 uim, 5 |im, 7 um이며, 제작된 시료를 5 mm ~ 30 mm 길이로 절단하여 금속 도파로 길이에 따른 투과세기를 측정하였다. 광원은 ASE를 사용하였으며, 투과세기는 1520 nm ~ 1580 nm 파장 대 역을 갖는 ASE 광의 전체 투과세기가 OSA로 측정된 것이다. 그림 7에서 직선들은 측정된 각각의 결과를 선형의 함수로 fitting한 그래프로 기울기는 진행손실(propagation loss)을, y-절편은 광섬유와 의 결합손실(coupling loss)을 의미한다.
- 파장 필터용 금속도파로의 회절 격자 제작 과정은 다음과 같다. 금속도파로는 앞의 3-2절에 설명한 바와 같이 실리콘 기판 위에 15㎛ 이상의 두께로 TOP를 도포한 후, 두께가 20 nm, 선폭이 5㎛이 되도록 Au 금속도파로를 형성하였다. 형성된 금속도파로 위에 적당히 희석된 양성감광제 (positive PR)를 스핀 코팅하여, PR로 된 Bragg 격자의 두께를 최종적으로 조정할 수 있도록 하였다.
- LR- SPP의 특성상 만약 금속도파로 주변에 이물질이 남거나 경계면이 지저분하게 되면 광도파로의 진행 손실이 증가하게 되고, 필터의 기본적인 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 본 논문의 금속도파로는 마스크와 UV 노광을 이용한 PR lift-off 방법으로 제작되었고, 금속물질로는 금(Au)을 사용되었으며, 1550 nm에서 금의 유전상수는 #이다. 금은 열 증착기(thermal Evaporator)를 이용하여 TOP 위에 0.
- 본 실험에 주로 사용된 TOP는 ZPU12-470(Fluorinated acrylate photopolymer, ChemOptics Inc.)로서 질소 환경의 자외선 파장 영역대에서 광활성 경화가 이루어지며, 박막으로 기판에 안착되는 공정이 간단하여 두께의 조절 역시 매우 용이하다. 이 TOP는 실온에서의 기본 굴절률이 1.
- 실험에서는 기판 위에 TOP를 스핀 코팅하였으며, 폴리머를 지탱할 기판으로는 소자 제작 후 시료의 처리가 용이한 실리콘 기판을 사용하였다. 코팅된 TOP는 질소 환경에서 UV 광원으로 노광하여 경화하였는데 광학적인 특성을 보다 좋게 하기 위하여 질소 환경의 170℃ 가열판에서 30분 이상 열처리를 하여 마무리했다.
- 그림7은 금속도파로의 폭에 따른 광투과특성(transmittance) 을 도파로 길이에 대해 측정한 결과이다. 제작한 금속도파로의 두께는 20 nm, 도파로선폭은 각각 2 nm, 4 uim, 5 |im, 7 um이며, 제작된 시료를 5 mm ~ 30 mm 길이로 절단하여 금속 도파로 길이에 따른 투과세기를 측정하였다. 광원은 ASE를 사용하였으며, 투과세기는 1520 nm ~ 1580 nm 파장 대 역을 갖는 ASE 광의 전체 투과세기가 OSA로 측정된 것이다.
이론/모형
- 여기서, 모드의 표시를 위해 사용한 끼/!와 같은 방식은 편리성을 위해 널리 사용되고 있는데, r는 금속선의 폭방향으로 모드가 대칭(s) 인지 반대칭0)인지를 나타내며, y는 금속선의 두께 방향으로 대칭(s)인지 반대칭(a)인지를 나타낸다. 그리고 me 모드의 차수를 표시하며, z는 모드가 방사손실을 가지는가 (/; leaky) 가지지 않는가(b; bound)를 나타낸다[6] 금속선의 폭이 유한한 경우 식(1)과 같이 주어지는 해석적 분산 방정식은 존재하지 않는 것으로 알려져 있기 때문에, FDM(Finite- Difference-Method)를 적용하여 수치해 석적으로 계산하였다. 계산에 사용된 금의 유전상수는 1550 nm 의 파장에 서 #로 감쇠 전반사법으로 측정한 값을 사용하였으며, 주변 물질의 유전상수는 2.
- 금속으로 된 광도파로를 이용하여 LR-SPP 파장가변필터 를 설계 및 제작하였으며, 열-광학 폴리머를 이용한 LR-SPP 소자의 파장가변필터특성을 분석하였다. 대칭적인 유전체 내부에 형성된 두 개의 기본 LR-SPP 모드#에 대해, 금속도파로의 두께에 따른 분산관계를 FDM 방법을 이용하여 분석하였다. 진행 손실이 가장 적은 s"모드가 LR-SPP 파장필터에 가장 적합하였으며, 주변 유전체 물질의 굴절률 변화에도 매우 민감한 분산 특성을 가지고 있었다.
- 본 논문의 SPP 능동형 광소자는 LR-SPP를 이용한다. 이미 지적한 바와 같이 LR-SPP는 클래딩을 형성하는 유전체 영역에 대부분(99% 이상)의 도파 모드 에너지와 전자기장 분포를 가지고 있기 때문에, 클래딩 민감성에 기초한 능동형 광소자로서 많은 장점을 가지게 된다.
- 광원으로는 1550 nm의 중심 파장을 가지고 선폭이 60 nm 인 ASE(Amplification of spontaneous emission) 광원과 선폭이 1 pm이고 1520-1640 nm 영역에서 파장 가변이 가능한 파장가변레이저 다이오드(tunable laser diode; 81640A, Agilant)를 사용하였다. 제작된 LR-SPP 금속도파로와 단일 모드 광섬유 간의 광신호 입출력은 단면 결합 (butt-coupling) 방법을 사용하였다. LR-SPP 모드가 TM-편광 이므로 ASE 출력단에 편광자(polarizer)와 편광조절기 (polarization controller)를 사용하였으며, 파장가변 LD에서는 편광조절기만 부착하여 사용하였다.
성능/효과
- 대칭적인 유전체 내부에 형성된 두 개의 기본 LR-SPP 모드#에 대해, 금속도파로의 두께에 따른 분산관계를 FDM 방법을 이용하여 분석하였다. 진행 손실이 가장 적은 s"모드가 LR-SPP 파장필터에 가장 적합하였으며, 주변 유전체 물질의 굴절률 변화에도 매우 민감한 분산 특성을 가지고 있었다. 또한, 도파로 폭이 커질수록 LR-SPP 금속도파로의 진행 손실이 증가하였으며, 도파로 길이에 대해서는 도파로 폭에 관계없이 진행 손실이 선형적으로 증가하였다.
- 코팅된 TOP는 질소 환경에서 UV 광원으로 노광하여 경화하였는데 광학적인 특성을 보다 좋게 하기 위하여 질소 환경의 170℃ 가열판에서 30분 이상 열처리를 하여 마무리했다. 3.4 정도의 높은 굴절률 값을 갖는 실리콘 기판에 의한 LR-SPP 모드의 전파 손실을 막기 위하여 TOP를 이상의 두께로서 충분히 두껍게 하였다.만일 금속도파로와 실리콘 기판과 맞닿은 아래쪽 유전체의 두께가 이하로 얇아지게 되면 출력단으로 나오는 모드의 크기인 MFD(Mode field diameter)와 진행 손실이 불안정적으로 나오게 된다.
- 57 dB 이하로 매우 적었다. LR-SPP 파장가변소자에서 핵심 역할을 하는 Bragg 격자로서 유전체인 PR을 금속도파로 위에 형성하여 도 매우 우수한 파장 필터 기능을 수행할 수 있음을 알았는데, 이는 기존에 제안되었던 방식인 금속도파로 측면을 주기적으로 요철을 주거나 불연속적으로 격자구조를 만드는 것들에 비하여 진행 손실이 적고 제작상에도 많은 장점이 있을 것으로 판단된다. 특히, LR-SPP 도파로 자체에 직접 전류 신호를 가하는 경우에는 LR-SPP 금속 도파로에 변형을 많이 주지 않는 유전체 Bragg 격자를 이용하는 본 논문의 방법이 매우 유력하다.
- PR의 농도가 10%인 경우에는 금속도파로의 진행 손실이 ~25 dB/cm 정도로 측정되었으며, 희석비가 7%인 경우에도 비슷한 진행 손실을 보였다. 금속도파로 구조에 PR 같이 굴절률이 높은 물질(v2rL60)로 격자를 형성할 때에는 금속선위아래로의 굴절률 차이에 의한 진행 손실의 증가도 고려되어야 함을 알 수 있었다. 위 결과로부터 본 실험에서는 두 조건이 잘 절충되는 10% 농도의 PR 용액을 기준으로 LR-SPP 파장가 변용 Bragg 격자를 금속도파로 위에 형성하였다.
- 72 mA 까지 증가함에 따라 필터의 중심 파장이 단파장 방향으로 이동함을 확인할 수 있었다. 따라서, LR-SPP 금속도파로에 직접 전류를 가하는 방식으로, 광신호를 전류 신호로 직접 변조할 수 있음을 증명하였다. 그러나, 이러한 LR-SPP 파장 필터의 전극 구조는 주입되는 전류가 증가함에 따라 필터투과도가 감소되는 문제점도 내포하고 있다.
- '*” 그러나, 본 논문에서는 LR-SPP을 속박하는 금속선은 그대로 놓아두고, 금속 선 표면에 유전체 격자를 만들어 파장 가변필터를 구현하는 새로운 방식을 제안하였다. 따라서, 본 논문에서 제안된 유전체 격자를 사용한 LR-SPP 파장가변필터는, 금속선에 전류를 통과시키는 경우에 기존의 주기적 구조를 갖는 금속선 광 도파로 방식에 비해 전기적인 저항을 감소시켜 전력 소모를 줄일 수 있으며, 또한 LR-SPP 도파모드의 광 손실도 줄일 수 있는 장점이 있다. LR-SPP는 전기쌍극자의 진동이기 때문에 전자기장은 횡파 성분(TM편광) 만을 가지므로, 편광민감성 소자에 의 응용 가능성을 가지고 있다.
- 진행 손실이 가장 적은 s"모드가 LR-SPP 파장필터에 가장 적합하였으며, 주변 유전체 물질의 굴절률 변화에도 매우 민감한 분산 특성을 가지고 있었다. 또한, 도파로 폭이 커질수록 LR-SPP 금속도파로의 진행 손실이 증가하였으며, 도파로 길이에 대해서는 도파로 폭에 관계없이 진행 손실이 선형적으로 증가하였다. 두께가 20 nm, 폭이 5㎛ 정도인 금속도파로에 형성된 LR-SPP의 ssj모드는 단일 모드 광섬유와 유사한 크기를 가지고 있어서 접합 손실이 0.
- 우선적으로 LR-SPP 필터의 열-광학적 변조 특성이 있는지를 알아보기 위한 시도이므로, 변환된 온도에 대한 정량적인 자료는 측정하지 않았으며, 광원으로는 2 mW의 파장가변 LD가 사용되었다. 시료에 열을 가함에 따라 중심 파장이 1559.6 run 에서 1541.4 nm 까지 점차적으로 단파장 방향으로 이동하는 것을 볼 수 있었으며, 외부에서 가해준 열에 의한 파장가 변 범위 는 약 18.2 nm이었다.
- 45로 0:002 간격으로 변화한다고 가정하여 계산한 LR-SPP 모드의 유효굴절률이 도시되어 있다. 예상되는 굴절률 가변영역에 서의 유효굴절률이 주변 물질의 유전상수의 변화량만큼 충분히 선형적으로 변화함을 확인할 수 있다. 폴리머의 열-광학적 특성으로 굴절률이 1.
- 57 dB 정도로 측정되었다. 측정된 진행 손실 값은 실험조건과 동일한 구조에서 FDM로 계산된 진행 손실인 4, 78 dB/cm에 비해 매우 큰 값이 측정되었는데, 이는 실험과정에 있어서 많은 개선점이 있음을 암시한다. 광섬유와 금속 도파 로 간의 결합손실이 도파로선폭이 5㎛일 때 가장 작은 이유는 단일 모드 광섬유의 모드 크기와 가장 근접하기 때문이다.
- LR-SPP 파장가변소자에서 핵심 역할을 하는 Bragg 격자로서 유전체인 PR을 금속도파로 위에 형성하여 도 매우 우수한 파장 필터 기능을 수행할 수 있음을 알았는데, 이는 기존에 제안되었던 방식인 금속도파로 측면을 주기적으로 요철을 주거나 불연속적으로 격자구조를 만드는 것들에 비하여 진행 손실이 적고 제작상에도 많은 장점이 있을 것으로 판단된다. 특히, LR-SPP 도파로 자체에 직접 전류 신호를 가하는 경우에는 LR-SPP 금속 도파로에 변형을 많이 주지 않는 유전체 Bragg 격자를 이용하는 본 논문의 방법이 매우 유력하다. 그러나, LR-SPP 금속도파로에 광신호와 동시에 직접 전기 신호를 가하는 경우에 있어서는 진행 손 실의 증가로 인하여 소자로서의 응용 측면에서 아직은 한계를 가지고 있으며, 효율적인 열분산과 전극구조의 최적화 등 앞으로 보다 많은 개선연구가 필요하다.
- 그림 14는 전극 구조를 갖는 LR-SPP 파장 필터에 전류를 주입하면서 ASE 광원을 이용하여 측정한 파장가변 특성이다. 필터에 가해지는 전류가 0 mA에서 3.06 mA, 3.72 mA 까지 증가함에 따라 필터의 중심 파장이 단파장 방향으로 이동함을 확인할 수 있었다. 따라서, LR-SPP 금속도파로에 직접 전류를 가하는 방식으로, 광신호를 전류 신호로 직접 변조할 수 있음을 증명하였다.
후속연구
- 특히, LR-SPP 도파로 자체에 직접 전류 신호를 가하는 경우에는 LR-SPP 금속 도파로에 변형을 많이 주지 않는 유전체 Bragg 격자를 이용하는 본 논문의 방법이 매우 유력하다. 그러나, LR-SPP 금속도파로에 광신호와 동시에 직접 전기 신호를 가하는 경우에 있어서는 진행 손 실의 증가로 인하여 소자로서의 응용 측면에서 아직은 한계를 가지고 있으며, 효율적인 열분산과 전극구조의 최적화 등 앞으로 보다 많은 개선연구가 필요하다.
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