KR101718240B1 - 초소형 광 위상배열 안테나 - Google Patents

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KR101718240B1
KR101718240B1 KR1020150160130A KR20150160130A KR101718240B1 KR 101718240 B1 KR101718240 B1 KR 101718240B1 KR 1020150160130 A KR1020150160130 A KR 1020150160130A KR 20150160130 A KR20150160130 A KR 20150160130A KR 101718240 B1 KR101718240 B1 KR 101718240B1
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유경식
유종범
백준수
박정훈
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한국과학기술원
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Abstract

일 실시예에 따르면, 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는 저 굴절률 유전체 기판; 상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성된 나노 박막 구조; 및 상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성되고, 상기 나노 박막 구조의 내부에 단일 모드(single mode)로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로를 포함하고, 위상 변조된 광파를 자유 공간으로 발산하는 안테나가 소형화되어 위상 배열된 안테나 배열의 방사 빔을 집중하고 스캐닝 범위를 확장시킬 수 있다.

Description

초소형 광 위상배열 안테나{ULTRA-COMPACT PHOTONIC PHASED ARRAY ANTENNA}
아래의 설명은 광 위상배열 안테나(photonic phased array antenna) 구조에 관한 것으로서, 광 위상배열 안테나의 주요 요구 성능을 달성하기에 적합한 구성 소자들의 구조와 배치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 광파(light wave)를 넓은 공간(free space)으로 발산하는 나노포토닉 안테나(nanophotonic antenna)를 다중 배열(array)하여 각 안테나에 공급되는 광파의 위상을 제어함으로써, 이들 광파의 간섭에 의해 좁은 영역에 광 빔(light beam)을 형성시키는 장치에 관한 것이다.
광 위상배열 안테나는 이미지 스캐닝, LiDAR(light detection and raging) 시스템을 지닌 통신, 무인 승용차, 로봇, 그리고 측정 기기 등에서 광원으로써 많은 주목을 받았다. 이러한 응용 분야에서 광 위상 배열 안테나는 낮은 전력 소모, 광역(wide angle) 및 고속 스캐닝, 고 지향성, 단일 주방사부 방사(single main lobe radiation) 특성 등의 성능이 요구된다.
광 위상 배열 안테나 시스템은 외부 광원, 결합기, 분배기, 위상제어기, 안테나로 구성된다. 이와 같은 구성 요소들은 기본적으로 도파로 구조를 가진다. 외부의 광원에서 공급되는 광파는 결합기를 통해 평판 집적 광 회로에 결합되고 분배기를 통해 다발의 도파로 배열로 분배된다. 분배된 광파는 위상 제어기를 통해 그 위상이 상이하게 변조되며, 이후 도파로를 통해 안테나에 공급되어 자유공간으로 방사하게 된다.
나노포토닉스 기반의 광 위상배열 안테나에 대한 종래의 발명(US Patent Application 2014/0192394 A1)에서는 반도체 실리콘 소재를 기반으로 위상제어 광소자를 matrix형으로 집적한 광 위상배열 안테나를 제안한 바 있다. 상기 발명에서 사용한 안테나의 경우 유전체 물질 필름에 격자 구조를 두는 형태이며, 이러한 구조는 대부분의 광 위상배열 안테나에서 활용되고 있다. 하지만 이러한 격자 구조 안테나의 단위 구조는 도파로 다발의 횡 방향 및 종 방향으로 큰 면적을 차지하게 된다. 이로 인해 안테나 배열의 주기가 커질 경우 허용 가능한 빔 스캐닝 각도 범위가 줄어들고 주방사부(main lobe) 이외의 부방사부(side lobe)의 개수가 증가하게 되는 단점을 가진다. 또한 도파 방향으로 다수의 격자 개수가 요구되는 격자 구조 안테나의 경우 2 차원 배열 안테나 구성 시 종 방향으로 매우 큰 주기를 가지게 되는 어려움이 있다.
반도체 및 금속 소재를 사용하는 나노포토닉스 기술을 도입하여 광 위상 배열 안테나를 소형화하고, 이를 통하여 단일 주방사부의 광역 스캐닝 및 저전력 소모 동작을 달성하고자 한다.
일 실시예에 따르면, 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는, 저 굴절률 유전체 기판; 상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성된 나노 박막 구조; 및 상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성되고, 상기 나노 박막 구조의 내부에 단일 모드(single mode)로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로를 포함하고, 위상 변조된 광파를 자유 공간으로 발산하는 안테나가 소형화되어 위상 배열된 안테나 배열의 방사 빔을 집중하고 스캐닝 범위를 확장시킬 수 있다.
일측에 따르면, 상기 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는, 상기 안테나를 횡 방향으로 1차원의 1xM 형태로 배열하고, 각각의 안테나에 공급하는 위상을 순차적으로 달리하여 상기 1xM 형태의 배열이 정렬되는 방향과 동일한 방향인 횡 방향의 공간으로 1차원 빔 스캐닝을 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는, 상기 안테나를 횡 방향과 종 방향으로 2차원의 MxN 형태로 배열하고, 각각의 안테나에 공급하는 위상을 순차적으로 달리하여 상기 MxN 형태의 배열이 정렬되는 상기 횡 방향 및 상기 종 방향의 공간으로 2차원 빔 스캐닝을 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 고 굴절률 도파로는, 상기 안테나에서 상기 저 굴절률 유전체 기판이 제거됨에 따라 상기 고 굴절률 도파로가 부양되어 형성될 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는, 소자를 보호하기 위하여 상기 안테나에 저 굴절률 막을 더 포함할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 고 굴절률 광 도파로는, 빛의 진행방향에 수직으로 전기장이 형성되는 TE(transverse electric) 모드 광파가 입사될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는, 나노 박막 구조; 및 저 굴절률 유전체 기판이 제거됨에 따라 부양되어 형성되고, 상기 나노 박막 구조의 내부에 포함되어 단일 모드(single mode)로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로를 포함하고, 위상 변조된 광파를 자유 공간으로 발산하는 안테나가 소형화되어 위상 배열된 안테나 배열의 방사 빔을 집중하고 스캐닝 범위를 확장시킬 수 있다.
일측에 따르면, 상기 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는, 상기 안테나를 횡 방향으로 1차원의 1xM 형태로 배열하고, 각각의 안테나에 공급하는 위상을 순차적으로 달리하여 상기 1xM 형태의 배열이 정렬되는 방향과 동일한 방향인 횡 방향의 공간으로 1차원 빔 스캐닝을 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는, 상기 안테나를 횡 방향과 종 방향으로 2차원의 MxN 형태로 배열하고, 각각의 안테나에 공급하는 위상을 순차적으로 달리하여 상기 MxN 형태의 배열이 정렬되는 상기 횡 방향 및 상기 종 방향의 공간으로 2차원 빔 스캐닝을 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는, 저 굴절률 유전체 기판; 상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성된 나노 박막 구조; 상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성되고, 상기 나노 박막 구조의 내부에 단일 모드(single mode)로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로; 및 상기 나노 박막 구조의 상부에 형성된 저 굴절률 막을 포함하고, 위상 변조된 광파를 자유 공간으로 발산하는 안테나가 소형화되어 위상 배열된 안테나 배열의 방사 빔을 집중하고 스캐닝 범위를 확장시킬 수 있다.
실시예들은 금속 나노 안테나 구조를 단위 소자로 도입하여, 금속과 유전체 사이 계면에서 여기되는 표면 플라즈몬파를 이용함으로써 광파를 회절 한계 이하로 집속할 수 있다. 이를 통하여 안테나 단위소자의 크기를 횡 방향 및 종 방향에서 동작 파장보다 작은 1/4 파장 이내로 줄일 수 있다.
실시예들은 초소형의 안테나 구조가 도입됨에 따라 안테나 배열 주기가 1/2 파장으로 형성되어 광 위상 배열 안테나에서 단일 주방사부 동작이 가능하며, 주어진 위상 변화에서 스캐닝할 수 있는 각도를 넓힐 수 있다.
실시예들은 단일 빔 동작으로 광파를 집중할 수 있기 때문에 광원의 전력을 줄일 수 있고, 위상 변조에 따른 빔 스캐닝 범위의 향상으로 위상 제어기의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 단위 안테나를 1xM 형태로 배치한 1차원 위상배열 안테나의 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 단위 안테나를 횡 방향으로 1x16로 배치한 위상 배열 안테나를 나타낸 예이다.
도 4는 일 실시예에 따른 단위 안테나를 MxN 형태로 배치한 2차원 위상배열 안테나의 개략도이다.
이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자를 설명하기 위한 개략도이다.
광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는 단일 모드(single mode)로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로(102), 금속 박막 구조(103), 저 굴절률 유전체 기판 (104)으로 구성함으로써 단위 안테나(105, 106, 107)가 형성될 수 있다.
도 1(a)를 참고하면, 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는 저 굴절률 유전체 기판(104), 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성된 금속 박막 구조(103) 및 저 굴절률 유전체 기판(104)의 상부에 형성되고, 금속 박막 구조(103)의 내부에 단일 모드로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로(104)를 포함할 수 있고, 위상 변조된 광파를 자유 공간으로 발산하는 안테나가 소형화되어 위상 배열된 안테나 배열의 방사 빔을 집중하고 스캐닝 범위를 확장시킬 수 있다. 이때, 금속 박막 구조는 예를 들면, 나노 박막 구조가 사용될 수 있다.
도파로 및 금속 박막의 구성 형태 및 요소 크기에 따라 안테나의 방사 효율은 기판의 굴절률의 영향을 받으며, 경우에 따라 기판이 제거된 단위 안테나(106)에서 높은 효율을 보일 수 있으며, 단위 안테나(107)에 소자 보호를 위해 상부 저 굴절률 막이 포함된 형태로도 활용될 수 있다.
도 1(b)를 참고하면, 기판이 제거된 단위 안테나(106)를 나타낸 것으로, 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자는 나노 박막 구조 및 고 굴절률 반도체 도파로를 포함할 수 있다. 이때, 고 굴절률 반도체 도파로는 저 굴절률 유전체 기판이 제거됨에 따라 부양되어 형성되고, 나노 박막 구조의 내부에 포함되어 단일 모드로 동작할 수 있다.
도 1(c)를 참고하면, 상부 저 굴절률 막이 포함된 단위 안테나(107)를 나타낸 것으로, 저 굴절률 유전체 기판, 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성된 나노 박막 구조, 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성되고, 나노 박막 구조의 내부에 단일 모드로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로 및 나노 박막 구조의 상부에 형성된 저 굴절률 막을 포함할 수 있다.
광 도파로에는 빛의 진행방향에 수직으로 전기장이 형성되는 TE(transverse electric) 모드 광파가 입사된다. 이러한 도파 모드는 금속 박막 구조에 도달한 후에 단위 안테나(105)의 공진 모드에 결합하여 자유 공간으로 방사된다. 이러한 공진은 금속-유전체 사이에서 발생하는 표면 플라스몬에 의한 것이다. 해당 공진 모드는 고유의 공진 파장(resonant wavelength)을 가지며, 동작 파장을 공진 파장의 중심에 맞출 경우 가장 높은 방사 효율을 얻을 수 있다. 또한 공진 파장을 중심으로 동작 파장을 변화 할 경우 종 방향(도파방향)의 빔 스캐닝 각도를 조절할 수 있다. 상기의 단위 소자 구조는 기하학적인 크기가 광파의 파장보다 작은 규모로 형성될 수 있으므로 1/2 파장의 주기를 가지는 위상 배열 안테나에서 활용하는데 적합하다.
일 실시예에 따르면, 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자의 단위로 초소형의 금속 나노 안테나 구조를 제안할 수 있다. 금속 나노 안테나 구조는 금속과 유전체 사이의 계면에서 여기되는 표면 플라즈몬 파를 이용하는 구조로서, 광파를 회절 한계 이하로 접속할 수 있는 장점을 활용하는 구조이다.
광 위상 배열 안테나의 부방사부의 개수는 동작 파장에 대비한 안테나 배열 주기에 의존한다. 동작 파장보다 배열 주기가 크게 될 경우 2개 이상의 부방사부가 방사되며 배열 주기가 커질수록 부방사부의 개수도 더욱 증가하게 된다. 다시 말해서, 방사 빔을 효율적으로 집중하는데 유리한 단일 주방사부 동작을 위해서는 배열 주기가 동작 파장보다 작아야 함을 의미한다. 또한 배열 주기는 빔 스캐닝 효율을 향상하는 측면에서 더욱 감소 되어야 할 필요성이 있다. 예를 들어 배열 주기가 1/2 파장이 될 경우,
Figure 112015111117596-pat00001
위상 변화에서 90도의 넓은 빔 스캐닝 범위를 가질 수 있다. 이에 따라 일 실시예에 따른 광 위상 배열 안테나의 구조는 1/2 파장 배열 주기를 제공하며, 이를 통해 단일 주방사부의 광역 스캐닝을 실현할 수 있다.
본 발명의 효과를 격자 구조 안테나 구조와 비교하여 설명하고자 한다. 반도체 물질, 예를 들어 실리콘 물질을 활용할 경우 1/2 파장의 주기를 가지는 도파로 배열을 기본적으로 구현할 수 있다. 이는 반도체 코어 물질과 이를 감싸는 클래딩(cladding) 물질 사이의 높은 굴절률 차이에서 비롯한 높은 광 구속(optical confinement) 특성 때문에 가능한 일이다. 이 경우, 무 간섭(cross-talk free) 특성을 위해 도파로 사이의 간격이 충분히 넓게 조성되어야 하는데, 이러한 요구 조건은 광 도파로의 폭을 줄임으로써 달성될 수 있다. 그러나 매우 좁은 도파로의 광 모드는 격자 구조 안테나에 공급될 경우 매우 큰 회절이 발생되어 수평 방향으로의 불필요한 방사와 이를 통한 안테나간의 간섭을 야기할 수 있다. 반면, 일 실시예에 따른 광 위상 배열 안테나의 구조는 금속 나노 구조에서 특수하게 여기되는 표면 플라즈몬 공진 현상을 통해 수직 방사 효율을 향상하고, 매우 짧은 종 방향 길이를 제공하여 안테나간 간섭을 최소화 할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 단위 안테나를 1xM 형태로 배치한 1차원 위상배열 안테나의 개략도이다.
1차원 위상 배열 안테나(202)는 복수의 단위 안테나(201)를 1xM 형태로 배치함으로써 형성될 수 있다. 1차원 위상 배열 안테나(202)는 단위 안테나(201)를 기설정된 간격으로 일정하게 1xM 형태로 배치함으로써 형성될 수 있다.
각각의 단위 안테나 요소 사이의 횡 방향 주기는 최소화 되어 1/2 파장 크기를 가질 수 있다. 각각의 고 굴절률 반도체 도파로에는 1차원 배열을 따라서 일정한 값의 위상 차이를 지닌 광파가 진행될 수 있다. 이때, 개별 안테나의 개수가 많을수록 자유 공간 상에서의 중첩된 보강 간섭을 통해 높은 분해능의 빔 스캐닝이 가능하다.
도 3은 일 실시예에 따른 단위 안테나를 횡 방향으로 1x16로 배치한 위상 배열 안테나를 나타낸 예이다.
진행된 광파는 단위 안테나에 공급되어 자유공간으로 방사되며 위상 차이에 따라서 횡 방향(E-plane, 302) 빔 지향 각도가 조절될 수 있다. 304는 실시예에 따른 1x16 배열 안테나(301)의 위상 차에 따른 E-plane 빔 방사 분포를 나타낸 것이다. 각 안테나 사이의 위상 차를
Figure 112015111117596-pat00002
에서
Figure 112015111117596-pat00003
로 조정 할 경우 횡 방향으로 90도의 스캐닝 범위를 가질 수 있다. 단위 안테나의 경우와 마찬가지로 배열 안테나로 공급되는 동작 파장이 변화될 경우 종 방향(H-plane, 303)의 빔 지향 각도가 변화 될 수 있다. 또한, 종 방향(H-plane, 303)의 빔 지향 각도는 배열의 주기 (d)에 따라서도 조정이 가능하다.
도 4는 일 실시예에 따른 단위 안테나를 MxN 형태로 배치한 2차원 위상배열 안테나의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 단위 안테나를 2차원 상에서 8x8 형태로 배열한 위상 배열 안테나의 예이다. 2차원 위상 배열 안테나(405)는 복수의 단위 안테나를 MxN 형태로 배치함으로써 형성될 수 있다. 2차원 위상 배열 안테나(405)는 각각의 단위 안테나를 기설정된 간격으로 일정하게 MxN 형태로 배치함으로써 형성될 수 있다.
빔 폭을 줄이기 위해서 배열의 개수는 늘어날 수 있다. 401과 402는 각각 횡 방향으로 나열된 1x8 배열 및 종 방향으로 나열된 8x1 배열을 나타낸다. 좌측 도파로 배열(404)을 따라서 도파하는 각각의 광파는 종 방향에서 홀 수번째로 나열된 1x8 배열에 광파를 공급하게 되며, 우측 도파로 배열(404)의 종 방향에서 짝수 번째로 나열된 1x8 배열에 광파를 공급하게 된다. 이러한 방식으로 8개의 1차원 위상 배열 구조가 합쳐져서 2차원의 위상 배열 구조를 형성함으로써 고안된 구조는 종적 및 횡적 방향으로 빔 스캐닝을 가능하게 한다.
일 실시예에 따른 초소형 금속 나노 안테나는 격자 구조가 일반적으로 종적인 방향(전파 방향)으로 넓은 공간을 차지하기 때문에 MxN의 2D 배열 안테나를 구현하고자 할 경우 종 방향 주기가 매우 커지게 되는 단점을 극복하고, 종 방향 및 횡 방향에서 매우 작은 소자 면적을 제공하여 2D 배열 안테나 구현에 유리한 장점을 가진다. 결과적으로, 일 실시예에 따른 초소형 금속 나노 안테나 는 제안하는 구조를 활용할 경우 부방사부가 최소화되며 광역 스캐닝이 가능한 2D 위상 배열 안테나 시스템을 실현할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
101: 광파(light wave)
102: 광 도파로(waveguide)
103: 나노 금속 박막
104: 기판(substrate)
105, 106, 107, 201: 단위 나노 안테나
202: 횡 방향 1xN 배열 안테나
301: 횡 방향 1x16 배열 안테나
302: 배열 주기에 따른 종 방향 빔 분포
303: 위상 변조에 따른 횡 방향 빔 분포
401: 횡 방향 1x8 배열 안테나
402: 종 방향 8x1 배열 안테나
403: 8x8 배열 안테나
404: 좌측 도파로 배열
405: 우측 도파로 배열

Claims (12)

  1. 저 굴절률 유전체 기판;
    상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성된 나노 박막 구조; 및
    상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성되고, 상기 나노 박막 구조의 내부에 단일 모드(single mode)로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로
    를 포함하고,
    위상 변조된 광파를 자유 공간으로 발산하는 안테나가 소형화되어 위상 배열된 안테나 배열의 방사 빔을 집중하고 스캐닝 범위를 확장시키며,
    상기 고 굴절률 도파로는,
    상기 안테나에서 상기 저 굴절률 유전체 기판이 제거됨에 따라 상기 고 굴절률 도파로가 부양되어 형성되는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나를 횡 방향으로 1차원의 1xM 형태로 배열하고, 각각의 안테나에 공급하는 위상을 순차적으로 달리하여 상기 1xM 형태의 배열이 정렬되는 방향과 동일한 방향인 횡 방향의 공간으로 1차원 빔 스캐닝을 하는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안테나를 횡 방향과 종 방향으로 2차원의 MxN 형태로 배열하고, 각각의 안테나에 공급하는 위상을 순차적으로 달리하여 상기 MxN 형태의 배열이 정렬되는 상기 횡 방향 및 상기 종 방향의 공간으로 2차원 빔 스캐닝을 하는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
  4. 삭제
  5. 저 굴절률 유전체 기판;
    상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성된 나노 박막 구조; 및
    상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성되고, 상기 나노 박막 구조의 내부에 단일 모드(single mode)로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로
    를 포함하고,
    위상 변조된 광파를 자유 공간으로 발산하는 안테나가 소형화되어 위상 배열된 안테나 배열의 방사 빔을 집중하고 스캐닝 범위를 확장시키며,
    소자를 보호하기 위하여 상기 안테나에 저 굴절률 막을 더 포함하는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
  6. 저 굴절률 유전체 기판;
    상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성된 나노 박막 구조; 및
    상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성되고, 상기 나노 박막 구조의 내부에 단일 모드(single mode)로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로
    를 포함하고,
    위상 변조된 광파를 자유 공간으로 발산하는 안테나가 소형화되어 위상 배열된 안테나 배열의 방사 빔을 집중하고 스캐닝 범위를 확장시키며,
    상기 고 굴절률 광 도파로는,
    빛의 진행방향에 수직으로 전기장이 형성되는 TE(transverse electric) 모드 광파가 입사되는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
  7. 나노 박막 구조; 및
    저 굴절률 유전체 기판이 제거됨에 따라 부양되어 형성되고, 상기 나노 박막 구조의 내부에 포함되어 단일 모드(single mode)로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로
    를 포함하고,
    위상 변조된 광파를 자유 공간으로 발산하는 안테나가 소형화되어 위상 배열된 안테나 배열의 방사 빔을 집중하고 스캐닝 범위를 확장시키는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 안테나를 횡 방향으로 1차원의 1xM 형태로 배열하고, 각각의 안테나에 공급하는 위상을 순차적으로 달리하여 상기 1xM 형태의 배열이 정렬되는 방향과 동일한 방향인 횡 방향의 공간으로 1차원 빔 스캐닝을 하는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 안테나를 횡 방향과 종 방향으로 2차원의 MxN 형태로 배열하고, 각각의 안테나에 공급하는 위상을 순차적으로 달리하여 상기 MxN 형태의 배열이 정렬되는 상기 횡 방향 및 상기 종 방향의 공간으로 2차원 빔 스캐닝을 하는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
  10. 저 굴절률 유전체 기판;
    상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성된 나노 박막 구조;
    상기 저 굴절률 유전체 기판의 상부에 형성되고, 상기 나노 박막 구조의 내부에 단일 모드(single mode)로 동작하는 고 굴절률 반도체 도파로; 및
    상기 나노 박막 구조의 상부에 형성된 저 굴절률 막
    을 포함하고,
    위상 변조된 광파를 자유 공간으로 발산하는 안테나가 소형화되어 위상 배열된 안테나 배열의 방사 빔을 집중하고 스캐닝 범위를 확장시키는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 안테나를 횡방향으로 1차원의 1xM 형태로 배열하고, 각각의 안테나에 공급하는 위상을 순차적으로 달리하여 상기 1xM 형태의 배열이 정렬되는 방향과 동일한 방향인 횡 방향의 공간으로 1차원 빔 스캐닝을 하는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 안테나를 횡 방향과 종 방향으로 2차원의 MxN 형태로 배열하고, 각각의 안테나에 공급하는 위상을 순차적으로 달리하여 상기 MxN 형태의 배열이 정렬되는 상기 횡 방향 및 상기 종 방향의 공간으로 2차원 빔 스캐닝을 하는
    것을 특징으로 하는 광 위상 배열 안테나를 구성하는 소자.
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