초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
본 연구에서는 단일 게이트로 입사광의 방향을 조정 가능한 2단계 고효율 그래핀 기반 메타표면 빔 조향기를 설계하는 것을 목표로 한다.

◼ 전체 내용
본 연구에서는 Adjoint method와 자유구조 최적화 방법을 활용하 단일 게이트 그래핀 기반 메타표면 빔 조향기를 설계하고자 함. Adjoint method 기법은 기존의 최적화 방법과 달리 단 두번의 시뮬레이션만으로도 전체 설계변수에 대한 기울기를 구할 수 있어 계산 시간 면에서 효율적이고, 수렴 속도도 빠르다

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
본 연구에서는 단일 게이트로 입사광의 방향을 조정 가능한 2단계 고효율 그래핀 기반 메타표면 빔 조향기를 설계하는 것을 목표로 한다.

◼ 전체 내용
본 연구에서는 Adjoint method와 자유구조 최적화 방법을 활용하 단일 게이트 그래핀 기반 메타표면 빔 조향기를 설계하고자 함. Adjoint method 기법은 기존의 최적화 방법과 달리 단 두번의 시뮬레이션만으로도 전체 설계변수에 대한 기울기를 구할 수 있어 계산 시간 면에서 효율적이고, 수렴 속도도 빠르다. 본 연구에서는 빔 조향 각도 60도 이상, 90% 이상 직진성을 갖는 메타표면 소자를 설계하는 것을 목표로 하였다.

□ 연구개발성과
본 연구과제의 결과물인 그래핀 기반 메타표면은 Off 상태에 해당하는 그래핀 페르미 전압 0eV을 인가할 경우 70도, On 상태에 해당하는 그래핀 페르미 전압 1eV를 인가할 경우 –70도로 빔 조향이 가능함을 확인하였다. 또한 Off 상태와 On 상태 모두 조향된 빔의 직진성이 99% 이상임을 확인하여, 우수한 성능을 보이는 것을 확인하였다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
본 연구과제의 결과물인 그래핀 기반 메타표면 빔 조향기는 그 자체로 LIDAR 혹은 능동 빔 조향기의 기본 소자로 활용될 수 있으며, 본 연구과제를 수행하며 구축한 다목적 최적화 프레임워크는 다양한 굴절률과 두께를 가지는 일반적인 빔 조향기의 설계에 활용 가능하다. 또한 Adjoint method 의 강점이 설계 변수의 수에 관계없이 기울기를 효율적으로 구할 수 있다는 것을 감안하면, 빔 조향기뿐만 아니라 메타렌즈 (metalens), 광결정 (photonic crystal) 등의 다양한 광소자 설계에 구축된 프레임워크를 활용 가능하다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 제 1 절 연구 개발의 필요성 ... 5
• 제 2 절 연구 개발의 목표 및 내용 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 9
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 10
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 10
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 10
• 참고문헌 ... 11
• 끝페이지 ... 12