KR101593790B1 - Apparatus and method for splitting light and surface plasmon polariton from incident light - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 광 플라즈몬 분리 장치는 제1 유전체 광 도파로, 제2 유전체 광 도파로 및 플라즈모닉 도파로를 포함할 수 있다. 제1 유전체 광 도파로는, 유전체 클래드 내에, 입력 광 도파로에서 분기되고 출력 광 도파로까지 연장되도록 형성될 수 있다. 제2 유전체 광 도파로는, 유전체 클래드 내에, 입력 광 도파로에서 분기되고 제1 유전체 광 도파로보다 짧게 형성될 수 있다. 플라즈모닉 도파로는 유전체 클래드 내에, 제2 유전체 광 도파로의 종단에 접하도록 형성된 적어도 하나의 금속층으로 구성될 수 있다.The optical plasmon separator according to embodiments of the present invention may include a first dielectric optical waveguide, a second dielectric optical waveguide, and a plasmonic waveguide. The first dielectric optical waveguide may be formed in the dielectric clad so as to extend from the input optical waveguide to the output optical waveguide. The second dielectric optical waveguide may be formed in the dielectric clad and branched from the input optical waveguide and shorter than the first dielectric optical waveguide. The plasmonic waveguide may be composed of at least one metal layer formed in the dielectric clad so as to be in contact with the end of the second dielectric optical waveguide.

Description

입사광으로부터 광과 표면 플라즈몬 폴라리톤을 분리하는 광 플라즈몬 분리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SPLITTING LIGHT AND SURFACE PLASMON POLARITON FROM INCIDENT LIGHT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for separating light and a surface plasmon polariton from an incident light,

본 발명은 표면 플라즈몬 폴라리톤에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 광 플라즈몬 분리 기법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface plasmon polariton, and more particularly, to a light plasmon separation technique.

플라즈몬(Plasmon)은 금속 내에 존재하는 자유전자들이 특정 조건 하에 집단적으로 진동할 때 이러한 진동을 마치 하나의 입자처럼 취급하기 위한 유사 입자를 말한다. 플라즈몬이 금속의 표면에 국부적으로 속박된 경우에는 표면 플라즈몬이라고 한다.Plasmon refers to pseudo-particles for treating such vibrations as if they were a single particle when free electrons in the metal collectively oscillate under certain conditions. When plasmons are localized to the surface of the metal, they are called surface plasmons.

금속 표면에 가시~근적외선 대역의 빛이 입사되면, 빛을 이루는 전기장과 표면 플라즈몬이 상호 작용하면서 특정 파장에서 표면 플라즈몬이 여기되는 현상을 표면 플라즈몬 공명이라고 하는데, 이러한 현상은 금이 특유의 황금색으로 빛난다거나 매끈한 금속 표면이 특유의 금속성 광택을 보이는 근본 원리이기도 하다.Surface plasmon resonance is called surface plasmon resonance when light from the visible to near-infrared band enters the metal surface and the surface plasmon interacts with the surface plasmon at a specific wavelength. This phenomenon is characterized by the golden color of gold Or a smooth metal surface is a fundamental principle that shows a distinctive metallic luster.

특히, 금속 박막과 유전체의 경계면에 TM 모드로 입사한 광자와 강한 상호작용을 통해 금속 박막에 표면 플라즈몬이 발생할 때에는, 그 경계면을 따라 표면 플라즈몬과 함께 전파하는 근접장이 나타나는데, 이러한 근접장의 전파에 의한 표면파를 하나의 유사 입자로 취급하여 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP, surface plasmon polariton)이라 부른다.In particular, when a surface plasmon is generated in a metal thin film through strong interaction with a photon incident in a TM mode at the interface between the metal thin film and the dielectric, a near field propagating along with the surface plasmon appears along the interface. Surface waves are treated as one similar particle and are called surface plasmon polaritons (SPP).

한편, 통상적으로 광학적으로 다양하게 활용되는 가시~적외선 대역의 빛은 높은 동작 속도와 넓은 대역폭, 비간섭성, 낮은 손실 등의 장점을 일반적으로 가지지만, 이를 정보기술분야에 적극적으로 활용하려면 집적도의 문제와 광 제어의 문제를 해결하여야 한다. 집적도의 문제는 광파를 파장보다 작은 범위에 집속할 수 없다는 근본적인 제약에 기인하며 이를 빛의 회절 한계라고 하는데, 이에 따라 집적 광학에서 선폭의 한계는 0.5~1㎛ 정도로서, 최신 반도체 기술에서 달성하는 10~100㎚에 비해 매우 크다.On the other hand, in general, optically diverse visible-infrared band light generally has advantages of high operating speed, wide bandwidth, non-coherence, low loss, etc. However, in order to positively utilize it in the information technology field, Problems and problems of light control should be solved. The problem of integration is due to the fundamental restriction that the light wave can not be focused in a range smaller than the wavelength. It is called the diffraction limit of light. Therefore, the limit of line width in integrated optics is about 0.5 ~ 1μm, Is very large compared to ~ 100 nm.

이에 비해 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP)은, 금속 박막과 유전체 경계면에서 입사된 광파의 파장보다 좁은 범위 내에 광파의 에너지가 강하게 집속되므로, 광학의 회절 한계를 극복할 수 있다. 이러한 특성을 이용하여 SPP 파를 구속, 전파하고 송수신하거나, 분배, 결합, 반사, 필터링하는 소자들을 구현하는 기술과 분야를 플라즈모닉스라고 통칭한다.On the other hand, the surface plasmon polariton (SPP) is able to overcome the optical diffraction limit because the energy of the light wave is strongly focused within a range narrower than the wavelength of the light wave incident from the metal thin film and the dielectric interface. Plasmonics is the technology and field that implement devices that constrain, propagate, transmit, receive, distribute, combine, reflect, and filter SPP waves using these characteristics.

하지만 플라즈모닉스는 SPP의 특유의 종파(longitudinal wave)적 성질로 인해 강한 직진성을 가지기 때문에, SPP 모드의 생성, 송수신, 전송, 복제, 증폭 및 스위칭 등을 구현하는 데에 어려움을 겪고 있다.However, plasmonics has a strong linearity due to the unique longitudinal wave characteristics of SPP, and thus it is difficult to implement SPP mode generation, transmission / reception, transmission, replication, amplification and switching.

이에 따라 가까운 미래에 순수한 플라즈모닉스가 실현되기 어렵고, 그보다 먼저 확산되고 있는 광컴퓨팅 또는 광통신 기술과 함께 플라즈모닉스가 공존할 것으로 예측된다. 이에 따라, 광과 SPP를 함께 취급할 수 있는 소자들이 필요하다.Accordingly, it is difficult to realize pure plasmonics in the near future, and it is expected that plasmonics will coexist with optical communication or optical communication technology spreading earlier. Accordingly, there is a need for elements capable of handling light and SPP together.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광 플라즈몬 분리 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical plasmon separation apparatus and method.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 입사되는 임의의 광신호를 광신호의 정보를 가지는 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP)과 광신호로 분리할 수 있는 광 플라즈몬 분리 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide an optical plasmon separation apparatus and method capable of separating an incident optical signal into a surface plasmon polariton (SPP) having optical signal information and an optical signal.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상대적으로 작은 크기(dimension)를 가지는 광 플라즈몬 분리 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical plasmon separation apparatus and method having a relatively small dimension.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면에 따른 광 플라즈몬 분리 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided a photoplasmon separation apparatus comprising:

유전체 클래드 내에, 입력 광 도파로에서 분기되고 출력 광 도파로까지 연장되도록 형성되는 제1 유전체 광 도파로;A first dielectric optical waveguide formed in the dielectric clad so as to extend from the input optical waveguide to the output optical waveguide;

상기 유전체 클래드 내에, 상기 입력 광 도파로에서 분기되고 상기 제1 유전체 광 도파로보다 짧게 형성되는 제2 유전체 광 도파로; 및A second dielectric optical waveguide branched from the input optical waveguide and shorter than the first dielectric optical waveguide, in the dielectric clad; And

상기 유전체 클래드 내에, 상기 제2 유전체 광 도파로의 종단에 접하도록 형성된 적어도 하나의 금속층으로 구성되는 플라즈모닉 도파로를 포함할 수 있다.And a plasmon waveguide formed of at least one metal layer formed in the dielectric clad so as to be in contact with an end of the second dielectric optical waveguide.

일 실시예에 따라, 상기 플라즈모닉 도파로의 적어도 하나의 금속층은According to one embodiment, at least one metal layer of the plasmonic waveguide

상기 유전체 클래드 내에 간극을 두고 불연속적으로 형성되는 적어도 두 개의 금속층들을 포함할 수 있다.And at least two metal layers formed discontinuously with a gap in the dielectric clad.

일 실시예에 따라, 상기 적어도 두 개의 금속층들 중 일부 금속층들의 연장 방향들은 서로 평행하지 않을 수 있다.According to one embodiment, the extending directions of some metal layers of the at least two metal layers may not be parallel to each other.

일 실시예에 따라, 상기 적어도 두 개의 금속층들 일부 금속층들의 연장 방향들은 서로 예각을 이룰 수 있다.According to one embodiment, the extending directions of some of the at least two metal layers and some of the metal layers may be at an acute angle with respect to each other.

일 실시예에 따라, 상기 플라즈모닉 도파로는 제1 내지 제N 금속층들을 포함하고, According to one embodiment, the plasmonic waveguide comprises first to Nth metal layers,

상기 제1 내지 제N 금속층들은 동일 평면 상에 있으며,Wherein the first to Nth metal layers are on the same plane,

상기 제2 유전체 도파로의 종단에서 상기 제1 금속층으로 광이 입사되는 방향과 상기 제N 금속층의 종단에서 플라즈몬 폴라리톤이 출력되는 방향이 상기 유전체 클래드 내에서 서로 교차하고, 또한 상기 제1 내지 제N 금속층들 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성되도록, 상기 제1 내지 제N 금속층들이 상기 유전체 클래드 내에 형성될 수 있다.The direction in which light is incident on the first metal layer from the end of the second dielectric waveguide and the direction in which the plasmon polarite is output from the end of the Nth metal layer cross each other in the dielectric cladding, The first to Nth metal layers may be formed in the dielectric clad such that (N-1) gaps are formed between the metal layers.

일 실시예에 따라, 상기 플라즈모닉 도파로는 제1 내지 제N 금속층들을 포함하고, According to one embodiment, the plasmonic waveguide comprises first to Nth metal layers,

상기 제1 내지 제N 금속층들은 동일 평면 상에 있으며,Wherein the first to Nth metal layers are on the same plane,

상기 제2 유전체 도파로의 종단에서 상기 제1 금속층으로 광이 입사되는 방향과 상기 제N 금속층의 종단에서 플라즈몬 폴라리톤이 출력되는 방향이 상기 유전체 클래드 내에서 이격된 채로 서로 평행하고, 또한 상기 제1 내지 제N 금속층들 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성되도록, 상기 제1 내지 제N 금속층들이 상기 유전체 클래드 내에 형성될 수 있다.Wherein a direction in which light is incident from the end of the second dielectric waveguide to the first metal layer and a direction in which the plasmon polariton is output from the end of the Nth metal layer are parallel to each other while being spaced apart from each other in the dielectric cladding, The first to Nth metal layers may be formed in the dielectric clad so that (N-1) gaps are formed between the first to Nth metal layers.

본 발명의 다른 측면에 따른 광 플라즈몬 분리 방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided a method for separating a light plasmon,

유전체 클래드 내에 형성된 입력 광 도파로에 광을 입사하는 단계;Introducing light into the input optical waveguide formed in the dielectric clad;

상기 입력 광 도파로에서 분기되고 출력 광 도파로까지 연장되도록 상기 유전체 클래드 내에 형성되는 제1 유전체 광 도파로를 따라 분기된 광의 일부를 상기 출력 광 도파로까지 유도하여 상기 출력 광 도파로로부터 출력하는 단계; 및A step of guiding a part of the light branched along the first dielectric optical waveguide formed in the dielectric clad to the output optical waveguide so as to be branched from the input optical waveguide and extending to the output optical waveguide and outputting the part of the light branched from the output optical waveguide; And

상기 입력 광 도파로에서 분기되고 상기 제1 유전체 광 도파로보다 짧게 상기 유전체 클래드 내에 형성되는 제2 유전체 광 도파로를 따라, 상기 분기된 광의 나머지 일부를 유도하는 단계;Directing a remaining portion of the diverging light along a second dielectric optical waveguide branching at the input optical waveguide and being formed in the dielectric cladding shorter than the first dielectric optical waveguide;

상기 유전체 클래드 내에, 상기 제2 유전체 광 도파로의 종단에 접하도록 형성된 적어도 하나의 금속층으로 구성되는 플라즈모닉 도파로에, 상기 제2 유전체 광 도파로의 종단에서 상기 분기된 광의 나머지 일부를 입사하는 단계; 및Introducing a remaining portion of the branched light at the end of the second dielectric optical waveguide into a plasmonic waveguide formed of at least one metal layer formed in contact with the end of the second dielectric optical waveguide in the dielectric clad; And

상기 분기된 광의 나머지 일부의 입사에 의해 상기 플라즈모닉 도파로에 여기된 표면 플라즈몬 폴라리톤을 상기 플라즈모닉 도파로의 적어도 하나의 금속층의 표면을 따라 유도하는 단계를 포함할 수 있다.And inducing a surface plasmon polariton excited by the plasmonic waveguide along the surface of the at least one metal layer of the plasmonic waveguide by incidence of the remaining portion of the branched light.

일 실시예에 따라, 상기 표면 플라즈몬 폴라리톤을 유도하는 단계는,According to one embodiment, the step of directing the surface plasmon polariton comprises:

상기 플라즈모닉 도파로가 서로 간극을 가지도록 형성된 제1 내지 제N 금속층들을 포함할 경우에, 표면 플라즈몬 폴라리톤이 어느 한 금속층에서 간극을 도약하여 다음 금속층에 여기된 후의 진행 방향이 이전 금속층에서 나타나는 진행 방향과 달라지도록 상기 표면 플라즈몬 폴라리톤을 유도하는 단계를 포함할 수 있다.In the case where the plasmonic waveguide includes the first to Nth metal layers formed so as to have a gap therebetween, it is preferable that the surface plasmon polariton jumps in a gap in one metal layer, The surface plasmon polariton may be different from the direction of the surface plasmon polariton.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 광 플라즈몬 분리 장치 형성 방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming an optical plasmon separation device,

유전체 클래드 내에, 입력 광 도파로에서 분기되고 출력 광 도파로까지 연장되도록 제1 유전체 광 도파로를 형성하는 단계;Forming a first dielectric optical waveguide in the dielectric clad so as to extend from the input optical waveguide to the output optical waveguide;

상기 유전체 클래드 내에, 상기 입력 광 도파로에서 분기되고 상기 제1 유전체 광 도파로보다 짧게 제2 유전체 광 도파로를 형성하는 단계; 및Forming a second dielectric optical waveguide in the dielectric clad, the second dielectric optical waveguide being branched from the input optical waveguide and shorter than the first dielectric optical waveguide; And

상기 유전체 클래드 내에, 상기 제2 유전체 광 도파로의 종단에 접하도록 형성된 적어도 하나의 금속층으로 구성되는 플라즈모닉 도파로를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.And forming a plasmonic waveguide in the dielectric clad, the plasmonic waveguide being formed of at least one metal layer formed so as to be in contact with an end of the second dielectric optical waveguide.

실시예에 따라 상기 플라즈모닉 도파로를 형성하는 단계는,According to an embodiment, the step of forming the plasmonic waveguide includes:

동일 평면 상의 제1 내지 제N 금속층들을, 상기 제2 유전체 도파로의 종단에서 제1 금속층으로 광이 입사되는 방향과 제N 금속층의 종단에서 플라즈몬 폴라리톤이 출력되는 방향이 상기 유전체 클래드 내에서 서로 교차하고 또한 상기 제1 내지 제N 금속층들 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성되도록, 상기 유전체 클래드 내에 형성할 수 있다.The first to Nth metal layers on the same plane are arranged such that a direction in which light is incident from the end of the second dielectric waveguide to the first metal layer and a direction in which the plasmon polariton is output from the end of the Nth metal layer intersect each other in the dielectric cladding And (N-1) gaps are formed between the first to N-th metal layers.

실시예에 따라, 상기 플라즈모닉 도파로를 형성하는 단계는,According to an embodiment, the step of forming the plasmonic waveguide comprises:

동일 평면 상의 제1 내지 제N 금속층들을, 상기 제2 유전체 도파로의 종단에서 제1 금속층으로 광이 입사되는 방향과 제N 금속층의 종단에서 플라즈몬 폴라리톤이 출력되는 방향이 상기 유전체 클래드 내에서 이격된 채로 서로 평행하고 또한 상기 제1 내지 제N 금속층들 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성되도록, 상기 유전체 클래드 내에 형성할 수 있다.The first to Nth metal layers on the same plane are arranged such that the direction in which light is incident on the first metal layer from the end of the second dielectric waveguide and the direction in which the plasmon polariton is output from the end of the Nth metal layer are spaced apart from each other in the dielectric cladding And (N-1) gaps are formed between the first to N-th metal layers, in the dielectric cladding.

본 발명의 광 플라즈몬 분리 장치 및 방법에 따르면, 광신호로부터 광신호의 정보를 가지는 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP)을 분리할 수 있다.According to the optical plasmon separation apparatus and method of the present invention, a surface plasmon polariton (SPP) having information of an optical signal from an optical signal can be separated.

본 발명의 광 플라즈몬 분리 장치 및 방법에 따르면, 광 분리기에 비해 상대적으로 작은 크기를 가지는 광 플라즈몬 분리 장치를 제공할 수 있다.According to the optical plasmon separation apparatus and method of the present invention, it is possible to provide the optical plasmon separation apparatus having a relatively small size as compared with the optical separator.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치에서 가능한 플라즈모닉 도파로 구조들을 예시적으로 소개한 개념도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치에서 가능한 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드들을 예시적으로 소개한 개념도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치에서 간극으로 단절된 불연속적인 금속층으로 구성되는 플라즈모닉 도파로를 예시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치를 예시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치를 예시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치를 예시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 광 플라즈몬 분리 방법을 예시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 광 플라즈몬 분리 장치의 형성 방법을 예시한 순서도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating exemplary plasmonic waveguide structures in an optical plasmon separation apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a conceptual diagram illustrating exemplary surface plasmon polariton modes in the optical plasmon separation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating a plasmonic waveguide formed of a discontinuous metal layer separated by a gap in the optical plasmon separator according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating an optical plasmon separation apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating an optical plasmon separation apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram illustrating an optical plasmon separation apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating an optical plasmon separation method according to embodiments of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of forming the optical plasmon separation device according to the embodiments of the present invention.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

먼저 플라즈모닉 도파로에 대해 설명에 들어가기에 앞서, 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP)의 도파에 관하여 설명할 필요가 있다.Before describing the plasmonic waveguide, it is necessary to explain the waveguide of the surface plasmon polariton (SPP).

아래 설명에서 모드(mode)는 주어진 도파관의 전자기학적 특성에 따라 존재할 수 있는 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP) 또는 광의 존재 형태들 또는 그러한 형태로 존재하는 표면 플라즈몬 폴라리톤 또는 광을 의미한다. 신호(signal)는 소정의 정보를 가지도록 가공된 SPP 또는 광을 의미한다.In the following description, a mode refers to a surface plasmon polariton (SPP) or existing forms of light that may exist depending on the electromagnetic characteristics of a given waveguide, or a surface plasmon polariton or light present in such form. A signal means SPP or light processed to have predetermined information.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치에서 가능한 플라즈모닉 도파로의 구조들을 예시적으로 소개한 개념도들이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치에서 이용할 수 있는 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드들을 예시적으로 소개한 개념도들이다.FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating schematically the structures of a plasmonic waveguide that can be used in the optical plasmon separation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. And surface plasmon polariton modes.

일반적으로 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP) 모드가 갖는 파수 벡터는 주변 유전체 물질이 전달하는 전자기파의 파수 벡터보다 크기 때문에, SPP 모드는 금속 표면의 근범위 내에 속박되는 전자기 파동이며, SPP 도파로는 금속-유전체 경계면을 코어로 갖는 일종의 2차원 평면 도파로라고 전자기학적으로 해석될 수 있다.Since the wave vector of the surface plasmon polariton (SPP) mode is generally larger than the wavenumber vector of the electromagnetic wave transmitted by the peripheral dielectric material, the SPP mode is an electromagnetic wave confined in the near region of the metal surface, and the SPP waveguide is a metal- Dimensional plane waveguide having a boundary surface as a core can be electromagnetically analyzed.

다만, 일반적인 형상의 금속-유전체 경계면에서 전파하는 SPP 모드의 전기장은 금속 내부에도 상당한 깊이까지 존재하므로 전파 손실이 매우 크기 때문에, 가시 광선 대역에서는 SPP 모드의 진행 거리는 수십 ㎛에 불과할 정도로 짧다.However, since the electric field of the SPP mode propagating in the general shape metal-dielectric interface exists to a considerable depth in the metal, the propagation loss is very large. Therefore, the traveling distance of the SPP mode in the visible light band is as short as several tens of micrometers.

그런데, 금속을 매우 얇은 수십 ㎚ 단위의 박막으로 만들고 금속 박막의 두 표면에서 함께 SPP를 일으켜서 두 SPP들이 공간적으로 중첩되는 결합 모드를 이용하면, SPP 모드의 전파 가능 거리는 이론적으로 무한히 증가시킬 수 있다.However, if the metal is made into a very thin thin film of several tens of nanometers and the two SPPs are spatially overlapped on both surfaces of the metal thin film, the propagation distance of the SPP mode can theoretically increase infinitely.

일반적으로 나노 플라즈모닉 집적회로(nano plasmonic integrated circuit, NPIC), 또는 플라즈모닉 소자는 현실적으로 동원되는 리소그래피(lithograph) 공정을 고려할 때 사각형 스트립 형태의 금속 박막과 이를 둘러싸는 유전체 층을 포함하는 플라즈모닉 도파로 구조에 기반한다.In general, a nano plasmonic integrated circuit (NPIC), or a plasmonic device, is considered to be a plasmonic waveguide including a metal thin film in the form of a rectangular strip and a dielectric layer surrounding the metal thin film in consideration of a lithography process, Structure.

이러한 플라즈모닉 도파로의 구조는 크게 세 가지가 착안될 수 있는데, 금속 박막이 하나인 단일 금속(insulator-metal-insulator, 이하 IMI) 구조와, 두 금속 박막을 매우 가깝고 평행하게 형성하는 이중 금속(insulator-metal-insulator-metal-insulator, 이하 IMIMI) 구조 및 두꺼운 금속 선로를 매우 가깝고 평행하게 형성하는 두꺼운 이중 금속(metal-insulator-metal, 이하 MIM) 구조가 있다.The structure of such a plasmonic waveguide can be largely classified into three structures: an insulator-metal-insulator (IMI) structure in which a metal thin film is formed, and a bimetal metal-insulator-metal (IMIMI) structure, and a thick metal-insulator-metal (MIM) structure that forms thick metal lines very closely and parallel.

나아가, 이러한 세 구조의 플라즈모닉 도파로들을 조합하여 예를 들어 IMI-IMIMI 구조라든가 MIM-IMIMI 구조와 같은 복합적인 구조의 도파로들도 가능하다.Furthermore, it is possible to combine plasmonic waveguides of these three structures, for example, waveguides of a complex structure such as an IMI-IMIMI structure or an MIM-IMIMI structure.

SPP 결합 모드는 금속 박막의 두 표면에서 자기장의 분포에 따라 두 박막 표면의 각각의 자기장들의 분포가 서로 대칭 형태인 대칭 모드(symmetric mode)와, 박막 중간을 사이에 두고 뒤집힌 형태인 비대칭 모드(anti-symmetric mode)로 구분될 수 있다.The SPP coupling mode is a symmetric mode in which the distributions of the magnetic fields of two thin film surfaces are symmetrical with each other according to the distribution of the magnetic field on the two surfaces of the metal thin film and an asymmetric mode -symmetric mode).

특히 대칭 모드는 모드 에너지의 대부분이 금속 박막의 내부가 아닌 주변 유전체에 실린 상태로 전파되므로 금속에서 손실되는 크기가 적어 전파 손실이 매우 줄어든다. 이러한 대칭 모드를 비롯하여 장거리로 전파할 수 있는 모드를 장거리 SPP(Long Range SPP, LRSPP) 모드라고 한다.Especially, the symmetric mode propagates most of the energy of the mode on the peripheral dielectric rather than the inside of the metal thin film, so the loss of metal is small and the propagation loss is greatly reduced. The mode that can propagate to long distance including this symmetric mode is called long range SPP (Long Range SPP, LRSPP) mode.

비대칭 모드의 경우에도, 특정 도파로 구조에서는 SPP 모드의 에너지가 주로 코어 유전체에 실려 전파되므로 마찬가지로 전파 손실이 매우 작아지고, 장거리까지 전달될 수 있다.Even in the asymmetric mode, since the energy of the SPP mode propagates on the core dielectric mainly in the specific waveguide structure, the propagation loss is likewise very small and can be transmitted to a long distance.

한편, IMI 구조 도파로에서, 장거리 SPP를 여기시키려면 금속 박막의 양 경계면에 접한 양측 유전체의 유전율 차이가 10^-4 이하로 거의 동일할 경우에만 존재한다고 알려져 있다.On the other hand, in the IMI structure waveguide, it is known that excitation of long-range SPP exists only when the difference in dielectric constant between the two dielectric layers on both interfaces of the metal thin film is almost equal to or less than 10 ^ -4.

IMIMI 구조 도파로의 경우에는, 두 금속 박막 사이의 코어 유전체 층과 각각의 금속 박막 바깥의 클래딩 층의 유전율이 다르더라도 장거리 SPP를 여기시킬 수 있고, 코어 유전체 층의 두께나 유전율을 조절하여 장거리 SPP 모드의 전파 손실, 유효 굴절율 및 모드의 분포를 조절할 수 있다고 알려져 있다.In the case of the IMIMI structure waveguide, the long-range SPP can be excited even if the dielectric constant of the core dielectric layer between the two metal thin films and the cladding layer outside the respective metal thin films is different, and the thickness and permittivity of the core dielectric layer can be controlled, It is known that the propagation loss, the effective refractive index, and the distribution of the mode can be controlled.

MIM 구조 도파로의 경우에도, 두 두꺼운 금속 층 사이의 코어 유전체 층의 유전율, 두께와 폭에 따라 SPP 모드의 특성들을 조절할 수 있다.In the case of the MIM structure waveguide, the characteristics of the SPP mode can be adjusted according to the dielectric constant, thickness and width of the core dielectric layer between the two thick metal layers.

플라즈모닉 도파로를 구현하기 위한 금속 재료는 귀금속 및 천이금속(transition metal) 중에서 선택될 수 있다.The metal material for implementing the plasmonic waveguide may be selected from noble metals and transition metals.

유전체 층은 예를 들어 규소(Si), 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4) 및 폴리머(Polymer) 중에서 선택될 수 있다.The dielectric layer can be selected from the example silicon (Si), silicon dioxide (SiO 2), silicon nitride (Si 3 N 4) and polymer (Polymer), for example.

도 2에서, 먼저 IMI 도파로에서는 두 가지 모드, 즉 s0 모드와 a0 모드가 가능한데, s0 모드는 대칭 모드로서 전파 손실이 작고, 두께가 충분히 얇은 금속 도파로로 구현된다면 일반 광섬유 크기의 모드 크기를 가져 광섬유와 직접 커플링(맞대기 결합)으로도 여기될 수 있다. 그러나 a0 모드는 비대칭 모드이고 비록 모드의 크기가 빛의 회절 한계 미만일 수 있어서 크기가 작지만 전파 손실이 매우 크고 광섬유와 직접 커플링으로 여기되기 어렵다.In Fig. 2, first, the IMI waveguide has two modes, i.e., s 0 mode and a 0 mode. The s 0 mode is a symmetric mode. If the propagation loss is small and the metal waveguide has a sufficiently thin thickness, And can also be excited by direct coupling with the optical fiber (butt joint). However, the a 0 mode is an asymmetric mode, and although the size of the mode can be less than the diffraction limit of light, the size is small, but the propagation loss is very large and it is difficult to be excited by the direct coupling with the optical fiber.

다음으로, MIM 도파로에서는 G-s0 모드와 G-a0 모드가 가능하다. 여기서 G는 두꺼운 금속 층 사이의 유전체 갭을 뜻하며, 이 유전체 갭은 본 발명의 나머지 부분에서 언급되는 갭과 다른 의미임에 유의한다.Next, in the MIM waveguide, the Gs 0 mode and the Ga 0 mode are possible. Where G denotes the dielectric gap between the thick metal layers, which is different from the gap referred to in the remainder of the present invention.

G-s0 모드의 경우, MIM 도파로의 코어 유전체 층의 중간 평면을 경계로 대칭으로 자기장이 형성되어, 두 금속 층 사이의 코어 유전체 층 두께와 폭에 따라 모드 크기가 결정되기 때문에 빛의 회절 한계 미만의 크기를 가지는 모드를 형성할 수 있다. 나아가 코어 유전체 층을 따라 SPP 모드가 도파하므로, IMI 도파로의 비대칭 모드에 비해 전파 손실이 매우 작아 대규모 고집적 소자를 가능하게 할 수 있다.In the case of the Gs 0 mode, a magnetic field is formed symmetrically around the midplane of the core dielectric layer of the MIM waveguide so that the mode size is determined by the core dielectric layer thickness and width between the two metal layers. A mode having a size can be formed. Furthermore, since the SPP mode is guided along the core dielectric layer, the propagation loss is very small as compared with the asymmetric mode of the IMI waveguide, thereby enabling a large-scale highly integrated device.

IMIMI 도파로의 경우에, 두 금속 박막에서 각각 s0 모드가 대칭형으로 형성되는 Ss0 모드, 두 금속 박막 각각의 s0 모드가 비대칭형으로 형성되는 As0 모드, 두 금속 박막 각각의 a0 모드가 대칭형으로 형성되는 Sa0 모드, 두 금속 박막 각각의 a0 모드가 비대칭형으로 형성되는 Aa0 모드가 가능하다.In the case of IMIMI waveguide, each s 0 mode is Ss 0 mode, two metal films each s 0 mode As 0 mode, each of the a 0 mode, two metal thin film to be formed into the asymmetrical type which is formed symmetrically on both the metal thin film Sa is the mode 0, each of the a 0 mode, two metal thin film is formed in a symmetric mode 0 Aa formed in asymmetric possible.

이들 모드들 중에서, Ss0 모드는 IMI의 s0 모드에 비해 모드 크기는 다소 작고 전파 손실은 좀더 크다. s0 모드와 Ss0 모드는 클래드 층에서 자기장의 형태가 같아 서로 커플링하기에 유리하다.Among these modes, the Ss 0 mode has a slightly smaller mode size and a larger propagation loss than the I 0 s 0 mode. s 0 mode and Ss 0 mode is equal to the shape of the magnetic field in the cladding layer it is advantageous for the coupling to each other.

Sa0 모드는 MIM 도파로의 G-s0 모드와 비슷한 모드 크기 및 전파 손실을 가진다.Sa 0 mode has a similar mode size and propagation loss and Gs 0 mode of the MIM waveguide.

각각 자기장이 비대칭으로 분포된 As0 모드와 Aa0 모드의 경우에는 비록 매우 작은 모드를 형성할 수 있지만 전파 손실이 매우 커서 적절하지 않다.In the case of the As 0 mode and the Aa 0 mode in which the magnetic fields are asymmetrically distributed, although it can form a very small mode, the propagation loss is very large and is not suitable.

따라서, 본 명세서의 나머지 부분에서는, 특별히 달리 언급하지 않는 한, SPP 모드는 모드 크기가 작고 전파 손실이 작은 s0 모드, G-s0 모드, Ss0 모드, Sa0 모드 중에서, 설명 중인 도파로의 구조에 좀더 유리한 모드를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.Therefore, in the remainder of this specification, unless specifically stated otherwise, the SPP mode can be applied to the structure of the waveguide being described in the s 0 mode, the Gs 0 mode, the Ss 0 mode, and the Sa 0 mode with small mode size and small propagation loss Can be understood as meaning a more advantageous mode.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치에서 간극으로 단절된 불연속적인 금속층으로 구성되는 플라즈모닉 도파로를 예시한 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a plasmonic waveguide formed of a discontinuous metal layer separated by a gap in the optical plasmon separator according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 단일 금속 박막(IMI) 구조의 도파로 가운데에 갭이 존재하여 단절된 불연속 IMI 도파로를 가지는 플라즈모닉 도파로가 예시된다.Referring to FIG. 3, a plasmonic waveguide having a discontinuous IMI waveguide in which a gap exists in a waveguide of a single metal thin film (IMI) structure is illustrated.

통상적으로, SPP는 금속-유전체 경계면을 따라 전파하는 전자기 파동으로서 직진성이 강하여 진행 방향을 바꾼다거나 세기를 원하는 대로 제어하기 어렵다. 비록 SPP도 전자기학적으로는 빛과 마찬가지로 맥스웰 방정식으로 설명되는 전자기 파동이므로 광학 재료를 이용하면 굴절이나 반사를 통한 제어가 제한적으로 가능하다. 하지만 광학 재료는 플라즈모닉 도파로와 함께 집적시키기 어렵고, 스위칭 등에 이용할 수 있는 가변 물성 특징을 가지는 광학 재료라도 물성 변화에 필요한 전력이 지나치게 높아 실용적이지 않다.Typically, SPP is an electromagnetic wave propagating along a metal-dielectric interface and is highly linear, making it difficult to control direction or intensity as desired. Although the SPP is an electromagnetic wave, which is described by Maxwell's equation as in electromagnetic, it can be controlled with refraction or reflection by using an optical material. However, optical materials are difficult to be integrated together with the plasmonic waveguide, and even optical materials having variable physical properties that can be used for switching and the like are not practical because of excessive power required for property change.

이에 반해 본 발명의 광 플라즈몬 분리 장치 내에 불연속 금속층들을 가지는 플라즈모닉 도파로들은 금속층들의 연장 방향 중간에 간극(gap)을 두고, 간극 양쪽의 금속층들의 각각의 연장 방향을 다르게 함으로써 SPP의 진행 방향을 급격히 전환할 수 있다.On the other hand, the plasmonic waveguides having discontinuous metal layers in the optical plasmon separation device of the present invention have a gap in the middle of the extending direction of the metal layers and different directions of extension of the metal layers on both sides of the gap, can do.

예를 들어, 불연속 IMI 플라즈모닉 도파로(30)는 입력 위치에서 시작하는 폭 Wi, 제1 길이 di의 평평하고 긴 띠 형상의 제1 금속층(31)과, 폭 Wo, 제2 길이 do의 평평하고 긴 띠 형상의 제2 금속층(32)을 포함한다.For example, the discontinuous IMI plasmonic waveguide 30 includes a first metal layer 31 having a width W1 and a first length di and starting from an input position, a first metal layer 31 having a width Wo, And a second metal layer 32 of a long strip shape.

제1 금속층(31)의 한 쌍의 제1 금속 표면들은 대칭 모드 또는 비대칭 모드의 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP)이 전파될 수 있도록 유전체 클래드(33)와 접하여 한 쌍의 제1 금속-유전체 경계면들을 형성한다.A pair of first metal surfaces of the first metal layer 31 are in contact with the dielectric cladding 33 so that a surface plasmon polariton (SPP) in a symmetric or asymmetric mode can propagate and form a pair of first metal- .

이러한 제1 금속층(31)의 입력 위치(Xi)에 TM 편광된 광자가 입사되면, 즉 제1 금속층(31)의 제1 금속-유전체 경계면들에 평행하게 자기장이 형성되도록 편광된 빛이 입사되면, 표면 플라즈몬 폴라리톤은 대칭 모드(s0)로 제1 금속층(31)과 유전체 클래드(33)가 이루는 제1 금속-유전체 경계면들을 따라 전파된다. 이를 위해, 유전체 클래드(33)는 대칭 모드(s0)에서 표면 플라즈몬 폴라리톤의 자기장이 적절히 형성될 수 있고 금속층을 물리적으로 또는 화학적으로 보호할 수 있을 정도의 두께를 가질 수 있다.When the TM polarized photon is incident on the input position Xi of the first metal layer 31, that is, when the polarized light is incident such that a magnetic field is formed parallel to the first metal-dielectric interfaces of the first metal layer 31 , The surface plasmon polariton propagates along the first metal-dielectric interfaces between the first metal layer 31 and the dielectric cladding 33 in a symmetric mode (s 0 ). To this end, the dielectric cladding 33 may have a thickness such that the magnetic field of the surface plasmon polariton can be properly formed in the symmetrical mode (s 0 ) and the metal layer can be physically or chemically protected.

제1 및 제2 금속층들(31, 32) 위에 중첩된 > 모양의 도식은 결합 모드 SPP의 자기장 분포를 본딴 것으로 도파로를 따라 진행 중인 결합 모드 SPP를 상징한다. 결합 모드 SPP 앞에 표시된 화살표는 SPP의 진행 방향을 의미한다.The schematic diagram superimposed on the first and second metal layers 31 and 32 symbolizes the coupling mode SPP along the waveguide, which is based on the magnetic field distribution of the coupling mode SPP. Combined Mode The arrows in front of the SPP indicate the direction of travel of the SPP.

간극(34)은 입력 위치부터 제1 길이 di 만큼 길이를 갖도록 되어 있는 제1 금속층(31)이 종단하는 간극 시작 위치부터 시작하여, 제2 금속층(32)이 시작하는 간극 종료 위치까지 존재하며, 간극 시작 위치와 간극 종료 위치 사이의 거리인 간극 길이 dc 만큼 유전체로 채워진다.The gap 34 is present from the input start position to the gap end position where the second metal layer 32 starts, starting from the gap start position at which the first metal layer 31 is made to have a length of the first length di from the input position, And is filled with a dielectric by a gap length dc which is the distance between the gap start position and the gap end position.

제2 금속층(32)의 한 쌍의 제2 금속 표면들도 마찬가지로 대칭 모드 또는 비대칭 모드의 표면 플라즈몬 폴라리톤이 전파될 수 있도록 유전체 클래드(33)와 접하여 한 쌍의 제2 금속-유전체 경계면들을 형성한다.A pair of second metal surfaces of the second metal layer 32 are also in contact with the dielectric cladding 33 to form a pair of second metal-dielectric interfaces so that the surface plasmon polariton of the symmetric or asymmetric mode can propagate do.

이어서, 간극(34)에서 일어나는 현상을 살펴본다. 제1 금속층(31)의 표면을 따라 진행하던 결합 모드 SPP가 간극(34)의 간극 시작 위치에 도달하면, SPP의 전자기 파동에 의해 제2 금속층(32)의 간극 종료 위치에, SPP와 유사한 TM 모드의 전자기 파동이 여기된다.Next, the phenomenon occurring in the gap 34 will be examined. When the coupling mode SPP that has advanced along the surface of the first metal layer 31 reaches the gap starting position of the gap 34, a TM similar to the SPP is formed at the gap end position of the second metal layer 32 by the electromagnetic wave of the SPP. The electromagnetic wave of the mode is excited.

이는 마치, 유사 입자인 SPP가 간극(34) 영역에 채워진 유전체 물질을 관통하면서 간극(34)을 건너 뛰어, 간극 종료 위치에서 시작하는 제2 금속층(32)에 다시 나타나는 것처럼 보인다.It appears as if SPP, a pseudo-particle, appears again in the second metal layer 32, starting at the gap end position, across the gap 34 passing through the dielectric material filled in the gap 34 region.

간극(34)을 도약하여 제2 금속층(32)에 여기된 TM 모드 전자기 파동은 제2 금속층(32)의 한 쌍의 제2 금속-유전체 경계면들을 따라 계속 전파한다.TM mode electromagnetic waves excited in the second metal layer 32 by leaping through the gap 34 continue to propagate along the pair of second metal-dielectric interfaces of the second metal layer 32.

이때, 도 3의 예시적인 제1 및 제2 금속층들(31, 32)은 동일 평면 상에서 동일한 연장 방향을 가지도록 "- -"의 형태로 놓여 있지만, 설령 제2 금속층(32)의 연장 방향이 제1 금속층(31)의 연장 방향과 일치하지 않더라도, 다시 말해 제2 금속층(32)이 "_ /"의 형태와 같이 비스듬하게 있더라도, SPP는 제1 금속층(31)에서 간극(34)을 도약하여 비스듬하게 놓인 제2 금속층(32)에 여기된다.Although the exemplary first and second metal layers 31 and 32 of FIG. 3 are in the form of "- -" having the same extending direction on the same plane, the extending direction of the second metal layer 32 Even if the second metal layer 32 is obliquely oblique as in the form of " _ / ", the SPP leaks the gap 34 from the first metal layer 31, even if it does not coincide with the extending direction of the first metal layer 31 And is excited by the second metal layer 32 placed obliquely.

일단 제2 금속층(32)에 여기된 SPP는 제2 금속-유전체 경계면들을 따라 전파된다. 제2 금속층(32)의 연장 방향은 제1 금속층(31)의 연장 방향과 다르므로, 이는 마치 SPP의 진행 방향을 바꾸는 것과 마찬가지이다.The SPP once excited in the second metal layer 32 propagates along the second metal-dielectric interfaces. Since the extending direction of the second metal layer 32 is different from the extending direction of the first metal layer 31, this is similar to changing the traveling direction of the SPP.

만약 제2 금속층(32)의 종단에 또 하나의 금속층이 간극을 두고 위치하며 그 금속층의 연장 방향이 제2 금속층(32)의 연장 방향과 다르다면, SPP의 진행 방향은 또 전환된다.If another metal layer is located at the end of the second metal layer 32 with a gap and the extending direction of the metal layer is different from the extending direction of the second metal layer 32, the traveling direction of the SPP is also switched.

반면에 만약 간극이 없이 연속적인 Y자 형태의 금속층으로 SPP 모드를 두 개로 분기하려면, SPP 모드의 직진성 때문에 매우 긴 Y자 형태의 금속층이 필요하다.On the other hand, if splitting the SPP mode into two with a continuous Y-shaped metal layer without gaps, a very long Y-shaped metal layer is required due to the linearity of the SPP mode.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치를 예시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating an optical plasmon separation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 광 플라즈몬 분리 장치(40)는 유전체 클래드(41), 입력 광 도파로(42), 출력 광 도파로(43), 제1 유전체 광 도파로(44), 제2 유전체 광 도파로(45) 및 플라즈모닉 도파로(46)를 포함할 수 있다.4, the optical plasmon separation apparatus 40 includes a dielectric clad 41, an input optical waveguide 42, an output optical waveguide 43, a first dielectric optical waveguide 44, a second dielectric optical waveguide 45 ) And a plasmonic waveguide (46).

유전체 클래드(41)는 광 도파로들(42, 43, 44, 45)에 대해 전반사 등 광학적 특성에 따라 광 도파로들(42, 43, 44, 45)을 통한 광의 전파를 보장할 수 있고, 금속 소재의 플라즈모닉 도파로(46)의 SPP 모드 여기 및 전파를 보장하며, 광 도파로들(42, 43, 44, 45)과 플라즈모닉 도파로(46)를 기계적으로 보호할 수 있는 소재와 치수를 가질 수 있다.The dielectric cladding 41 can ensure the propagation of light through the optical waveguides 42, 43, 44 and 45 in accordance with optical properties such as total internal reflection with respect to the optical waveguides 42, 43, 44 and 45, 43, 44, 45 and the plasmonic waveguide 46 of the plasma optical waveguide 46 of the plasma optical waveguide 46 of the plasma optical waveguide 46, .

제1 유전체 광 도파로(44)는 유전체 클래드(41) 내에, 입력 광 도파로(42)에서 분기되고 출력 광 도파로(43)까지 연장되도록 형성될 수 있다.The first dielectric optical waveguide 44 may be formed in the dielectric clad 41 so as to extend from the input optical waveguide 42 to the output optical waveguide 43.

입력 광 도파로(42) 및 출력 광 도파로(43)는 예를 들어 PLC(Planar Light Circuit) 광 소자들 또는 광섬유들과 호환되도록 형성될 수 있다.The input optical waveguide 42 and the output optical waveguide 43 may be formed to be compatible with, for example, PLC (Planar Light Circuit) optical elements or optical fibers.

입력 광 도파로(42)는 유전체 클래드(41) 내부에 소정 길이만큼 형성되고 입력 광 도파로(42)의 말단에서 제1 및 제2 유전체 광 도파로들(44, 45)이 Y 자의 형태로 분기되도록 형성된다.The input optical waveguide 42 is formed in the dielectric clad 41 to have a predetermined length and is formed so that the first and second dielectric optical waveguides 44 and 45 are branched at the end of the input optical waveguide 42 in a Y- do.

제2 유전체 광 도파로(45)는 유전체 클래드(41) 내에, 입력 광 도파로(42)에서 분기되고 제1 유전체 광 도파로(44)보다 짧게 형성된다.The second dielectric optical waveguide 45 is branched into the dielectric clad 41 at the input optical waveguide 42 and is formed shorter than the first dielectric optical waveguide 44.

플라즈모닉 도파로(46)는 유전체 클래드(41) 내에, 제2 유전체 광 도파로(45)의 종단에 접하도록 형성된 적어도 하나의 금속층(461)으로 구성될 수 있다.The plasmonic waveguide 46 may be composed of at least one metal layer 461 formed in the dielectric clad 41 so as to be in contact with the end of the second dielectric optical waveguide 45.

통상적으로 PLC 광 분기 장치(PLC splitter)는 분기된 광 신호들을 약 125 ㎛의 간격으로 출력시킬 수 있다. 대부분의 PLC 광 소자 또는 장치들이 이러한 치수에 맞춰 설계되고 있으므로 본 발명의 광 플라즈몬 분리 장치도 이러한 치수에 호환되도록 광 신호와 SPP 신호를 출력할 수 있다. Typically, a PLC splitter can output branched optical signals at intervals of about 125 μm. Since most PLC optical devices or devices are designed to these dimensions, the optical plasmon separation device of the present invention can output optical signals and SPP signals to be compatible with these dimensions.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치를 예시한 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating an optical plasmon separation apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 5의 광 플라즈몬 분리 장치(50)는 도 4의 광 플라즈몬 분리 장치(40)와 대체로 유사하나, 다만 플라즈모닉 도파로(56)는 유전체 클래드(41) 내에 간극을 두고 불연속적으로 형성되는 적어도 두 개의 금속층들, 예를 들어 제1 내지 제N 금속층들(561 내지 564)을 포함할 수 있다.5 is substantially similar to the optical plasmon separator 40 of FIG. 4, except that the plasmonic waveguide 56 has at least two For example, first to Nth metal layers 561 to 564, for example.

이때, 제1 내지 제N 금속층들(561 내지 564) 중 일부 금속층들의 연장 방향들은 서로 평행하지 않을 수 있다.At this time, extending directions of some metal layers of the first to Nth metal layers 561 to 564 may not be parallel to each other.

특히 제1 내지 제N 금속층들(561 내지 564) 중 일부 금속층들의 연장 방향들은 서로 예각을 이룰 수 있다.In particular, the extension directions of some metal layers of the first to Nth metal layers 561 to 564 may be at an acute angle with each other.

좀더 구체적으로, 제2 유전체 도파로(45)의 종단에서 제1 금속층(561)으로 광이 입사되는 방향과 제N 금속층(564)의 종단에서 플라즈몬 폴라리톤이 외부로 출력되는 방향은 서로 교차할 수 있고, 또한 제1 내지 제N 금속층들(561 내지 564) 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성될 수 있다.More specifically, the direction in which light is incident from the end of the second dielectric waveguide 45 to the first metal layer 561 and the direction in which the plasmon polarite is output to the outside from the end of the Nth metal layer 564 may cross each other And (N-1) gaps may be formed between the first to Nth metal layers 561 to 564.

도 5의 광 플라즈몬 분리 장치(50)는 원래의 입력 광 도파로(42)로 입사되는 광 신호의 진행 방향과 수직인 진행 방향으로 SPP 신호를 분리하여 송출할 수 있다. The optical plasmon separator 50 of FIG. 5 can separate and transmit the SPP signal in the traveling direction perpendicular to the traveling direction of the optical signal input to the original input optical waveguide 42.

만약 도 5의 광 플라즈몬 분리 장치(50)가 출력 광 도파로(43)로 출력하는 광 신호를 무시한다면, 도 5의 광 플라즈몬 분리 장치(50)는 입력되는 광 신호의 진행 방향을 90도 꺾으면서 SPP 신호로 변환하는 장치처럼 이용될 수 있다.If the optical plasmon separator 50 of FIG. 5 ignores the optical signal output to the output optical waveguide 43, the optical plasmon separator 50 of FIG. 5 may reduce the traveling direction of the input optical signal by 90 degrees SPP < / RTI > signal.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 광 플라즈몬 분리 장치를 예시한 개념도이다.6 is a conceptual diagram illustrating an optical plasmon separation apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6의 광 플라즈몬 분리 장치(60)는 도 4의 광 플라즈몬 분리 장치(40)와 대체로 유사하나, 다만 플라즈모닉 도파로(66)는 유전체 클래드(41) 내에 간극을 두고 불연속적으로 형성되는 적어도 두 개의 금속층들, 예를 들어 제1 내지 제N 금속층들(661 내지 664)을 포함할 수 있다.The optical plasmon separator 60 of FIG. 6 is substantially similar to the optical plasmon separator 40 of FIG. 4, except that the plasmonic waveguide 66 has at least two For example, first to Nth metal layers 661 to 664, for example.

좀더 구체적으로, 제2 유전체 도파로(45)의 종단에서 제1 금속층(561)으로 광이 입사되는 방향과 제N 금속층(564)의 종단에서 플라즈몬 폴라리톤이 외부로 출력되는 방향은 이격된 채로 서로 평행할 수 있고, 또한 제1 내지 제N 금속층들(561 내지 564) 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성될 수 있다.More specifically, the direction in which the light is incident on the first metal layer 561 from the end of the second dielectric waveguide 45 and the direction in which the plasmon polariton is output from the end of the Nth metal layer 564 are spaced apart from each other And (N-1) gaps may be formed between the first to Nth metal layers 561 to 564.

도 6의 광 플라즈몬 분리 장치(60)는 원래의 입력 광 도파로(42)로 입사되는 광 신호의 진행 방향과 같은 진행 방향이면서 원하는 너비로 광 신호와 SPP 신호를 분리하여 송출할 수 있다.The optical plasmon separator 60 of FIG. 6 can separate and transmit the optical signal and the SPP signal in the traveling direction and the desired width of the optical signal incident on the original input optical waveguide 42.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 광 플라즈몬 분리 방법을 예시한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating an optical plasmon separation method according to embodiments of the present invention.

도 7을 참조하면, 광 플라즈몬 분리 방법은 단계(S71)에서 유전체 클래드(41) 내에 형성된 입력 광 도파로(42)에 광 신호를 입사하는 단계로부터 시작할 수 있다.Referring to FIG. 7, the optical plasmon separation method may start from the step of inputting an optical signal to the input optical waveguide 42 formed in the dielectric clad 41 in step S71.

단계(S72)에서, 입력 광 도파로(42)에서 분기되고 출력 광 도파로(43)까지 연장되도록 유전체 클래드(41) 내에 형성되는 제1 유전체 광 도파로(44)를 따라 분기된 광 신호의 일부를 출력 광 도파로(43)까지 유도함으로써, 분기된 광 신호가 출력 광 도파로(43)로부터 출력될 수 있다.A part of the optical signal branched along the first dielectric optical waveguide 44 formed in the dielectric clad 41 is branched at the input optical waveguide 42 and extended to the output optical waveguide 43 at step S72, The branched optical signal can be outputted from the output optical waveguide 43 by guiding it to the optical waveguide 43. [

단계(S73)에서, 입력 광 도파로(42)에서 분기되고 제1 유전체 광 도파로(44)보다 짧게 유전체 클래드(41) 내에 형성되는 제2 유전체 광 도파로(45)를 따라, 분기된 광 신호의 나머지 일부가 유도될 수 있다.In step S73, along the second dielectric optical waveguide 45 branched at the input optical waveguide 42 and formed in the dielectric clad 41 shorter than the first dielectric optical waveguide 44, Some can be induced.

단계(S74)에서, 유전체 클래드(41) 내에, 제2 유전체 광 도파로(45)의 종단에 접하도록 형성된 적어도 하나의 금속층(461)으로 구성되는 플라즈모닉 도파로(46)에, 제2 유전체 광 도파로(45)의 종단에서 분기된 광 신호의 나머지 일부가 입사될 수 있다.The plasma optical waveguide 46 composed of at least one metal layer 461 formed in contact with the end of the second dielectric optical waveguide 45 is formed in the dielectric clad 41 in the step S74, The remaining part of the optical signal branched at the end of the optical fiber 45 may be incident.

단계(S75)에서, 분기된 광 신호의 나머지 일부의 입사에 의해 플라즈모닉 도파로(46)에 여기된 표면 플라즈몬 폴라리톤을 플라즈모닉 도파로(46)를 구성하는 적어도 하나의 금속층(461)의 표면을 따라 유도할 수 있다.In step S75, the surface plasmon polariton excited by the plasmon waveguide 46 by the incidence of the remaining part of the branched optical signal is applied to the surface of at least one metal layer 461 constituting the plasmonic waveguide 46 .

이에 따라 본 발명에 따른 광 플라즈마 분리 방법은 입사되는 광 신호를 광 신호와 SPP 신호로 분리할 수 있다.Accordingly, the optical plasma separation method according to the present invention can separate an incident optical signal into an optical signal and an SPP signal.

실시예에 따라, 단계(S75)는, 도 5의 플라즈모닉 도파로(56)처럼, 플라즈모닉 도파로가 서로 간극을 가지도록 형성된 제1 내지 제N 금속층들을 포함할 경우에, 표면 플라즈몬 폴라리톤이 어느 한 금속층에서 간극을 도약하여 다음 금속층에 여기된 후의 진행 방향이 이전 금속층에서 나타나는 진행 방향과 달라지도록 표면 플라즈몬 폴라리톤을 유도하는 단계를 포함할 수 있다.According to the embodiment, in the case where the plasmonic waveguide 56 includes the first to Nth metal layers formed so that the plasmonic waveguide has a gap therebetween, the surface plasmon polariton 56, And jumping the gap in one metal layer to induce the surface plasmon polariton so that the traveling direction after excitation in the next metal layer is different from the traveling direction in the previous metal layer.

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 광 플라즈몬 분리 장치 형성 방법을 예시한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method of forming an optical plasmon separation apparatus according to embodiments of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 광 플라즈몬 분리 장치 형성 방법은, 단계(S81)에서, 유전체 클래드(41) 내에, 입력 광 도파로(42)에서 분기되고 출력 광 도파로(43)까지 연장되도록 제1 유전체 광 도파로(44)를 형성하는 단계로부터 시작할 수 있다.8, a method of forming a photoplasmon separation apparatus according to an embodiment of the present invention includes the steps of: forming an output optical waveguide 43 in the dielectric clad 41, branched at the input optical waveguide 42, The first dielectric optical waveguide 44 may be formed so as to extend to the first dielectric optical waveguide 44. [

이어서, 단계(S82)에서, 예를 들어 유전체 클래드(41) 내에, 입력 광 도파로(42)에서 분기되고 제1 유전체 광 도파로(44)보다 짧게 제2 유전체 광 도파로(45)를 형성할 수 있다.Subsequently, in step S82, for example, the second dielectric optical waveguide 45 may be formed in the dielectric clad 41, which is branched from the input optical waveguide 42 and shorter than the first dielectric optical waveguide 44 .

다음으로 단계(S83)에서, 예를 들어 유전체 클래드(41) 내에, 제2 유전체 광 도파로(45)의 종단에 접하도록 형성된 적어도 하나의 금속층(461)으로 구성되는 플라즈모닉 도파로(46)를 형성할 수 있다.Next, in step S83, for example, a plasmonic waveguide 46 is formed in the dielectric clad 41, which is composed of at least one metal layer 461 formed so as to be in contact with the end of the second dielectric optical waveguide 45 can do.

실시예에 따라, 단계(S83)의 플라즈모닉 도파로를 형성하는 단계는, 도 5의 플라즈모닉 도파로(56)와 같이, 동일 평면 상의 제1 내지 제N 금속층들(561 내지 564)을, 제2 유전체 도파로(45)의 종단에서 제1 금속층(561)으로 광 신호가 입사되는 방향과 제N 금속층(564)의 종단에서 외부로 플라즈몬 폴라리톤이 출력되는 방향이 서로 교차하고 또한 제1 내지 제N 금속층들(561 내지 564) 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성되도록, 유전체 클래드(41) 내에 형성하는 단계일 수 있다.According to the embodiment, the step of forming the plasmon waveguide of step S83 includes the steps of: forming first to Nth metal layers 561 to 564 on the same plane as the plasmon waveguide 56 of FIG. 5; The direction in which the optical signal is incident on the first metal layer 561 from the end of the dielectric waveguide 45 and the direction in which the plasmon polariton is output from the end of the Nth metal layer 564 cross each other, (N-1) gaps may be formed between the metal layers 561 to 564 in the dielectric clad 41. [

또 다른 실시예에서, 단계(S83)의 플라즈모닉 도파로를 형성하는 단계는, 도 6의 플라즈모닉 도파로(66)와 같이, 동일 평면 상의 제1 내지 제N 금속층들(661 내지 664)을, 제2 유전체 도파로(45)의 종단에서 제1 금속층(661)으로 광 신호가 입사되는 방향과 제N 금속층(664)의 종단에서 외부로 플라즈몬 폴라리톤이 출력되는 방향이 이격된 채로 서로 평행하고 또한 제1 내지 제N 금속층들(661 내지 664) 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성되도록, 유전체 클래드(41) 내에 형성하는 단계일 수 있다.In another embodiment, the step of forming the plasmonic waveguide of step S83 includes the step of forming first to Nth metal layers 661 to 664 on the same plane as the plasmonic waveguide 66 of Fig. 6, 2 parallel to the first metal layer 661 at the end of the second dielectric waveguide 45 and to the outside of the Nth metal layer 664 at the end of the Nth metal layer 664, (N-1) gaps are formed between the first to N-th metal layers 661 to 664 in the dielectric clad 41. [

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It will be understood that variations and specific embodiments which may occur to those skilled in the art are included within the scope of the present invention.

30 불연속 IMI 도파로 플라즈모닉 소자
31 제1 금속층
32 제2 금속층
33 유전체 클래드
34 간극
40, 50, 60 광 플라즈몬 분리 장치
41 유전체 클래드
42 입력 광 도파로
43 출력 광 도파로
44 제1 유전체 광 도파로
45 제2 유전체 광 도파로
46, 56, 66 플라즈모닉 도파로
461, 561, 562, 563, 564, 661, 662, 663, 664 금속층
30 Discontinuous IMI Waveguide Plasmonics
31 First metal layer
32 second metal layer
33 dielectric clad
34 Clearance
40, 50, 60 optical plasmon separator
41 dielectric clad
42 input optical waveguide
43 output optical waveguide
44 first dielectric optical waveguide
45 second dielectric optical waveguide
46, 56, 66 Plasmonic waveguides
461, 561, 562, 563, 564, 661, 662, 663, 664 metal layers

Claims (11)

유전체 클래드 내에, 입력 광 도파로에서 분기되고 출력 광 도파로까지 연장되도록 형성되는 제1 유전체 광 도파로;
상기 유전체 클래드 내에, 상기 입력 광 도파로에서 분기되고 상기 제1 유전체 광 도파로보다 짧게 형성되는 제2 유전체 광 도파로; 및
상기 유전체 클래드 내에, 상기 제2 유전체 광 도파로의 종단에 접하도록 형성된 적어도 하나의 금속층으로 구성되는 플라즈모닉 도파로를 포함하고,
상기 입력 광 도파로에 입사된 광의 일부는 상기 제1 유전체 광 도파로로 분기되어 상기 출력 광 도파로를 통해 외부로 출력되고,
상기 입력 광 도파로에 입사된 광의 나머지 일부는 상기 제2 유전체 광 도파로로 분기된 후에 상기 플라즈모닉 도파로에서 표면 플라즈몬 폴라리톤을 여기하며, 여기된 표면 플라즈몬 폴라리톤이 상기 플라즈모닉 도파로를 통해 외부로 출력되는 것을 특징으로 하는 광 플라즈몬 분리 장치.
A first dielectric optical waveguide formed in the dielectric clad so as to extend from the input optical waveguide to the output optical waveguide;
A second dielectric optical waveguide branched from the input optical waveguide and shorter than the first dielectric optical waveguide, in the dielectric clad; And
And at least one metal layer formed in the dielectric clad so as to be in contact with an end of the second dielectric optical waveguide,
A part of the light incident on the input optical waveguide branches to the first dielectric optical waveguide and is output to the outside through the output optical waveguide,
The remaining part of the light incident on the input optical waveguide is branched into the second dielectric optical waveguide, then excites the surface plasmon polariton in the plasmonic waveguide, and the excited surface plasmon polariton is output to the outside through the plasmonic waveguide The optical plasmon separation device comprising:
청구항 1에 있어서, 상기 플라즈모닉 도파로의 적어도 하나의 금속층은
상기 유전체 클래드 내에 간극을 두고 불연속적으로 형성되는 적어도 두 개의 금속층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 플라즈몬 분리 장치.
The plasma display device according to claim 1, wherein at least one metal layer of the plasmonic waveguide
And at least two metal layers formed discontinuously with a gap in the dielectric cladding.
청구항 2에 있어서, 상기 적어도 두 개의 금속층들 중 일부 금속층들의 연장 방향들은 서로 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 광 플라즈몬 분리 장치.The apparatus of claim 2, wherein the extending directions of some metal layers of the at least two metal layers are not parallel to each other. 청구항 2에 있어서, 상기 적어도 두 개의 금속층들 일부 금속층들의 연장 방향들은 서로 예각을 이루는 것을 특징으로 하는 광 플라즈몬 분리 장치.3. The apparatus of claim 2, wherein the extending directions of the at least two metal layers and some of the metal layers form an acute angle with respect to each other. 청구항 2에 있어서, 상기 플라즈모닉 도파로는 제1 내지 제N 금속층들을 포함하고,
상기 제1 내지 제N 금속층들은 동일 평면 상에 있으며,
상기 제2 유전체 도파로의 종단에서 상기 제1 금속층으로 광이 입사되는 방향과 상기 제N 금속층의 종단에서 플라즈몬 폴라리톤이 출력되는 방향이 상기 유전체 클래드 내에서 서로 교차하고, 또한 상기 제1 내지 제N 금속층들 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성되도록, 상기 제1 내지 제N 금속층들이 상기 유전체 클래드 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 플라즈몬 분리 장치.
The plasma display device according to claim 2, wherein the plasmonic waveguide includes first to Nth metal layers,
Wherein the first to Nth metal layers are on the same plane,
The direction in which light is incident on the first metal layer from the end of the second dielectric waveguide and the direction in which the plasmon polarite is output from the end of the Nth metal layer cross each other in the dielectric cladding, Wherein the first to Nth metal layers are formed in the dielectric cladding so that (N-1) gaps are formed between the metal layers.
청구항 2에 있어서, 상기 플라즈모닉 도파로는 제1 내지 제N 금속층들을 포함하고,
상기 제1 내지 제N 금속층들은 동일 평면 상에 있으며,
상기 제2 유전체 도파로의 종단에서 상기 제1 금속층으로 광이 입사되는 방향과 상기 제N 금속층의 종단에서 플라즈몬 폴라리톤이 출력되는 방향이 상기 유전체 클래드 내에서 이격된 채로 서로 평행하고, 또한 상기 제1 내지 제N 금속층들 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성되도록, 상기 제1 내지 제N 금속층들이 상기 유전체 클래드 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 플라즈몬 분리 장치.
The plasma display device according to claim 2, wherein the plasmonic waveguide includes first to Nth metal layers,
Wherein the first to Nth metal layers are on the same plane,
Wherein a direction in which light is incident from the end of the second dielectric waveguide to the first metal layer and a direction in which the plasmon polariton is output from the end of the Nth metal layer are parallel to each other while being spaced apart from each other in the dielectric cladding, Wherein the first to Nth metal layers are formed in the dielectric cladding so that (N-1) gaps are formed between the first to Nth metal layers.
유전체 클래드 내에 형성된 입력 광 도파로에 광을 입사하는 단계;
상기 입력 광 도파로에서 분기되고 출력 광 도파로까지 연장되도록 상기 유전체 클래드 내에 형성되는 제1 유전체 광 도파로를 따라 분기된 광의 일부를 상기 출력 광 도파로까지 유도하여 상기 출력 광 도파로로부터 출력하는 단계; 및
상기 입력 광 도파로에서 분기되고 상기 제1 유전체 광 도파로보다 짧게 상기 유전체 클래드 내에 형성되는 제2 유전체 광 도파로를 따라, 상기 분기된 광의 나머지 일부를 유도하는 단계;
상기 유전체 클래드 내에, 상기 제2 유전체 광 도파로의 종단에 접하도록 형성된 적어도 하나의 금속층으로 구성되는 플라즈모닉 도파로에, 상기 제2 유전체 광 도파로의 종단에서 상기 분기된 광의 나머지 일부를 입사하는 단계; 및
상기 분기된 광의 나머지 일부의 입사에 의해 상기 플라즈모닉 도파로에 여기된 표면 플라즈몬 폴라리톤을 상기 플라즈모닉 도파로의 적어도 하나의 금속층의 표면을 따라 유도하는 단계를 포함하는 광 플라즈몬 분리 방법.
Introducing light into the input optical waveguide formed in the dielectric clad;
A step of guiding a part of the light branched along the first dielectric optical waveguide formed in the dielectric clad to the output optical waveguide so as to be branched from the input optical waveguide and extending to the output optical waveguide and outputting the part of the light branched from the output optical waveguide; And
Directing a remaining portion of the diverging light along a second dielectric optical waveguide branching at the input optical waveguide and being formed in the dielectric cladding shorter than the first dielectric optical waveguide;
Introducing a remaining portion of the branched light at the end of the second dielectric optical waveguide into a plasmonic waveguide formed of at least one metal layer formed in contact with the end of the second dielectric optical waveguide in the dielectric clad; And
And guiding the surface plasmon polariton excited by the plasmonic waveguide along the surface of at least one metal layer of the plasmonic waveguide by incidence of the remaining portion of the branched light.
청구항 7에 있어서, 상기 표면 플라즈몬 폴라리톤을 유도하는 단계는,
상기 플라즈모닉 도파로가 서로 간극을 가지도록 형성된 제1 내지 제N 금속층들을 포함할 경우에, 표면 플라즈몬 폴라리톤이 어느 한 금속층에서 간극을 도약하여 다음 금속층에 여기된 후의 진행 방향이 이전 금속층에서 나타나는 진행 방향과 달라지도록 상기 표면 플라즈몬 폴라리톤을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 플라즈몬 분리 방법.
The method of claim 7, wherein the step of directing the surface plasmon polariton comprises:
In the case where the plasmonic waveguide includes the first to Nth metal layers formed so as to have a gap therebetween, it is preferable that the surface plasmon polariton jumps in a gap in one metal layer, Wherein the surface plasmon polarity is different from the direction of the surface plasmon polarity.
유전체 클래드 내에, 입력 광 도파로에서 분기되고 출력 광 도파로까지 연장되도록 제1 유전체 광 도파로를 형성하는 단계;
상기 유전체 클래드 내에, 상기 입력 광 도파로에서 분기되고 상기 제1 유전체 광 도파로보다 짧게 제2 유전체 광 도파로를 형성하는 단계; 및
상기 유전체 클래드 내에, 상기 제2 유전체 광 도파로의 종단에 접하도록 형성된 적어도 하나의 금속층으로 구성되는 플라즈모닉 도파로를 형성하는 단계를 포함하는 광 플라즈몬 분리 장치 형성 방법.
Forming a first dielectric optical waveguide in the dielectric clad so as to extend from the input optical waveguide to the output optical waveguide;
Forming a second dielectric optical waveguide in the dielectric clad, the second dielectric optical waveguide being branched from the input optical waveguide and shorter than the first dielectric optical waveguide; And
And forming a plasmonic waveguide in the dielectric clad, the plasmonic waveguide being formed of at least one metal layer formed in contact with an end of the second dielectric optical waveguide.
청구항 9에 있어서, 상기 플라즈모닉 도파로를 형성하는 단계는,
동일 평면 상의 제1 내지 제N 금속층들을, 상기 제2 유전체 도파로의 종단에서 제1 금속층으로 광이 입사되는 방향과 제N 금속층의 종단에서 플라즈몬 폴라리톤이 방향이 상기 유전체 클래드 내에서 서로 교차하고 또한 상기 제1 내지 제N 금속층들 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성되도록, 상기 유전체 클래드 내에 형성하는 것을 특징으로 하는 광 플라즈몬 분리 장치 형성 방법.
The method of claim 9, wherein forming the plasmonic waveguide comprises:
The first to Nth metal layers on the same plane are arranged such that the direction in which light is incident from the end of the second dielectric waveguide to the first metal layer and the direction of the plasmon polarite in the end of the Nth metal layer cross each other in the dielectric cladding And (N-1) gaps are formed between the first to N-th metal layers in the dielectric cladding layer.
청구항 9에 있어서, 상기 플라즈모닉 도파로를 형성하는 단계는,
동일 평면 상의 제1 내지 제N 금속층들을, 상기 제2 유전체 도파로의 종단에서 제1 금속층으로 광이 입사되는 방향과 제N 금속층의 종단에서 플라즈몬 폴라리톤이 상기 유전체 클래드 내에서 이격된 채로 서로 평행하고 또한 상기 제1 내지 제N 금속층들 사이에 (N-1) 개의 간극들이 형성되도록, 상기 유전체 클래드 내에 형성하는 것을 특징으로 하는 광 플라즈몬 분리 장치 형성 방법.
The method of claim 9, wherein forming the plasmonic waveguide comprises:
The first to Nth metal layers on the same plane are parallel to each other with the plasmon polaritons being spaced apart from each other in the dielectric clad in the direction in which light is incident on the first metal layer from the end of the second dielectric waveguide and the end of the Nth metal layer And (N-1) gaps are formed between the first to Nth metal layers, in the dielectric cladding.
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