초록 ▼

□ 연구개요
콜레스테릭 액정은 기하학적인 비대칭 구조를 갖고 있어서 전기적으로는 유전율 이방성 성질을, 광학적으로는 굴절율 이방성 성질을 갖고 있다. 이러한 복굴절 특성을 갖는 액정 분자는 전기장, 온도, 빛의 반응성 등에 따라 유효 굴절률, 흡수 계수, 편광 등이 영향을 받아 디스플레이 뿐만 아니라 빔 조종, 광통신, 조명, 스마트 윈도우, 메타물질, 증강 및 가상 현실 시스템에서의 광소자 및 장치로 널리 응용된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 폴리곤 거울 파장 필터 기반의 광대역 wavelength-s

□ 연구개요
콜레스테릭 액정은 기하학적인 비대칭 구조를 갖고 있어서 전기적으로는 유전율 이방성 성질을, 광학적으로는 굴절율 이방성 성질을 갖고 있다. 이러한 복굴절 특성을 갖는 액정 분자는 전기장, 온도, 빛의 반응성 등에 따라 유효 굴절률, 흡수 계수, 편광 등이 영향을 받아 디스플레이 뿐만 아니라 빔 조종, 광통신, 조명, 스마트 윈도우, 메타물질, 증강 및 가상 현실 시스템에서의 광소자 및 장치로 널리 응용된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 폴리곤 거울 파장 필터 기반의 광대역 wavelength-swept laser 구현
- 1050 nm, 1250 nm, 1450 nm 대역의 광대역 파장 훑음 레이저 및 > 400 nm이상 광대역 파장 훑음 레이저
파장대역: 1250 nm + 1450 nm 밴드
스캐닝 파장범위: 1136 nm ~ 1567.2 nm (431.2 nm)
스캐닝 속도 > 1.8 kHz
2. 콜레스테릭 액정 격자 몰드 및 격자 제작
- 카이랄 도펀트 5.01 wt% 사용, 피치 1.75 um인 콜레스테릭 액정 제작
- 콜레스테릭 액정 셀에 입사하는 빛의 편광에 따른 2차 반사 특성 및 전기장의 세기에 따른 2차 반사 파장의 피치 점프 관측, 입사각에 따른 2차 반사 파장 변화 특성 측정
- 광대역 파장 범위에서 다이나믹 피치 점프 현상 실시간 관측 및 전기장의 세기에 따른 콜레스테릭 액정 셀의 반사 밴드 실시간 변화 측정
- 소프트 리소그라피 방식을 이용한 브라그 조건을 만족하는 회절패턴을 갖는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 몰드를 제작
- 제작한 몰드를 이용하여 glass substrate위에 콜레스테릭 액정 격자 제작 및 균일한 배향층 조건을 갖는 액정 셀 구현 및 수평배향층, 수직배향층에 대한 액정 셀 제작 및 제작한 격자의 카이랄 도펀트에 따른 1차 및 2차 반사 밴드 스펙트럼 분석
3. 측면 연마 광섬유 위에 콜레스테릭 액정 격자 구현
- 측면 연마 광섬유 위에 균일하게 누워 있는 헬릭스(Uniformly lying helix: ULH) 텍스처 형성작
- 카이랄 도판트 및 격자 몰드를 이용하여 측면 연마 광섬유 위에 콜레스테릭 액정 격자
- evanescent wave interaction에 의한 반사 신호 SNR 향상 및 전극 간격 조절에 의한 최적화 된 콜레스테릭 액정 격자 구현
- FDTD 시뮬레이션을 통한 금속 박막의 두께에 따른 표면 플라즈몬 공명 신호
4. 측면 연마 광섬유 콜레스테릭 격자의 광/전 제어에 따른 파장 가변 필터
- 광/전 신호에 따른 파장 가변 특성
- 측면 연마 광섬유에서의 외부 물질과 evanescent wave의 상호작용 연구
- notch filter의 밴드폭 광/전 제어에 따른 가변성 구현
- 두 측면연마 광섬유를 결합한 add-drop filter 구현
- 측면연마 광섬유와 그래핀을 결합한 표면 플라즈몬에서 아세톤 가스 센서 구현
5. 광섬유 페룰 기반 콜레스테릭 액정 셀의 온도 및 가스 센서
- 광섬유 페룰 단면에 콜레스테릭 액정 셀 배향
- 두 개의 광섬유 페룰 단면 사이에 메이팅 슬리브를 이용하여 콜레스테릭 액정 삽입
- 콜레스테릭 액정 셀을 온도 챔버에 넣고 온도 변화에 따른 반사 밴드 변화 측정 --> 온도 센서 구현
- 콜레스테릭 액정 셀을 아세톤 가스 챔버에 넣고 지속시간에 따른 반사 밴드 변화 측정
--> 아세톤 가스 센서 구현
- f-CNT-PDLC 센서 장치는 복합 혼합물을 서로 맞물린 전극 기판에 증착하고 UV 광 노출 하에서 상분리를 수행하여 제조
- f-CNT가 도핑된 PDLC가 다양한 물리적, 화학적 자극을 감지하는 센서 구현

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
∙ 액정은 광/전 신호의 제어에 의해 굴절율과 위상을 제어할 수 있고 미래 시대의 새로운 포토닉스 광소자로 활용할 응용가치가 매우 큼.
∙ 콜레스테릭 액정과 광섬유와의 결합을 통하여 새로운 광소자나 파장 가변 광섬유 레이저를 개발하여 광섬유 센서 및 광통신 등의 다양한 산업에 응용 가능.
∙ 1250~1450 nm 대역을 결합한 400 nm 이상의 밴드 폭을 갖는 광대역 wavelength-swept laser 개발은 광소자의 파장 특성과 다양한 광학 특성을 측정할 수 있는 유용한 광원으로 활용
∙ 광대역 wavelength-swept 레이저의 발전과 더불어 측정기술, 계측방법 등을 산업화에 접목하면 신개념의 핵심 기술에 활용활 수 있음.
∙ 광섬유와 결합한 액정 격자 기반 광소자 산업의 국가 경쟁력을 갖출 수 있고, 계측기술의 기술선점 및 지적 재산권 등록을 통하여 국외 기술의 침투에 대응함.
∙ 국가적 차원에서 집중 육성하는 IT 신기술로써 광산업/연구 체계를 다원화하고 기본 핵심 기술의 확보 가능.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가) 연구개발의 필요성 ... 4
• 나) 연구개발의 최종목표 ... 5
• 다) 주요 연구내용 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 소자 성능 측정을 위한 광대역 wavelength- swept laser 구현 ... 6
• 2) 콜레스테릭 액정 격자의 2차 반사 특성 및 센서 응용 ... 7
• 3) 콜레스테릭 액정 격자 몰드 및 격자 제작 ... 7
• 4) 측면 연마 광섬유 기반 콜레스테릭 액정의 2차 반사 특성 ... 8
• 5) 광섬유 페룰 기반 콜레스테릭 액정 셀의 온도 및 가스 센서 ... 8
• 6) 머신 러닝 기반 광섬유 격자의 온도-스트레인 동시 측정 ... 10
• 7) 네마틱 액정의 THz 분광 및 광 특성 분석 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 14
• 가. 연구개발 결과의 중요성 ... 14
• 나. 연구개발 결과의 기술적, 사회 경제적 파급효과 ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 자체점검표 ... 15
• 7. 참고문헌 ... 16
• 끝페이지 ... 38