[논문]비대칭 격자구조에 기초한 플라즈마 편광 빔 분리기의 구현

호광춘

doi:10.7236/jiibc.2024.24.2.155

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편광 선택적 빔 분리 격자는 수많은 광학 정보처리 시스템에서 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 고효율 플라즈마 편광 빔 분리기 (PBS)를 설계하기 위하여 Littrow 구조에서 Ag 금속 층으로 구성된 소자를 구현하였다. 구현한 PBS는 투과되는 0차 TE 편광과 반사되는 0차 TM 편광에서 높은 회절효율을 달성할 수 있도록 격자깊이 및 격자 비율을 정확한 모드 전송선로 이론 (Modal Transmission-Line Theory)을 사용하여 최적화하였다. 최적화된 결과로부터 PBS는 입사 파장과 각도에 대한 광대역 특성의 장점을 가지고 있으며, TE, TM 편광 모두에 대하여 95% 보다 높은 효율을 나타내었다. 그러므로, 높은 흡광비를 갖는 이 고효율 PBS 광대역 격자는 우수한 광 회절 장치로 사용될 수 있다.

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The polarization-selective beam splitter grating can be widely used in numerous optical information processing systems. In this paper, to design a high-efficiency plasma polarization beam splitter (PBS), the structure composed of an Ag metal layer in Littrow mounting is implemented. To achieve high ...

The polarization-selective beam splitter grating can be widely used in numerous optical information processing systems. In this paper, to design a high-efficiency plasma polarization beam splitter (PBS), the structure composed of an Ag metal layer in Littrow mounting is implemented. To achieve high diffraction efficiency in the transmitted 0th-order TE polarization and the reflected 0th-order TM polarization, the grating depth and grating ratio of presented PBS is optimized by using rigorous Modal Transmission-Line Theory. From the optimized results, PBS has advantages of wide band properties for incident wavelength and angle, and the efficiency is higher than 95% for both TE and TM polarization. Therefore, this highly efficient PBS wideband grating with high extinction ratio can be used as an excellent optical diffraction device.

주제어

표/그림 (6)

그림 그림 1. 비대칭 격자 프로파일을 갖는 플라즈마 편광 빔 분리기의 구성도와 그 등가 전송선로 망. Fig. 1. Schematic diagram of plasmonic polarization beam splitter with asymmetric grating profile, and the equivalent transmission-line network.
$그림 2. 금속 층의 두께와 격자깊이에 대한 0차 모드의 회절 전력: (a) TE 모드의 투과 전력, (b) TM 모드의 반사전력. Fig. 2. Diffraction powers of 0th-order versus grating depth and thickness of metal layer: (a) transmitted power of TE mode, and (b) reflected power of TM mode.$ 그림 그림 2. 금속 층의 두께와 격자깊이에 대한 0차 모드의 회절 전력: (a) TE 모드의 투과 전력, (b) TM 모드의 반사전력. Fig. 2. Diffraction powers of 0th-order versus grating depth and thickness of metal layer: (a) transmitted power of TE mode, and (b) reflected power of TM mode.
$그림 3. TE 모드 하에서 격자깊이와 격자 비율에 대한 0차 모드의 투과된 회절 전력. Fig. 3. (Color Online)Transmitted diffraction power of 0th-order versus grating depth and duty cycle under TE mode.$ 그림 그림 3. TE 모드 하에서 격자깊이와 격자 비율에 대한 0차 모드의 투과된 회절 전력. Fig. 3. (Color Online)Transmitted diffraction power of 0th-order versus grating depth and duty cycle under TE mode.
$그림 4. TM 모드 하에서 격자깊이와 격자 비율에 대한 0차 모드의 반사된 회절 전력. Fig. 4. (Color Online) Reflected diffraction power of 0th-order versus grating depth and duty cycle under TM mode.$ 그림 그림 4. TM 모드 하에서 격자깊이와 격자 비율에 대한 0차 모드의 반사된 회절 전력. Fig. 4. (Color Online) Reflected diffraction power of 0th-order versus grating depth and duty cycle under TM mode.
$그림 5. 입사각과 동작 파장에 대한 0차 모드의 회절 전력: (a) TE 모드의 투과 전력, (b) TM 모드의 반사 전력. Fig. 5. Diffraction power of 0th-order versus incidence angle and operating wavelength: (a) transmitted power of TE mode, and (b) reflected power of TM mode.$ 그림 그림 5. 입사각과 동작 파장에 대한 0차 모드의 회절 전력: (a) TE 모드의 투과 전력, (b) TM 모드의 반사 전력. Fig. 5. Diffraction power of 0th-order versus incidence angle and operating wavelength: (a) transmitted power of TE mode, and (b) reflected power of TM mode.
$그림 6. (a) 입사각과 (b) 동작 파장에 대한 0차 모드의 회절 전력. Fig. 6. (Color Online) Diffraction power of 0th-order versus (a) incidence angle, and (b) operating wavelength.$ 그림 그림 6. (a) 입사각과 (b) 동작 파장에 대한 0차 모드의 회절 전력. Fig. 6. (Color Online) Diffraction power of 0th-order versus (a) incidence angle, and (b) operating wavelength.

AI 본문요약
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제안 방법

이러한 비대칭 PBS 격자에서 회절 특성을 분석하고, 격자 파라미터를 평가하기 위하여 반사 또는 투과 에너지의 효율을 평가하였다. MTLT 기반 시뮬레이션 및 최적화를 통해 합리적인 구조 파라미터 범위 내에서, 연결된 금속 층의 정확한 두께와 비대칭 격자깊이를 예측하고 결정하였다. 격자의 최적 프로파일을 사용하여, TE 편광의 경우 0차 모드의 투과 효율이 그리고 TM 편광의 경우 0차 반사 효율이 각각 95% 이상의 높은 에너지 효율이 발생하는 신뢰성을 확인하였다.
결정된 PBS의 물리적 요소들에 기초하여, 반사되는 TM 모드와 투과되는 TE 모드의 n차 편광은 아래와 같은 등가 전송선로 망의 power balance 특성을 만족하도록 분석되었다.
본 논문에서는, 금속 층을 포함하는 비대칭 격자구조로 구성된 광 PBS를 설계하였다. 이러한 비대칭 PBS 격자에서 회절 특성을 분석하고, 격자 파라미터를 평가하기 위하여 반사 또는 투과 에너지의 효율을 평가하였다.
본 논문에서는, 금속 층을 포함하는 비대칭 격자구조로 구성된 광 PBS를 설계하였다. 이러한 비대칭 PBS 격자에서 회절 특성을 분석하고, 격자 파라미터를 평가하기 위하여 반사 또는 투과 에너지의 효율을 평가하였다. MTLT 기반 시뮬레이션 및 최적화를 통해 합리적인 구조 파라미터 범위 내에서, 연결된 금속 층의 정확한 두께와 비대칭 격자깊이를 예측하고 결정하였다.

대상 데이터

전자기 모델링 도구로는, 그림 1에서 보듯이 정확한 MTLT를 적용하였다. 이 이론은 횡방향 주기구조의 내부에 분포하는 필드의 Fourier 모드 분해법과 마이크로파 공학의 전송선로 원리를 기반으로 하며, 서브파장의 주기격자 구조를 쉽게 분석하기 위하여 정립된 기술이다.

참고문헌 (9)

Carvalho EJ, Braga ES, Cescato LH, "Study of the injection molding of a polarizing beam splitter," Applied Optics, Vol. 45, pp. 100~103, 2006. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.45.000100？

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Ekinci Y, Solak HH, David C, Sigg H, "Bilayer Al wire-grids as broadband and high-performance polarizers," Optics Express, Vol. 14, pp. 2323~2334, 2006. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.14.002323？

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Wu H, Mo W, Hou J, Gao D, Hao R, Guo R, et al., "Polarizing beam splitter based on a subwavelength asymmetric profile grating," Journal of Optics, Vol. 12, 015703 pp. 1~5, 2010. DOI: https://doi.org/10.1088/2040-8978/12/1/015703？

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Zheng J, Zhou C, Feng J, Cao H and Lu P, "A metal-mirror-based reflecting polarizing beam splitter," J. Opt. A: Pure Appl. Opt., Vol. 11 015710 pp 1~6, 2009. DOI: https://doi.org/10.1088/1464-4258/11/1/015710？

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Zheng J, Zhou C, Feng J and Wang B, "Polarizing beam splitter of deep-etched triangular-groove fused-silica gratings," Opt. Lett. Vol. 33, pp. 1554~1556, 2008. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.33.001554？

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Zhou L and Liu W, "Broadband polarizing beam splitter with an embedded metal-wire nanograting," Opt. Lett., Vol. 30, pp. 1434~1436, 2005. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.30.001434？

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K. C. Ho, and K. Ho, "Longitudinal Modal Transmission-Line Theory (L-MTLT) of Multilayered Periodic Waveguides," IEICE Trans. Electronics, Vol. E88-C, No. 2, pp. 270~274, 2005. DOI: https://doi.org/10.1093/ietele/e88-c.2.270？

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K. C. Ho, "Diffraction Analysis of Multi-layered Grating Structures using Rigorous Equivalent Transmission-Line Theory," The J. of IIBC, Vol. 15, pp. 261~267, 2015. DOI: https://doi.org/10.7236/JIIBC.2015.15.1.261？

원문보기 상세보기
E. D. Palik, "Handbook of Optical Constants of Solids", Vol. I, Academic Press-New York, 1985.

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