KR101395024B1 - 능동 스펙트럼 필터링 장치 - Google Patents

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KR101395024B1 KR1020130027119A KR20130027119A KR101395024B1 KR 101395024 B1 KR101395024 B1 KR 101395024B1 KR 1020130027119 A KR1020130027119 A KR 1020130027119A KR 20130027119 A KR20130027119 A KR 20130027119A KR 101395024 B1 KR101395024 B1 KR 101395024B1
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박창현
윤여택
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 능동 스펙트럼 필터링 장치에 관한 것이다. 상기 능동 스펙트럼 필터링 장치는, 입사광을 공진 도파되도록 하는 평면 도파층과 상기 평면 도파층의 정면에 형성된 금속 격자층을 구비하는 상부 기판; 입사광을 투과시키는 하부 기판; 및 상기 상부 기판과 하부 기판의 사이에 배치되고, 인가되는 전압에 따라 입사광의 편광을 조절하여 상기 상부 기판으로 출력하는 편광 조절부;를 구비한다. 상기 금속 격자층은 입사되는 광의 편광 방향에 따라 투과 중심 파장이 결정되도록 하기 위하여 수직 및 수평 방향에 대해 각각 서로 다른 격자 배열 주기로 형성된다. 상기 편광 조절부로 인가되는 전압을 조절하여 상기 금속 격자층으로 입사되는 광의 편광 방향을 조절하여, 상기 금속 격자층의 투과 중심 파장을 가변시킨다.

Description

능동 스펙트럼 필터링 장치{Active spectrum filtering device}
본 발명은 능동 스펙트럼 필터링 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 전기적으로 편광 조절이 가능하고 편광 조절을 통해 투과광의 색상을 변화시킬 수 있도록 하여 투과 스펙트럼을 전기적으로 제어할 수 있도록 한 능동 스펙트럼 필터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 광 필터는 디스플레이, 이미지센서, 색조명, 무선 광통신 등 수많은 분야에서 활용되고 있다.
종래에는, 포토레지스트에 안료를 분산시킨 용액을 기판 상에 도포한 후 패터닝하여 각 색상의 픽셀들을 형성하는 안료형 광 필터가 광파장 필터로서 산업적으로 주로 사용되었다. 그러나 전술한 안료형 광 필터는 필터의 전달 특성이 안료 고유의 광학적 특성에 의해 결정되므로, 특성을 변화시키기 어려운 단점을 갖는다. 또한, 안료형 광 필터는 면적을 줄이는데 한계를 가지고 있으며, 고정된 색상을 가지고 있어 모든 색상을 표현할 때 공간적으로 3개의 서브 픽셀이 요구된다. 따라서 LCD 디스플레이와 같이 풀 컬러 영상을 구현하기 위해서는 세 가지 색상을 갖는 서브 픽셀이 각각 독립적으로 세기를 조절함으로써 다양한 색상을 구현하는 하나의 픽셀을 구성하기 때문에 백라이트(BLU:back-light unit)에서 나오는 광의 1/3밖에 이용하지 못하며, 화소의 집적도를 높이는데 한계점을 갖게 된다.
반면, 금속 및 유전체로 이루어진 격자 층 및 박막의 혼합 구조를 이용한 박막형 광 필터 및 도파 공진 모드(Guided mode resonance:GMR)과 같은 나노 구조물 기반의 광 필터는 구조, 사용 물질의 종류, 크기 등을 조절하여 광학적 특성을 자유롭게 설계 가능하다는 장점을 가진다. 또한 기존의 염료타입의 광 필터는 색 순도를 높이기 위해서 두께를 두껍게 형성해야 하며, 두껍게 형성함에 따라 중심파장의 광효율이 낮아지는 단점을 가지나 나노 구조물 기반의 광 필터는 구조, 물질, 크기 등을 최적화함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다. 하지만 여전히 고정된 광 특성을 위한 연구가 대부분이며, 필터의 중심 파장 및 대역폭 등의 광 특성을 자유롭게 가변할 수 있는 구조에 대한 연구는 미미한 실정이다. 일부 전계 광학 효과(electro-optic effect), MEMS 기술을 이용하여 중심파장을 가변하고자 하는 연구가 있으나 대부분 매우 높은 전압이 요구되거나 광 특성의 가변 범위가 매우 제한적인 한계점을 가지고 있다.
한국특허공개공보 제 10-2009-0118310 호
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 금속 격자 구조를 이용하여 투과 중심 파장을 가변시킬 수 있는 필터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치는, 입사광을 공진 도파되도록 하는 평면 도파층과 상기 평면 도파층의 정면에 형성된 금속 격자층을 구비하는 상부 기판; 입사광을 투과시키는 하부 기판; 및 상기 상부 기판과 하부 기판의 사이에 배치되고, 인가되는 전압에 따라 입사광의 편광을 조절하여 상기 상부 기판으로 출력하는 편광 조절부;를 구비하고,
상기 금속 격자층은 입사광의 편광 방향에 따라 투과 중심 파장이 결정되도록 하기 위하여 수직 및 수평 방향에 대해 각각 서로 다른 격자 배열 주기로 형성되며, 상기 편광 조절부를 이용하여 상기 금속 격자층으로 입사되는 광의 편광 방향을 조절하여 투과 중심 파장을 가변시킨다.
전술한 제1 특징에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치에 있어서, 상기 평면 도파층은 사전 설정된 두께 및 굴절율을 갖는 유전체로 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 특징에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치는, 입사광이 공진 도파되도록 하는 제1 도파층, 상기 평면 도파층의 정면에 형성된 금속 격자층, 및 상기 금속 격자층의 상부에 형성된 제2 도파층을 구비하는 상부 기판; 입사광을 투과시키는 하부 기판; 및 상기 상부 기판과 하부 기판의 사이에 배치되고, 인가되는 전압에 따라 입사광의 편광을 조절하여 상기 상부 기판으로 출력하는 편광 조절부;를 구비하고,
상기 금속 격자층은 수직 및 수평 방향에 대해 각각 서로 다른 격자 배열 주기로 형성되며, 상기 편광 조절부를 이용하여 상기 금속 격자층으로 입사되는 광의 편광 방향을 조절하여 투과 중심 파장을 가변시킨다.
전술한 제2 특징에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치에 있어서, 상기 제1 도파층 및 제2 도파층은 공진모드가 동일한 파장에서 형성되도록 구성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치는 입사광의 편광 방향에 따라 서로 다른 투과 중심 파장을 제공하는 금속 격자층 및 상기 금속 격자층으로 제공되는 입사광에 대한 편광 방향을 전기적으로 조절가능한 편광 조절부를 구비함으로써, 전기적으로 가변 가능한 투과 스펙트럼을 제공할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치는 가시광 대역의 투과 스펙트럼을 전기적으로 가변하여 하나의 광 소자를 통해 다양한 색상을 표현할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치를 디스플레이 장치에 응용함으로써, 기존의 디스플레이 장치의 광효율을 3배 증가시킬 수 있으며, 하나의 서브픽셀만으로 다양한 색상 구현이 가능해지므로 동일한 크기의 패널에서 픽셀 수를 3배 증가시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치의 구조를 전체적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치의 상부 기판(10)의 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치에 있어서, 입사광의 편광 방향에 따른 전달 특성을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치의 동작 원리를 설명하기 위하여 도시한 분해도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동형 스페트럼 필터링 장치를 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치는 입사광의 편광 방향에 따라 서로 다른 투과 중심 파장을 제공하는 금속 격자층을 구비하고, 액정층을 이용하여 상기 금속 격자층으로 제공되는 입사광에 대한 편광 방향을 전기적으로 조절함으로써, 전기적으로 투과 스펙트럼을 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
< 제1 실시예 >
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치의 구조 및 동작을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치의 구조를 전체적으로 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치(1)는 상부 기판(10), 하부 기판(30) 및 상기 상부 기판과 하부 기판의 사이에 배치되는 편광 조절부(20)를 구비한다.
상기 상부 기판(10)은 평면 도파층(12) 및 상기 평면 도파층의 정면에 형성된 금속 격자층(103)을 구비한다. 상기 평면 도파층(12)은 상부 투명 기판(100), 제1 코어층(101), 제1 상부 클래딩층(102)을 구비하며, 상기 제1 상부 클래딩층(102)의 정면에 금속 격자층(103)이 형성된다. 상기 금속 격자층(103)은 직사각형 금속 블록이 x,y 방향으로 서로 다른 격자 배열 주기(
Figure 112013022058915-pat00001
,
Figure 112013022058915-pat00002
)를 가지면서 형성된다. 상기 상부 투명 기판(100)과 상기 제1 코어층(101)의 사이에 제1 하부 클래딩층을 더 구비할 수 있으나, 상기 제1 하부 클래딩층이 없는 경우, 상기 상부 투명기판(100)이 제1 하부 클래딩층의 역할을 대신한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치의 상부 기판(10)의 구조를 도시한 사시도이다. 도 2를 참조하면, 상부 기판(10)는 편광에 따른 전달 특성을 얻기 위하여 사전에 설계된 두께 및 굴절률을 갖는 유전체 층으로 형성된 평면 도파층(12), 및 두 직교 편광(Lx, Ly)에 독립적으로 설정되는 중심파장을 위한 사전에 설계된 격자 주기를 갖는 금속 격자층(103)으로 구성된다.
상기 제1 상부 클래딩층(102), 제1 코어층(101) 및 상부 투명 기판(100)은 모두 유전체로 형성되어 평면 도파층(12)을 구성한다. 상기 평면 도파층의 제1 상부 클래딩층의 두께에 따라 상기 제1 코어층으로 도파되는 공진 도파 모드의 필드가 금속 격자층에 의해 영향을 받는 정도를 조절하게 된다. 상기 제1 코어층은 공진 도파 모드가 전파되는 유전체 층으로서, 파장별 모드의 분산 관계를 결정하는데 많은 영향을 미친다. 따라서, 평면 도파층의 분산 관계는 제1 코어층의 굴절률과 두께, 상하부 클래딩층의 굴절율에 의해 결정되며, 분산 관계에 따라 격자 주기와 공진 파장의 상관 관계가 결정되어 공진 파장을 설계한다. 따라서, 평면 도파층의 굴절률 및 두께는 필터의 관심 파장 대역에 따라 결정된다.
상기 금속 격자층의 격자 주기가 본 발명에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치의 전기적으로 가변되는 전달 특성을 결정하게 된다.
상기 편광 조절부(20)는 액정층(200), 액정층의 양측에 각각 형성된 배향막(201, 203), 상기 배향막들의 측면에 각각 형성된 투명 전극(202, 204)을 구비하여, 상기 투명 전극(202, 204)에 인가되는 인가 전압에 따라 투과광의 편광을 조절하게 된다. 한다. 상기 투명 전극(202, 204)은 액정층(200)에 전압을 인가하기 위한 전극들이며, 상기 배향막(201, 203)은 액정층의 액정 분자들을 정렬하기 위한 것이다.
상기 하부 기판(30)은 액정 셀을 지지하기 위한 하부 투명 기판(300) 및 편광판(301)을 구비한다. 편광판(301)이 지지역할이 가능한 경우 하부 투명기판(300)을 생략할 수 있다. 또한 입사광이 특정 방향으로 편광된 경우 편광판(301)의 생략이 가능하다. 상기 편광판은 상기 액정층으로 하나의 편광만이 입사되도록 한다.
상기 상부 기판(10)은 두 직교 편광에 독립적 전달 특성을 제공하는 역할을 하며, 이하, 동작원리에 대해서 자세하게 설명한다.
상기 상부 기판(10)에 광이 입사되면 상기 금속 격자층(103)에 의해 대부분의 파장대역은 반사되어 광 차단 대역이 형성된다. 그리고 평면 도파층의 도파모드와 상기 금속 격자층(103)에 의해 회절된 광이 위상 정합이 이루어지는 파장에서 도파 공진 모드를 형성하여 강한 투과 대역을 형성하게 된다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상부 기판(10)을 투과하는 광의 중심파장은 수학식 1 및 수학식 2에 의해서 결정된다.
Figure 112013022058915-pat00003
Figure 112013022058915-pat00004
수학식 1은 평면 도파층의 분산관계 공식이며, 제1 상부 클래딩층(102)과 제 1 하부 클래딩층 역할을 하는 상부 투명 기판(100)의 굴절률이 동일한 경우에만 적용된다.
Figure 112013022058915-pat00005
은 도파 모드 정수로서 평면 도파층의 구조 파라메터에 따라 결정된다.
Figure 112013022058915-pat00006
는 제1 코어층(101)의 두께이며, n1은 제1 상부 및 하부 클래딩층들의 굴절률, n2는 제1 코어층의 굴절률이다. 또한, kn1, kn2는 각각 제1 상부 클래딩층, 제1 코어층의 전파 상수이며,
Figure 112013022058915-pat00007
는 도파 모드의 전파 상수를 나타낸다.
Figure 112013022058915-pat00008
는 TE 모드의 경우에 0 이며, TM 모드의 경우에는 1로 나타내어진다. 상기 분산 관계는 도파 모드에서의 파장별 전파 상수를 의미하는 것으로서, 평면 도파층을 구성하는 유전 박막들의 두께 및 굴절율은 공진 도파 모드의 분산 관계, 즉 공진 도파 모드의 파장별 전파 상수를 결정하게 된다.
수학식 2는 금속 격자층(103)에 수직 입사되는 광에 1차 회절 성분에 관한 공식이다.
Figure 112013022058915-pat00009
는 금속 격자층(103)에 회절되는 회절 성분의 크기를 의미하며,
Figure 112013022058915-pat00010
는 격자층의 배열주기를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 상부 기판(10)은 상기 수학식 1의 도파모드의 전파 상수 (
Figure 112013022058915-pat00011
)와 수학식 2의 회절성분의 크기 (
Figure 112013022058915-pat00012
)가 같아지는 파장에서 투과 현상이 일어나게 된다. 따라서, 적절한 격자 층의 배열 주기를 선택함으로써 회절 성분의 크기를 조절하여 투과 중심 파장을 선택할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 격자층(103)의 2차원 격자 구조는 서로 수직하는 두 방향으로 동시에 회절이 일어나면서 TM 도파 모드와 TE 도파모드를 동시에 형성하게 되나, 상기 금속 격자층(103)의 투과 특성으로 인하여 TE 도파 모드의 형성이 매우 미미하여 TM 도파 모드와 관련된 공진 투과만 고려하면 되므로 입사광의 전기장의 방향으로 회절되는 광만 고려할 수 있다. 이러한 이유로 입사광의 전기장의 방향으로 배열된 격자 주기에 의해서 중심파장이 결정되기 때문에 결국 두 직교 편광에 다른 전달 특성을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치에 있어서, 입사광의 편광 방향에 따른 전달 특성을 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 전기장의 방향이 x 방향으로 정렬된 편광(Lx)의 경우 x 방향의 격자 주기(
Figure 112013022058915-pat00013
)에 중심파장이 결정되며, 전기장의 방향이 y 방향으로 정렬된 편광(Ly)의 경우 y 방향의 격자주기(
Figure 112013022058915-pat00014
)에 의해 중심파장이 결정되게 된다. 따라서 Lx, Ly 편광은 각각 독립적으로 중심파장이 설계될 수 있으며, 입사광의 편광 방향이 임의의 x 방향에서 y 방향으로의 회전각(
Figure 112013022058915-pat00015
)으로 정렬된 경우, 회전각에 따른 두 직교 편광 Lx, Ly 의 가중합의 투과 특성을 갖게 된다.
이러한 입사광의 편광 방향에 따른 전달 특성을 활용하면 상기 상부 기판(10)에 입사되는 광의 편광 방향을 조절하여 투과광의 색상을 선형적으로 변화시킬 수 있다. 투과광의 색상을 확인하기 위해 투과 스펙트럼을 색좌표로 변환할 수 있으며, 두 직교 편광에 대해 두 색 좌표를 확인할 수 있다. 이 두 색 좌표는 격자 주기를 조절함으로써 서로 독립적으로 설계될 수 있다. 그리고 입사광의 편광 방향을 조절하여 두 직교 편광의 가중합으로 표현되어 두 색 좌표를 잇는 직선상의 색을 선형적으로 표현할 수 있다.
비대칭적으로 형성된 개구부를 갖는 금속 박막 구조, 비대칭 형태의 금속 블록의 2차원 배열 등과 같은 표면 플라즈몬 공명효과(surface plasmon resonance;SPR)을 야기시키는 구조를 이용해서도 입사광의 편광에 따라 투과 스펙트럼을 변화시킬 수 있다. 하지만 이러한 구조는 투과율을 높이기 매우 어렵고, 중심파장 및 대역폭 설계에 한계점을 갖는다. 또한 금속의 물성에 의해 매우 민감하게 특성이 변화하여 재현성이 매우 떨어지는 단점을 갖는다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치의 동작 원리를 설명하기 위하여 도시한 분해도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 하부기판(30)의 편광판(301)에 의해 입사광이 특정 방향으로 선형 편광되어 편광 조절부(20)에 전달한다. 그리고 편광 조절부의 전극(202, 204)에 의해 액정층(200)에 인가되는 전압에 따라, 입사광의 편광 방향이 조절되어 상부 기판으로 입사된다. 상부 기판(10)은 입사광의 편광 방향에 따라 다른 전달 특성을 제공하기 때문에 투과광은 편광 조절부(20)에 인가되는 전압에 따라 스펙트럼이 변화하게 된다.
< 제2 실시예 >
본 발명의 제1 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치(1)는 금속 격자층 상부의 굴절률에 의해 광 특성이 변화할 수 있다. 이러한 점을 방지하기 위해 금속 격자층의 상부에 평면 도파층과 동일한 구조의 제2 도파층을 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 능동형 스페트럼 필터링 장치를 도시한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치(2)는 상부 기판(11), 하부 기판(31) 및 상부 기판과 하부 기판의 사이에 배치되는 편광 조절부(21)를 구비하며, 하부 기판(31)과 편광 조절부(21)는 제1 실시예의 그것들의 구조와 동일하다.
상기 상부 기판(11)은 제1 도파층(14), 상기 제1 도파층위에 형성된 금속 격자층(16), 금속 격자층위에 형성된 제2 도파층(18)을 구비한다. 상기 제1 도파층(14)은 제1 실시예의 상부 기판의 평면 도파층과 동일한 구조로 이루어진다.
상기 금속 격자층(16)은 금속 격자층을 구성하는 금속 블록들의 사이에 사전에 설계된 굴절률을 갖는 유전체(160)가 채워지는 것이 바람직하다.
제1 도파층(14)은 제1 실시예의 평면 도파층과 동일하게 편광 조절부(21)위에 순차적으로 형성된 상부 투명 기판(140), 제1 코어층(141) 및 제1 상부 클래딩층(142)을 구비한다. 상기 상부 투명 기판(140)은 제1 하부 클래딩층으로의 기능을 수행할 수 있다.
상기 제2 도파층(18)은 금속 격자층(16)위에 순차적으로 형성된 제2 상부 클래딩층(184), 제2 코어층(185) 및 제2 하부 클래딩층(186)을 구비한다. 상기 제2 상부 클래딩층(184)은 상기 제1 상부 클레딩층과 동일한 굴절률과 두께를 가지며, 상기 제2 코어층(185)은 제1 코어층과 동일한 굴절률과 두께를 가지며, 상기 제2 하부 클래딩층(185)은 상기 상부 투명 기판과 동일한 굴절률과 임의의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 상부 투명 기판 및 제2 하부 클래딩층의 두께는 수십 nm 이상의 경우 광 특성에 큰 영향을 미치지 않으므로 상부 기판으로 지지할 수 있는 두께를 고려하여 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상부 투명기판(140)을 제1 하부 클래딩 층으로 활용될 수 있다.
상기 제1 도파층과 상기 제2 도파층을 형성하는 유전 박막의 굴절률 및 두께는 모두 다를 수 있으나, 제1 및 제2 도파층의 분산 관계가 동일하도록 구성하여 양 도파층이 모두 동일한 파장 대역이 투과 대역이 되도록 한다. 만약 두 층의 분산관계가 다른 경우, 제1 도파층의 공진 도파 모드와 제2 도파층의 공진 도파 모드가 서로 다른 파장에서 형성되어 의도하지 않은 투과 대역이 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 능동 스펙트럼 필터링 장치는 투과광의 스펙트럼을 전기적으로 가변하고자 하는 모든 분야에서 적용이 가능하다. 특히 디스플레이 분야에 픽셀 구조로 응용되어 광 효율 향상과 픽셀의 고집적화를 기대할 수 있다.
1, 2 : 능동 스펙트럼 필터링 장치
10, 11 : 상부 기판
30, 31 : 하부 기판
20, 21 : 편광 조절부
12 : 평면 도파층
14 : 제1 도파층
103, 16 : 금속 격자층
18 : 제2 도파층
100, 140 : 상부 투명 기판
101, 141 : 제1 코어층
102, 142 : 제1 상부 클래딩층
201, 203 : 배향막
202, 204 : 투명 전극
300 : 하부 투명 기판
301 : 편광판
184 : 제2 상부 클래딩층
185 : 제2 코어층
186 : 제2 하부 클래딩층

Claims (12)

  1. 입사광을 공진 도파되도록 하는 평면 도파층과 상기 평면 도파층의 정면에 형성된 금속 격자층을 구비하는 상부 기판;
    입사광을 투과시키는 하부 기판; 및
    상기 상부 기판과 하부 기판의 사이에 배치되고, 인가되는 전압에 따라 입사광의 편광을 조절하여 상기 상부 기판으로 출력하는 편광 조절부;
    를 구비하고,
    상기 금속 격자층은 입사되는 광의 편광 방향에 따라 투과 중심 파장이 결정되는 구조로 이루어지며,
    상기 편광 조절부를 이용하여 상기 금속 격자층으로 입사되는 광의 편광 방향을 조절하여 상기 금속 격자층의 투과 중심 파장을 가변시키는 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평면 도파층은 사전 설정된 두께 및 굴절율을 갖는 유전체로 형성된 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 평면 도파층은,
    상기 편광 조절부위에 배치되는 상부 투명 기판;
    제2 굴절율을 갖는 유전체로 형성되어 상기 상부 투명 기판위에 배치된 제1 코어층; 및
    제1 굴절율을 갖는 유전체로 형성되어 상기 제1 코어층위에 배치된 제1 상부 클래딩층;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 평면 도파층은 유전체로 형성되어 상기 상부 투명 기판과 상기 제1 코어층의 사이에 배치된 제1 하부 클래딩층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  5. 입사광이 공진 도파되도록 하는 제1 도파층, 상기 제1 도파층의 정면에 형성된 금속 격자층, 및 상기 금속 격자층의 상부에 형성된 제2 도파층을 구비하는 상부 기판;
    입사광을 투과시키는 하부 기판; 및
    상기 상부 기판과 하부 기판의 사이에 배치되고, 인가되는 전압에 따라 입사광의 편광을 조절하여 상기 상부 기판으로 출력하는 편광 조절부;
    를 구비하고,
    상기 금속 격자층은 입사되는 광의 편광 방향에 따라 투과 중심 파장이 결정되는 구조로 이루어지며,
    상기 편광 조절부를 이용하여 상기 금속 격자층으로 입사되는 광의 편광 방향을 조절하여 상기 금속 격자층의 투과 중심 파장을 가변시키는 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 도파층 및 제2 도파층은 공진모드가 동일한 파장에서 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 도파층은,
    상기 편광 조절부위에 배치되는 상부 투명 기판;
    제2 굴절율을 갖는 유전체로 형성되어 상기 상부 투명 기판위에 배치된 제1 코어층; 및
    제1 굴절율을 갖는 유전체로 형성되어 상기 제1 코어층위에 배치된 제1 상부 클래딩층; 을 구비하고,
    상기 제2 도파층은
    상기 금속 격자층위에 형성된 제2 상부 클래딩층;
    상기 제2 상부 클래딩층 위에 형성된 제2 코어층;
    상기 코어층 위에 형성된 제2 하부 클래딩층;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 금속 격자층은 금속 블록들의 사이가 유전체로 채워진 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  9. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 격자층은 수직 및 수평 방향에 대해 각각 서로 다른 격자 배열 주기로 형성되는 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  10. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 격자층은, 입사되는 광의 두 개의 직교 편광에 대한 중심 투과 파장을 독립적으로 제어할 수 있도록, 수직 방향과 수평 방향에 대한 격자 배열 주기들을 결정하는 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  11. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광 조절부는
    서로 대향 배치되는 2개의 투명 전극들;
    상기 투명 전극들의 내측면에 각각 형성된 배향막들;
    상기 배향막들의 사이에 액정으로 채워져 형성된 액정층;
    액정층의 두께를 유지해주는 스페이서;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.
  12. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 기판은,
    하부 투명 기판; 및
    특정 방향의 편광만을 투과시키는 편광판;
    중 하나를 선택적으로 구비하거나 모두 구비하는 것을 특징으로 하는 능동 스펙트럼 필터링 장치.




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