KR101998471B1 - Ultra-thin circular polarization analyzer integrated meta surface and plasmon photodetector - Google Patents

Ultra-thin circular polarization analyzer integrated meta surface and plasmon photodetector Download PDF

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Abstract

메타 표면 및 광 검출기를 이용하여 원형 편광의 편광 방향을 분석할 수 있는 원형 편광 분석기를 제공한다. 메타 표면에 입사한 원형 편광은 표면 전자기파의 형태로 광 검출기를 향해 전파하며, 광 검출기를 사용하여 표면 전자기파에 의한 광 전류를 측정함으로써 입사한 원형 편광의 편광 방향을 분석할 수 있다.A circularly polarized light analyzer capable of analyzing the polarization direction of circularly polarized light using a meta surface and a photodetector is provided. The circularly polarized light incident on the meta surface propagates in the form of surface electromagnetic waves toward the photodetector, and the polarization direction of the incident circularly polarized light can be analyzed by measuring the photocurrent by the surface electromagnetic wave using the photodetector.

Description

메타 표면과 플라즈몬 광 검출기가 집적화된 초 박막 원형 편광 분석기 {ULTRA-THIN CIRCULAR POLARIZATION ANALYZER INTEGRATED META SURFACE AND PLASMON PHOTODETECTOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an ultra-thin film circular polarized light analyzer having a meta surface and a plasmon photodetector integrated therein,

본 발명은 원형 편광(circularly polarized light)이 우원형 편광(right-handed circularly polarized light)인지 좌원형 편광(left-handed circularly polarized light)인지 분석하는 원형 편광 분석기와 관련된다.The present invention relates to a circularly polarized analyzer that analyzes whether a circularly polarized light is a right-handed circularly polarized light or a left-handed circularly polarized light.

메타 물질(meta material)이란, 자연에서 발견되지 않는 특성을 가지도록 설계된 물질이다. 이는 플라스틱, 금속과 같은 일반적인 물질로부터 형성된 반복 복합 요소의 집합체로 구성된다. 메타 물질의 특성은 이를 구성하고 있는 물질의 고유 특성에 의해 결정되는 것이 아니라 그것의 모양, 기하학적 구조, 크기, 방향 그리고 배열에 의해 특성이 결정된다. 적절하게 디자인된 메타 물질은 전자기파 혹은 소리를 간섭하게 하여, 특정 물체를 감지할 수 없게 한다. 대표적으로 메타 물질은 음의 굴절률을 가지고 있다. 이는 자연의 현상과는 다르게 음의 각도로 빛을 굴절 시키며, 감쇄파(evanescent wave)를 역으로 증폭시키는 특성을 갖고 싶다.Meta material is a material designed to have characteristics not found in nature. It consists of a collection of repeating composite elements formed from common materials such as plastics and metals. The properties of a metamaterial are determined not by their intrinsic properties but by their shape, geometry, size, orientation and arrangement. Properly designed metamaterials interfere with electromagnetic waves or sound, making certain objects inaccessible. Typically, metamaterials have negative refractive indices. Unlike the phenomenon of nature, it refracts light at a negative angle and wants to have the property of amplifying the evanescent wave inversely.

메타 표면(meta surface)은 메타 물질에서 파행된 것으로, 3차원적으로 쌓아 만들어지는 메타 물질 기술이 가지는 공정의 어려움과 비용적 측면을 고려하여 제작된 2차원 단일 박막면이다. 메타 표면은 박막 구조를 기반으로 하는 현재 공정 방식에 더 적합하며, 다양한 물성을 나타내는 물질을 얇은 박막 구조를 통해 구현할 수 있는 장점을 지닌다. 메타 표면은 박막의 단위 구조의 기본 모양은 유지하면서, 단위 구조의 회전각이나 구조 간 상대적 위치정보들을 주기 단위로 조절하여 다양한 특성을 나타낸다.The meta surface is a two-dimensional single thin film surface produced from a metamaterial and made in consideration of the difficulty and cost of the metamaterial technology that is stacked in three dimensions. The meta surface is more suitable for the current process based on the thin film structure, and has the advantage that the material showing various properties can be realized through the thin film structure. The meta-surface maintains the basic shape of the unit structure of the thin film, and displays various characteristics by adjusting the rotation angle of the unit structure and relative position information between the structures on a cycle unit basis.

플라즈몬(Plasmon)이란 물질 내의 전자들이 동시에 진동하는 현상으로 전자들의 파라고 불린다. 도체 내부에는 다수의 자유 전자들이 존재하는데 금속에 속박되어 있지 않는 전자들은 외부 자극에 의해 쉽게 반응한다.Plasmon is a phenomenon in which electrons in a material vibrate at the same time and are called waves of electrons. There are many free electrons inside the conductor, and electrons that are not bound to metal easily react by external stimulation.

표면 플라즈몬(Surface Plasmon)은 금속 박막 표면에서 일어나는 전자들의 집단적 진동(collective charge density oscillation)이며, 이러한 표면 플라즈몬 파는 금속과 이에 인접한 유전 물질의 경계면을 따라 진행하는 표면 전자기파이다.Surface plasmon is a collective charge density oscillation of electrons occurring on the surface of a metal thin film, and the surface plasmon waves are surface electromagnetic waves traveling along the interface between the metal and the dielectric material adjacent thereto.

현재 사용되는 광학 시스템은 물리적 공간을 크게 차지하고 있으며, 다수의 광학 기기들이 정밀하게 배치되어 있는 형태이다. 이러한 요인들로 인하여, 여러 기능을 갖는 광학 시스템을 소형화하는 것은 매우 어렵고 소형화에 따른 비용도 만만치 않다. 최근 광학 시스템의 이러한 한계점을 극복하기 위하여 메타 물질(meta material) 또는 메타 표면(meta surface)이 대두되고 있다.Current optical systems occupy a large amount of physical space, and many optics are precisely arranged. Due to these factors, it is very difficult to miniaturize an optical system having various functions, and the cost of miniaturization is very small. In recent years, meta materials or meta surfaces have emerged to overcome these limitations of optical systems.

특히, 얇은 박막으로 이루어진 구조인 메타 표면을 이용하여 여러 기능을 갖는 장치가 구현된 바 있다. 하지만 현재까지는 수동(passive) 소자 개발에만 국한되어 있으며, 메타 표면이 실제 집적화된 능동 광 소자가 구현된 바는 없다.In particular, a device having various functions has been implemented using a meta surface, which is a structure made of a thin film. However, until now, it has been limited to passive device development, and active optical devices in which the meta surface is actually integrated have not been realized.

본 발명에 따른 일 실시예는 메타 표면 및 플라즈몬 광 검출기가 집적화되어 소형화된 광학 기기에 사용될 수 있는 원형 편광 분석기 및 그 제조 방법을 제공한다.An embodiment according to the present invention provides a circularly polarized light analyzer which can be used in an optical apparatus in which a meta-surface and a plasmon photodetector are integrated and miniaturized, and a manufacturing method thereof.

본 발명에 따른 일 실시예는 메타 표면에 입사한 원형 편광이 표면 플라즈몬 형태로 전파하는 경우, 광 검출기에서 표면 플라즈몬을 광 전류로 변환함으로써 편광 방향을 분석하는 원형 편광 분석기 및 그 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a circularly polarized light analyzer for analyzing a polarization direction by converting a surface plasmon into a photocurrent in a photodetector when the circularly polarized light incident on the meta surface propagates in a surface plasmon form, and a method of manufacturing the same .

본 발명에 따른 원형 편광 분석기는 하부 금속판; 상부 금속판; 상기 상부 금속판의 적어도 일부분 상에 위치하며, 입사된 원형 편광의 편광 방향에 따라 서로 다른 방향으로 진행하는 표면 전자기파를 발생시키도록 패터닝된 적어도 하나의 메타 표면; 상기 하부 금속판 및 상부 금속판 사이에 위치하며, 상기 표면 전자기파가 적어도 부분적으로 통과하는 유전체; 및 상기 표면 전자기파를 전기적 신호로 변환하여 검출하는 적어도 하나의 광 검출기를 포함하할 수 있다.A circular polarization analyzer according to the present invention comprises a bottom metal plate; Upper metal plate; At least one meta surface disposed on at least a portion of the upper metal plate and patterned to generate surface electromagnetic waves traveling in different directions according to the polarization direction of the incident circularly polarized light; A dielectric disposed between the bottom metal plate and the top metal plate and through which the surface electromagnetic waves at least partially pass; And at least one photodetector for converting the surface electromagnetic wave into an electrical signal for detection.

상기 적어도 하나의 메타 표면은 원형 편광이 입사되면 보강 간섭 또는 감쇄 간섭된 평면 파형의 전자기파를 발생시키고, 상기 원형 편광의 편광 방향에 따라 상기 평면 파형의 진행 방향이 달라지게 하기 위하여 직선형 이중 직교 슬릿이 패터닝될 수 있다.The at least one meta-surface generates electromagnetic waves having a constructive interference or an attenuating interfering planar wave when the circularly polarized light is incident, and a linear double orthogonal slit is formed in order to change the traveling direction of the plane wave in accordance with the polarization direction of the circularly polarized light Can be patterned.

나아가, 상기 적어도 하나의 광 검출기는 상기 평면 파형의 진행 방향에 위치할 수 있다.Furthermore, the at least one photodetector may be located in the traveling direction of the plane waveform.

상기 적어도 하나의 메타 표면은 원형 편광이 입사되면 보강 간섭 또는 감쇄 간섭된 원형 파형의 전자기파를 발생시키고, 상기 원형 편광의 편광 방향에 따라 상기 원형 파형의 진행 방향이 달라지게 하기 위하여 나선형 이중 직교 슬릿이 패터닝될 수 있다.The at least one meta-surface generates electromagnetic waves of a circularly-shaped interference interference or attenuating interference when the circularly polarized light is incident, and a helical double orthogonal slit is formed in order to change the traveling direction of the circular wave- form according to the polarization direction of the circularly polarized light Can be patterned.

나아가, 상기 적어도 하나의 광 검출기는 상기 원형 파형의 진행 방향에 위치할 수 있다.Furthermore, the at least one photodetector may be located in the traveling direction of the circular waveform.

상기 유전체는 단일한 표면 전자기파만 발생시킬 수 있는 단일 모드 광 도파로를 적어도 부분적으로 형성하기 위한 두께를 가질 수 있다.The dielectric may have a thickness to at least partially form a single mode optical waveguide capable of generating only a single surface electromagnetic wave.

본 발명에 따른 원형 편광 분석기 제조 방법은 기판의 적어도 일부 상에 광 검출기를 형성하는 단계; 상기 기판 상에 전체적으로 유전체를 코팅하여 도파로를 형성하는 단계; 상기 도파로 상에 제1 금속판을 증착하는 단계; 상기 기판을 제거하고 제거된 부분에 제2 금속판을 증착하는 단계; 및 입사된 원형 편광의 편광 방향에 따라 서로 다른 방향으로 진행하는 표면 전자기파를 발생시키도록 하는 메타 표면을 상기 제2 금속판의 적어도 일부분 상에 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a circularly polarized light analyzer according to the present invention includes: forming a photodetector on at least a portion of a substrate; Forming a waveguide by coating a dielectric on the substrate as a whole; Depositing a first metal plate on the waveguide; Removing the substrate and depositing a second metal plate on the removed portion; And patterning a meta surface on at least a portion of the second metal plate to generate surface electromagnetic waves traveling in different directions depending on the polarization direction of the incident circularly polarized light.

상기 유전체를 코팅하는 단계는 단일한 표면 전자기파만 발생시킬 수 있는 단일 모드 광 도파로를 적어도 부분적으로 형성하도록 하는 두께를 갖는 유전체를 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.The step of coating the dielectric may include coating a dielectric having a thickness that at least partially forms a single mode optical waveguide capable of generating only a single surface electromagnetic wave.

상기 메타 표면을 상기 제2 금속판의 적어도 일부분 상에 패터닝하는 단계는 원형 편광이 입사되면 보강 간섭 또는 감쇄 간섭된 평면 파형의 전자기파를 발생시키고, 상기 원형 편광의 편광 방향에 따라 상기 평면 파형의 진행 방향이 달라지게 하기 위하여 직선형 이중 직교 슬릿을 상기 제2 금속판의 적어도 일부분 상에 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of patterning the meta surface on at least a portion of the second metal plate comprises the steps of generating an electromagnetic wave of a constructive interference or a planar interfering interference wave when the circularly polarized light is incident, And patterning a linear double orthogonal slit on at least a portion of the second metal plate to cause the second metal plate to vary.

나아가, 상기 기판의 적어도 일부 상에 광 검출기를 형성하는 단계는 광 검출기가 상기 평면 파형의 진행 방향에 위치하도록 상기 기판의 적어도 일부 상에 상기 광 검출기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Further, forming the photodetector on at least a portion of the substrate may include forming the photodetector on at least a portion of the substrate such that the photodetector is positioned in the direction of travel of the planar waveguide.

상기 메타 표면을 상기 제2 금속판의 적어도 일부분 상에 패터닝하는 단계는 원형 편광이 입사되면 보강 간섭 또는 감쇄 간섭된 원형 파형의 전자기파를 발생시키고, 상기 원형 편광의 편광 방향에 따라 상기 원형 파형의 진행 방향이 달라지게 하기 위하여 나선형 이중 직교 슬릿을 상기 제2 금속판의 적어도 일부분 상에 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of patterning the meta surface on at least a portion of the second metal plate comprises the steps of generating an electromagnetic wave of a circularly polarized interference or interference interference pattern when the circularly polarized light is incident on the polarizing direction of the circularly polarized light, And patterning a spiral dual orthogonal slit on at least a portion of the second metal plate to cause the second metal plate to vary.

나아가, 상기 기판의 적어도 일부 상에 광 검출기를 형성하는 단계는 광 검출기가 상기 원형 파형의 진행 방향에 위치하도록 상기 기판의 적어도 일부 상에 상기 광 검출기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Further, forming the photodetector on at least a portion of the substrate may include forming the photodetector on at least a portion of the substrate such that the photodetector is positioned in the direction of travel of the circular waveform.

본 발명에 따른 원형 편광 분석기는 상기 원형 편광 분석기 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.The circular polarized light analyzer according to the present invention can be manufactured by the circular polarized light analyzer manufacturing method.

본 발명의 따른 원형 편광 분석기 및 그 제조 방법은 메타 표면 및 플라즈몬 광 검출기가 집적화되어 소형화된 광학 기기에 사용될 수 있다.The circularly polarized light analyzer and the method of manufacturing the same according to the present invention can be used in an optical apparatus in which a meta-surface and a plasmon photodetector are integrated and miniaturized.

본 발명에 따른 원형 편광 분석기 및 그 제조 방법은 메타 표면에 입사한 원형 편광이 표면 플라즈몬 형태로 전파하는 경우, 광 검출기에서 표면 플라즈몬을 광 전류로 변환함으로써 편광 방향을 분석할 수 있다.The circularly polarized light analyzer and its manufacturing method according to the present invention can analyze the polarization direction by converting a surface plasmon into a photocurrent in a photodetector when the circularly polarized light incident on the meta surface propagates in the form of a surface plasmon.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면을 포함하는 원형 편광 분석기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면을 포함하는 원형 편광 분석기의 개략도이다.
도 3은 편광(polarization of light)을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 직선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면에 의한 상쇄 간섭 또는 보강 간섭을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 원리에 따라 발생한 표면 전자기파를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 나선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면에 의한 상쇄 간섭 또는 보강 간섭을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 원리에 따라 발생한 표면 전자기파를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 편광 분석기 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 직선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면을 포함하고 광 검출기가 하나인 원형 편광 분석기에서 측정된 원형 편광 방향에 따른 전류 세기 그래프이다.
도 10은 직선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면을 포함하고 광 검출기가 둘인 원형 편광 분석기에서 측정된 원형 편광 방향에 따른 전류 세기 그래프이다.
도 11은 나선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면을 포함하는 원형 편광 분석기에서 측정된 원형 편광 방향에 따른 전류 세기 그래프이다.
1 is a schematic diagram of a circular polarization analyzer including a meta surface patterned with a linear dual orthogonal slit in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a circularly polarized light analyzer including a meta-surface patterned with a spiral dual orthogonal slit in accordance with an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a view for explaining the polarization of light.
4 is a view for explaining destructive interference or constructive interference due to a meta surface patterned with a linear double orthogonal slit.
5 is a view for explaining surface electromagnetic waves generated according to the principle of FIG.
6 is a diagram for explaining destructive interference or constructive interference by a meta-surface patterned with a spiral dual orthogonal slit.
7 is a view showing surface electromagnetic waves generated according to the principle of FIG.
8 is a view for explaining a method of manufacturing a circularly polarized light analyzer according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph of the current intensity according to the circular polarization direction measured in a circular polarization analyzer including a meta surface patterned with a linear double orthogonal slit and having one photodetector.
10 is a graph of the current intensity according to the circular polarization direction measured in a circular polarization analyzer including a meta surface patterned with a linear double orthogonal slit and having two photodetectors.
11 is a graph of the current intensity along the circular polarization direction measured in a circular polarization analyzer including a meta surface patterned with a spiral dual orthogonal slit.

이하, 본 발명의 여러가지 실시예 중 특정 실시예를 첨부된 도면에 도시하여 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 특정 실시예가 본 발명을 제한하거나 한정하는 것은 아니다. 도면의 부호에 관계없이 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타내며, 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, specific embodiments among various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, this specific embodiment does not limit or limit the invention. The same reference numerals denote the same elements regardless of the reference numerals in the drawings, and a duplicate description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면을 포함하는 원형 편광 분석기의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a circular polarization analyzer including a meta surface patterned with a linear dual orthogonal slit in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 원형 편광 분석기는 상부 금속판(110), 하부 금속판(120), 유전체(130), 메타 표면(160) 및 광 검출기(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a circularly polarized light analyzer includes an upper metal plate 110, a lower metal plate 120, a dielectric 130, a meta surface 160, and a photodetector 170.

원형 편광(140)은 오른쪽으로 편광된 빛, 즉 우원형 편광(right-handed circularly polarized light) 또는 왼쪽으로 편광된 빛, 즉 좌원형 편광(left-handed circularly polarized light)일 수 있다.The circularly polarized light 140 may be right-handed circularly polarized light or left-polarized light, i.e., left-handed circularly polarized light.

메타 표면(160)은 상부 금속판(110) 상의 직선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 표면이다. 메타 표면(160) 상으로 원형 편광(140)이 입사하면 표면 플라즈몬, 즉 표면 전자기파(150)가 상부 금속판(110) 및 유전체(130) 사이를 통하여 전파한다.The meta surface 160 is a surface that is patterned in the shape of a linear, double orthogonal slit on the top metal plate 110. When the circularly polarized light 140 is incident on the meta surface 160, the surface plasmon, that is, the surface electromagnetic wave 150 propagates through the gap between the upper metal plate 110 and the dielectric material 130.

도 1에 도시된 바와 같이, 메타 표면(160)이 직선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 경우, 표면 전자기파(150)는 직선과 수직인 방향으로 단 방향 전파한다.As shown in FIG. 1, when the meta surface 160 is patterned in the shape of a linear double orthogonal slit, the surface electromagnetic wave 150 propagates in a single direction in a direction perpendicular to the straight line.

표면 전자기파(150)는 직선형 이중 직교 슬릿 각각에 의해 발생하고, 슬릿 간 간격, 슬릿 라인 간의 간격, 표면 전자기파의 파장, 유전체의 두께, 금속판의 두께 등에 기반하여 보강 간섭 또는 상쇄 간섭이 발생한다.The surface electromagnetic wave 150 is generated by each of the linear double orthogonal slits, and constructive interference or destructive interference occurs based on the interval between the slits, the interval between the slit lines, the wavelength of the surface electromagnetic wave, the thickness of the dielectric,

일 예에서, 우원형 편광(right-handed circularly polarized light)이 직선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 직선형 이중 직교 슬릿의 왼쪽 부분에서는 보강 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파될 수 있으나, 오른쪽 부분에서는 상쇄 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파되지 않을 수 있다.In one example, when a right-handed circularly polarized light is vertically incident on a patterned meta-surface in the form of a linearly bi-orthogonal slit, constructive interference occurs in the left portion of the straight, double orthogonal slit, However, in the right part, destructive interference may occur and surface electromagnetic waves may not propagate.

좌원형 편광(left-handed circularly polarized light)이 직선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 직선형 이중 직교 슬릿의 오른쪽 부분에서는 보강 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파될 수 있으나, 왼쪽 부분에서는 상쇄 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파되지 않을 수 있다.When the left-handed circularly polarized light is vertically incident on the patterned meta-surface in the form of a linear double-orthogonal slit, the right-hand portion of the straight double-orthogonal slit can propagate surface electromagnetic waves due to constructive interference , Destructive interference occurs in the left part, and surface electromagnetic waves may not propagate.

즉, 우원형 편광(right-handed circularly polarized light)이 직선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 표면 전자기파는 직선과 수직인 왼쪽 방향으로 전파할 수 있고, 좌원형 편광(left-handed circularly polarized light)이 직선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 표면 전자기파는 직선과 수직인 오른쪽 방향으로 전파할 수 있다.That is, when a right-handed circularly polarized light is vertically incident on a patterned meta-surface in the form of a linear double-orthogonal slit, the surface electromagnetic wave can propagate in the left direction perpendicular to the straight line, left-handed circularly polarized light is incident vertically on a patterned meta-surface in the form of a linear double-sided slit, the surface electromagnetic wave can propagate to the right, perpendicular to the straight line.

광 검출기(170)는 전파하는 표면 전자기파(150)를 전기적 신호로 변환한다. The photodetector 170 converts the propagating surface electromagnetic wave 150 into an electrical signal.

어느 위치에 있는 광 검출기에서 전기적 신호가 검출되는지 판단하여 원형 편광의 편광 방향을 결정할 수 있다.It is possible to determine the polarization direction of the circularly polarized light by judging from which position the electric signal is detected in the photodetector.

예를 들어, 우원형 편광(right-handed circularly polarized light)이 직선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 표면 전자기파가 왼쪽으로 전파하기 때문에 메타 표면의 왼쪽에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지만, 오른쪽에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지 않는다.For example, when a right-handed circularly polarized light is vertically incident on a patterned meta-surface in the form of a linear, double-orthogonal slit, the photodetector located on the left of the meta surface, An electrical signal is detected, but no electrical signal is detected in the photodetector disposed on the right side.

좌원형 편광(left-handed circularly polarized light)이 직선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 표면 전자기파가 오른쪽으로 전파하기 때문에 메타 표면의 오른쪽에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지만, 왼쪽에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지 않는다. When a left-handed circularly polarized light is incident vertically on a patterned meta-surface in the form of a linearly-biased orthogonal slit, since the surface electromagnetic wave propagates to the right, in the photodetector disposed on the right side of the meta surface, However, in the photodetector disposed on the left side, an electrical signal is not detected.

광 검출기(170)는 PN 광 다이오드, PIN(Positive-Intrinsic-Negative) 광 다이오드, Avalanche 광 다이오드 등과 같은 반도체 광 다이오드일 수 있다.The photodetector 170 may be a semiconductor photodiode such as a PN photodiode, a Positive-Intrinsic-Negative (PIN) photodiode, an Avalanche photodiode, or the like.

광 검출기(170)는 표면 전자기파를 검출하고 변환된 전기적 신호를 외부 장치에 전송하기 위하여 상부 금속판(110) 및 하부 금속판(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.The photodetector 170 may be electrically connected to the upper metal plate 110 and the lower metal plate 120 to detect surface electromagnetic waves and transmit the converted electrical signals to an external device.

유전체(130)는 상부 금속판(110) 및 하부 금속판(120) 사이에 존재하며, 표면 전자기파가 진행하는 도파로를 상부 금속판(110)과 함께 형성할 수 있다. 유전체(130)는 예를 들어, 벤조시클로부텐(benzocyclobutene; BCB)일 수 있다. 유전체의 두께에 전파하는 표면 전자기파의 모드가 달라질 수 있다. 단일 모드의 표면 전자기파를 발생시키기 위해 유한 차분 시간 영역법(Finite difference time domain; FDTD)을 이용하여 유전체의 두께를 정할 수 있다. 일 예에서, 유전체(130)가 벤조시클로부텐인 경우, 유전체의 두께는 FDTD 기법에 의해 500nm로 정할 수 있다.The dielectric 130 is present between the upper metal plate 110 and the lower metal plate 120 and a waveguide along which the surface electromagnetic waves propagate can be formed together with the upper metal plate 110. Dielectric 130 may be, for example, benzocyclobutene (BCB). The mode of surface electromagnetic waves propagating to the thickness of the dielectric can be changed. In order to generate a single-mode surface electromagnetic wave, the dielectric thickness can be determined using a finite difference time domain (FDTD) method. In one example, when dielectric 130 is benzocyclobutene, the thickness of the dielectric can be set to 500 nm by the FDTD technique.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면을 포함하는 원형 편광 분석기의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a circularly polarized light analyzer including a meta-surface patterned with a spiral dual orthogonal slit in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 메타 표면(210)은 상부 금속판(110) 상의 나선형 이중 슬릿 모양으로 패터닝된 표면이다.Referring to FIG. 2, the meta surface 210 is a spiral, double slit patterned surface on the top metal plate 110.

메타 표면(160) 상으로 원형 편광(140)이 입사하면 표면 플라즈몬, 즉 표면 전자기파(150)가 상부 금속판(110) 및 유전체(130) 사이를 통하여 전파한다.When the circularly polarized light 140 is incident on the meta surface 160, the surface plasmon, that is, the surface electromagnetic wave 150 propagates through the gap between the upper metal plate 110 and the dielectric material 130.

도 2에 도시된 바와 같이, 메타 표면(160)이 나선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 경우, 표면 전자기파(150)는 나선의 반경 방향으로 전파한다. 표면 전자기파(150)는 나선형 이중 직교 슬릿 각각에 의해 발생하고, 슬릿 간 간격, 나선 사이의 간격, 표면 전자기파의 파장, 유전체의 두께, 금속판의 두께 등에 기반하여 보강 간섭 또는 상쇄 간섭이 발생한다.As shown in FIG. 2, when the meta surface 160 is patterned in the form of a helical double orthogonal slit, the surface electromagnetic wave 150 propagates in the radial direction of the helix. The surface electromagnetic wave 150 is generated by each of the helical double orthogonal slits, and constructive interference or destructive interference occurs based on the interval between the slits, the interval between the spirals, the wavelength of the surface electromagnetic wave, the thickness of the dielectric,

일 예에서, 우원형 편광(right-handed circularly polarized light)이 나선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 나선의 내부 부분에서는 보강 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파될 수 있으나, 외부 부분에서는 상쇄 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파되지 않을 수 있다.In one example, when a right-handed circularly polarized light is vertically incident on a patterned meta-surface in the form of a spirally-biased orthogonal slit, surface interference may occur due to constructive interference in the interior of the helix , Destructive interference may occur in the outer portion, and surface electromagnetic waves may not propagate.

좌원형 편광(left-handed circularly polarized light)이 나선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 나선의 외부 부분에서는 보강 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파될 수 있으나, 내부 부분에서는 상쇄 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파되지 않을 수 있다.When the left-handed circularly polarized light is vertically incident on the patterned meta-surface in the form of a helical double orthogonal slit, the surface electromagnetic waves may propagate due to constructive interference at the outer portion of the helix, Destructive interference may occur and surface electromagnetic waves may not propagate.

즉, 우원형 편광(right-handed circularly polarized light)이 나선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 표면 전자기파는 나선 반경 방향의 내측으로 전파할 수 있고, 좌원형 편광(left-handed circularly polarized light)이 나선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 표면 전자기파는 나선 반경 방향의 외측으로 전파할 수 있다.That is, when a right-handed circularly polarized light is vertically incident on a patterned meta-surface in the form of a helical double orthogonal slit, the surface electromagnetic wave can propagate inward in the spiral radial direction, and the left circularly polarized light When a circularly-handled circularly polarized light is vertically incident on a patterned meta-surface in the form of a spirally bi-orthogonal slit, the surface electromagnetic wave can propagate outward in the spiral radial direction.

광 검출기(220)는 전파하는 표면 전자기파(150)를 전기적 신호로 변환한다. The photodetector 220 converts the propagating surface electromagnetic wave 150 into an electrical signal.

어느 위치에 있는 광 검출기에서 전기적 신호가 검출되는지 판단하여 원형 편광의 편광 방향을 결정할 수 있다.It is possible to determine the polarization direction of the circularly polarized light by judging from which position the electric signal is detected in the photodetector.

예를 들어, 우원형 편광(right-handed circularly polarized light)이 나선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 표면 전자기파가 나선 반경 방향의 내측으로 전파하기 때문에 나선 반경 내부에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지만, 반경 외부에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지 않는다.For example, when a right-handed circularly polarized light is incident vertically on a patterned meta surface in the form of a spiral, double orthogonal slit, the surface electromagnetic waves propagate inward in the spiral radial direction, An electrical signal is detected in the photodetector, but no electrical signal is detected in the photodetector disposed outside the radius.

좌원형 편광(left-handed circularly polarized light)이 나선형 이중 직교 슬릿 모양으로 패터닝된 메타 표면 상에 수직으로 입사하는 경우, 표면 전자기파가 나선 반경 방향의 외측으로 전파하기 때문에 나선 반경 외부에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지만, 나성 반경 내부에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지 않는다.When a left-handed circularly polarized light is incident vertically on a patterned meta-surface in the form of a helical double orthogonal slit, since the surface electromagnetic wave propagates outward in the spiral radial direction, An electric signal is detected, but an electric signal is not detected in the photodetector disposed inside the intrinsic radius.

도 3은 편광(polarization of light)을 설명하기 위한 도면이다.Fig. 3 is a view for explaining the polarization of light.

진행하는 전자기파에서 전기장과 자기장의 벡터는 서로 수직이다. 따라서, 전기장만을 이용하여 전자기파를 설명할 수 있다. z축 방향으로 진행하는 전기장에서 x축 성분 및 y축 성분은 아래의 관계식 1 및 2로 나타낼 수 있다.In the traveling electromagnetic wave, the vectors of the electric field and the magnetic field are perpendicular to each other. Therefore, electromagnetic waves can be explained using only an electric field. the x-axis component and the y-axis component in the electric field traveling in the z-axis direction can be expressed by the following relational expressions 1 and 2.

(관계식 1)

Figure 112017079408707-pat00001
(Relational expression 1)
Figure 112017079408707-pat00001

(관계식 2)

Figure 112017079408707-pat00002
(Relational expression 2)
Figure 112017079408707-pat00002

도 3에서 전기장의 진행 방향은 지면을 뚫고 나오는 방향이다. 도 3에 도시된 바와 같이,

Figure 112017079408707-pat00003
Figure 112017079408707-pat00004
가 1로 동일할 때,
Figure 112017079408707-pat00005
Figure 112017079408707-pat00006
이면 전기장이 진행함에 따라 시계 방향으로 회전하고, 이를 좌원형 편광이라고 한다.
Figure 112017079408707-pat00007
가 -
Figure 112017079408707-pat00008
이면 전기장이 진행함에 따라 반시계 방향으로 회전하고, 이를 우원형 편광이라고 한다.In Figure 3, the direction of the electric field is the direction through the ground. As shown in Figure 3,
Figure 112017079408707-pat00003
And
Figure 112017079408707-pat00004
Is equal to 1,
Figure 112017079408707-pat00005
end
Figure 112017079408707-pat00006
And it rotates in a clockwise direction as the electric field advances, which is called a left circularly polarized light.
Figure 112017079408707-pat00007
In addition,
Figure 112017079408707-pat00008
As the electric field progresses, it rotates in a counterclockwise direction, and this is called circular polarization.

도 4는 직선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면에 의한 상쇄 간섭 또는 보강 간섭을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining destructive interference or constructive interference due to a meta surface patterned with a linear double orthogonal slit.

도 4를 참조하면, 수평선을 기준으로 이중 직교 슬릿의 제1 슬릿(410)은 135°기울어져 있고, 제2 슬릿(420)은 45°기울어져 있으며, 제1 슬릿과 제2 슬릿은 90°만큼 기울기 차이가 난다. 제1 슬릿(410) 및 제2 슬릿(420)은 원형 편광을 받아서 메타 표면 및 유전체 사이의 도파로로 진행하는 표면 전자기파를 발생시킨다. 제1 슬릿(410) 및 제2 슬릿(420) 간의 간격은 원형 편광의 편광 방향에 따라서 표면 전자기파의 진행 방향이 결정되도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 슬릿(410) 및 제2 슬릿(420) 간의 간격 S는 표면 전자기파 파장

Figure 112017079408707-pat00009
의 1/4배일 수 있다. 이 경우, 제1 슬릿(410)에 의해 진행하는 표면 전자기파와 제2 슬릿(420)에 의해 진행하는 표면 전자기파 간에는
Figure 112017079408707-pat00010
만큼 위상 차가 발생한다.Referring to FIG. 4, the first slit 410 of the double orthogonal slit is inclined by 135 ° with respect to the horizontal line, the second slit 420 is inclined by 45 °, and the first slit and the second slit are inclined by 90 ° . The first slit 410 and the second slit 420 receive circularly polarized light and generate surface electromagnetic waves that propagate to the waveguide between the meta surface and the dielectric. The interval between the first slit 410 and the second slit 420 can be set so that the traveling direction of the surface electromagnetic wave is determined in accordance with the polarization direction of the circularly polarized light. For example, as shown in FIG. 4, the interval S between the first slit 410 and the second slit 420 is the surface electromagnetic wave wavelength
Figure 112017079408707-pat00009
/ RTI > In this case, between the surface electromagnetic wave propagated by the first slit 410 and the surface electromagnetic wave propagated by the second slit 420
Figure 112017079408707-pat00010
Phase difference occurs.

도 4에 도시된 바와 같이, 선형 편광(linearly polarized light)이 메타 표면에 입사하는 경우, 제1 슬릿(410) 및 제2 슬릿(420)에 의한 표면 전자기파는 같은 세기를 갖고 제1 슬릿(410)의 좌측, 제2 슬릿(420)의 우측으로 진행한다. 4, when a linearly polarized light is incident on the meta surface, surface electromagnetic waves generated by the first slit 410 and the second slit 420 have the same intensity and are transmitted through the first slit 410 And the right side of the second slit 420, as shown in Fig.

좌원형 편광이 메타 표면에 입사하는 경우, 슬릿 간 간격 S에 의해 위상 차이가 발생하고, 제1 슬릿(410)의 좌측에서는 위상 차이에 의해 상쇄 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파되지 않는다. 제2 슬릿(420)의 우측에서는 위상 차이에 의해 보강 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파된다. 따라서, 제1 슬릿(410)의 좌측에 위치되는 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지 않으나 제2 슬릿(420)의 우측에 위치되는 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출된다.When the left circularly polarized light is incident on the meta surface, a phase difference occurs due to the inter-slit interval S, and on the left side of the first slit 410, destructive interference occurs due to the phase difference, and surface electromagnetic waves are not propagated. On the right side of the second slit 420, constructive interference occurs due to the phase difference, and the surface electromagnetic wave propagates. Therefore, in the photodetector located on the left side of the first slit 410, an electrical signal is not detected but in the photodetector located on the right side of the second slit 420, an electrical signal is detected.

우원형 편광이 메타 표면에 입사하는 경우, 슬릿 간 간격 S에 의해 위상 차이가 발생하고, 제1 슬릿(410)의 좌측에서는 위상 차이에 의해 보강 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파된다. 제2 슬릿(420)의 우측에서는 위상 차이에 의해 상쇄 간섭이 발생하여 표면 전자기파가 전파되지 않는다. 따라서, 제1 슬릿(410)의 좌측에 위치되는 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되나 제2 슬릿(420)의 우측에 위치되는 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지 않는다.When the right circularly polarized light enters the meta surface, a phase difference occurs due to the inter-slit interval S, and on the left side of the first slit 410, a constructive interference occurs due to a phase difference, and surface electromagnetic waves propagate. On the right side of the second slit 420, destructive interference occurs due to the phase difference, and surface electromagnetic waves are not propagated. Therefore, in the photodetector positioned on the left side of the first slit 410, an electrical signal is detected, but in the photodetector positioned on the right side of the second slit 420, no electrical signal is detected.

도 5는 도 4의 원리에 따라 발생한 표면 전자기파를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining surface electromagnetic waves generated according to the principle of FIG.

직선형 이중 직교 스릿으로 패터닝된 메타 표면(510)에는 수평선을 기준으로 135°기울어져 있는 제1 슬릿(410) 및 45°기울어져 있는 제2 슬릿(420)이 서로 90°를 유지한 채 번갈아 가며 직선형으로 배치된다. 메타 표면(510)에 도시된 바와 같이 이러한 직선형은 적어도 1열 이상으로 나열될 수 있다.The first slit 410, which is inclined at 135 ° with respect to the horizontal line, and the second slit 420, which is inclined at 45 °, alternate with each other at 90 ° to the meta surface 510 patterned with the linear dual orthogonal slits And are arranged in a straight line. As shown in the meta surface 510, such a straight line may be arranged in at least one or more rows.

표면 전자기파의 세기를 나타내는 도면들(520, 530, 540) 각각은 선형 편광이 입사된 경우의 도면(520), 좌원형 편광이 입사된 경우의 도면(530), 우원형 편광이 입사된 경우의 도면(540)를 나타낸다.530 and 540, respectively, showing the intensity of the surface electromagnetic wave are a diagram 520 when linearly polarized light is incident, a diagram 530 when left circularly polarized light is incident, a diagram 530 when a right-handed circularly polarized light is incident (540).

선형 편광이 입사된 경우의 도면(520)에서 표면 전자기파는 메타 표면의 좌우측 방향으로 비슷한 세기를 가진 채 진행한다. 표면 전자기파는 거리에 따라 세기가 급격하게 감소하는 성질이 있기 때문에 표면 전자기파를 검출하기 위하여 광 검출기를 메타 표면과 가까운 거리에 배치할 수 있다. 메타 표면과 광 검출기가 포함된 원형 편광 분석기는 수 십 μm 내에 집적될 수 있으므로, 여러 가지 광학용 장치에 포함되어 사용될 수 있다.In the diagram 520 when the linearly polarized light is incident, the surface electromagnetic waves propagate with similar intensity in the left and right directions of the meta surface. Since the surface electromagnetic wave has a property of rapidly decreasing intensity along the distance, the photodetector can be disposed close to the meta surface in order to detect surface electromagnetic waves. A circular polarization analyzer including a meta surface and a photodetector can be integrated within several tens of micrometers, and thus can be used in various optical devices.

좌원형 편광이 입사된 경우의 도면(530)에서 메타 표면의 우측 방향의 표면 전자기파는 보강된 세기를 갖고, 좌측 방향의 표면 전자기파는 상쇄 간섭된 세기를 가지므로, 좌측에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지 않고, 우측에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출된다. In the figure 530 where the left circularly polarized light is incident, the surface electromagnetic wave in the right direction of the meta surface has a reinforced intensity and the surface electromagnetic wave in the left direction has a destructive interference intensity. Therefore, The signal is not detected, and in the photodetector disposed on the right side, an electrical signal is detected.

우원형 편광이 입사된 경우의 도면(540)에서 메타 표면의 좌측 방향의 표면 전자기파는 보강된 세기를 갖고, 우측 방향의 표면 전자기파는 상쇄 간섭된 세기를 가지므로, 우측에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지 않고, 좌측에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출된다. Since the surface electromagnetic wave in the left direction of the meta surface has the intensity strengthened and the surface electromagnetic wave in the right direction has the destructive interference intensity in the figure 540 when the right circularly polarized light is incident, And an electrical signal is detected in the photodetector disposed on the left side.

도 6은 나선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면에 의한 상쇄 간섭 또는 보강 간섭을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining destructive interference or constructive interference by a meta-surface patterned with a spiral dual orthogonal slit.

도 6을 참조하면, 나선의 반경은 아래와 같은 관계식 3으로 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 6, the radius of the helix can be expressed by the following relational expression 3.

(관계식 3)

Figure 112017079408707-pat00011
(Relational expression 3)
Figure 112017079408707-pat00011

좌원형 편광인 경우 r0는 가장 작은 반경이고,

Figure 112017079408707-pat00012
는 시계방향으로 커지는 각도이다. 우원형 편광인 경우 r0는 나선의 가장 큰 반경이고,
Figure 112017079408707-pat00013
는 반시계방향으로 커지는 각도이다.In the case of the left circularly polarized light, r0 is the smallest radius,
Figure 112017079408707-pat00012
Is an angle that increases in the clockwise direction. In the case of right circularly polarized light, r0 is the largest radius of the helix,
Figure 112017079408707-pat00013
Is an angle that increases in the counterclockwise direction.

나선형 메타 표면에 입사한 원형 편광은 나선형 메타 표면의 각 슬릿에서 표면 전자기파의 형태로 바뀌어 나선의 중심으로 진행한다. 각 슬릿에서 진행하는 표면 전자기파들은 서로 다른 위상을 갖는다. 예를 들어, 좌원형 편광이 입사한 경우(610), A 지점에서 발생하는 표면 전자기파의 위상을 0이라고 하면, B 지점에서 발생하는 표면 전자기파의 위상은

Figure 112017079408707-pat00014
, C 지점에서 발생하는 표면 전자 기파의 위상은
Figure 112017079408707-pat00015
이다. 이 때, 각 지점에서 나선의 중심으로 진행하는 표면 전자기파는 나선의 각 지점으로부터 나선의 중심까지 각 지점 에서의 나선 반경만큼의 거리를 진행한다. 예를 들어, A 지점에서 발생하는 표면 전자기파는 r0만큼의 거리, B 지점에서 발생하는 표면 전자기파는
Figure 112017079408707-pat00016
만큼의 거리, C 지점에서 발생하는 표면 전자기파는
Figure 112017079408707-pat00017
만큼의 거리를 진행한다. 진행한 거리만큼 위상의 변화가 발생하므로, 좌원형 편광이 입사하는 경우 나선의 중심에서는 상쇄 간섭이 발생한다. 우원형 편광이 입사한 경우(620), A' 지점에서 발생하는 표면 전자기파의 위상을 0이라고 하면, B' 지점에서 발생하는 표면 전자기파의 위상은
Figure 112017079408707-pat00018
, C' 지점에서 발생하는 표면 전자 기파의 위상은
Figure 112017079408707-pat00019
이다. 이 때, 각 지점에서 나선의 중심으로 진행하는 표면 전자기파는 나선의 각 지점으로부터 나선의 중심까지 각 지점 에서의 나선 반경만큼의 거리를 진행한다. 예를 들어, A' 지점에서 발생하는 표면 전자기파는 r0만큼의 거리, B' 지점에서 발생하는 표면
Figure 112017079408707-pat00020
Figure 112017079408707-pat00021
전자기파는
Figure 112017079408707-pat00022
만큼의 거리, C' 지점에서 발생하는 표면 전자기파는
Figure 112017079408707-pat00023
만큼의 거리를 진행한다. 진행한 거리만큼 위상의 변화가 발생하므로, 우원형 편광이 입사하는 경우 나선의 중심에서는 보강 간섭이 발생한다.The circularly polarized light incident on the helical meta surface is converted to the surface electromagnetic wave form at each slit of the helical meta surface and proceeds to the center of the helix. The surface electromagnetic waves propagating in each slit have different phases. For example, if the left circularly polarized light is incident (610) and the phase of the surface electromagnetic wave generated at the point A is 0, then the phase of the surface electromagnetic wave generated at the point B is
Figure 112017079408707-pat00014
, The phase of the surface electromagnetic wave generated at point C is
Figure 112017079408707-pat00015
to be. At this point, the surface electromagnetic waves traveling to the center of the helix at each point proceed from the point of each helix to the center of the helix by the helix radius at each point. For example, the surface electromagnetic wave generated at point A is a distance of r0, the surface electromagnetic wave generated at point B is
Figure 112017079408707-pat00016
, The surface electromagnetic waves generated at the point C
Figure 112017079408707-pat00017
. A phase change is generated by the distance that has been progressed. Therefore, when the left circularly polarized light is incident, destructive interference occurs at the center of the helix. When the right circularly polarized light is incident (620), if the phase of the surface electromagnetic wave generated at the point A 'is 0, the phase of the surface electromagnetic wave generated at the point B'
Figure 112017079408707-pat00018
, The phase of the surface electromagnetic wave generated at point C '
Figure 112017079408707-pat00019
to be. At this point, the surface electromagnetic waves traveling to the center of the helix at each point proceed from the point of each helix to the center of the helix by the helix radius at each point. For example, the surface electromagnetic wave generated at point A 'is a distance of r0, the surface at point B'
Figure 112017079408707-pat00020
Figure 112017079408707-pat00021
Electromagnetic waves
Figure 112017079408707-pat00022
, The surface electromagnetic wave generated at the point C '
Figure 112017079408707-pat00023
. Since the phase changes as much as the progressed distance, constructive interference occurs at the center of the helix when right circularly polarized light is incident.

도 7은 도 6의 원리에 따라 발생한 표면 전자기파를 보여주는 도면이다.7 is a view showing surface electromagnetic waves generated according to the principle of FIG.

나선형 이중 직교 스릿으로 패터닝된 메타 표면(710)에는 사잇각이 90°를 이루는 제1 슬릿 및 제2 슬릿이 번갈아 가며 나선형으로 배치된다. 이러한 나선형 슬릿들은 적어도 1회 회전하며 나열될 수 있다.The meta surface 710 patterned with the spiral dual orthogonal slits is arranged in a spiral shape with alternating first slits and second slits 90 ° at an angle of 90 °. These helical slits may be arranged to rotate at least once.

표면 전자기파의 세기를 나타내는 도면들(720, 730) 각각은 좌원형 편광이 입사된 경우의 도면(720), 우원형 편광이 입사된 경우의 도면(730)를 나타낸다.Each of the diagrams 720 and 730 showing the intensity of the surface electromagnetic wave shows a diagram 720 when the left circularly polarized light is incident and a diagram 730 when the right circularly polarized light is incident.

좌원형 편광이 입사된 경우의 도면(720)에서 나선형 메타 표면의 반경 반향 내측의 표면 전자기파는 보강 간섭된 세기를 갖고, 외측의 표면 전자기파는 상쇄 간섭된 세기를 가지므로, 외측에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지 않고, 내측에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출된다. In the figure 720 when the left circularly polarized light is incident, the surface electromagnetic wave inside the radial echo of the helical meta surface has the interfering intensity and the outer surface electromagnetic wave has the destructive interference intensity, , An electrical signal is not detected and an optical signal is detected in the photodetector disposed inside.

우원형 편광이 입사된 경우의 도면(730)에서 나선형 메타 표면의 반경 방향 외측의 표면 전자기파는 보강 간섭된 세기를 갖고, 내측 방향의 표면 전자기파는 상쇄 간섭된 세기를 가지므로, 내측에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출되지 않고, 외측에 배치된 광 검출기에서는 전기적 신호가 검출된다.In Figure 730 where the right circularly polarized light is incident, the surface electromagnetic wave radially outward of the helical meta surface has the interfering intensity and the surface electromagnetic wave in the inner direction has the canceled interference intensity, An electrical signal is not detected and an electrical signal is detected in the photodetector disposed outside.

메타 표면과 광 검출기가 포함된 원형 편광 분석기는 수 십 μm 내에 집적될 수 있으므로, 여러 가지 광학용 장치에 포함되어 사용될 수 있다.A circular polarization analyzer including a meta surface and a photodetector can be integrated within several tens of micrometers, and thus can be used in various optical devices.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 편광 분석기 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a method of manufacturing a circularly polarized light analyzer according to an embodiment of the present invention.

S810에서, 광 검출기를 형성하기 위하여 제1 기판 상에 광 검출기의 재료에 해당하는 반도체 물질을 성장시킬 수 있다. 예를 들어, 인화 인듐(Indium Phosphide) 제1 기판 상에 광 검출기의 재료인 InGaAs 또는 InAlGaAs를 성장시킬 수 있다. 성장시키는 방법은 예를 들어, 분자 빔 에피택시 성장 방법(molecular beam epitaxy growth), 기상 에피택시 성장 방법(vapor phase epitaxy growth), 액상 에피택시 성장 방법(liquid pahse epitaxy growth) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.At S810, a semiconductor material corresponding to the material of the photodetector may be grown on the first substrate to form a photodetector. For example, InGaAs or InAlGaAs, which is a material of the photodetector, can be grown on a first substrate of indium phosphide. The growth method includes, for example, at least one of molecular beam epitaxy growth, vapor phase epitaxy growth, and liquid chamfer epitaxy growth .

S820에서, 반도체 물질 상에 절연 물질을 증착할 수 있다. 예를 들어, 반도체 물질인 InGaAs 또는 InAlGaAs 상에 실리콘 산화물(silicon dioxide)을 증착할 수 있다. 증착하는 방법은 예를 들어, 플라즈마 화학 증착 방법(plasma enhanced chemical vapor depositon; PECVD)을 포함할 수 있다.At S820, an insulating material may be deposited on the semiconductor material. For example, silicon dioxide may be deposited on InGaAs or InAlGaAs, a semiconductor material. The method of depositing may include, for example, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).

S830에서, 제1 기판 상에 광 검출기를 형성하기 위하여 반도체 물질을 패터닝할 수 있다. 패터닝하는 방법은 예를 들어, 건식 식각(dry etching), 습식 식각(wet etching), 전자빔 리소그래피, 자외선 리소그래피, 가시광선 리소그래피 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.At S830, a semiconductor material may be patterned to form a photodetector on the first substrate. The method of patterning may include, for example, at least one of dry etching, wet etching, electron beam lithography, ultraviolet lithography, and visible light lithography.

S840에서, 도파로를 적어도 부분적으로 형성하기 위하여 제1 기판 상에 유전체를 코팅할 수 있다. 유전체의 두께에 따라서 표면 전자기파의 모드를 결정할 수 있으므로 단일 모드의 표면 전자기파를 형성하기 위하여 유한 차분 시간 영역법(finite difference time domain method; FDTD)을 사용하여 유전체의 두께를 결정할 수 있다. 예를 들어, FDTD를 이용하여 두께가 500nm인 벤조시클로부텐(benzocyclobutene; BCB)을 제1 기판 상에 코팅할 수 있다. 벤조시클로부텐 외에도 유전체의 두께, 금속의 두께, 표면 전자기파의 파장 등을 고려했을 때, 단일 모드의 표면 전자기파를 발생시킬 수 있는 유전체를 제1 기판 상에 코팅할 수 있다.At S840, the dielectric may be coated on the first substrate to at least partially form the waveguide. Since the mode of the surface electromagnetic wave can be determined according to the thickness of the dielectric, the thickness of the dielectric can be determined using a finite difference time domain method (FDTD) to form a single mode surface electromagnetic wave. For example, benzocyclobutene (BCB) having a thickness of 500 nm can be coated on the first substrate using FDTD. Considering the thickness of the dielectric, the thickness of the metal, the wavelength of the surface electromagnetic wave, etc. in addition to the benzocyclobutene, a dielectric material capable of generating a single mode surface electromagnetic wave can be coated on the first substrate.

S850에서, 코팅된 유전체 상에 금속 층을 증착하기 위하여 코팅된 유전체 상부를 평탄화(planarization)할 수 있다. 평탄화 방법은 예를 들어, 기계-화학적 평탄화 방법(Chemical Mechanical Planarization; CMP)을 포함할 수 있다.At S850, the top of the coated dielectric may be planarized to deposit a metal layer on the coated dielectric. The planarization method may include, for example, mechanical-chemical planarization (CMP).

S860에서, 평탄화된 유전체 상에 하부 금속 층을 증착할 수 있다. 증착 방법은 예를 들어, 플라즈마 화학 증착 방법(plasma enhanced chemical vapor depositon; PECVD)을 포함할 수 있다.At S860, a bottom metal layer may be deposited on the planarized dielectric. The deposition method may include, for example, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).

S870에서, 하부 금속 층이 아래에 위치하도록 하여 하부 금속 층과 제2 기판을 본딩시킬 수 있다. 본딩 방법은 예를 들어, 열 압착 본딩 방법(thermocompression bonding), 초음파 본딩 방법(ultrasonic bonding) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In S870, the lower metal layer may be positioned below and the lower metal layer and the second substrate may be bonded. The bonding method may include at least one of, for example, thermocompression bonding and ultrasonic bonding.

S880에서, 상부 금속 층을 증착하기 위하여 제1 기판을 제거할 수 있다. 기판을 제거하는 방법은 예를 들어, 레이저 리프트 오프 방법(laser lift-off) 또는 선택적 식각 방법(selectively etching)을 포함할 수 있다. At S880, the first substrate may be removed to deposit the upper metal layer. The method of removing the substrate can include, for example, a laser lift-off method or a selective etching method.

S890에서, 제1 기판을 제거한 부분에 상부 금속 층을 증착하고, 메타 표면을 패터닝할 수 있다. 예를 들어, 상부 금속 층은 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 메타 표면을 패터닝하는 방법은 예를 들어, 집속 이온빔(Foucused Ion Beam; FIB) 밀링(milling) 방법, 전자 빔 리소그래피(E-beam lithography) 방법 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In S890, an upper metal layer may be deposited on the portion where the first substrate is removed, and the meta surface may be patterned. For example, the upper metal layer may include at least one of, for example, gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), and copper (Cu). The method of patterning the meta surface may include at least one of a Foucused Ion Beam (FIB) milling method and an E-beam lithography method, for example.

도 9는 직선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면을 포함하고 광 검출기가 하나인 원형 편광 분석기에서 측정된 원형 편광 방향에 따른 전류 세기 그래프이다.9 is a graph of the current intensity according to the circular polarization direction measured in a circular polarization analyzer including a meta surface patterned with a linear double orthogonal slit and having one photodetector.

도 9를 참조하면, 원형 편광 분석기의 광 검출기는 메타 표면의 오른쪽에 배치될 수 있다. 좌원형 편광이 메타 표면에 입사하는 경우, 메타 표면의 우측에서 표면 전자기파의 보강 간섭이 발생하므로 우원형 편광이 메타 표면에 입사하는 경우보다 상대적으로 큰 전류가 검출된다. 도 9의 그래프는 직선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면에 수직으로 입사하는 원형 편광의 편광 방향을 10초 주기로 바꿔주면서 광 검출기에서 검출되는 광 전류를 측정한 것이다. 메타 표면에 편광이 입사되지 않은 OFF 상태에서는 광 전류가 검출되지 않는다. 우원형 편광이 메타 표면에 수직으로 입사하는 경우는 약 0.89μA의 광 전류가 흐르고, 좌원형 편광이 메타 표면에 수직으로 입사하는 경우는 약 2.75μA의 광 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 원형 편광 분석기는 원형 편광에 의한 전류의 세기를 검출하여 원형 편광의 편광 방향을 알아낼 수 있다. 일 예에서, 검출 성능을 높이기 위하여 메타 표면의 왼쪽에 또 다른 광 검출기를 더 배치하여 전류를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 9, the photodetector of the circularly polarized light analyzer can be disposed on the right side of the meta surface. When the left circularly polarized light is incident on the meta surface, a constructive interference of the surface electromagnetic wave occurs on the right side of the meta surface, so that a relatively larger current is detected than when the right circularly polarized light is incident on the meta surface. The graph of FIG. 9 is obtained by measuring the photocurrent detected by the photodetector while changing the polarization direction of the circularly polarized light vertically incident on the meta surface patterned with the linear double orthogonal slit at intervals of 10 seconds. The photocurrent is not detected in the OFF state in which no polarized light is incident on the meta surface. A photocurrent of about 0.89μA flows when the right circularly polarized light is incident perpendicularly to the meta surface, and a photocurrent of about 2.75μA flows when the left circularly polarized light is incident perpendicularly to the meta surface. That is, the circular polarization analyzer according to the present invention can detect the polarization direction of the circularly polarized light by detecting the intensity of the current by the circularly polarized light. In one example, another photodetector may be placed on the left side of the meta surface to increase the detection performance by measuring the current.

도 10은 직선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면을 포함하고 광 검출기가 둘인 원형 편광 분석기에서 측정된 원형 편광 방향에 따른 전류 세기 그래프이다.10 is a graph of the current intensity according to the circular polarization direction measured in a circular polarization analyzer including a meta surface patterned with a linear double orthogonal slit and having two photodetectors.

도 10을 참조하면, 원형 편광 분석기는 좌측 광 검출기(1010) 및 우측 광 검출기(1020)를 포함할 수 있다. 좌측 광 검출기(1010)는 우원형 편광이 메타 표면으로 입사하는 경우 큰 광 전류를 검출하고, 우측 광 검출기(1020)는 좌원형 편광이 메타 표면으로 입사하는 경우 큰 광 전류를 검출할 수 있다. 도 10의 그래프는 좌측 광 검출기(1010) 및 우측 광 검출기(1020)에서 검출된 광 전류를 나타낸다. 원형 편광은 10초 주기로 편광 방향을 달리하며 입사한다. 편광이 입사하지 않는 OFF 상태에서는 좌측 및 우측 광 검출기 모두에서 광 전류가 검출되지 않는다. 좌원형 편광이 메타 표면에 수직으로 입사하는 경우, 우측 광 검출기(1020)는 상대적으로 큰 광 전류를 검출하지만 좌측 광 검출기(1010)는 상대적으로 작은 광 전류를 검출할 수 있다. 우원형 편광이 메타 표면에 수직으로 입사하는 경우, 우측 광 검출기는(1020)는 상대적으로 작은 광 전류를 검출하지만 좌측 광 검출기(1010)는 상대적으로 큰 광 전류를 검출할 수 있다.Referring to FIG. 10, the circular polarization analyzer may include a left optical detector 1010 and a right optical detector 1020. The left photodetector 1010 detects a large photocurrent when the right circularly polarized light is incident on the meta surface and the right photodetector 1020 can detect a large photocurrent when the left circularly polarized light is incident on the meta surface. The graph of FIG. 10 shows the photocurrent detected at the left photodetector 1010 and the right photodetector 1020. The circularly polarized light is incident at a different polarization direction every 10 seconds. In the OFF state in which no polarized light is incident, no photocurrent is detected in both the left and right photodetectors. When the left circularly polarized light is incident vertically on the meta surface, the right photodetector 1020 detects a relatively large photocurrent while the left photodetector 1010 can detect a relatively small photocurrent. When the right circularly polarized light is incident perpendicular to the meta surface, the right photodetector 1020 detects a relatively small photocurrent while the left photodetector 1010 can detect a relatively large photocurrent.

도 11은 나선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면을 포함하는 원형 편광 분석기에서 측정된 원형 편광 방향에 따른 전류 세기 그래프이다.11 is a graph of the current intensity along the circular polarization direction measured in a circular polarization analyzer including a meta surface patterned with a spiral dual orthogonal slit.

도 11을 참조하면, 원형 편광 분석기의 광 검출기는 나선형 메타 표면의 반경방향 내측에 배치되어 있다. 좌원형 편광이 메타 표면에 입사하는 경우, 메타 표면의 반경 방향 내측에서 표면 전자기파의 보강 간섭이 발생하므로 우원형 편광이 메타 표면에 입사하는 경우보다 상대적으로 큰 전류가 검출된다. 도 11의 그래프는 나선형 이중 직교 슬릿으로 패터닝된 메타 표면에 수직으로 입사하는 원형 편광의 편광 방향을 10초 주기로 바꿔주면서 광 검출기에서 검출되는 광 전류를 측정한 것이다. 메타 표면에 편광이 입사되지 않은 OFF 상태에서는 광 전류가 검출되지 않는다. 우원형 편광이 메타 표면에 수직으로 입사하는 경우는 좌원형 편광이 메타 표면에 수직으로 입사하는 경우보다 75% 작은 광 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있다. 일 예에서, 검출 성능을 높이기 위하여 메타 표면의 반경 방향 외측에 또 다른 광 검출기를 더 배치하여 전류를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 11, the photodetector of the circularly polarized light analyzer is disposed radially inward of the helical meta-surface. When the left circularly polarized light is incident on the meta surface, a constructive interference of the surface electromagnetic wave occurs in the radial direction of the meta surface, so a relatively larger current is detected than when the right circularly polarized light is incident on the meta surface. The graph of FIG. 11 is obtained by measuring the photocurrent detected by the photodetector while changing the polarization direction of the circularly polarized light vertically incident on the meta surface patterned with the spiral dual orthogonal slit at intervals of 10 seconds. The photocurrent is not detected in the OFF state in which no polarized light is incident on the meta surface. In the case where right circularly polarized light enters perpendicularly to the meta surface, it can be seen that a photocurrent is 75% smaller than when the left circularly polarized light is incident perpendicularly on the meta surface. In one example, another photodetector may be further disposed radially outwardly of the meta surface to increase the detection performance.

이상과 같이 한정된 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구 범위 및 발명의 설명을 보고 용이하게 변경, 수정하여 실시할 수 있으며 그러한 실시까지 본 발명의 청구범위의 기재 범위에 속하게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (10)

하부 금속판;
상부 금속판;
입사된 원형 편광의 편광 방향에 의해 결정되는 특정 방향으로 진행하는 표면 전자기파를 발생시키도록 상기 상부 금속판에 패터닝된 적어도 하나의 메타 표면;
상기 하부 금속판 및 상부 금속판 사이에 위치하며, 상기 표면 전자기파가 적어도 부분적으로 통과하는 유전체; 및
상기 표면 전자기파를 전기적 신호로 변환하여 검출하는 적어도 하나의 광 검출기;
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 메타 표면은
이중 직교 슬릿이 패터닝되며, 우원형 편광이 상기 패터닝된 이중 직교 슬릿으로 수직으로 입사하는 경우 상기 적어도 하나의 메타 표면의 제1 방향에서 상쇄 간섭이 발생하고 상기 적어도 하나의 메타 표면의 제2 방향에서 보강 간섭이 발생하여 상기 제2 방향으로 상기 표면 전자기파를 발생시키며,
좌원형 편광이 상기 패터닝된 이중 직교 슬릿으로 수직으로 입사하는 경우 상기 적어도 하나의 메타 표면의 상기 제2 방향에서 상쇄 간섭이 발생하고 상기 적어도 하나의 메타 표면의 상기 제1 방향에서 보강 간섭이 발생하여 상기 제1 방향으로 상기 표면 전자기파를 발생시키는 원형 편광 분석기.
Bottom metal plate;
Upper metal plate;
At least one meta surface patterned on the top metal plate to generate surface electromagnetic waves traveling in a specific direction determined by the polarization direction of the incident circularly polarized light;
A dielectric disposed between the bottom metal plate and the top metal plate and through which the surface electromagnetic waves at least partially pass; And
At least one photodetector for converting the surface electromagnetic wave into an electrical signal for detection;
Lt; / RTI >
The at least one meta surface
Wherein a double orthogonal slit is patterned and destructive interference occurs in a first direction of the at least one meta surface when the right circularly polarized light is incident vertically onto the patterned double orthogonal slit and the second direction of the at least one meta surface is reinforced And generates the surface electromagnetic wave in the second direction,
When left circularly polarized light is incident vertically onto the patterned double orthogonal slit, destructive interference occurs in the second direction of the at least one meta surface and constructive interference occurs in the first direction of the at least one meta surface And generates the surface electromagnetic wave in the first direction.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메타 표면은
상기 우원형 편광이 수직으로 입사하는 경우 직선과 수직인 왼쪽 방향으로 상기 표면 전자기파를 발생시키고, 상기 좌원형 편광이 수직으로 입사하는 경우 직선과 수직인 오른쪽 방향으로 상기 표면 전자기파를 발생시키는 직선형 이중 직교 슬릿이 패터닝된 것을 특징으로 하는 원형 편광 분석기.
The method according to claim 1,
The at least one meta surface
Wherein the surface electromagnetic wave is generated in a left direction perpendicular to a straight line when the right circularly polarized light is incident vertically and the surface electromagnetic wave is generated in a right direction perpendicular to a straight line when the left circularly polarized light is vertically incident, Wherein the circularly polarized light is patterned.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메타 표면은
상기 우원형 편광이 수직으로 입사하는 경우 나선 반경 방향의 내측으로 상기 표면 전자기파를 발생시키고, 상기 좌원형 편광이 수직으로 입사하는 경우 상기 나선 반경 방향의 외측으로 상기 표면 전자기파를 발생시키는 나선형 이중 직교 슬릿이 패터닝된 것을 특징으로 하는 원형 편광 분석기.
The method according to claim 1,
The at least one meta surface
A helical double orthogonal slit for generating the surface electromagnetic wave inside the spiral radial direction when the right circularly polarized light is incident vertically and generating the surface electromagnetic wave outside the spiral radial direction when the left circularly polarized light is vertically incident Wherein the circularly polarized light is patterned.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광 검출기는
상기 표면 전자기파의 진행 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 원형 편광 분석기.
The method according to claim 2 or 3,
The at least one photodetector
And wherein the analyzer is located in a traveling direction of the surface electromagnetic wave.
제1항에 있어서,
상기 유전체는
단일한 표면 전자기파만 발생시킬 수 있는 단일 모드 광 도파로를 적어도 부분적으로 형성하기 위한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 원형 편광 분석기.
The method according to claim 1,
The dielectric
And has a thickness for at least partially forming a single mode optical waveguide capable of generating only a single surface electromagnetic wave.
기판의 적어도 일부 상에 광 검출기를 형성하는 단계;
상기 기판 상에 전체적으로 유전체를 코팅하는 단계;
도파로 상에 제1 금속판을 증착하는 단계;
상기 기판을 제거하고 제거된 부분에 제2 금속판을 증착하는 단계; 및
입사된 원형 편광의 편광 방향에 따라 서로 다른 방향으로 진행하는 표면 전자기파를 발생시키도록 하는 메타 표면을 상기 제2 금속판 상에 패터닝하는 단계
를 포함하고,
상기 메타 표면을 상기 제2 금속판 상에 패터닝하는 단계는
우원형 편광이 수직으로 입사하는 경우 상기 적어도 하나의 메타 표면의 제1 방향에서 상쇄 간섭이 발생하고 상기 적어도 하나의 메타 표면의 제2 방향에서 보강 간섭이 발생하여 상기 제2 방향으로 상기 표면 전자기파를 발생시키며, 좌원형 편광이 수직으로 입사하는 경우 상기 적어도 하나의 메타 표면의 상기 제2 방향에서 상쇄 간섭이 발생하고 상기 적어도 하나의 메타 표면의 상기 제1 방향에서 보강 간섭이 발생하여 상기 제1 방향으로 상기 표면 전자기파를 발생시키는 이중 직교 슬릿을 상기 제2 금속판 상에 패터닝하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 편광 분석기 제조 방법.
Forming a photodetector on at least a portion of the substrate;
Coating a dielectric on the substrate as a whole;
Depositing a first metal plate on the waveguide;
Removing the substrate and depositing a second metal plate on the removed portion; And
Patterning a meta surface on the second metal plate to generate surface electromagnetic waves traveling in different directions according to the polarization direction of the incident circularly polarized light
Lt; / RTI >
The step of patterning the meta surface on the second metal plate
When the right circularly polarized light is incident vertically, destructive interference occurs in the first direction of the at least one meta surface and constructive interference occurs in the second direction of the at least one meta surface to generate the surface electromagnetic wave in the second direction Wherein when the left circularly polarized light is incident vertically, destructive interference occurs in the second direction of the at least one meta surface and constructive interference occurs in the first direction of the at least one meta surface, Patterning a double orthogonal slit for generating the surface electromagnetic wave on the second metal plate
Wherein the circular polarization analyzer comprises a plurality of circular polarization analyzers.
제6항에 있어서,
상기 유전체를 코팅하는 단계는
단일한 표면 전자기파만 발생시킬 수 있는 단일 모드 광 도파로를 적어도 부분적으로 형성하도록 하는 두께를 갖는 유전체를 코팅하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 편광 분석기 제조 방법.
The method according to claim 6,
The step of coating the dielectric
Coating a dielectric having a thickness to at least partially form a single mode optical waveguide capable of generating only a single surface electromagnetic wave
Wherein the circular polarization analyzer comprises a plurality of circular polarization analyzers.
제6항에 있어서,
상기 메타 표면을 상기 제2 금속판 상에 패터닝하는 단계는
상기 우원형 편광이 수직으로 입사하는 경우 직선과 수직인 왼쪽 방향으로 상기 표면 전자기파를 발생시키고, 상기 좌원형 편광이 수직으로 입사하는 경우 직선과 수직인 오른쪽 방향으로 상기 표면 전자기파를 발생시키는 직선형 이중 직교 슬릿을 상기 제2 금속판 상에 패터닝하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 편광 분석기 제조 방법.
The method according to claim 6,
The step of patterning the meta surface on the second metal plate
Wherein the surface electromagnetic wave is generated in a left direction perpendicular to a straight line when the right circularly polarized light is incident vertically and the surface electromagnetic wave is generated in a right direction perpendicular to a straight line when the left circularly polarized light is vertically incident, To the second metal plate
Wherein the circular polarization analyzer comprises a plurality of circular polarization analyzers.
제6항에 있어서,
상기 메타 표면을 상기 제2 금속판의 적어도 일부분 상에 패터닝하는 단계는
상기 우원형 편광이 수직으로 입사하는 경우 나선 반경 방향의 내측으로 상기 표면 전자기파를 발생시키고, 상기 좌원형 편광이 수직으로 입사하는 경우 상기 나선 반경 방향의 외측으로 상기 표면 전자기파를 발생시키는 나선형 이중 직교 슬릿을 상기 제2 금속판 상에 패터닝하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 편광 분석기 제조 방법.
The method according to claim 6,
Wherein patterning the meta surface on at least a portion of the second metal plate comprises:
A spiral dual orthogonal slit for generating the surface electromagnetic wave inside the spiral radial direction when the right circularly polarized light is incident vertically and generating the surface electromagnetic wave outside the spiral radial direction when the left circularly polarized light is vertically incident And patterning the second metal plate
Wherein the circular polarization analyzer comprises a plurality of circular polarization analyzers.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 기판의 적어도 일부 상에 광 검출기를 형성하는 단계는
광 검출기가 상기 원형 편광의 편광 방향에 의해 결정되는 특정 방향으로 진행하는 표면 전자기파를 검출할 수 있도록 상기 기판의 적어도 일부 상에 상기 광 검출기를 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 편광 분석기 제조 방법.
10. The method according to claim 8 or 9,
The step of forming a photodetector on at least a portion of the substrate
Forming the photodetector on at least a portion of the substrate so that the photodetector can detect surface electromagnetic waves traveling in a specific direction determined by the polarization direction of the circularly polarized light
Wherein the circular polarization analyzer comprises a plurality of circular polarization analyzers.
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