KR101756651B1 - 찌그러진 륄로 삼각형 정폭 도형을 이용한 단일방향 발진 마이크로 공진기 및 이를 이용한 레이저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 방향 발진 특성을 가지면서도 극고품위 값을 갖는 마이크로 디스크 레이저에 관한 것으로, 총 6개의 곡면으로 이루어져 6개의 곡면이 각각의 접점에서 만나 내부에 가상의 찌그러진 륄로(Reuleaux) 삼각형을 형성한다.
이를 통하여, 하나의 창에서 한 방향으로 레이저 광이 방향성을 가지고 발진하도록 하는 한 방향 발진 특성을 가지는 마이크로 디스크를 제공할 수 있게 된다.

Description

찌그러진 륄로 삼각형 정폭 도형을 이용한 단일방향 발진 마이크로 공진기 및 이를 이용한 레이저{Deformed REULEAUX Triangle Micro disk having unidirectional emission and laser using the same}

본 발명은 하나의 창에서 한 방향으로 발진하는 특성을 가진 마이크로 디스크 및 이를 이용하는 레이저에 관한 것으로, 보다 상세하게는 륄로(Reuleaux) 삼각형이라 불리는 정폭 도형을 찌그러뜨린 구조에 의해 하나의 창으로 단일방향 발진이 가능한 마이크로 디스크 및 이를 이용하는 레이저에 관한 것이다.

최근 광기술에서 단일 방향으로 발진하는 마이크로 크기의 공진기를 이용하여 광전자회로의 광원으로 개발하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이때의 마이크로 공진기는 원형을 찌그러뜨려 반사 대칭(Reflection symmetry)이 되도록 만드는데 이런 공진기는 혼돈의 특성을 보인다. 그러면 혼돈 공진기 내부의 불안정 궤도에 속박된 공명모드가 한 방향으로 발진하게 된다. 이런 공진기에서 빛이 한 방향으로 발진하는 이유는 시계 방향으로 진행하는 빛과 시계 반대방향으로 진행하는 빛이 각각의 창에서 빛이 빠져나올 때 공진기가 반사 대칭이기 때문에 각각의 창에서 빠져나오는 빛이 모두 같은 방향으로 나와 한방향 발진이 이루어지게 된다. 이런 공진기들은 한쪽 방향으로 발진하기 위하여 찌그러지는 정도를 나타내는 매개변수를 정밀하게 조절하면 되는데 이런 공진기를 가지고 레이저로 만들면 전기 신호를 빛으로 변화시켜 광전자회로에서 광으로 신호를 전달할 수 있게 되는 마이크로 공진기 레이저가 된다. 지금까지 연구된 단일 방향 발진 마이크로 디스크 레이저로서, 나선구조, 둥글린 삼각형 구조, Limacon 구조, 흠있는 타원구조, 반원과 반타원이 결합한 구조 등이 제시된 바 있다.

하지만 지금까지 개발된 단일 방향 발진 마이크로디스크 레이저의 대다수는 두 창에서 나오는 빛이 단일방향으로 발진하도록 매개변수를 조절하여 개발되었다. 이런 구조의 경우 두 창에서 발진하는 빛들이 만나면 서로 간섭 현상을 일으켜 레이저 품질이 극대화될 수 없다. 이와 달리 나선 구조의 마이크로 공진기 레이저는 notch라는 부분에서 하나의 방향으로 발진하도록 개발되었다. 하지만 나선 구조의 마이크로 공진기는 나선 구조의 특성으로 인하여 품위값이 낮은 문제점이 있었다.

하지만 아직 나선구조 마이크로 공진기처럼 하나의 창에서 한 방향으로 발진하면서도 품위값이 높은 공진기는 개발되지 못했다. 만약 나선구조의 공진기처럼 하나의 창에서 한 방향으로 발진하면서 품위값도 높으면 간섭현상도 피할 수 있고 단일 방향으로 발진도 할 수 있어 광전자회로의 광원으로 개발할 수 있는 좋은 레이저가 된다.

본 발명의 목적은 륄로(Reuleaux) 삼각형 구조를 찌그러뜨려 품위값이 높으면서도 하나의 창에서 한 방향으로 레이저 광이 방향성을 가지고 발진하도록 하는 한 방향 발진 특성을 가지는 마이크로 디스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 마이크로 디스크를 이용하는 마이크로 디스크 레이저를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 디스크의 구성이 제공된다. 상기 마이크로 디스크는 임의의 가상 삼각형의 한 꼭지점에서 제1반지름을 가지는 제1 곡면과 제2 반지름를 가지는 제2 곡면과, 또 다른 하나의 꼭지점에서 제3반지름을 가지는 제3 곡면과 제4 반지름을 가지는 제4 곡면 및 마지막 꼭지점에서 제5반지름을 가지는 제5 곡면과 제6 반지름을 가지는 제6 곡면을 포함한다. 또한, 상기 제1 곡면, 제2 곡면, 제3 곡면, 제4 곡면, 제5 곡면, 및 제6 곡면이 각각의 접점에서 만나 비대칭으로 찌그러진 륄로(Reuleaux) 삼각형을 형성한다.

일 실시예에 있어서, 상기 임의의 가상의 삼각형의 각 변은 각각 서로 다른 길이를 가지고 있어 찌그러진 륄로(Reuleaux) 삼각형을 형성할 수 있다.

또한, 상기 마이크로 디스크에서, 상기 임의의 가상 삼각형에서의 한 꼭지점의 각이 90도와 180도의 사이 값을 가질 수 있다.

상기 제1 곡면, 제2 곡면, 제3 곡면, 제4 곡면, 제5 곡면, 및 제6 곡면이 각각의 접점에서 미분 값이 같도록 만나도록 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 마이크로 디스크 레이저는 비대칭적 찌그러짐에 의해서 시계 방향 과 반시계 방향 회전 파동 중 한 방향의 세기가 더 세어져,

어느 한 창(window)에서 단일 방향으로 발진하는 것이 다른 창에서 발진하는 것 보다 더 센 출력을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 디스크 레이저의 구성이 제공된다. 상기 마이크로 디스크 레이저는 전원부, 마이크로 디스크 및 상기 마이크로 디스크의 상부에 형성되고, 상기 전원부와 전기적으로 연결되고 전원을 상기 마이크로 디스크에 공급하는 전극을 포함한다. 이러한 마이크로 디스크는 임의의 삼각형의 한 꼭지점에서 제1반지름을 가지는 제1 곡면과 제2 반지름를 가지는 제2 곡면과 또 다른 하나의 꼭지점에서 제3반지름을 가지는 제3 곡면과 제4 반지름를 가지는 제4 곡면과 마지막 꼭지점에서 제5반지름을 가지는 제5 곡면과 제6 반지름를 가지는 제6 곡면 및 상기 제1 곡면, 제2 곡면, 제3 곡면, 제4 곡면, 제5 곡면, 및 제6 곡면이 각각의 접점에서 미분 값이 같은 비대칭으로 찌그러진 륄로(Reuleaux) 삼각형 도형을 가진다.

일 실시예에 있어서, 상기 임의의 가상의 삼각형은 각 변은 각각 서로 다른 길이를 가지고 있어 찌그러진 륄로(Reuleaux) 삼각형을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 마이크로 디스크에서, 상기 임의의 삼각형에서의 한 꼭지점의 각이 90도와 180도의 사이 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 마이크로 디스크 레이저는 비대칭적 찌그러짐에 의해서 시계 방향 과 반시계 방향 회전 파동 중 한 방향의 세기가 더 세어져, 어느 한 창(window)에서 단일 방향으로 발진하는 것이 다른 창에서 발진하는 것 보다 더 센 출력을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

특히, 주기 궤도 위에 속박된 모드를 발진시키기 위해 상기 마이크로 디스크 내부의 주기궤도를 따라 전류를 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이러한 전류의 공급은, 주기 4 궤도 혹은 주기 5 궤도를 따라 전류를 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 마이크로 디스크 및 이를 이용하는 레이저에 따르면, 일반 삼각형에서 하나의 꼭지점에서 제1 반지름을 갖는 원호와 제2 반지름을 갖는 원호를 그리고 두번째 꼭지점에서는 제3 반지름을 갖는 원호와 제4 반지름을 갖는 원호를 그리고 나머지 꼭지점에서는 제5 반지름을 갖는 원호와 제6 반지름을 갖는 원호를 그리는데 이 6개의 원호들이 서로 연결되며 각각의 연결 지점에서는 1차 미분값도 갖도록 만들어진 찌그러진 륄로(Reuleaux) 삼각형 구조를 가진다.

6개의 원호가 비대칭으로 이루어진 마이크로 디스크의 구조로 인해 레이저 광이 한 창에서 하나의 방향성을 가지고 발진하도록 하여, 빛의 간섭효과가 없으면서도 한쪽으로만 발진하는 방향성을 가질 수 있는 효과를 거둘 수 있다. 따라서 품위값이 높은 동시에 한 창에서 단일 방향으로 발진하는 마이크로 디스크 레이저를 구현할 수 있으며, 이로 인해 광전자 회로에서 마이크로 디스크 레이저를 활용한 광원으로 구현할 수 있게 된다.

도 1a는 정삼각형으로 만든 륄로(Reuleaux) 삼각형의 정폭도형이다.
도 1b는 일반 삼각형으로 만든 륄로(Reuleaux) 삼각형이다.
도 1c는 변수 값이 주어진 륄로(Reuleaux) 삼각형이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른

,

,

, 그리고

일 때 마이크로 디스크 레이저의 발진 방향성을 광선 추적법을 이용해 분석한 분석 도면이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른

,

,

, 그리고

일 때 마이크로 디스크 레이저를 제작하여 발진 방향성을 실험적으로 측정한 도면이다.
도 2c 는

,

,

, 그리고

일 때 실험적으로 구한 방향성에서 시계 방향으로 회전 하는 빛과 시계 반대 방향으로 회전하는 빛의 방향성과 세기를 비교한 도면이다.
도 3a은

,

,

, 그리고

일 때 파동이 속박된 오각형 궤도를 보여주는 survival probability distribution 도면이다.
도 3b는

,

,

, 그리고

일 때 파동이 속박된 5각형 궤도를 보여주는 도면이다.
도 4a는 본 실시예에 따른

,

,

radian, 그리고

radian일 때 마이크로 디스크의 발진 방향성을 나타내는 도면들이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른

,

,

radian, 그리고

radian일 때 시계 방향과 반시계 방향으로 회전하는 각각의 빛의 방향성과 빛의 세기 이다.
도 5a 는 본 실시예에 따른

,

,

radian, 그리고

radian일 때 마이크로 디스크의 파동이 속박된 사각형 궤도를 보여주는 survival probability distribution 도면이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른

,

,

radian, 그리고

radian일 때 파동이 속박된 4각형 궤도를 보여주는 도면이다.
도 6a와 6b는 본 발명의 실시예에서

,

,

radian, 그리고

radian일 때 반시계 방향과 시계방향으로 각각 회전하는 공명 모드를 보여주는 도형이다.

이하에서는, 도면 및 구체적인 실시예들을 통해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 하기에 제시된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

륄로(Reuleaux) 삼각형 구조

도 1a 는 정삼각형으로 만든 륄로(Reuleaux) 삼각형이다.

이 도면은 세개의 원으로 만든 내부에 만들어진 곡면으로 이루어진 구조이고 상기 정삼각형으로 만든 륄로(Reuleaux) 삼각형은 그 폭이 늘 같아 정폭 도형이라 부른다. 본 발명의 실시예에서는 정상적인 형태의 륄로(Reuleaux) 삼각형을 사용하지 않고, 륄로(Reuleaux) 삼각형이라 부르는 정폭도형을 찌그러뜨린 구조를 이용한다. 륄로(Reuleaux) 삼각형은 정삼각형의 한 꼭지점에서 한변의 길이를 반지름으로 잡아 나머지 두 꼭지점을 연결하는 원호를 그리는데 세 꼭지점에서 모두 원호를 그리면 항상 폭이 같은 정폭도형이 된다. 그런데 이 정삼각형을 찌그러뜨린 일반 삼각형을 이용하면 찌그러진 모양의 륄로(Reuleaux) 삼각형이 된다. 이런 찌그러진 모양의 륄로(Reuleaux) 삼각형은 나선구조의 공진기처럼 완전 비대칭 구조가 된다.

변형된 륄로(Reuleaux) 삼각형 구조

도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 일반 삼각형으로 만든 륄로(Reuleaux) 삼각형이다.

도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 일반 삼각형으로 만든 륄로(Reuleaux) 삼각형은 단일방향 발진 마이크로 디스크 레이저의 프로토 타입과 관련된다. 도 1b에 도시되어 있듯이 임의의 삼각형의 하나의 꼭지점에서 제1 반지름을 갖는 원호와 제2 반지름을 갖는 원호를 구하고 두번째 꼭지점에서는 제3 반지름을 갖는 원호와 제4 반지름을 갖는 원호를 구하며 나머지 꼭지점에서는 제5 반지름을 갖는 원호와 제6 반지름을 갖는 원호를 구하는데 이 6개의 원호들이 서로 연결되며 각각의 연결 지점에서는 각각 1차 미분값이 같은 값을 갖는 구조를 가진다. 이런 구조를 만들기 위해서는 다음의 식을 만족시키면 된다. 먼저 반지름

를 도 1c에 도시한 대로 정한 다음,

은 다음과 같다.

[수식 1]

다음은 도면에서

를 아래 식으로 구한다.

[수식 2]

도면에서

은 다음과 같다.

[수식 3]

도면에서

은 다음과 같다.

[수식4]

도면에서

은 다음과 같다.

[수식 5]

상기 여섯개의 반지름식을 이용하면 여섯개의 원호가 서로 연결되어 있으며 접점에서 미분 값이 같은 원호를 만들 수 있다. 상기 수식들에서

은 변형 상수이고,

와

는 도 1c에서와 같은 내부 각각의 각이다.

또한, 본 실시예에서, 임의의 심각형에서의 한 꼭지점의 각이 90도와 180도 사이의 값을 가지도록 형성할 수 있다. 이것은 찌그러진 륄로(Reuleaux) 삼각형으로 형성되는 마이크로 디스크에 있어서, 비대칭성을 더욱 강화하기 위하여, 삼각형의 한 각을 적어도 90도 이상이 되도록 형성하게 되며, 이를 통해 마이크로 디스크의 비대칭성을 확보할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서의 마이크로 디스크에서 발진하는 레이저의 특성을 양자혼돈의 개념으로 해석하고 그 발진 특성을 광선 추적법과 시공간 미분 방정식 그리고 경계요소법으로 파동함수를 얻어 발진 방향성을 확인하였으며, 이에 따라 본 실시예와 같은 마이크로 디스크 레이저의 최적의 설계를 얻을 수 있었다.

본 발명에 따른 공진기 구조에서 레이저의 발진 특성을 이론과 실험으로 확인할 수 있다.

양자혼돈은 작은 공간 내에서 생기는 모드들의 특성과 그 모드들을 구할 수 있는 방법으로 쓰이고, 시공간 미분 방정식은 자연계에서 나타나는 문양과 그 시간적 변화를 풀이하는 도구로 쓰이고 있다. 이런 특성을 합하여 시공간 미분방정식과 양자혼돈의 개념을 동시에 이용하여 마이크로 디스크에서 발진하는 레이저의 모드들을 분석하면 이 레이저를 어떤 모양으로 설계하는 것이 방향성을 가질 수 있는지 알 수 있게 해준다.

이런 분석법들을 바탕으로 마이크로 레이저를 설계하면 설계된 마이크로 레이저의 발진 방향과 그 특성들을 알 수 있게 된다.

변형된 륄로(Reuleaux) 삼각형 구조의 분석 및 실험

도 2a 내지 도 2c와 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 디스크 레이저의 발진 방향성을 광선 추적법을 이용해 분석한 분석 도면이다.도 2와 3을 참조하면, 도면에 도시된 그래프는 본 발명의 실시예에 따라 설계된 마이크로 디스크에서 빛의 발진 방향을 광선추적법으로 계산한 결과와 실험의 결과이다. 도 2a는 본 발명의 실시예에 따른

,

,

, 그리고

일 때 마이크로 디스크 레이저의 발진 방향성을 광선 추적법을 이용해 분석한 분석 도면이다.

도 2b는 본 발명의 실시예에 따른

,

,

, 그리고

일 때 마이크로 디스크 레이저를 제작하여 발진 방향성을 실험적으로 측정한 도면이다.여기서 매개변수들은 각각

,

,

, 그리고

로 두었고 계산은 빛이 1,000개의 임의의 방향으로 진행할 때 1,000개의 임의의 지점에서 빛이 출발하는 경우를 초기치로 두고 100번의 반사 후에 빛이 공진기에서 빠져 나갈 때 어떤 방향으로 나가는지를 조사한 것이다. 조사는 공진기의 중심에서 경계면까지 거리의 100배 되는 지점에서 각도에 따라 빛의 세기를 본 것이다.

도 2c 는

,

,

, 그리고

일 때 실험적으로 구한 방향성에서 시계 방향으로 회전 하는 빛과 시계 반대 방향으로 회전하는 빛의 방향성과 세기를 비교한 도면이다.

도 2c에서 보듯 실험과 이론의 결과가 반시계 방향으로 회전하는 빛이 더 세게 발진하는 것을 볼 수 있다.

도 3a은

,

,

, 그리고

일 때 파동이 속박된 오각형 궤도를 보여주는 survival probability distribution 도면이다.

도 3b는

,

,

, 그리고

일 때 파동이 속박된 5각형 궤도를 보여주는 도면이다.

도 3a 및 도 3b에서는 이때 어떤 궤도의 빛이 이런 방향성을 가지고 빠져나가는지를 조사하였는데 이것은 survival probability distribution을 Birkhoff 좌표에서 보면 알수 있다. 도면 3a에 표시된 5각형의 위치에 속박된 파동들이 빠져 나가는데 이것을 공진기 내부에서의 궤도를 그림 것이 도 3b이다. 이 결과를 보면 이런 비대칭 공진기에서는 시계 방향으로 회전하는 빛과 반시계방향으로 회전하는 빛의 빛의 세기가 서로 다르며 방향도 서로 다르다는 것을 알 수 있다.

본 실시예에 다른 마이크로 디스크의 구조는 앞서 언급한 바와 같이, 륄로(Reuleaux) 삼각형이라 부르는 정폭도형을 찌그러뜨린 구조이다. 이런 찌그러진 모양의 륄로(Reuleaux) 삼각형은 나선구조의 공진기처럼 완전 비대칭 구조가 된다. 이러한 구조의 공진기에서도 항상 빛이 하나의 창에서 하나의 방향성을 갖는 것은 아니다. 이런 구조에서 삼각형을 변형시켜 가면 거울 대칭 구조를 깨뜨릴 수 있다. 이때의 빛의 방향성을 구하면 시계방향으로 진행하는 빛과 반시계 방향으로 진행하는 빛의 세기가 다르게 발진하는 구조를 구할 수 있다.

이것은 공진기 구조가 비대칭이기 때문에 생기는 현상으로, 시계 방향으로 진행하는 빛과 반시계 방향으로 진행하는 빛의 혼돈 구조가 달라 한쪽은 발산이 크고 다른 한쪽은 발산이 작아져 발산이 작은 쪽의 빛의 세기가 상대적으로 더 강하기 때문에 생기는 현상이다. 이 경우 시계 방향과 반시계 방향으로 회전하는 빛은 같은 궤도에 속박되어 있다.

시계 방향과 반시계 방향에 따른 발진 구조

도 4a는 본 실시예에 따른

,

,

radian, 그리고

radian일 때 마이크로 디스크의 발진 방향성을 나타내는 도면들이다.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른

,

,

radian, 그리고

radian일 때 시계 방향과 반시계 방향으로 회전하는 각각의 빛의 방향성과 빛의 세기 이다.좀 더 공진기를 변형시켜

,

,

radian, 그리고

radian로 두고 빛의 방향성을 조사하였다. 도 4a에서 보면 이때의 빛은 이제 거의 한쪽 방향으로만 빛이 나가는 것을 알 수 있다. 이제 빛의 세기가 어떤 방향이 더 센 것인지를 보기 위해 시계 방향과 반시계 방향으로 각각 회전하는 빛의 세기를 비교하여 보았다. 도 4b에서 보듯 빛은 이제 시계 방향으로 회전하는 빛이 반시계 방향으로 회전하는 빛보다 훨씬 더 세어 하나의 창에서 한 방향으로 발진하는 것을 볼 수 있다.

도 5a 는 본 실시예에 따른

,

,

radian, 그리고

radian일 때 마이크로 디스크의 파동이 속박된 사각형 궤도를 보여주는 survival probability distribution 도면이다.

도 5b는 본 발명의 실시예에 따른

,

,

radian, 그리고

radian일 때 파동이 속박된 4각형 궤도를 보여주는 도면이다.이런 방향성이 만들어지는 조건은 Birkhoff 좌표에서 빛의 survival probability distribution을 조사하면 알 수 있다. 도 5a에서 보듯 빛이 주기-4의 islands chain 근처에서 있는 빛들이 빠져나가는 것을 볼 수 있다. 즉 주기-4의 islands chain에 속박된 파동들이 dynamical tunneling에 의해 빠져 나오든지 아니면 그 외부를 회전하는 빛들이 주기-4의 islands chain 근처를 지나며 빛이 속박되어 방향성을 가지는 것을 알 수 있다. 도 5b는 이런 주기 4의 궤적에서 빛이 어떻게 밖으로 빠져 나오는 지를 보여준다.

도 6a와 6b는 본 발명의 실시예에서

,

,

radian, 그리고

radian일 때 반시계 방향과 시계방향으로 각각 회전하는 공명 모드를 보여주는 도형이다.

이런 방향성을 가지는 빛은 어떤 공명모드를 가지는지를 조사하였다. 이것은 boundary element method (경계요소법)으로 Helmholtz 식을 풀어 얻은 결과이다. 도 6a는 주기-4의 islands chain에 속박된 파동이 dynamical tunneling에 의해 빠져 나가는 것을 보여주는데 이것은 반시계 방향으로 회전하는 빛의 경우이다. 또한 주기-4의 islands chain 근처를 지나는 빛의 경우를 나타낸 것이 도 6b인데 이 경우는 빛이 시계방향으로 회전하면서 나오는 공명모드이다. 이 결과를 보면 시계 방향으로 나오는 빛이 더 세게 한 방향으로 나오는 것을 볼 수 있다. 이렇게 공명모드로서도 빛이 한 창에서 강하게 발진하는 것을 볼 수 있다.

마이크로 디스크 레이저

이러한 특성으로 한 창에서 단일방향으로 발진하는 마이크로디스크 레이저의 특징은 앞서 언급한 마이크로 디스크의 실시예와 유사하다. 임의의 삼각형의 하나의 꼭지점에서 제1 반지름을 갖는 원호와 제2 반지름을 갖는 원호를 구하고 두번째 꼭지점에서는 제3 반지름을 갖는 원호와 제4 반지름을 갖는 원호를 구하며 나머지 꼭지점에서는 제5 반지름을 갖는 원호와 제6 반지름을 갖는 원호를 구하는데 이 6개의 원호들이 서로 연결되며 각각의 연결 지점에서는 각각 1차 미분값이 같은 값을 갖는 구조를 가진다.

상기 구조에서의 면에 전극을 입히고 전원부에서 전원을 상기 마이크로 디스크 레이저의 전극에 전원을 공급한다.

이런 구조의 마이크로 레이저에서의 일 실시 예에 있어서, 효율적 발진을 위하여 상기 속박 궤도를 따라 전원을 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다. 더욱이, 앞서 도 6a 및 6b의 실험 결과에서 알 수 있듯이 전극을 통해 전류를 공급하여 마이크로 디스크에 전원을 공급할 때에, 주기 4 궤도 또는 주기 5궤도를 따라 전류를 공급하는 경우 보다 효과적인 단일 방향의 빛을 형성할 수 있게 된다.

Claims (12)

1. 임의의 가상 삼각형의 제1꼭지점을 중심으로 제1반지름을 가지는 제1 곡면과 제2 반지름을 가지는 제2 곡면과;
   제2꼭지점을 중심으로 제3반지름을 가지는 제3 곡면과 제4 반지름을 가지는 제4 곡면과; 및
   제3꼭지점을 중심으로 제5반지름을 가지는 제5 곡면과 제6 반지름을 가지는 제6 곡면을 포함하고,
   상기 제1 곡면, 제2 곡면, 제3 곡면, 제4 곡면, 제5 곡면, 및 제6 곡면이 각각의 접점에서 만나 비대칭으로 찌그러진 륄로(Reuleaux) 삼각형을 형성하며,
   상기 제1 내지 제6 곡면이 서로 연결되어 비대칭 구조를 이루되, 상기 임의의 가상 삼각형의 각 변은 각각 서로 다른 길이를 가지며, 하나의 창에서 한 방향으로 발진하는 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 마이크로 디스크에서, 상기 임의의 가상 삼각형은 둔각 삼각형인 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 곡면, 제2 곡면, 제3 곡면, 제4 곡면, 제5 곡면, 및 제6 곡면이 각각의 접점에서 미분 값이 같도록 만나는 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내지 제6반지름은 아래의 수식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크.
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   (여기서, ε₁은 임의의 상수, ε₂ 및 ε₃은 제2꼭지점 및 제3꼭지점에서의 내각(radian)이며, r₂ 및 r₅는 제1꼭지점을 중심으로 하는 제1 및 제2반지름, r₀ 및 r₃는 제2꼭지점을 중심으로 하는 제3 및 제4반지름, r₁ 및 r₄는 제3꼭지점을 중심으로 하는 제5 및 제6반지름)
6. 제 1항에 있어서,
   마이크로 디스크에서 발생되는레이저는 비대칭적 찌그러짐에 의해서 시계 방향 회전 파동과 반시계 방향 회전 파동 중 어느 일방향의 세기가 더 세고,
   어느 한 창(window)에서 단일 방향으로 발진하는 것이 다른 창에서 발진하는 것 보다 더 센 출력을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크.
7. 전원을 공급하는 전원부;
   임의의 삼각형의 제1꼭지점을 중심으로 제1반지름을 가지는 제1 곡면과 제2 반지름를 가지는 제2 곡면과; 제2꼭지점에서 제3반지름을 가지는 제3 곡면과 제4 반지름를 가지는 제4 곡면과; 제3꼭지점에서 제5반지름을 가지는 제5 곡면과 제6 반지름를 가지는 제6 곡면; 및 상기 제1 곡면, 제2 곡면, 제3 곡면, 제4 곡면, 제5 곡면, 및 제6 곡면이 각각의 접점에서 미분 값이 같은 비대칭으로 찌그러진 륄로(Reuleaux) 삼각형 도형을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크; 및
   상기 마이크로 디스크의 일면에 구비되며, 상기 전원부와 전기적으로 연결되는 전극;을 포함하되,
   상기 제1 내지 제6 곡면이 서로 연결되어 비대칭 구조를 이루되, 상기 임의의 삼각형의 각 변은 각각 서로 다른 길이를 가지며, 하나의 창에서 한 방향으로 발진하는 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크 레이저 장치.
8. 삭제
9. 제 7항에 있어서,
   상기 마이크로 디스크에서,
   상기 임의의 삼각형은 둔각 삼각형인 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크 레이저 장치.
10. 제 7항에 있어서
    상기 마이크로 디스크에서 발생되는 레이저는 비대칭적 찌그러짐에 의해서 시계 방향 회전 파동과 반시계 방향 회전 파동 중 한 방향의 세기가 더 세고,
    어느 한 창(window)에서 단일 방향으로 발진하는 것이 다른 창에서 발진하는 것 보다 더 센 출력을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크 레이저 장치.
11. 제 7항에 있어서,
    상기 전원부는, 주기 궤도 위에 속박된 모드를 발진시키기 위해 상기 마이크로 디스크 내부의 주기궤도를 따라 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크 레이저 장치.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 전원부는, 주기 4 궤도 혹은 주기 5 궤도를 따라 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 마이크로 디스크 레이저 장치.
    
    

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