초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
• 금속/반도체 하이브리드 나노구조를 이용하여 표면플라즈몬 레이징을 구현한다.
- 표면플라즈몬 증폭을 위한 반도체/금속 나노구조 설계 및 제작
- 금속/반도체 1차원 슬릿 나노구조에서 표면플라즈몬 레이징

• 표면플라즈몬 레이저의 소형화와 고효율화를 통하여 응용성을 확보한다.
- 표면플라즈몬 레이저 소형화 및 효율 증대
- 펨토초 레이저를 이용한 레이징 동역학 측정

• 표면플라즈몬을 기반으로하는 초고속 능동형 광스위치를 개발한다.
- 표면플라즈몬에 의한

□ 연구의 목적 및 내용
• 금속/반도체 하이브리드 나노구조를 이용하여 표면플라즈몬 레이징을 구현한다.
- 표면플라즈몬 증폭을 위한 반도체/금속 나노구조 설계 및 제작
- 금속/반도체 1차원 슬릿 나노구조에서 표면플라즈몬 레이징

• 표면플라즈몬 레이저의 소형화와 고효율화를 통하여 응용성을 확보한다.
- 표면플라즈몬 레이저 소형화 및 효율 증대
- 펨토초 레이저를 이용한 레이징 동역학 측정

• 표면플라즈몬을 기반으로하는 초고속 능동형 광스위치를 개발한다.
- 표면플라즈몬에 의한 광 스위칭 확립
- 표면플라즈몬 광스위칭 측정을 위한 시간분해 측정 시스템 개발

□ 연구결과
-표면플라즈몬 증폭을 구현하기 위하여 InGaAsP 반도체 물질 위에 300 –500 nm 주기를 갖는 슬릿의 금속 나노구조를 전자빔 리쏘그래피 방법을 이용하여 제작하였다.
- 제작된 금속/나노구조에 광펌핑으로 에너지를 주입하여 표면플라즈몬 레이징을 발생시켰고 금속 구조의 주기, 주입된 에너지 등에 따른 레이징 성능의 변화를 측정하고 분석하였다.
- 금속/나노구조에서 광펌핑에 의하여 물질을 통과하는 빛의 세기가 300% 이상 조절되는 광스위칭 현상을 발견하였다.
- 100 펨토초의 분해능을 갖는 upconversion 방법을 적용하여 표면플라즈몬 레이징이 발생되고 소멸되는 동역학 과정을 측정하였으며 얻어진 결과를 빛과 전자의 속도방정식에 의한 계산 결과와 비교하여 표면플라즈몬 레이징 과정을 분석하였다.

□ 연구결과의 활용계획
- 표면 플라즈몬 레이징 연구를 촉진할 것으로 기대됨
- 표면 플라즈몬 레이징에 대한 이론 연구를 유발할 것으로 기대됨
- 차세대 표면플라즈몬 광소자를 개발할 수 있는 가능성을 높임
- 표면 플라즈몬 기반의 초고속 광스위치 소자 분야를 개척할 수 있음
- 최신 연구 동향을 파악하고, 유사 연구를 수행할 능력이 있는 신진연구인력의 양성
- 광 및 포토닉스 산업체에 연구인력 제공

( 출처 : 요약문 4p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
• Demonstration of surface plasmon lasing in metal/semiconductor nanostructures
- Desing and fabrication of metal/semiconductor nanostructures
- Surface plasmon lasing in one dimensional metal/semiconductor nanostructures

• Optimization of surface plasmon lasing

□ Purpose&contents
• Demonstration of surface plasmon lasing in metal/semiconductor nanostructures
- Desing and fabrication of metal/semiconductor nanostructures
- Surface plasmon lasing in one dimensional metal/semiconductor nanostructures

• Optimization of surface plasmon lasing
- Efficiency and size optimization
- Measurement of building and decay dynamics of surface plasmon lasing

• Demonstration of ultrafast optical switches based on surface plasmons
- Optical modulation of surface plasmons
- Development of two-color pump-probe measurement system

□ Result
- Metal gratings with periods of 300-500 nm were fabricated on top of InGaAsP semiconductors for surface plasmon amplification and lasing.
- Surface plasmon lasing was demonstrated on the metal/semiconductor structures by the optical pumping. Lasing characteristics were investigated with varying the slit period, pumping energy, and etc.
- Optical switching with 300% modulation was demonstrated by the optical pumping.
- Building and decay process of the surface plasmon lasing were obtained by the upconversion method with 100 fs temporal resolution. Experimental results were compared with the simulations obtained from the rate equations.

□ Expected Contribution
- Our work will accelerate the research area of surface plasmon lasing, and will arouse theoretical investigation of the surface plasmon lasing.
- This research can lead to the development of next generation optical devices based on surface plasmons, especially on ultrafast optical switches.
- The manpower trained through this research will contribute to the industry of optical sciences and photonics.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 21 5. 연구결과의 활용계획 ... 22 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 22 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 23 8. 참고문헌 ... 23 9. 연구성과 ... 24 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 26 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 26 12. 기타사항 ... 26별첨1 ... 27별첨2 ... 42끝페이지 ... 43