KR101023254B1 - 플라즈몬 투과 필터 - Google Patents

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Abstract

플라즈몬 투과 필터는 코어와 클래딩으로 이루어지는 플라즈몬 도파로를 이용하여 소정 파장을 차단하거나 투과시킨다. 특히, 코어를 형성하는 물질의 유전률을 설정값보다 높거나 낮게 설정하거나, 코어의 폭을 설정 두께보다 작게 하여 플라즈몬파가 전파되지 못하도록 하는 모드 차단 영역을 적어도 하나 형성한다. 이러한 모드 차단 영역을 이용하여 플라즈몬 공진기를 형성하여, 특정한 파장을 갖는 플라즈몬파가 플라즈몬 공진기를 투과시켜 진행하도록 하거나 반사시킨다.
플라즈몬 도파로, 투과필터, 모드 차단, 플라즈몬공진

Description

플라즈몬 투과 필터{PLASMON TRANSMISSION FILTER}
본 발명은 파장 선택적 투과 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 플라즈몬 도파로를 이용한 투과 필터에 관한 것이다.
일반적인 광 도파로는 코어와 클래딩의 굴절률 차이를 이용한 전반사(total internal reflection) 원리에 의해 광파를 전달한다. 이러한 방식은 손실이 매우 적은 장점이 있다. 하지만 광파의 집속도(localization)가 나쁘기 때문에 상기의 광 도파로를 집적화시키기 어렵다. 이를 해결하기 위해 금속과 유전체 사이의 경계에 강하게 집속되는 표면 플라즈몬 폴라리톤(surface plasmon polariton)을 이용한 도파로가 제안된 바 있다. 이러한 도파로를 플라즈몬 도파로라고 한다.
플라즈몬 도파로를 이용하여 파장분할 다중전송(wavelength division multiplexing: WDM)을 하면 하나의 플라즈몬 도파로를 통해 동시에 여러 채널의 신호를 전송할 수 있는 장점이 있다. 파장분할 다중전송을 위해서는 수신단 측에서 파장에 따라 플라즈몬파를 분리해내는 기능을 하는 소자가 필요하다. 이러한 기능을 하는 소자를 파장 선택적 투과 필터라고 한다.
파장 선택적 투과 필터를 위해서는 순환기(circulator)나 브래그 격 자(Bragg grating) 등이 사용된다. 한편, 상기 언급한 순환기나 브래그 격자의 경우, 플라즈몬파의 진행 방향으로의 소자 길이가 매우 길다는 단점이 있다.
따라서 플라즈몬파의 진행 방향으로의 소자 길이가 짧으면서도 파장 선택적 투과 특성을 나타내는 소자의 개발이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플라즈몬파의 진행 방향으로의 소자 길이가 짧은 플라즈몬 투과 필터를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 플라즈몬 투과 필터는, 입사되는 신호를 투과하거나 반사하는 플라즈몬 투과 필터에서, 적어도 하나의 모드 차단 영역과 적어도 하나의 모드 진행 영역이 형성되어 있는 코어; 및 상기 코어를 감싸는 형태로 형성된 클래딩을 포함하고, 상기 모드 차단 영역의 상대 유전율과 상기 모드 진행 영역의 상대 유전율이 서로 다르며, 소정 파장의 플라즈몬파가 상기 모드 차단 영역 및 모드 진행 영역을 통하여 선택적으로 진행한다.
여기서, 상기 코어의 유전체 및 상기 코어의 폭 중 적어도 하나를 변경시켜 상기 모드 차단 영역을 형성할 수 있다.
상기 모드 차단 영역들 사이에 상기 모드 진행 영역이 형성되어 있으며, 상기 모드 진행 영역의 길이의 변화에 따라 투과되는 플라즈몬파의 파장이 변경된다.
본 발명의 실시 예에 따르면 모드 차단 효과를 이용하여 플라즈몬 도파로 내부에서 플라즈몬파의 진행 방향으로 일정 간격을 두고 반사율이 높은 모드 차단 영역을 형성하고, 형성된 적어도 하나의 모드 차단 영역을 이용하여 모드 차단 영역에 따른 다중 반사에 의한 간섭 효과로 인해 파장에 따라 투과율이 변화되는 투과 필터를 제공할 수 있다.
이에 따라 플라즈몬파의 진행 방향으로의 소자 길이가 짧은 파장 선택적 투과 필터를 제공할 수 있다.
또한 기존의 도파로 브래그 격자에 기반한 투과 필터에 비하여, 제조 공정이 용이하고 간단한, 플라즈몬 투과 필터를 제공할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로를 이용한 파장 선택 적 투과 필터에 대하여 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로를 나타낸 도이다.
첨부한 도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로는 코어(10) 및 클래딩(20)을 포함한다.
코어(10)는 유전체로 이루어지며, 이 유전체는εd의 상대 유전율을 가진다. 클래딩(20)은 금속으로 이루어지며, 이 금속은 εm의 상대 유전율을 가진다. 여기서 코어(10)는 d의 폭(또는 두께)을 가지는 형태로 구성되며, 클래딩(20)은 반무한의 두께를 가지는 것으로 가정된다. 클래딩(20)은 코어(10)를 감싸는 형태로 이루어지며, 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 투과 필터는 금속이 유전체를 둘러싸는 형태의 금속-유전체-금속(Metal-Insulator-Metal: MIM, 이하, "MIM"이라 함) 구조를 갖는다.
이러한 특성을 가지는 코어(10)와 클래딩(20)은 플라즈몬 도파로를 형성한다. 금속과 유전체의 경계면에서 전하 밀도 파동의 에너지 양자인 플라즈몬 플라리톤이 생성되는데, 이러한 플라즈몬 플라리톤에 의하여 하나의 도파 모드가 형성된다. 도파 모드는 자기장 분포에 따라 금속 단면의 중심을 기준으로 횡파 성분 자기장이 대칭인 대칭 모드(symmetric mode)와 반대칭인 반대칭 모드(anti-symmetric mode)로 이루어진다. 플라즈몬 도파로를 구성하는 물질의 유전율이나 구조 상수에 따라서 플라즈몬 도파로 내부를 진행하는 플라즈몬파가 차단되거나 전달된다. 플라즈몬파가 플라즈몬 도파로를 진행하지 못하고 차단되는 것을 모드 차단이라고 하 고, 플라즈몬파가 플라즈몬 도파로를 진행하면서 전달되는 것을 모드 진행이라고 한다.
도 1에서 수직 자기 (transverse magnetic: TM) 편광을 갖는 플라즈몬파가 도 1의 왼쪽에서 입사되어 도 1의 오른쪽 방향으로 진행한다고 가정하였다. 이때 생성될 수 있는 플라즈몬파 모드는 수평 방향(y)으로의 자기장 분포에 따라 반대칭 모드와 대칭 모드가 존재한다. 도 1에서의 왼쪽의 자기장 분포는 반대칭 모드의 자기장 분포를 나타내며 오른쪽의 자기장 분포는 대칭 모드의 자기장 분포를 나타낸다.
이러한 특성을 가지는 플라즈몬 도파로에서 코어(10)의 물질 및 폭을 달리 했을 때 플라즈몬파의 전달 특성이 변화된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로의 전달 특성의 변화를 나타낸 그래프이다. 특히, 도 2는 코어의 물질을 달리 했을 때 나타내는 플라즈몬파의 전달 특성의 변화를 보여주며, 도 3은 코어의 폭을 달리 했을 때 나타내는 플라즈몬파의 전달 특성의 변화를 보여준다.
도 2에서는 코어의 물질 즉, 코어를 이루는 유전체의 상대 유전율을 변화시키면서 유효 굴절률과 전파 거리의 변화를 살펴보았다. 여기서 유효 굴절률은 플라즈몬 도파로를 진행하는 플라즈몬파의 파장이 진공을 진행하는 플라즈몬파의 파장에 비해 짧아지는 정도를 나타낸다. 전파 거리는 플라즈몬 도파로를 진행하는 플라즈몬파의 에너지가 1/e 만큼 줄어드는 거리를 나타낸다. 플라즈몬파의 에너지가 줄어드는 것은 금속으로 이루어진 클래딩 내부의 전자 충돌에 의한 열 손실과, 금속 의 클래딩과 코어 유전체 표면의 비균일성에 의한 산란 손실 때문이다. 전파 거리가 0이 된다는 것은 더 이상 플라즈몬파가 진행하지 못한다는 것을 의미하여, 이것을 모드 차단이라고 부른다.
첨부한 도2의 (가)는 코어(10)를 이루는 유전체의 상대 유전율(εd)을 변화시켰을 때 대칭 모드의 유효 굴절률(실선)과 전파 거리(점선)의 변화를 나타낸다. 도 2의 (가)에서 수직 방향의 파쇄선은 코어 유전체의 상대 유전율이 클래딩을 이루는 금속의 상대 유전율(εm)의 절대값과 같아지는 지점을 나타낸다.
코어 유전체의 상대 유전율이 증가함에 따라 대칭 모드의 전파 거리가 줄어들며, 코어 유전체의 상대 유전율의 크기가 클래딩을 이루는 금속의 상대 유전율의 절대값과 같아지는 지점에서 대칭 모드의 전파 거리가 0이 됨을 알 수 있다. 이와 같이 모드 차단 영역이 되는 조건은 아래의 수학식 1로 요약된다.
Figure 112009038756518-pat00001
도 2의 (나)는 코어 유전체의 상대 유전율의 변화에 따른 반대칭 모드의 유효 굴절률 및 전파 거리를 나타낸다.
반대칭 모드의 경우, 대칭 모드의 경우와는 달리 모드 차단이 두 영역에서 관찰된다. 두 개의 수직 파쇄선은 모드 차단이 일어나는 위치를 나타낸다. 도2의 (나)를 통하여, 코어 유전체의 상대 유전율이 설정 유전율(ε cutoff )보다 작은 경우와 클래딩을 이루는 금속의 상대 유전율의 절대값(|εm|)보다 큰 경우에 모드 차단이 일어남을 알 수 있다. 여기서 모드 차단이 발생되는 위치에 관련된 설정 유전율(ε cut off )은 아래의 수학식 2를 만족시키는 값이다.
Figure 112009038756518-pat00002
여기서,
Figure 112009038756518-pat00003
는 진공속에서의 플라즈몬파의 파장을 나타낸다.
또한 모드 차단이 발생되는 위치에 관련된 코어 유전체의 상대 유전율의 값은 즉, 플라즈몬 도파로를 통과하는 플라즈몬파의 반대칭 모드의 전파 거리가 0이 되는 코어의 유전체 상대 유전율은 아래의 수학식 3으로 주어진다.
Figure 112009038756518-pat00004
위에서 살펴본 바와 같이, 플라즈몬 도파로를 통과하는 플라즈몬파의 대칭 모드나 반대칭 모드에서의 전파 거리가 0이 되는 코어의 유전체 상대 유전율은 수학식 1 및 수학식 3과 같이, 클래딩을 이루는 금속의 상대 유전율의 절대값과 같음을 알 수 있다.
한편, 도 3에서는 코어의 폭을 변화시키면서 유효 굴절률과 전파 거리의 변화를 살펴보았다.
도 3의 (가)는 코어 유전체의 폭(d)이 달라짐에 따른 대칭 모드의 유효 굴절률과 전파 거리의 변화를 나타낸다. 수평 방향의 일점 파쇄선은 코어 유전체의 폭이 무한대로 감에 따라 대칭모드의 유효 굴절률이 수렴하는 값을 나타낸다. 도 3의 (가)로부터 코어 유전체의 폭이 줄어듦에 따라 전파 거리는 감소하며, 그 폭이 0이 되었을 때 전파 거리가 0이 됨을 알 수 있다. 이와 같이 모드 차단 영역이 되는 조건은 아래의 수학식 4로 요약된다.
Figure 112009038756518-pat00005
한편, 도 3의 (나)는 코어 유전체의 폭의 변화에 따른 반대칭 모드의 유효 굴절률 및 전파 거리의 변화를 나타낸다. 코어 유전체의 폭이 감소함에 따라 전파 거리가 감소하며, 코어 유전체의 폭이 도 3의 (나)의 수직 파쇄선이 나타내는 곳의 모드 차단 폭(dcutoff)과 같아질 때 전파 거리가 0이 됨을 알 수 있다. 반대칭 모드의 모드 차단 폭은 아래의 수학식 5로부터 얻어진다.
Figure 112009038756518-pat00006
위에서 살펴본 바와 같이, 코어 유전체의 폭의 변화에 따라 플라즈몬 도파로를 통과하는 플라즈몬파의 대칭 모드나 반대칭 모드에서의 유효 굴절률과 전파 거리가 변화됨을 알 수 있다.
이와 같이 코어 유전체의 상대 유전율이나 폭의 변화에 따라 모드 차단이 이루어지는 경우, 모드 차단 영역에서의 플라즈몬파의 반사나 투과 상태는 다음과 같은 특징을 가진다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로의 모드 차단 영역에서 반사가 일어난 경우의 자기장 분포를 나타낸 도이다. 구체적으로, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로에서 코어 유전체의 상대 유전율이 설정 유전율보다 낮은 영역(모드 차단 영역)에서의 모드 차단 효과에 의해, 도 1에서 왼쪽으로부터 입사한 플라즈몬파가 반대칭 모드로 입사되면서 모드 차단 영역을 통과하면서 반사될 때의 자기장 분포를 전산 모사한 결과를 나타낸다.
도 4에서, 흰색 점선은 금속 클래딩 및 플라즈몬 도파로, 모드 차단 영역의 경계를 나타낸다. 전산 모사에서 사용된 파장은
Figure 112009038756518-pat00007
=532nm 이다. 플라즈몬 도파로에서 모드 차단 영역을 제외한 나머지 영역을 설명의 편의상 "모드 진행 영역"이라고 명명한다.
도 4에서 자기장 분포를 전산 모사하여 표시한 모드 차단 영역에서의 코어 유전체의 상대 유전율은 4이며, 모드 차단 영역에 인접한 모드 진행 영역에서의 코어 유전체의 상대 유전율은 6이다. 코어의 폭(d)은 80nm이고, 모드 차단 영역의 길이는 200nm이다. 금속 클래딩의 상대 유전율은 -11.1924 + 0.1149i 이다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로 내에 서로 다른 유전율을 가지는 유전체들을 이용하여 코어로 사용하거나, 코어의 두께폭을 변화시킴으 로써 모드 차단 영역을 형성하고, 모드 차단 영역에서의 플라즈몬파의 진행을 차단할 수 있다.
한편, 이러한 플라즈몬 도파로에서 모드 차단 영역의 길이에 따라 투과율이 변화된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로에서, 모드 차단 영역의 길이가 변화함에 따른 투과율의 변화를 나타낸다. 도 5의 플라즈몬 도파로는 도 4에서의 조건에 따라 형성된다.
첨부한 도 5를 보면, 모드 차단 영역이 길어짐에 따라 전달되는 플라즈몬파의 투과율이 0에 가까워짐을 알 수 있다. 모드 차단 영역의 길이가 짧아지면, 모드 차단 영역에 의한 터널링 (tunneling) 효과에 따라, 플라즈몬 도파로에 의해 전달되는 플라즈몬파의 투과율이 증가하게 된다.
본 발명의 실시 예에서는 위에 기술된 바와 같은 모드 차단 효과를 이용하여 플라즈몬 도파로 내부에 플라즈몬파의 진행 방향으로 반사율이 설정값보다 높은 영역을 적어도 하나 형성한다. 이 영역들은 일정 간격을 두고 형성될 수 있다. 이러한 영역들에 의한 다중 반사에 따라 간섭이 발생되며, 이러한 간섭 효과로 인해 플라즈몬파의 파장에 따라 투과율이 변화하게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 이러한 원리를 이용하여 플라즈몬파의 진행 방향으로의 소자 길이가 짧은 플라즈몬 투과 필터를 제공한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터의 구조도이다. 구체적으로 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터의 단면도이다. 여기서, 도 7은 도 6에서 z-축(코어의 길이 방향, 신호의 진행방향) 단면의 플라즈몬 투과 필터를 나타낸 도면이다.
첨부한 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터는 적어도 하나의 모드 차단 영역(11) 및 모드 진행 영역(12)을 가지는 코어(10) 및 클래딩(20)을 포함한다.
코어(10)는 적어도 하나의 모드 차단 영역(11)을 포함하며, 모드 차단 영역(11)을 구성하는 유전체의 상대 유전율이 모드 진행 영역(12)의 상대 유전율이 서로 다르다. 모드 진행 영역(12)의 상대 유전율이 εh이며, 모드 차단 영역(11)의 상대 유전율은 εl이다.
모드 차단 영역(11)은 L1의 길이를 가진다. 여기서 모드 차단 영역이 복수개일 경우 각 모드 차단 영역의 길이는 서로 동일할 수도 있고, 또는 서로 다를 수도 있다. 모드 차단 영역(11)이 복수개인 경우, 각 모드 차단 영역은 L2 의 간격을 두고 형성될 수 있으며, 모드 차단 영역 사이에 모드 진행 영역(12)이 형성된다. 따라서, 모드 진행 영역(12)은 L2의 길이를 가진다.
위에서 살펴본 바와 같이, 모드 차단 영역(11)으로 입사한 플라즈몬파는 도 4에서와 같이 반사하게 된다. 따라서 첨부한 도 7에서와 같이 L2 의 간격을 두고 형성된 모드 차단 영역(11) 사이에 존재하는 모드 진행 영역(12)에서 플라즈몬파의 다중 반사가 발생한다. 즉, 모드 차단 영역 사이에 존재하는 모드 진행 영역(12)은 플라즈몬 공진기를 형성하게 된다. 플라즈몬 공진기에서의 반사 및 플라즈몬파 진행에 따른 플라즈몬파의 위상 변화가 2π의 정수배가 되면 보강 간섭이 일어난다. 보강 간섭에 해당하는 파장을 가진 플라즈몬파는 플라즈몬 공진기를 높은 투과율로 통과하게 된다. 그렇지 않은 파장을 가진 플라즈몬파는 플라즈몬 공진기를 통과하지 못한다. 어떠한 파장에서 보강 간섭이 일어나게 하는 플라즈몬 공진기 즉, 모드 진행 영역(12)의 길이 L2는 아래의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009038756518-pat00008
여기서 n eff 는 유효 굴절률을 나타내고,
Figure 112009038756518-pat00009
는 모드 차단 영역에 의한 반사에서 발생하는 위상 변화를 나타낸다. q는 공진 모드의 차수를 나타내는 것으로서 1이상의 정수이다.
이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터의 투과 특성을 살펴보면 도 8에 도시된 바와 같다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터를 통하여 플라즈몬파가 투과하는 것을 부여 주는 자기장 분포를 나타낸다. 구체적으로, 도 8은 플라즈몬 공진기를 형성하는 모드 차단 영역(11)의 1차 및 2차 공진 모드에 의해 플라즈몬파가 투과하는 것을 부여 주는 자기장 분포이다.
도 8에서, 모드 차단 영역(11)의 상대 유전율은 4이며, 모드 진행 영역(12)의 상대 유전율은 6이다. 코어의 폭(d)은 80nm이고, 모드 차단 영역(11)의 길이(L1)는 80nm이다. 플라즈몬 공진기를 형성하는 모드 진행 영역(12)의 길이(L2)는 도 8의 (가)의 경우 50nm 이고 도 8의 (나)의 경우 150nm이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터의 파장에 따른 투과 스펙트럼을 나타낸 도이다. 플라즈몬 공진기를 형성하는 모드 차단 영역(11)의 길이(L2)가 늘어남에 따라 다중 반사에 의한 보강 간섭이 되는 플라즈몬파의 파장이 증가한다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 모드 진행 영역(12)의 길이(L2)를 조절하여, 특정 파장의 플라즈몬파는 투과시키고 특정 파장을 제외한 나머지 파장의 플라즈몬파는 투과시키지 않는 플라즈몬 투과 필터를 구성한다.
이러한 실시 예에 따르면, 모드 차단 영역 유전체의 유전율이나 모드 차단 영역 자체의 길이, 또는 모드 차단 영역 사이의 길이를 조절함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터를 투과하는 파장 대역 및 투과량을 조절할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 예에 따라 투과율이 좋은 투과 필터를 용이하고 간단한 공정으로 제조할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로에 있어서 코어를 구성한 유전체의 상대 유전율 및 폭의 변화에 따른 대칭 모드와 반대칭 모드의 유효 굴절률 및 전파 거리의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로에 있어서, 모드 차단 영역에 의한 반사가 일어난 경우의 자기장 분포를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 도파로에 있어서, 모드 차단 영역의 길이에 따른 플라즈몬 도파로를 통과하는 플라즈몬파의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터에 있어서, 1차와 2차 공진 모드에 의한 투과 자기장 분포를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈몬 투과 필터에 있어서, 파장에 따른 투과 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

Claims (12)

  1. 입사된 신호를 투과하거나 반사하는 플라즈몬 투과 필터에서,
    적어도 하나의 모드 차단 영역과 적어도 하나의 모드 진행 영역이 형성되어 있는 코어; 및
    상기 코어를 감싸는 형태로 형성된 클래딩
    을 포함하고,
    상기 모드 차단 영역의 상대 유전율과 상기 모드 진행 영역의 상대 유전율이 서로 다르며, 소정 파장의 플라즈몬파가 상기 모드 차단 영역 및 모드 진행 영역을 통하여 선택적으로 진행하는, 플라즈몬 투과 필터.
  2. 제1항에 있어서
    상기 코어의 유전체 및 상기 코어의 폭 중 적어도 하나를 변경시켜 상기 모드 차단 영역을 형성하는, 플라즈몬 투과 필터.
  3. 제2항에 있어서
    상기 코어와 클래딩이 플라즈몬 도파로를 형성하며, 대칭 모드의 플라즈몬파 또는 반대칭 모드의 플라즈몬파가 상기 플라즈몬 도파로를 진행하는 경우, 상기 코어의 유전체의 상대 유전율이 상기 금속으로 이루어지는 클래딩의 상대 유전율의 절대값보다 크거나 같은 영역에서, 상기 대칭 모드의 플라즈몬파의 전파 거리가 0 이 되는 상기 모드 차단 영역이 형성되는, 플라즈몬 투과 필터.
  4. 제2항에 있어서
    상기 코어와 클래딩이 플라즈몬 도파로를 형성하며, 반대칭 모드의 플라즈몬파가 상기 플라즈몬 도파로를 진행하는 경우, 상기 코어의 유전체의 상대 유전율이 설정 유전율(ε cutoff )보다 작은 영역에서, 상기 반대칭 모드의 플라즈몬파의 전파 거리가 0이 되는 상기 모드 차단 영역이 형성되는, 플라즈몬 투과 필터.
  5. 제4항에 있어서
    상기 설정 유전율은 다음의 조건을 만족하는, 플라즈몬 투과 필터.
    Figure 112009038756518-pat00010
    Figure 112009038756518-pat00011
    : 진공속에서의 플라즈몬파의 파장
    εm : 상기 클래딩의 상대 유전율
  6. 제2항에 있어서
    상기 코어와 클래딩이 플라즈몬 도파로를 형성하며, 대칭 모드의 플라즈몬파가 상기 플라즈몬 도파로를 진행하는 경우, 상기 코어의 폭이 0이 되는 영역에서 상기 플라즈몬파의 전파 거리가 0이 되는 상기 모드 차단 영역이 형성되는, 플라즈 몬 투과 필터.
  7. 제2항에 있어서
    상기 코어와 클래딩이 플라즈몬 도파로를 형성하며, 반대칭 모드의 플라즈몬파가 상기 플라즈몬 도파로를 진행하는 경우, 상기 코어의 폭이 설정된 모드 차단 폭(dcutoff)보다 작거나 같은 영역에서, 상기 플라즈몬파의 전파 거리가 0이 되는 상기 모드 차단 영역이 형성되는, 플라즈몬 투과 필터.
  8. 제7항에 있어서
    상기 모드 차단 폭은 다음의 조건을 만족하는, 플라즈몬 투과 필터.
    Figure 112009038756518-pat00012
    Figure 112009038756518-pat00013
    : 진공속에서의 플라즈몬파의 파장
    εd : 상기 코어의 유전체의 상대 유전율
    εm : 상기 클래딩의 상대 유전율
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 모드 차단 영역들 사이에 상기 모드 진행 영역이 형성되어 있으며, 상기 모드 진행 영역의 길이의 변화에 따라 투과되는 플라즈몬파의 파장이 변경되는, 플 라즈몬 투과 필터.
  10. 제9항에 있어서
    상기 모드 차단 영역의 길이가 증가함에 따라 상기 투과 필터를 투과하는 플라즈몬파의 투과율이 감소하는, 플라즈몬 투과 필터.
  11. 제9항에 있어서
    상기 모드 차단 영역들은 일정 간격을 두고 형성되어 있는, 플라즈몬 투과 필터.
  12. 제11항에 있어서
    상기 모드 차단 영역 사이에 존재하는 모드 진행 영역에서 플라즈몬파의 다중 반사가 발생하여 플라즈몬 공진기가 형성되며, 상기 플라즈몬 공진기 내부에서 플라즈몬파의 위상 변화에 의하여 발생되는 보강 간섭 조건을 만족하는 파장을 가지는 플라즈몬파가 상기 투과 필터를 투과하는, 플라즈몬 투과 필터.
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