KR101086698B1 - SPP Bragg Grating Components in the MIM Structure and Manufacturing Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MIM 구조에서의 SPP 브래그 그레이팅 소자 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 제1 금속층, 제1 금속층 상에 형성된 유전체층 및 유전체층 상에 형성되는 제2 금속층을 포함하되 제2 금속층의 상부 또는 하부에 금속 브래그 그레이팅 구조가 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 브래그 그레이팅 소자 및 그 제조 방법을 제공함으로써 초소형화, 저전력 소비화, 저가의 광 집적 모듈 등의 고집적 나노 플라즈모닉 회로의 구현을 가능케 한다.The present invention relates to an SPP Bragg grating device in a MIM structure and a method of manufacturing the same, comprising a first metal layer, a dielectric layer formed on the first metal layer, and a second metal layer formed on the dielectric layer, the upper or lower portion of the second metal layer. Providing a Bragg grating device and a method of manufacturing the same, characterized in that the metal Bragg grating structure is protruding, it is possible to implement a highly integrated nano plasmonic circuit such as miniaturization, low power consumption, low cost optical integrated module.
나노 플라즈모닉, 도파로, SPP, 브래그 그레이팅, Bragg Grating Nano plasmonic, waveguide, SPP, Bragg grating, Bragg Grating
Description
본 발명은 MIM 구조에서의 SPP 브래그 그레이팅 소자 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 상부 금속층, 유전체층 하부 금속층으로 구성되어 있는 구조 중 상부 금속층의 상부 또는 하부에 금속 브래그 그레이팅이 형성되거나, 유전체층 내부에 또 다른 유전체로 구성되는 브래그 그레이팅이 형성되어 있는 SPP 브래그 그레이팅 소자 및 그 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an SPP Bragg grating element in a MIM structure and a method of manufacturing the same, wherein the metal Bragg grating is formed on or under the upper metal layer among the structure consisting of the upper metal layer and the lower metal layer of the dielectric layer, or another inside the dielectric layer. The present invention relates to an SPP Bragg grating device in which Bragg grating composed of a dielectric is formed, and a fabrication method thereof.
최근 실험적으로 금속과 유전체의 경계에서 특정 조건을 만족하는 경우, 광파가 금속 표면의 자유전자들과 상호 작용하여 공진을 일으키는 결과가 확인되었다. 이러한 공진은 금속 외부의 전자기파와 금속의 자유전자 간의 공진에 해당하는 것이다. 이러한 결과로 생성되는 것이 물결 파가 표면을 따라 진행하는 것과 같은 형태와 유사한 고밀도 전자의 진행파인 표면 플라즈몬(Surface Plasmon)이다. Recently, it has been confirmed that light waves interact with free electrons on the metal surface and cause resonance when certain conditions are met at the boundary between metal and dielectric. This resonance corresponds to the resonance between electromagnetic waves outside the metal and free electrons in the metal. The result is Surface Plasmon, a traveling wave of dense electrons that resembles the shape of a wave flowing along a surface.
표면 플라즈몬(SP : Surface Plasmon) 또는 표면 플라즈몬 폴라리톤(Surface Plasmon Polariton, SPP)은 금속과 유전체의 경계면에서 빛 또는 광자가 플라즈마와 결합된 형태로 표면을 따라 진행하는 것을 말한다.Surface Plasmon (SP) or Surface Plasmon Polariton (SPP) refers to light or photons traveling along the surface in the form of light or photons combined at the interface between metal and dielectric.
금속과 유전체의 경계면에 TM 편광(Transverse Magnetic Polarization)으로 입사하는 광파가 적절한 방법에 의해 위상정합 조건을 만족시킬 수 있게 되면, 금속 표면에 전자의 움직임, 즉 플라즈마를 만들어 내고 이 결합은 금속과 유전체의 경계면 상의 근접장을 만들어 낸다. 이러한 표면 플라즈몬 파는 기본적으로 수 나노에서 수십 마이크로미터 이상이 되게 만들 수 있으며, 세기가 강한 국소 근접장의 성질 및 특유의 분산 현상과 공명 현상(Surface Plasmon Resonance)을 가진다. 이러한 표면 플라즈몬 파를 위한 도파로(Waveguide)를 만들고, 이를 변조할 뿐 아니라, 플라즈몬 소스(Source)와 수신소자, 분배기, 결합기, 반사격자, 필터 등을 연구하는 분야를 표면 플라즈모닉스(Plasmonics)라고 한다.When the light waves incident on the interface between the metal and the dielectric with TM polarization can satisfy the phase matching condition by an appropriate method, the movement of electrons, or plasma, is generated on the metal surface, and the combination causes the metal and the dielectric. Produces a near field on the interface. These surface plasmon waves can be made from several nanometers to several tens of micrometers or more, and have strong local near field properties, and have distinctive dispersion and resonance phenomena (Surface Plasmon Resonance). In addition to making and guiding waveguides for these surface plasmon waves, the field of studying plasmon sources, receivers, distributors, couplers, reflectors, and filters is called surface plasmonics. do.
이와 같은 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP)을 이용하는 새로운 범주의 소자에 대한 연구가 최근 많은 그룹에서 진행 중에 있으며, 유수의 저널에 수시로 게재되고 있는 실정이다. 이와 같은 연구를 바탕으로, 전자기파를 아주 작은 구조에 집속하여 전달할 수 있는 표면 플라즈모닉스 기술은 초고속 컴퓨터 칩이나 초고감도 센싱 기술의 혁명을 가져올 것으로 기대된다.Research into a new category of devices using such surface plasmon polaritone (SPP) is underway in many groups and is frequently published in leading journals. Based on this research, surface plasmonics technology that can deliver electromagnetic waves to a very small structure is expected to revolutionize high-speed computer chips or ultra-sensing sensing technologies.
한편, 현재 일반적으로 이용되는 광전 집적 모듈 또는 광집적 모듈은 수 내지 수십 ㎠ 면적의 크기로 구성되어 있다. 그 일 예로, OADM(Optical Add / Drop Multiplexer) 모듈의 경우가 이 정도의 면적 (수cm × 수cm)으로 형성되고 있는 실 정이며, 광자결정 집적회로(Photonic Crystal Integrated Circuits)의 경우에도 최소한 수 ㎟ 면적 (수mm × 수mm)의 크기로 형성되고 있다. On the other hand, currently commonly used photovoltaic integrated module or optical integrated module is composed of a size of several to several tens of cm 2 area. For example, an optical add / drop multiplexer (OADM) module is formed in this area (several cm x several cm), and in the case of photonic crystal integrated circuits, at least a few It is formed in the size of mm2 area (several mm x several mm).
그러나 상기 OADM 모듈과 광자결정 집적 회로도 최근 활발하게 연구 중인 서브 밀리미터의 소자에 해당하지 않아 나노 기술에는 적용할 수 없는 소자에 해당한다. 따라서 면적이 서브 밀리미터 이하의 초소형 회로의 구현이 필요한 시점이다.However, the OADM module and the photonic crystal integrated circuit also do not correspond to the sub-millimeter device that is being actively studied recently, and thus are not applicable to nanotechnology. Therefore, it is time to implement a microcircuit with an area of sub-millimeter or less.
본 발명은 MIM 구조에서의 SPP 브래그 그레이팅 소자 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 특히 초소형화, 저전력 소비화, 저가의 광 집적 모듈 등의 고집적 광자 회로의 구현이 가능하도록 하는 SPP 브래그 그레이팅 소자 및 그 제작 방법의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention relates to an SPP Bragg grating device in a MIM structure and a method for fabricating the same, and in particular, an SPP Bragg grating device for fabricating a highly integrated photon circuit such as a microminiaturization, low power consumption, and a low cost optical integrated module, and a fabrication thereof. The purpose is to provide a method.
본 발명의 일 측면에 따른 표면 플라즈몬 폴라리톤 브래그 그레이팅 소자는 제1 금속층; 상기 제1 금속층 상에 형성된 유전체층; 및 상기 유전체층 상에 형성되는 제2 금속층을 포함하되,상기 제2 금속층의 상부 또는 하부 중 적어도 하나의 위치에 금속 브래그 그레이팅 구조가 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.Surface plasmon polariton Bragg grating device according to an aspect of the present invention comprises a first metal layer; A dielectric layer formed on the first metal layer; And a second metal layer formed on the dielectric layer, wherein the metal Bragg grating structure protrudes from at least one of the upper and lower portions of the second metal layer.
상기 제1 금속층 또는 제2 금속층은 귀금속 또는 천이금속 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.The first metal layer or the second metal layer may be made of any one of a noble metal or a transition metal.
상기 유전체층은 실리콘(Si), 석영(SiO2) 또는 폴리머(Polymer) 중 어느 하 나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.The dielectric layer may be formed of any one material of silicon (Si), quartz (SiO 2), or polymer (Polymer).
상기 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체층은, 수 나노미터에서 수 마이크로미터의 두께를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.The first metal layer, the second metal layer, and the dielectric layer may have a thickness of several nanometers to several micrometers.
본 발명의 다른 측면에 따른 표면 플라즈몬 폴라리톤 브래그 그레이팅 소자는 제1 금속층; 상기 제1 금속층 상에 형성된 유전체층; 및 상기 유전체층 상에 형성되는 제2 금속층을 포함하되, 상기 유전체 층 내부 또는 상기 제2 금속층 상부에 상기 유전체층을 구성하는 유전체와 굴절률이 다른 유전체로 형성되는 브래그 그레이팅 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a surface plasmon polariton brag grating device includes: a first metal layer; A dielectric layer formed on the first metal layer; And a second metal layer formed on the dielectric layer, wherein a Bragg grating structure is formed in the dielectric layer or on the second metal layer, and formed of a dielectric having a refractive index different from that of the dielectric constituting the dielectric layer. .
상기 유전체 층 내부에 형성되어 있는 브래그 그레이팅 구조의 일 측면은, 상기 제1 금속층과 제2 금속층과 접하도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.One side of the Bragg grating structure formed inside the dielectric layer may be formed to contact the first metal layer and the second metal layer.
상기 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체층은, 수 나노미터에서 수 마이크로미터의 두께를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.The first metal layer, the second metal layer, and the dielectric layer may have a thickness of several nanometers to several micrometers.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 나노 플라즈모닉 집적 회로 모듈은 광 도파로로부터 입력받은 광 신호를 집속하고, 이를 표면 플라즈모닉 폴라리톤 신호로 변환하고 이를 수 내지 수십 마이크론 크기로 집속하는 입력 이중금속테이퍼(Taper); 상기 집속된 표면 플라즈몬 플라리톤 신호를 전송하는 이중 도파로 소자; 및 상기 이중 도파로 소자로 전송된 표면 플라즈모닉 폴라리톤 신호로 탈집속하고 광 신호로 변환하여 출력하는 출력 이중금속테이퍼를 포함하되, 상기 이중 도파로 소자는, 제1 금속층; 상기 제1 금속층 상에 형성된 유전체층; 및 상기 유전체층 상에 형성되는 제2 금속층을 포함하되, 상기 제2 금속층의 상부 또는 하부 중 적어도 하나의 위치에 브래그 그레이팅 구조가 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The nano plasmonic integrated circuit module according to another aspect of the present invention focuses an optical signal received from an optical waveguide, converts it into a surface plasmonic polariton signal, and focuses it to a size of several to several tens of microns. Taper); A dual waveguide device for transmitting the focused surface plasmon pleton signal; And an output double metal taper for defocusing the surface plasmonic polariton signal transmitted to the double waveguide device and converting the result into an optical signal, wherein the double waveguide device comprises: a first metal layer; A dielectric layer formed on the first metal layer; And a second metal layer formed on the dielectric layer, wherein the Bragg grating structure is formed to protrude from at least one of the upper and lower portions of the second metal layer.
상기 제1 금속층 또는 제2 금속층은 귀금속 또는 천이금속 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.The first metal layer or the second metal layer may be made of any one of a noble metal or a transition metal.
상기 유전체층은 실리콘(Si), 석영(SiO2) 또는 폴리머(Polymer) 중 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.The dielectric layer may be formed of any one material of silicon (Si), quartz (SiO 2), or polymer.
상기 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체층은, 수 나노미터에서 수 마이크로미터의 두께를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.The first metal layer, the second metal layer, and the dielectric layer may have a thickness of several nanometers to several micrometers.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 나노 플라즈모닉 집적 회로 모듈은 광 도파로로부터 입력받은 광 신호를 집속하고, 이를 표면 플라즈모닉 폴라리톤 신호로 변환하고 이를 수 내지 수십 마이크론 크기로 집속하는 입력 이중금속테이퍼(Taper); 상기 집속된 표면 플라즈몬 플라리톤 신호를 전송하는 이중 도파로 소자; 및 상기 이중 도파로 소자로 전송된 표면 플라즈모닉 폴라리톤 신호로 탈집속하고 광 신호로 변환하여 출력하는 출력 이중금속테이퍼를 포함하되, 상기 이중 도파로 소자는, 제1 금속층; 상기 제1 금속층 상에 형성된 유전체층; 및 상기 유전체층 상에 형성되는 제2 금속층을 포함하되, 상기 유전체 층 내부 또는 상기 제2 금속층 상부에 상기 유전체층을 구성하는 유전체와 굴절률이 다른 유전체로 형성되는 브래그 그레이팅 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The nano plasmonic integrated circuit module according to another aspect of the present invention focuses an optical signal received from an optical waveguide, converts it into a surface plasmonic polariton signal, and focuses it to a size of several to several tens of microns. Taper); A dual waveguide device for transmitting the focused surface plasmon pleton signal; And an output double metal taper for defocusing the surface plasmonic polariton signal transmitted to the double waveguide device and converting the result into an optical signal, wherein the double waveguide device comprises: a first metal layer; A dielectric layer formed on the first metal layer; And a second metal layer formed on the dielectric layer, wherein a Bragg grating structure is formed in the dielectric layer or on the second metal layer, and formed of a dielectric having a refractive index different from that of the dielectric constituting the dielectric layer. .
상기 제1 금속층 또는 제2 금속층은 귀금속 또는 천이금속 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.The first metal layer or the second metal layer may be made of any one of a noble metal or a transition metal.
상기 유전체층은 실리콘(Si), 석영(SiO2) 또는 폴리머(Polymer) 중 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.The dielectric layer may be formed of any one material of silicon (Si), quartz (SiO 2), or polymer.
상기 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체층은, 수 나노미터에서 수 마이크로미터의 두께를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.The first metal layer, the second metal layer, and the dielectric layer may have a thickness of several nanometers to several micrometers.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 표면 플라즈몬 폴라리톤 브래그 그레이팅 소자 제조 방법은 웨이퍼에 Lower 클래드를 증착 또는 스피닝(Spinning)하여 형성하는 단계; Lower 클래드 상에 금속 잉크를 드롭하는 단계; Lower 클래드 상에 마스터 스탬프(Master Stamp)를 덮은 후 소정의 압력과 온도 및 시간으로 Baking 함으로써 금속 그레이팅을 형성하는 단계; Baking이 종료된 이후 마스터 스탬프를 이형하고, Upper 클래드를 증착 또는 스핀 코팅(Spin Coating)하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a surface plasmon polariton brag grating device, comprising: depositing or spinning a lower clad on a wafer; Dropping metal ink on the lower clad; Forming a metal grating by covering the Master Stamp on the Lower clad and then baking at a predetermined pressure, temperature and time; After baking is finished, the master stamp is released, and the upper clad is deposited or spin coated.
이 경우 상기 금속 잉크는 Ag 잉크인 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the metal ink may be characterized as Ag ink.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 표면 플라즈몬 폴라리톤 브래그 그레이팅 소자 제조 방법은 웨이퍼에 Lower 클래드를 생성하는 단계; Lower 클래드 상에 코어를 증착 또는 스핀 코팅(Spin Coating)하는 단계; 상기 코어 상에 상기 코어와 동일한 굴절률을 가지는 유전체를 드랍하는 단계; PDMS(Polydimethylsiloxane) 스탬프를 덮고 소정의 압력과 파워로 일정시간 동안 노광하여 그레이팅 레이어(Grating Layer)를 생성하는 단계; 상기 PDMS 스탬프를 이형하고, 생성된 그레이팅 레이어 상에 금속 잉크를 스핀 코팅하는 단계; 및 상기 금속 잉크를 스핀 코팅하여 생성된 금속 그레이팅 상에 Upper 클래드를 증착 또는 스핀 코팅하는 단계를 포함한다.In addition, the method for manufacturing a surface plasmon polariton Bragg grating device according to another aspect of the present invention comprises the steps of creating a lower clad on the wafer; Depositing or spin coating the core onto the lower clad; Dropping a dielectric having the same refractive index as the core on the core; Covering a polydimethylsiloxane (PDMS) stamp and exposing for a predetermined time at a predetermined pressure and power to produce a grating layer (Grating Layer); Releasing the PDMS stamp and spin coating a metal ink onto the resulting grating layer; And depositing or spin coating an upper clad on the metal grating produced by spin coating the metal ink.
상기 금속 잉크는 Ag 잉크인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 코어와 동일한 굴절률을 가지는 유전체는 폴리머(Polymer)인 것을 특징으로 할 수 있다.The metal ink may be an Ag ink, and the dielectric having the same refractive index as the core may be a polymer.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 표면 플라즈몬 폴라리톤 브래그 그레이팅 소자는 제1 금속층; 상기 제1 금속층 상에 형성된 유전체층; 및 상기 유전체층 상에 형성되는 제2 금속층을 포함하되, 상기 제2 금속층의 도파로 선폭은 소정의 구간동안 펄스 형태인 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a surface plasmon polariton brag grating device includes: a first metal layer; A dielectric layer formed on the first metal layer; And a second metal layer formed on the dielectric layer, wherein the waveguide line width of the second metal layer is in a pulse shape for a predetermined period.
본 발명은 MIM 구조에서의 SPP 브래그 그레이팅 소자 및 그 제작 방법을 제공하며, 이에 따르면 광의 회절 한계와 전자의 RC 지연 문제를 동시에 해결할 수 있는 나노 플라즈모닉스를 나노 광자 소자와 나노 전자 소자 간의 처리 소자로 이용할 수 있게 된다. 그 결과로 초소형화, 저전력 소비화, 저가의 광 집적 모듈 등의 고집적 광자 회로의 구현이 가능하다.The present invention provides an SPP Bragg grating device in a MIM structure and a method of fabricating the same, and accordingly, the present invention provides a nano plasmonic device capable of simultaneously solving the diffraction limit of light and the RC delay problem of an electron. It becomes available. As a result, it is possible to implement highly integrated photon circuits such as miniaturization, low power consumption, and low cost optical integrated modules.
이하, 본 발명에 따른 MIM 구조에서의 SPP 브래그 그레이팅 소자 및 그 제작 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the SPP Bragg grating element and its manufacturing method in the MIM structure according to the present invention will be described in detail.
나노 플라즈모닉 집적 회로(Nano Plasmonic Integrated Circuits)의 개념에 대하여 먼저 설명하기로 한다. 나노 플라즈모닉 집적 회로는 서브(sub) 밀리미터(㎜) 크기를 가지는 하나의 칩 내부에, 입사된 광신호를 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP : Surface Plasmon Polariton)으로 변환 또는 생성하고, 이를 도파로를 통하여 전송하는 한편, 전송되는 표면 플라즈몬 폴라리톤을 인식, 감지, 처리한 후, 다시 광신호로 변환 출력하도록 하는 일련의 소자들이 집적화 된 회로를 의미한다. 이하, 상기 나노 플라즈모닉 집적 회로의 구성을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The concept of Nano Plasmonic Integrated Circuits will be described first. The nano plasmonic integrated circuit converts or generates an incident optical signal into a surface plasmon polariton (SPP) inside a chip having a sub-millimeter size and transmits it through a waveguide. On the other hand, it refers to a circuit in which a series of devices are integrated to recognize, detect, and process the transmitted surface plasmon polaritone, and then convert the output into an optical signal. Hereinafter, the configuration of the nano plasmonic integrated circuit will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 플라즈모닉 이중금속 도파로 소자의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of a nano plasmonic double metal waveguide device according to an embodiment of the present invention.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 나노 플라즈모닉 이중금속 도파로 소자(10)는 입력 이중금속테이퍼(Double Metal Taper)(11), 이중금속도파로(12), 출력 이중금속테이퍼(13)로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1A, the nano plasmonic double
도 1에 도시된 입력 이중금속테이퍼(11)는 광원(도 3의 31)에서 출력되어 수 내지 서브 마이크론 크기의 광 도파로를 통해 전달된 빛을 이중금속도파로(12)에 주입시킨다. 입력 이중금속테이퍼(11)는 유전체 층의 두께에 따라 수 마이크론에서 서브 마이크론 크기의 광 신호를 수에서 수십 마이크론 또는 나노 크기의 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP : Surface Plasmon Polariton) 광 신호로 모드 변환시켜 주는 역할을 한다.The input
반대로 출력 이중금속테이퍼(13)는 유전체 층의 두께에 따라 이중금속도파로(12)로를 통해 전달되는 수에서 수십 마이크론 또는 나노 크기의 표면 플라즈몬 폴라리톤 광 신호를 수 내지 서브 마이크론 크기의 광 신호로 모드 변환하여 광 도파로로 입력한다.Conversely, the output
이중금속도파로(12)는 SPP 모드의 광 신호가 진행하는 도파로(Waveguide)의 역할을 수행한다. 이중금속도파로(12)도 이중금속테이퍼(11, 13)와 유사하게 하부 금속층, 유전체층, 상부 금속층으로 이루어지는 MIM(Metal Insulator Metal) 구조를 이루는 것이 바람직하다. The
이하, 입력 및 출력 이중금속테이퍼(11, 13)의 구조에 대해 더욱 자세히 살펴보자.Hereinafter, the structure of the input and output double metal taper (11, 13) in more detail.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 입력 이중금속테이퍼(11)는 평면상으로 쐐기 또는 테이퍼 형상과 같이 일단에서 타단으로 진행하면서 점점 좁아지는 형태의 상부금속층(11)을 가진다. As shown in (a) of FIG. 1, the input
입력 및 출력 이중금속테이퍼(11, 13)와 연결되는 광 도파로(비도시)는 일반적으로 수 내지 서브 마이크로미터(㎛) 단위의 물리적 크기를 가진다. 반면, 이중금속도파로(12)는 수천 내지 수십 나노미터(㎚)의 폭과 수백 내지 수십 나노미터(㎚)의 두께를 가진다. 이중금속도파로(12)의 유전체 층의 두께에 따라 SPP 모드 사이즈는 마이크론 대역에서 수십 나노 크기를 가지게 된다.Optical waveguides (not shown) connected to the input and output
입력 이중금속테이퍼(11)의 넓은 면, 즉 신호의 입력면은 수 내지 서브 마이크론 크기의 광 파이버와 연결되며, 그에 상응하는 크기를 가지게 된다. 마찬가지로 입력 이중금속테이퍼(11)의 좁은 면, 즉 신호 출력면은 수십 나노미터 크기의 이중금속도파로(12)와 연결되므로 그에 상응하는 수백 내지 수십 나노미터 크기를 가지게 된다.The wide face of the input
이 서브 마이크론 크기의 넓은 면으로 입력되는 광 신호는 수 내지 서브 마이크론 크기의 SPP 광 신호로 변환된다. 그 후 점점 크기가 좁아지는 입력 이중금속테이퍼(11)를 진행하면서 유전체 층의 두께에 따라 수백 내지 수십 나노미터 크기의 SPP 광 신호로 포커싱되며, 포커싱된 SPP 광 신호는 이중금속도파로(12)로 입력되는 것이다.The optical signal input on the wide side of this submicron size is converted into an SPP optical signal of several to submicron size. Afterwards, the input
반면 출력 이중금속테이퍼(13)는 평면상으로 쐐기 또는 테이퍼 형상과 같이 일단에서 타단으로 진행하면서 점점 넓어지는 형태의 평면 구성을 가진다. 결국 입력 이중금속테이퍼(11)와 출력 이중금속테이퍼(13)는 좌우 대칭인 형태의 구조를 가질 수 있다.On the other hand, the output
입력 이중금속테이퍼(11)와 반대로, 출력 이중금속테이퍼(13)의 좁은 면으로 입력된 수백 내지 수십 나노미터 크기의 SPP 광 신호는 출력 이중금속테이퍼(13)를 진행하면서 수 내지 서브 마이크론 크기의 광 신호로 탈집속된다. 탈집속된 수 내지 서브 마이크론 크기의 SPP 광 신호는 출력 이중금속테이퍼(13)의 넓은 면에서 광 신호로 변환되어 광 파이버로 입력된다.In contrast to the input
한편, 입력 및 출력 이중금속테이퍼(11, 13)의 수직 구조에 대하여 살펴보면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 최하층부터 금속층(Metal)(14) - 유전체층(Insulator)(15) - 금속층(Metal)(16)의 순으로 형성됨을 알 수 있다. 이와 같이 금속층 - 유전체층 - 금속층의 구조를 MIM(Metal-Insulator-Metal) 구조라고 한다.On the other hand, the vertical structure of the input and output double metal taper (11, 13), as shown in Figure 1 (b) from the lowest layer to the metal layer (Metal) 14-dielectric layer (Insulator) 15-metal layer It can be seen that it is formed in the order of (Metal) (16). As such, the structure of the metal layer, the dielectric layer, and the metal layer is referred to as a metal-insulator-metal (MIM) structure.
이때 금속층(14, 16)에 사용가능한 물질로는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 등의 귀금속 또는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 천이금속이 존재한다. 유전체층(15)에는 실리콘(Si), 석영(SiO2), 폴리머(Polymer)와 같은 굴절률 변화가 용이한 유전체 물질이 이용가능하다.At this time, the materials usable in the metal layers 14 and 16 include precious metals such as gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), or transition metals such as copper (Cu) and aluminum (Al). As the
하부 금속층(14)과 유전체층(15)은 쐐기 형태의 모양을 가지는 상부 금속층(16)과 평면상으로 동일한 모양을 가질 수 있다. 또한, 유전체층(15)과 하부 금속층(14)은 평면상으로 상부 금속층(16)의 금속 모양과 겹쳐지면서 쐐기 또는 테이퍼 형상의 상부 금속층(16)의 금속 모양이 아닌 임의의 모양을 가진 층으로 대체할 수 있다. The
예를 들어, 도 1의 (a)에서 살펴볼 수 있듯이 하부 금속층(14)은 평면적으로 테이퍼 형상을 가지는 상부 금속층(16)의 모양이 아닌 평면적으로 직사각형의 형상, 특히 스트립(Strip) 형상을 가질 수도 있는 것이다.For example, as shown in FIG. 1A, the
또한, 이중금속테이퍼(11, 13)의 수직적 구조는 상하가 서로 뒤바뀌어도 무방하다. 예를 들어, 하부 금속층(14)이 평면적으로 쐐기 또는 테이퍼 형태의 도파로 모양을 가지고, 상부 금속층(16)이 스트립 형태의 모양을 가지는 이중금속테이 퍼도 고려할 수 있는 것이다.In addition, the vertical structures of the double metal tapers 11 and 13 may be reversed. For example, a double metal taper in which the
수 내지 서브 마이크론 크기의 광 도파로에서 전달되는 수 내지 서브 마이크론(㎛) 단위의 광 신호를 이중금속테이퍼(11, 13) 중 넓은 면에서 유전체 층의 두께에 따라 광신호가 수 내지 서브 마이크론 단위의 SPP로 변환된다. 또한, SPP 신호는 이중금속테이퍼(11)를 진행하면서 수에서 수십 마이크론 또는 나노 단위의 SPP 신호로 집속된다.The optical signal transmitted in the optical waveguide of several to submicron size is converted to the optical signal of several to submicron units according to the thickness of the dielectric layer on the wide side of the
이러한 과정을 통해 이중금속테이퍼(11) 입력단에서의 수천 ~ 수백 나노(nm) 단위의 SPP 광신호가 출력단에서는 수백 ~ 수십 나노(nm)의 SPP 모드로 포커싱되며, SPP 모드간 포커싱 결합 손실이 최소화되는 효과를 얻을 수 있다.Through this process, SPP optical signals of thousands to hundreds of nanometers (nm) unit at the double metal taper (11) input are focused in the SPP mode of hundreds to tens of nanometers (nm) at the output stage, and the focusing coupling loss between SPP modes is minimized. The effect can be obtained.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 플라즈모닉 집적 회로 모듈의 평면 구성을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a planar configuration of a nano plasmonic integrated circuit module according to another embodiment of the present invention.
도 2의 나노 플라즈모닉 집적 회로(20)는 입력 이중금속테이퍼(21), 이중금속 도파로(22), 출력 이중금속테이퍼(23), 신호 감지 및 처리부(24) 등이 웨이퍼(Wafer)(25)에 집적되어 구성될 수 있다.In the nano plasmonic integrated
또한, 도 2의 나노 플라즈모닉 집적 회로(20)는 도 1의 이중금속 도파로 소자(10)의 구조에다가 신호 감지 및 처리부(24)를 추가적으로 포함하는 형태이다.In addition, the nano plasmonic integrated
신호 감지 및 처리부(24)는 SPP 광 신호를 감지하거나 소정의 신호 처리를 수행하는 구성 요소에 해당한다. 상기 신호 감지 및 처리부(24)는 이중금속도파로의 일부나 한 가지(arm)에 클래딩(Cladding)층이 노출되는 형태의 구조를 취함으로 써 구현될 수도 있다. The signal detection and
도 3은 도 2의 나노 플라즈모닉 집적 회로를 이용한 광 벤치의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the configuration of an optical bench using the nano-plasmonic integrated circuit of FIG.
도 3에 도시된 바와 같이 광 벤치(Optical Bench)(30)는 도 2의 나노 플라즈모닉 집적 회로(20)를 포함한다. 또한, 도 3의 광 벤치(30)는 레이저 다이오드(LD : Laser Diode)(31)로 구성될 수 있는 광원과 광 검출기(PD : Photo Diode)(32, 33)를 더 포함하게 된다.As shown in FIG. 3, the
도 3의 레이저 다이오드(31) 등으로 구성될 수 있는 광원(31)은 신호 처리를 위하여 레이저를 출력하게 된다. 이와 같은 레이저는 입력 광 신호에 해당한다. 입력 광 신호는 나노 플라즈모닉 집적 회로(20)의 입력 이중금속테이퍼(21)로 입력된다.The
나노 플라즈모닉 집적 회로(20)의 입력 이중금속테이퍼(21)는 입력되는 광 신호를 SPP 모드의 광 신호로 변환하고 포커싱하여 이중금속도파로(22)로 전달한다.The input
그 후, 이중금속도파로(22)를 통해 SPP 모드의 광 신호가 전송된다. 신호 감지 및 처리부(24)는 이중금속도파로(22)를 통해 전달되는 수십 나노미터 크기의 SPP 광 신호를 감지하고 일련의 신호 처리를 하는 과정을 수행한다. Thereafter, the optical signal of the SPP mode is transmitted through the
나노 플라즈모닉 집적 회로(20)의 출력 이중금속테이퍼(23)는 수십 나노미터 크기의 SPP 광 신호를 탈집속하고 이를 광 신호로 모드 변환하여 광 파이버로 전달 한다. 이와 같이 광 파이버로 전달된 광 신호는 포토 다이오드(32, 33)로 전달된다.The output
도 3의 광 벤치(30)의 구성을 살펴보면, 두 개의 포토 다이오드(32, 33)가 존재하고 있음을 알 수 있다. 이러한 구조는 도 2의 나노 플라즈모닉 집적 회로(20)는 입력된 신호를 분기하여 두 개의 광 신호를 출력하는 구조를 가지고 있기 때문이다. 물론, 당업자가 나노 플라즈모닉 집적 회로(20)에 포함되는 이중금속테이퍼(21, 23)의 개수를 자유롭게 조절할 수 있음은 자명하다.Looking at the configuration of the
도 4는 도 3에 도시된 광 벤치를 통해 전달되는 광 신호를 나타낸 도면이다.4 is a view showing an optical signal transmitted through the optical bench shown in FIG.
도 4의 (a)인 상면도에 도시된 바와 같이 광 도파로, 레이저 다이오드, 포토 다이오드 등에서는 서브 마이크론 크기의 광 신호가 전달되며, 상기 서브 마이크론 크기의 광 신호는 입력 이중금속테이퍼(21)의 일단 중 넓은 영역으로 입력된다. As shown in the top view of FIG. 4A, an optical waveguide, a laser diode, a photodiode, or the like is transmitted with a submicron-sized optical signal, and the submicron-sized optical signal is transferred to the input
상기 광 신호는 입력 이중금속테이퍼(21)의 넓은 영역에서 수 내지 서브 마이크론 크기의 SPP 광신호로 전환되며, 상기 SPP 광신호는 입력 이중금속테이퍼(21)를 따라 진행하면서 점점 수백 내지 수십 나노미터(nm) 모드 크기를 갖는 SPP 광신호로 집속된다. 즉, SPP 광 신호는 입력 이중금속테이퍼(21)를 따라 진행하면서 포커싱되는 것이다.The optical signal is converted into a SPP optical signal of several to submicrons in a large area of the input
포커싱되어 수십 나노미터의 크기를 갖는 SPP 광신호는 입력 이중금속테이퍼(21)로부터 이중금속도파로(22)로 입력되며, SPP 광신호는 이중금속도파로(22)를 통해 진행하게 된다.The SPP optical signal having a size of several tens of nanometers focused is input from the input
도 4의 (b)에 도시된 측면도를 살펴보면, 입력 이중금속테이퍼(21)와 이중금속도파로(22)는 금속층 - 유전체층 - 금속층으로 구성되는 MIM 구조를 가지고 있음을 알 수 있다. 파이버로부터 입력된 신호는 이중금속테이퍼의 구조에 따라 집속되면서 모드 크기가 점점 작아짐을 알 수 있다.Looking at the side view shown in (b) of Figure 4, it can be seen that the input
그 후 입력 이중금속테이퍼(21)로부터 이중금속도파로(22)로 전달되는 신호는 약 20에서 30㎚로 포커싱된 광신호에 해당한다.The signal then transferred from the input
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 금속 SPP 금속 브래그 그레이팅 소자의 구조를 나타낸 도면이다.5 is a view showing the structure of a double metal SPP metal Bragg grating device according to another embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이 SPP 금속 브래그 그레이팅 소자(50A, 50B, 50C)는 상부 금속층(51A, 51B, 51C), 하부 금속층(52A, 52B, 52C), 유전체층(53A, 53B, 53C) 및 그레이팅 구조(54A, 54B, 54C)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5, the SPP metal
이 중 상부 금속층(51A, 51B, 51C)과 하부 금속층(52A, 52B, 52C)의 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 등의 귀금속 또는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 천이금속 등으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 유전체층(53A, 53B, 53C)은 석영(SiO2), 실리콘(Si), 폴리머(Polymer) 등의 굴절률 변화가 용이한 유전체 물질 등으로 구성되는 것이 바람직하다.Among the metals of the
이 때 상부 금속층(51A, 51B, 51C)과 하부 금속층(52A, 52B, 52C)의 두께(d1)는 수 나노미터에서 수 마이크로미터까지의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상 부 금속층(51A, 51B, 51C)과 하부 금속층(52A, 52B, 52C) 사이에 위치한 유전체층(53A, 53B, 53C)은 수 나노미터에서 수 마이크로미터까지의 두께(d2)를 가질 수 있다. 여기서 수 나노미터에서 수 마이크로미터란, 1㎚m에서 10㎛ 사이의 범위를 의미한다.In this case, the thickness d1 of the
도 5의 (A)는 상부 금속층(51A)의 상부에 브래그 그레이팅(54A)이 돌출되어 있는 모습을 보여주고 있다. 도 5의 (B)는 상부 금속층(51B)의 하부에 브래그 그레이팅(54B)이 돌출되어 있는 모습을 보여주고 있다. 또한, 도 5의 (C)는 상부 금속층(51C)의 상부와 하부 모두에 브래그 그레이팅(54C)이 돌출, 형성되어 있는 모습을 보여주고 있다. FIG. 5A shows the Bragg grating 54A protruding from the
한편, 도 5의 (D)와 도 5의 (E)를 참조하면, 상부 금속층(51D, 51E) 웨이브가이드의 선폭을 변화시킴으로써 브래그 그레이팅을 형성하였음을 알 수 있다. 물론 하부 금속층(52D, 52E)인 웨이브가이드의 선폭을 변화시켜 브래그 그레이팅을 형성할 수도 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 5D and 5E, it can be seen that Bragg grating is formed by changing the line widths of the waveguides of the
특히, 도 5의 (D)와 도 5의 (E)는 그 선폭이 펄스 형태의 주기적인 변화를 가지도록 선폭이 변화하고 있음을 알 수 있다. In particular, it can be seen from FIGS. 5D and 5E that the line width is changed so that the line width has a periodic change in pulse form.
이상의 도 5의 브래그 그레이팅(54A, 54B, 54C, 54D, 54E)은 상부 금속층 또는 하부 금속층의 형상을 변형함으로써 형성된다.The Bragg gratings 54A, 54B, 54C, 54D, and 54E of FIG. 5 described above are formed by modifying the shape of the upper metal layer or the lower metal layer.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 금속 SPP 금속 브래그 그레이팅 소자의 구조를 나타낸 도면이다.6 is a view showing the structure of a double metal SPP metal Bragg grating device according to another embodiment of the present invention.
도 6의 이중 금속 SPP 금속 브래그 그레이팅 소자(60A, 60B, 60C) 또한 기본적으로 상부 금속층(61A, 61B, 61C), 하부 금속층(62A, 62B, 62C), 유전체층(63A, 63B, 63C)과 그레이팅 구조(64A, 64B, 64C)를 포함하여 구성될 수 있다. 다만, 도 6과의 차이점은 브래그 그레이팅(64)의 구성이 다르다.The double metal SPP metal
도 6의 (A)를 참조하면 이중 금속층(61A, 62A) 사이 유전체 내부에 브래그 그레이팅 구조(64A)가 존재한다. 이 때 브래그 그레이팅 구조(64A)는 이중 금속층(61A, 62A) 사이에 존재하는 유전체층(63A)과 굴절률이 다른 별도의 유전체로 구성된다. Referring to FIG. 6A, a
유사하게, 도 6의 (B)에서도 이중 금속층(61B, 62B) 사이의 유전체층(63B) 내부에 브래그 그레이팅 구조(64B)가 존재한다. 다만 유전체층(63B) 내부의 브래그 그레이팅 구조(64B)의 일 측면은 이중 금속층(61B, 62B)과 접촉하고 있다는 점에서 그 차이점이 존재한다. 이 때 브래그 그레이팅 구조(64B)에서 신호가 입력, 반사 또는 출력되는 면은 이중 금속층(61B, 62B)과 수직 접속된다.Similarly, in FIG. 6B, the bragg
도 6의 (C)에서는 이중 금속층(61C, 62C) 외부에 유전체로 구성되는 브래그 그레이팅(64C)이 존재한다. 도 5의 (C)에서의 브래그 그레이팅(54C)은 금속으로 구성되지만, 도 6의 (C)의 브래그 그레이팅(64C)은 유전체로 구성된다는 점에서 그 차이점이 있다.In FIG. 6C, Bragg grating 64C including a dielectric exists outside the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중금속 SPP 유전체 브래그 그레이팅 소자를 이용한 광센서 소자의 구성을 나타낸 도면이다.7 is a view showing the configuration of an optical sensor device using a double metal SPP dielectric Bragg grating device according to another embodiment of the present invention.
도 7의 광센서 소자(70)에서 화살표 방향으로 검출할 용액, 기체, 고체 등의 임의의 형태를 갖는 물체를 흘리거나 밀착시킨다. 그 후 광센서 소자(70)에 신호를 주입하게 되면, 광센서 소자(70) 상에 존재하는 검출 물질에 따라 입력된 신호는 특정 주파수의 신호가 흡수된다.In the
즉, 도 7의 (B)와 같은 신호를 광센서 소자(70)에 입력하였다면, 도 7의 (C)와 같은 신호가 광센서 소자(70)로부터 출력되는 것이다. 이와 같이 광센서 소자(70)의 입력 및 출력 신호의 차이를 이용하여 광센서 소자(70)에 존재하는 물질을 판단할 수 있다.That is, if a signal as shown in FIG. 7B is input to the
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중금속 SPP 유전체 브래그 그레이팅 소자의 다양한 구조를 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating various structures of a double metal SPP dielectric Bragg grating device according to another embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 이중금속 SPP 유전체 브래그 그레이팅 소자(80)는 브래그 그레이팅이 새겨진 상층 금속층(81)의 평면 구조와 하층 금속(82A, 82B, 82C)의 평면 구조가 상이할 수 있음을 보여주고 있다.The bimetallic SPP dielectric
여기서 도 8의 (A)는 상부 금속층(81)과 하부 금속층(82A, 82B, 82C)을 도시한 것이며, 도 8의 (B)와 (C)는 도 8의 (A)에 도시된 하부 금속층(82A)을 대체할 수 있는 다른 실시예에 따른 하부 금속층(82B, 82C)을 도시한 것이다.8A illustrates the
먼저, 도 8의 (A)는 상층 금속층(81)의 평면 모양과 하층 금속층(82A)의 좌측에 형성된 테이퍼된 평면 모양은 구체적으로 삼각형 형태로 닮은꼴 형태를 가지고 있음을 알 수 있다. 그러나, 상층 금속층(81)의 삼각형 모양은 d1의 높이를 가 지는 반면, 하층 금속층(82A)의 삼각형 모양은 d2의 높이를 가지는 삼각형이다. 따라서, 하층 금속층(82A)에는 (d1-d2)×w에 해당하는 영역에는 금속층이 존재하지 않는다는 점이 특이하다.First, FIG. 8A shows that the planar shape of the
한편, 도 8의 (B)는 하층 금속층(82B)이 상층 금속층(81)의 형태와 닮은꼴의 모양을 가지고 있지 않으며, w의 넓이를 가지는 직사각형 형태임을 알 수 있다. 다만, 도 8의 (B)에서 하층 금속층(82b)은 입력면으로부터 d3만큼, 출력면으로부터의 d3만큼의 영역에는 금속층이 형성되어 있지 않음을 알 수 있다. 결론적으로 도 8의 (B)에 도시된 하부 금속층(82B)의 길이는 L - (2×d3)이 된다.On the other hand, FIG. 8B shows that the
마지막으로 도 8의 (C)는 하층 금속층(82C)이 도파로 형태를 하고 있음을 알 수 있다. 마찬가지로 도파로 모양을 가지는 하층 금속층(82C) 또한 입력면으로부터 d4만큼, 출력면으로부터 d4만큼의 구간에는 금속층이 형성되지 않는다. 결론적으로 도 8의 (C)에 도시된 하부 금속층(82C)은 L - (2×d4)의 길이를 가지게 된다.Finally, FIG. 8C shows that the
도 9는 나노 임프린팅 기법을 이용하여 상부 금속층 상부에 브래그 그레이팅이 형성된 이중 금속 SPP 유전체 브래그 그레이팅 제조 방법을 나타낸 도면이다. FIG. 9 is a view illustrating a method of manufacturing a double metal SPP dielectric Bragg grating in which Bragg grating is formed on an upper metal layer using a nanoimprinting technique.
도 9의 (A)에 도시된 바와 같이 Si 웨이퍼(91)에 Lower 클래드(92)를 생성한다. 이 때 Lower 클래드(92)는 증착 또는 스피닝(Spinning) 기법을 이용하여 형성할 수 있다. 그 후 도 9의 (B)에 따라 Lower 클래드(92) 상에 Ag 잉크(93)를 드랍한다(Ag Ink Drop). As shown in FIG. 9A, the lower clad 92 is formed on the
도 9의 (C)에서와 같이 도 9의 (B)에서 형성된 구조에 대해 마스터 스탬 프(Master Stamp)(94)를 덮은 후 적당한 압력과 온도 및 시간으로 Baking함으로써 Ag Grating(95)을 형성하게 된다.As shown in FIG. 9C, the
Baking이 완성된 이후 마스터 스탬프(94)를 이형하고, Ag Grating(95) 상에 Upper 클래드(96)를 증착 또는 Spin Coating함으로써 이중금속 SPP 유전체 브래그 그레이팅 소자의 제작을 할 수 있다.After the baking is completed, the
도 10, 11은 나노 임프린팅 기법을 이용하여 상부 금속층 하부에 브래그 그레이팅이 형성된 이중 금속 SPP 유전체 브래그 그레이팅 제조 방법을 나타낸 도면이다.10 and 11 illustrate a method of fabricating a double metal SPP dielectric Bragg grating in which Bragg grating is formed under the upper metal layer using a nanoimprinting technique.
먼저, 도 10의 (A)에 도시된 바와 같이 Si 웨이퍼(101)에 Lower 클래드(102)를 생성한다. 도 10의 (B)에 따라 Lower 클래드(102) 상에 코어(103)를 증착 또는 Spin Coating한다. First, as shown in FIG. 10A, the lower clad 102 is formed on the
그 후 도 10의 (C)에 따라 코어(103) 상에 코어(103)와 같은 굴절률을 가지는 폴리머(Polymer)(104)를 드랍한다. 그리고 도 10의 (D)에 따라 PDMS(Polydimethylsiloxane) 스탬프(105)를 덮고 적당한 압력과 UV 파워로 일정시간 동안 노광하여 그레이팅 레이어(Grating Layer)(106)를 제적한다. Thereafter, a
그 후 PDMS 스탬프(105)를 이형하고(도 11의 (E)), 도 11의 (F)와 같이 그레이팅 레이어(106) 상에 Ag 잉크를 스핀 코팅한다. Ag 잉크를 스핀 코딩하게 되면 Ag 그레이팅(107)이 형성된다. 마지막으로, Ag 그레이팅(107) 상에 Upper 클래드(108)를 증착 또는 스핀 코팅함으로써 MIM 구조를 갖는 SPP 브래그 그레이팅 소 자를 완성할 수 있다.Thereafter, the
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through the representative embodiments, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications without departing from the scope of the present invention. Will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 플라즈모닉 이중금속 도파로 소자의 구성을 나타낸 도면.1 is a view showing the configuration of a nano plasmonic bimetal waveguide device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 플라즈모닉 집적 회로 모듈의 평면 구성을 나타낸 도면.2 illustrates a planar configuration of a nano plasmonic integrated circuit module according to another embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 나노 플라즈모닉 집적 회로를 이용한 광 벤치의 구성을 나타낸 도면.3 is a view showing the configuration of an optical bench using the nano-plasmonic integrated circuit of FIG.
도 4는 도 3에 도시된 광 벤치를 통해 전달되는 광 신호를 나타낸 도면.4 shows an optical signal transmitted through the optical bench shown in FIG.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 금속 SPP 금속 브래그 그레이팅 소자의 구조를 나타낸 도면.5 is a view showing the structure of a double metal SPP metal Bragg grating device according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 금속 SPP 금속 브래그 그레이팅 소자의 구조를 나타낸 도면.6 is a view showing the structure of a double metal SPP metal Bragg grating device according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중금속 SPP 유전체 브래그 그레이팅 소자를 이용한 광센서 소자의 구성을 나타낸 도면.7 is a view showing the configuration of an optical sensor device using a double metal SPP dielectric Bragg grating device according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중금속 SPP 유전체 브래그 그레이팅 소자의 다양한 구조를 나타낸 도면.8 illustrates various structures of a double metal SPP dielectric Bragg grating device according to another embodiment of the present invention.
도 9는 나노 임프린팅 기법을 이용하여 상부 금속층 상부에 브래그 그레이팅이 형성된 이중 금속 SPP 유전체 브래그 그레이팅 제조 방법을 나타낸 도면.FIG. 9 illustrates a method for fabricating a double metal SPP dielectric Bragg grating having Bragg grating formed on top of an upper metal layer using a nanoimprinting technique.
도 10, 11은 나노 임프린팅 기법을 이용하여 상부 금속층 하부에 브래그 그레이팅이 형성된 이중 금속 SPP 유전체 브래그 그레이팅 제조 방법을 나타낸 도면.10 and 11 illustrate a method for fabricating a double metal SPP dielectric Bragg grating in which Bragg grating is formed under the upper metal layer using a nanoimprinting technique.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 : 이중금속 도파로 소자 11 : 입력 이중금속테이퍼10: double metal waveguide element 11: input double metal taper
12 : 이중금속 도파로 1 3 : 출력 이중금속테이퍼12:
20 : 나노 플라즈모닉 집적 회로(NPIC) 21 : 입력 이중금속테이퍼20: Nano plasmonic integrated circuit (NPIC) 21: Input double metal taper
22 : 이중금속 도파로 23 : 출력 이중금속테이퍼22: double metal waveguide 23: output double metal taper
24 : 신호 감지 및 처리부 30 : 광 벤치24: signal detection and processing unit 30: optical bench
31 : 레이저 다이오드(LD) 32, 33 : 포토 다이오드(PD)31: laser diode (LD) 32, 33: photodiode (PD)
51, 61 : 상부 금속층 52, 62 : 하부 금속층51, 61: upper metal layer 52, 62: lower metal layer
53, 63: 유전체층 54, 64 : 브래그 그레이팅 구조53, 63: dielectric layers 54, 64: Bragg grating structure
Claims (17)
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- 2009-10-26 KR KR1020090101648A patent/KR101086698B1/en not_active IP Right Cessation
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