KR102357157B1 - Structure for acousto-optic interaction - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체는, 입사하는 음파와 광파의 상호 작용을 발생시키는 적층 구조체로서, 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 연속적으로 적층된 복수의 단위 구조로 이루어진 한 쌍의 다층 구조; 및 상기 한 쌍의 다층 구조 사이에 배치된 공동(cavity) 층을 포함하고, 상기 복수의 단위 구조 각각은, 제 1 매질층과, 음향 임피던스(acoustic impedance) 및 광학 임피던스(optical impedance)가 상기 제 1 매질층과 다른 제 2 매질층이 적층되어 이루어지고, 상기 한 쌍의 다층 구조와 상기 공동 층은 연속적으로 배열되되, 상기 공동 층을 기준으로 상기 제 1 매질층과 상기 제 2 매질층이 대칭으로 번갈아 배열된다.An acousto-optic interaction structure according to an embodiment of the present invention is a laminated structure that generates an interaction between an incident sound wave and a light wave, and includes a plurality of unit structures continuously stacked in a direction in which the sound wave and the light wave travel. a pair of multi-layered structures; and a cavity layer disposed between the pair of multilayer structures, wherein each of the plurality of unit structures includes a first medium layer, and an acoustic impedance and an optical impedance of the first medium layer. The first medium layer and the second medium layer are laminated, and the pair of multilayer structures and the cavity layer are continuously arranged, and the first medium layer and the second medium layer are symmetrical with respect to the cavity layer. are arranged alternately.
Description
본 발명은 음향 광학 상호 작용을 위한 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입사하는 음파와 광파의 상호 작용을 증대시키기 위한 다층 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to a structure for acousto-optic interaction, and more particularly, to a multilayer structure for increasing the interaction between incident sound waves and light waves.
음향 광학 상호작용은 음파에 의해 광파의 진행 방향, 주파수, 파장, 세기 등이 변조되는 현상으로, Leon Brillouin에 의해 처음 예측되었으며 P. Debye와 F. W. Sears에 의해 실험적으로 확인되었다. 음향 광학 상호 작용은 광 모듈레이터(modulators), 스위치(switches), 전향 장치(deflector), 필터(filters), 그리고 주파수 변조기(frequency shifter) 등과 같이 광파를 제어하는 장치에 사용될 수 있다. 이 장치의 효율과 성능은 음향 광학 상호 작용을 증대시킴으로써 향상될 수 있는데, 최근에는 음향 광학 상호 작용을 증대시키는 연구가 활발히 진행되고 있다.Acousto-optical interaction is a phenomenon in which the propagation direction, frequency, wavelength, and intensity of light waves are modulated by sound waves. It was first predicted by Leon Brillouin and confirmed experimentally by P. Debye and F. W. Sears. Acousto-optic interactions can be used in devices that control light waves, such as light modulators, switches, deflectors, filters, and frequency shifters. The efficiency and performance of this device can be improved by increasing the acousto-optical interaction, and recently, research to enhance the acousto-optical interaction has been actively conducted.
예를 들어, 음향 광학 상호 작용을 증대시키기 위해서, 속도가 느린 광파를 사용하거나, 짧은 파장의 광파를 제어하기 위해서 비슷한 파장 스케일을 가지는 고주파수 음파를 사용하는 시도가 있었다.For example, attempts have been made to use slow light waves to enhance the acousto-optical interaction, or to use high-frequency sound waves with similar wavelength scales to control short-wavelength light waves.
본 발명의 일 측면은, 음파와 광파의 파장 스케일을 달리 하여 두 파동 간의 상호 작용을 강화시키는 구조체를 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a structure that enhances the interaction between the two waves by varying the wavelength scales of the sound wave and the light wave.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입사하는 음파와 광파의 상호 작용을 발생시키도록 복수의 매질이 적층된 적층 구조체로서, 음향 임피던스(acoustic impedance) 및 광학 임피던스(optical impedance)가 다른 두 매질층이 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 서로 교번하여 배열된 구조를 포함하는 한 쌍의 다층 구조; 및 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 상기 한 쌍의 다층 구조 사이에 배치되고 양 면에 접한 매질과 음향 임피던스 및 광학 임피던스가 다른 매질로 이루어진 공동(cavity) 층을 포함하고, 상기 음파와 광파가 상기 공동 층에 집속되도록 상기 공동 층을 기준으로 상기 두 매질층이 대칭으로 배열된다.According to an embodiment of the present invention, as a stacked structure in which a plurality of media is stacked to generate an interaction between an incident sound wave and a light wave, two media layers having different acoustic impedance and optical impedance a pair of multilayer structures including structures alternately arranged with each other along a direction in which the sound waves and light waves travel; and a cavity layer disposed between the pair of multilayer structures along a direction in which the sound wave and the light wave travel and made of a medium contacting both surfaces and a medium having different acoustic impedance and optical impedance, wherein the sound wave and the light wave The two medium layers are symmetrically arranged with respect to the cavity layer so that the ions are focused on the cavity layer.
상기 두 매질층은 제 1 매질층, 및 음향 임피던스와 광학 임피던스가 상기 제 1 매질층보다 더 큰 제 2 매질층이고, 상기 한 쌍의 다층 구조 각각은 상기 제 1 매질층 및 상기 제 2 매질층으로 이루어진 단위 구조가 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 복수로 적층된 구조를 포함할 수 있다.The two medium layers are a first medium layer and a second medium layer having an acoustic impedance and an optical impedance greater than that of the first medium layer, and each of the pair of multilayer structures is the first medium layer and the second medium layer The unit structure made of may include a structure in which a plurality of layers are stacked along the direction in which the sound wave and the light wave travel.
상기 공동 층은 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 상기 한 쌍의 다층 구조와 연속적으로 배열되고, 상기 제 1 매질층과 동일한 매질로 이루어질 수 있다.The hollow layer may be continuously arranged with the pair of multilayer structures along a direction in which the sound waves and light waves travel, and may be formed of the same medium as the first medium layer.
상기 공동 층의 두께는 상기 광파의 1/8 파장 이상일 수 있다.The thickness of the cavity layer may be greater than or equal to 1/8 wavelength of the light wave.
상기 공동 층의 두께는 상기 단위 구조 각각의 두께의 2배일 수 있다.The thickness of the cavity layer may be twice the thickness of each of the unit structures.
상기 공동 층의 두께와 상기 공동 층의 광학 굴절률의 곱이 상기 광파의 1/2 파장의 정수 배일 수 있다.A product of a thickness of the cavity layer and an optical refractive index of the cavity layer may be an integer multiple of 1/2 wavelength of the light wave.
상기 제 1 매질층 및 상기 제 2 매질층의 두께는 동일할 수 있다.The thickness of the first medium layer and the second medium layer may be the same.
상기 제 1 매질층은 이산화규소(SiO2)로 이루어지고, 상기 제 2 매질층은 규소(Si)로 이루어질 수 있다.The first medium layer may be made of silicon dioxide (SiO 2 ), and the second medium layer may be made of silicon (Si).
상기 공동 층은 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 상기 한 쌍의 다층 구조와 연속적으로 배열되고, 상기 공동 층의 양 면에는 상기 제 2 매질층이 접할 수 있다.The cavity layer may be continuously arranged with the pair of multilayer structures along the direction in which the sound wave and the light wave travel, and the second medium layer may be in contact with both surfaces of the cavity layer.
상기 한 쌍의 다층 구조 각각은 상기 공동 층에 접한 제 2' 매질층을 더 포함하며, 상기 제 2' 매질층은 음향 임피던스 및 광학 임피던스가 다른 두 서브 매질층이 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 서로 교번하여 배열된 구조를 포함하고, 상기 두 매질층 중 어느 한 매질층과 동일한 두께를 가질 수 있다.Each of the pair of multilayer structures further includes a second 'medium layer in contact with the hollow layer, wherein the second' medium layer has two sub-medium layers having different acoustic impedance and optical impedance in a direction in which the sound wave and the light wave travel may include a structure alternately arranged along the , and may have the same thickness as any one of the two medium layers.
상기 두 서브 매질층은, 제 1 서브 매질층, 및 음향 임피던스 및 광학 임피던스가 상기 제 1 서브 매질층보다 큰 제 2 서브 매질층이고, 상기 제 2' 매질층은, 상기 제 1 서브 매질층과 상기 제 2 서브 매질층으로 이루어진 서브 단위 구조가 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 복수로 적층된 구조를 가질 수 있다.The two sub-medium layers are a first sub-medium layer, and a second sub-medium layer having acoustic impedance and optical impedance greater than that of the first sub-medium layer, and the second 'medium layer includes the first sub-medium layer and The sub-unit structure including the second sub-medium layer may have a structure in which a plurality of sub-unit structures are stacked along a direction in which the sound wave and the light wave travel.
상기 공동 층을 기준으로 상기 제 1 서브 매질층과 상기 제 2 서브 매질층이 대칭으로 배열될 수 있다.The first sub-medium layer and the second sub-medium layer may be symmetrically arranged with respect to the hollow layer.
상기 제 1 서브 매질층은 상기 제 1 매질층과 동일한 매질로 이루어지고, 상기 제 2 서브 매질층은 상기 제 2 매질층과 동일한 매질로 이루어질 수 있다.The first sub-medium layer may be formed of the same medium as the first medium layer, and the second sub-medium layer may be formed of the same medium as the second medium layer.
상기 제 1 서브 매질층의 두께는 상기 제 2 서브 매질층의 두께보다 작을 수 있다.A thickness of the first sub-medium layer may be smaller than a thickness of the second sub-medium layer.
상기 제 2' 매질층은, 상기 서브 단위 구조가 3개 이상으로 구성될 수 있다.The second 'medium layer may have three or more sub-unit structures.
상기 제 2' 매질층은 상기 공동 층과 상기 제 1 매질층 사이에 개재되어 연속으로 배열되고, 상기 제 2 매질층과 동일한 두께를 가질 수 있다.The second medium layer may be continuously arranged between the cavity layer and the first medium layer, and may have the same thickness as the second medium layer.
상기 제 2' 매질층은 상기 두 매질층 중 나머지 한 매질층과 상기 공동 층 사이에 연속적으로 배열될 수 있다.The 2' medium layer may be continuously arranged between the other medium layer of the two medium layers and the cavity layer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 매질이 적층된 구조체의 가운데에 음파와 광파를 집속하는 공동(cavity) 층을 구비함으로써, 음파와 광파의 상호 작용을 강화시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by providing a cavity layer for focusing sound waves and light waves in the middle of a structure in which a plurality of media are stacked, interaction between sound waves and light waves can be enhanced.
또한, 음향 에너지 손실을 줄이고 광파의 방사 손실을 줄일 수 있도록 복수의 매질이 적층된 구조체에 계층 구조가 포함됨으로써, 음파와 광파의 상호 작용을 강화시킬 수 있다.In addition, since a hierarchical structure is included in the structure in which a plurality of media are stacked to reduce acoustic energy loss and reduce radiation loss of light waves, interaction between sound waves and light waves may be enhanced.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체의 효과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체를 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체의 효과를 나타낸 그래프이다.1 is a perspective view illustrating an acousto-optic interaction structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating an acousto-optic interaction structure according to a first embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the effect of the acousto-optic interaction structure according to the first embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating an acousto-optical interaction structure according to a second embodiment of the present invention.
5 to 7 are graphs showing effects of an acousto-optical interaction structure according to a second embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar components throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, it includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "indirectly connected" with another member interposed therebetween. In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating an acousto-optic interaction structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체는, 입사하는 음파와 광파 간의 상호 작용을 발생시키기 위한 구조체로서, 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라서 복수의 매질층이 적층된 다층 구조로 이루어진다.An acousto-optic interaction structure according to an embodiment of the present invention is a structure for generating an interaction between an incident sound wave and a light wave, and has a multilayer structure in which a plurality of medium layers are stacked along a direction in which the sound wave and the light wave travel.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(100)는, 서로 다른 매질로 이루어진 제 1 매질층(121)와 제 2 매질층(122)이 번갈아 적층된 구조를 가진다. 도 1에서, z축 방향을 음파와 광파가 진행하는 방향이라고 하면, 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)은 xy 평면을 이루며, z축 방향으로 소정의 두께를 가진다. Referring to FIG. 1 , an acousto-
본 발명의 실시예에 따르면, 음향 광학 상호 작용 구조체(100)는 가운데 소정 두께(D)의 공동(cavity) 층(150)이 배치되며, 전술한 제 1 매질층(121)와 제 2 매질층(122)이 적층된 다층 구조와 공동 층(150)은 연속적으로 적층된 구조일 수 있다. 즉, 제 1 매질층(121)와 제 2 매질층(122)이 적층된 다층 구조의 가운데에 공동 층(150)이 삽입된 형태일 수 있다. According to the embodiment of the present invention, in the acousto-
이 때, 도 1을 참조하면, 공동 층(150)을 기준으로 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)이 대칭으로 번갈아 배열될 수 있다. 즉, 공동 층(150)을 중심으로 양 측에 배열된 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)의 배열 순서가 대칭일 수 있다. 이 때, 공동 층(150)을 중심으로 양 측에 배열된 다층 구조가 반사율이 높은 거울의 기능을 할 수 있다. 특히, 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)의 음향 임피던스 및 광학 임피던스의 대비가 클수록 반사율이 높아진다. 이에 따라, 음향 광학 상호 작용 구조체(100)에 입사하는 음파와 광파는 공동 층(150)의 양 측에 배치된 다층 구조의 높은 반사율로 인해 공동 층(150)에 집속될 수 있으므로, 음향 광학 상호 작용이 강화될 수 있다.In this case, referring to FIG. 1 , the
보다 상세히 설명하면, 음향 임피던스 및 광학 임피던스의 대비가 큰 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122) 번갈아 배열된 구조에서, 입사되는 파동(음파 또는 광파)은 각 매질의 경계면에서 일부는 투과되고 일부는 반사되는데, 복수 회 투과된 파동 또는 복수 회 반사된 파동 간 보강 간섭을 일으키게 된다. 이에 따라, 입사되는 음파와 광파를 모두 완벽히 반사할 수 있도록(입사되는 음파와 광파에 대해 매우 높은 반사율을 갖도록) 음파와 광파에 대한 임피던스의 대비가 큰 매질이 번갈아 배열된 구조에서 가운데에 공동(cavity)이 삽입되면, 특정 주파수에서 두 파동이 공동에서 보강 간섭을 일으켜서 진폭이 매우 커지면서 집속되는 현상이 나타난다. 이러한 현상을 음향 및 광학 공동 모드라고 부르며, 공동 모드에서 두 파동이 강하게 상호 작용하는 현상이 나타난다. More specifically, in the structure in which the
일반적으로, 전술한 음향 광학 상호 작용 구조체(100)에서 음향 및 광학 공동 모드가 일어나기 위해서는, 번갈아 배열된 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)의 두께가 입사하는 파장의 1/4 이상의 두께를 가져야 한다. 그 이유를 설명하면, 공동 모드가 나타나기 위해서는 공동 층(150)의 양 측에 배열된 다층 구조가 높은 반사율을 가져야 하는데, 파동이 다층 구조를 전파하면서 반사된 파동 간의 위상 차이가 360°가 될 때 다층 구조는 높은 반사율을 가질 수 있다. 이에 따라, 다층 구조를 이루는 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)의 두께가 파장의 1/4 보다 작을 경우, 파동이 각 매질층을 전파하였을 때 위상 변화가 작기 때문에 보강 간섭이 잘 나타나지 않는다. 따라서, 공동 모드가 일어나기 위해서는 공동 층(150)의 양 측에 배열된 다층 구조를 구성하는 각 매질층이 파장의 1/4 이상의 두께를 가져야 한다. In general, in order for the acoustic and optical cavity modes to occur in the above-described acousto-
따라서, 음향 광학 상호 작용 구조체(100)에 음향 및 광학 공동 모드를 발생시키기 위해서는 파장 스케일이 비슷한 광파와 음파를 이용할 수 있다. 예를 들어, 광섬유의 통신에 사용되는 광파의 파장 스케일(예를 들어, 1550 nm)에 맞추어 전술한 구조체를 구성하고, 입사되는 광파와 비슷한 파장 스케일의 음파를 입사시킬 수 있다. 그러나, 이 때의 음파는 GHz 대역 이상의 매우 큰 주파수 대역이 되므로, 매질 내에서 음향 에너지 손실이 발생될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 전술한 단위 구조(120, 도 2 참조)의 스케일을 크게 구성하여 서로 다른 파장 스케일을 가지는 광파와 음파를 입사시킬 수 있겠지만, 이러한 경우에는 광파의 파장 스케일과 단위 구조(120, 도 2 참조)의 스케일이 달라지기 때문에 광파의 방사 손실이 발생될 수 있으며, 음향 광학 상호 작용 구조체(100)의 크기가 커지는 문제가 있다. Accordingly, in order to generate an acoustic and optical cavity mode in the acousto-
이하에서는, 전술한 문제들을 해결하면서 음파와 광파의 상호 작용을 강화시킬 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(100)를 상세히 설명한다.Hereinafter, an acousto-
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating an acousto-optic interaction structure according to a first embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(101)는 한 쌍의 다층 구조(140) 및 한 쌍의 다층 구조(140) 사이에 배치된 공동 층(150)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , an acousto-
다층 구조(140)는 서로 다른 두 매질층이 번갈아 배열된 구조를 포함한다. 예를 들어, 다층 구조(140)는 복수의 단위 구조(120)가 연속적으로 적층되어 구성될 수 있으며, 이 때, 복수의 단위 구조(120) 각각은 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)이 적층되어 이루어질 수 있다. 이 때, 복수의 단위 구조(120)는 음파와 광파가 입사되는 방향(도 2에서 좌측 화살표)을 따라 적층될 수 있다.The
다층 구조(140)는 한 쌍으로 구성되며, 한 쌍의 다층 구조(140) 사이에 공동 층(150)이 배치된다. 이 때, 한 쌍의 다층 구조(140)와 공동 층(150)은 연속적으로 배열되며, 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(101)는 다층 구조(140), 공동 층(150) 및 다층 구조(140)의 순서로 연속적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.The
다층 구조(140)를 구성하는 단위 구조(120)는 일정 두께의 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 매질층(121)의 두께는 단위 구조(120)의 두께의 일정 비율을 차지할 수 있다. 바람직하게는, 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)의 두께가 동일할 수 있다.The
본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)은 음향학적, 광학적 물성이 서로 다를 수 있다. 보다 구체적으로, 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)은 음향 임피던스(acoustic impedance)와 광학 임피던스(optical impedance)가 다를 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first
본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 매질층(121)의 음향 임피던스 및 광학 임피던스는 상대적으로 작고, 그에 이웃한 제 2 매질층(122)의 음향 임피던스 및 광학 임피던스는 상대적으로 클 수 있다. 이 때, 제 1 매질층(121) 및 제 2 매질층(122)은 목표하는 파장 대역(예를 들어 광섬유 통신에 이용되는 1550 nm 에 인접한 대역)에서 광학 손실이 적은 매질로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 매질층(121) 및 제 2 매질층(122)은 음향학적 물성 및 광학적 물성(음향 임피던스 및 광학 임피던스)의 대비가 충분히 큰 매질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 매질층(121)은 이산화규소(SiO2)로 이루어질 수 있고, 제 2 매질층(122)은 규소(Si)로 이루어질 수 있다. 다른 예로는, 제 1 매질층(121)은 Arsenic triselenide glass(As_2Se_3)로 이루어질 수 있고, 제 2 매질층(122)은 Polyethersulphone(PES)로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the acoustic impedance and optical impedance of the first
전술하였듯이, 교번하여 반복되는 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)의 적층 구조에 의하여, 다층 구조(140)로 입사되는 음파와 광파는 파장에 따라 투과되기도 하고 반사되기도 한다. 이 때, 특정 파장 대역의 음파 또는 광파가 일정 두께의 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)이 주기적으로 반복되는 적층 구조에 입사될 때 반사파 간의 보강 간섭이 일어날 수 있으므로, 다층 구조(140)는 높은 반사율을 가질 수 있다. As described above, due to the alternately repeated laminated structure of the first
본 발명의 실시예에 따르면, 다층 구조(140)를 구성하는 단위 구조(120)의 개수는 3개 이상일 수 있다. 단위 구조(120)가 3개 보다 적으면 음향 광학 상호 작용이 일어나지 않고, 단위 구조(120)가 3개 이상이면 음향 광학 상호 작용이 일어날 수 있다. 따라서, 음향 광학 상호 작용 구조체(101)의 크기가 작으면서 목표하는 파장에서 최대의 음향 광학 상호 작용이 발생하도록 적절한 개수의 단위 구조(120)를 선정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the number of
전술하였듯이, 음향 및 광학 공동 모드가 일어나기 위해서는 다층 구조(140)를 구성하는 제 1 매질층(121) 및 제 2 매질층(122) 각각의 두께가 입사하는 파장의 1/4 이상의 두께를 가져야 하므로, 단위 구조(120)의 두께(a0)는 목표하는 파장에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 음향 광학 상호 작용 구조체(101)의 크기가 작으면서 목표하는 파장에서 최대의 음향 광학 상호 작용이 발생하도록 적절한 두께의 단위 구조(120)를 선정할 수 있다.As described above, in order for the acoustic and optical cavity mode to occur, the thickness of each of the first
공동 층(150)은 다층 구조(140)에 입사하는 음파와 광파가 집속되는 공간으로, 한 쌍의 다층 구조(140)의 사이에 배치된다. 공동 층(150)을 중심으로 양 측에 각각 다층 구조(140)가 배치되며, 도 2를 참조하면, 공동 층(150)을 기준으로 다층 구조(140)에 포함된 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)은 대칭으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 공동 층(150)의 양면에는 각각 상대적으로 음향 임피던스 및 광학 임피던스가 큰 제 2 매질층(122)이 접할 수 있다. 공동 층(150)의 양 측에 각각 제 1, 2 매질층(121, 122)이 교번 배열된 다층 구조(140)가 배치됨에 따라, 공동 층(150)의 양 측에는 음파와 광파를 반사시키는 거울이 배치된 구조가 될 수 있으므로, 공동 층(150)에 음파와 광파가 잘 집속될 수 있다.The
공동 층(150)은 양 측에 접하는 다층 구조(140)가 거울과 같이 기능하여 반사에 의해 음파와 광파가 가두어지는 공간으로 기능할 수 있다. 즉, 공동 층(150)을 통해 입사되는 광파 및 음파에 대하여 광학 및 음향 공동 모드가 존재해야 한다. 이 때, 공동 층(150)은 양 측에 배치된 다층 구조(140)의 규칙성을 깨뜨리는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 공동 층(150)은 양측에 접한 매질과는 음향 임피던스 및 광학 임피던스가 다른 매질로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 공동 층(150)은 양 측에 접하는 매질보다 음향 임피던스 및 광학 임피던스가 작은 매질로 이루어질 수 있다. 공동 층(150)은 제 1 매질층(121)과 동일한 매질(예를 들어, 이산화규소)로 이루어질 수 있으며, 공동 층(150)의 양면에는 제 2 매질층(122)이 접할 수 있다.The
즉, 다층 구조(140) 사이에 공동 층(150)이 배치된 구조는 패브리-페로(Fabry-Perot) 공진 현상에 의해 특정 주파수에서 음파와 광파가 공동 층(150)에 집속될 수 있다. 이 때, 공동 층(150)의 내부에 존재하는 파동(음파 및 광파)이 간섭 현상을 일으켜서 특정 주파수의 파동 만이 남아서 공진되는데, 공동 층(150)에 존재하는 음파와 광파가 간섭 현상을 일으킬 수 있도록 공동 층(150)은 소정 간격(두께, D)을 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 공동 모드가 존재하기 위해서는 공동 층(150)의 두께와 공동 층(150)의 광학 굴절률의 곱이 빛의 반파장의 정수 배가 될 수 있다. 빛이 공동 층(150) 내부에서 전파하며 나타나는 위상 변화가 360°의 정수 배가 되어야 보강 간섭이 나타날 수 있는데, 빛이 공동 층(150)을 전파하면서 변하는 위상은 360°*(공동 층의 광학 굴절률)*2*(공동 층의 두께)/(파장)으로 계산될 수 있기 때문이다. 따라서, 공동 층(150)의 두께가 결정되면 공동 층(150)의 광학 굴절률을 계산할 수 있다.That is, in the structure in which the
공동 층(150)의 두께(D)는 광파의 1/8 파장 이상일 수 있다. 이론적으로, 광학 공동 모드가 나타나기 위해서는 광학 굴절률이 n 인 공동 층(150)의 두께(D)는 관계식 2*D=m*(광파의 파장)/(광학 굴절률)/2 을 만족시키는데(관계식에서 m=1, 2, 3, …), 자연계에 존재하는 물질의 광학 굴절률(n)은 최대가 4 이므로, 공동 층(150)의 최소 두께는 광파의 1/8 파장일 수 있다. The thickness D of the
본 발명의 실시예에 따르면, 공동 층(150)의 두께(D)는 다층 구조(140)를 구성하는 단위 구조(120)의 두께(a0)의 2배 일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체에서 공동 층(150)의 두께가 음향 광학 상호 작용에 미치는 영향을 수치해석적으로 조사해본 결과, 공동 층(150)의 두께(D)가 단위 구조(120)의 두께(a0)의 2배 일 때, 음향 광학 상호 작용이 최대치가 되며, 그보다 커지면 음향 광학 상호 작용이 줄어들기 때문이다.According to an embodiment of the present invention, the thickness D of the
이하, 전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(101)의 효과를 설명한다.Hereinafter, the effect of the acousto-
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(101)의 효과를 나타낸 그래프이다. 도 3의 (a)와 (b)는 각각 음향과 광학 공동 모드 주파수에서의 음향 광학 상호 작용 구조체(101)의 위치에 따른 변위장 및 전기장을 도시한 그래프로서, 도 2에서, 단위 구조(120)에서 제 1 매질층(121)과 제 2 매질층(122)의 두께(함유량, f0s)가 동일하고, 제 1 매질층(121)은 이산화규소, 제 2 매질층(122)은 규소이며, 공동 층(150)의 두께(D)는 단위 구조(120)의 두께(a0)의 2배, a0 = 8.23 μm, f0s = 0.5 이고, 하나의 다층 구조(140)를 구성하는 단위 구조(120)의 개수는 5개인 경우이고, 광파의 파장이 광섬유의 통신에 주로 사용되는 1550 nm 에서 광학 공동 모드가 나타날 때이다. 3 is a graph showing the effect of the acousto-
여기서, 단위 구조(120)의 두께(a0)가 8.23 μm 인 경우는, 광파의 파장이 1550 nm 일 때 광학 공동 모드가 나타나는 수 많은 단위 구조(120)의 두께 중에 음향 에너지 손실로 인해 음향 광학 상호작용에 미치는 영향이 5% 미만인 구조를 선정한 것이다.Here, when the thickness a 0 of the
도 3을 참조하면, 음향과 광학 공동 모드 주파수에서의 공동 층(도 3의 (a), (b) 그래프에서 150)에서 큰 변위장과 큰 전기장이 나타난 것을 확인할 수 있다. 전술하였듯이, 비슷한 파장 스케일의 음파와 광파를 이용하여 상호 작용을 일으키기 때문에 음향과 광학 공동 모드를 위해서는 고주파수의 음파를 사용하여야 하는데, 고주파수의 음파는 음향 에너지 손실이 발생되어 음향 광학 상호 작용의 효과가 저하된다. 그러나, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(101)를 구성하는 단위 구조(120)의 두께(a0)를 조절함으로써, 손실이 적은 저주파수의 음파를 사용할 수 있게 되고, 음파의 음향 에너지 손실을 줄일 수 있게 되므로, 결과적으로 음향 광학 상호 작용의 효과를 높일 수 있다. Referring to FIG. 3 , it can be seen that a large displacement field and a large electric field appear in the cavity layer (150 in the graphs of FIGS. 3A and 3B ) at acoustic and optical cavity mode frequencies. As described above, high-frequency sound waves must be used for acoustic and optical cavity modes because they interact using sound waves and light waves of similar wavelength scales. is lowered However, by adjusting the thickness (a 0 ) of the
한편, 집속된 음파와 광파의 상호 작용의 척도값은 아래의 식(1)과 식(2)의 합으로 나타낼 수 있는데, 아래의 식(1)과 식(2)에서 p는 광탄성 계수, ε는 유전율, u는 변위, E는 전기장, ω는 공동모드의 주파수이다.On the other hand, the scale value of the interaction between the focused sound wave and light wave can be expressed by the sum of Equations (1) and (2) below, where p is the photoelastic coefficient, ε in Equations (1) and (2) below. is the permittivity, u is the displacement, E is the electric field, and ω is the frequency of the cavity mode.
식(1): Equation (1):
식(2): Equation (2):
식 (1)의 분자 항은 전기장 제곱에 변위를 곱한 값을 공간에 대해서 적분한 값이고, 식 (2)의 분자 항은 경계면에서 전기장 제곱에 변위를 곱한 값의 합을 나타내고 있다. 즉, 식 (1)과 식 (2)에서 공통적으로, 전기장 제곱에 변위를 곱한 값이 커야 음파와 광파의 상호 작용이 커지므로, 도 3의 (a)과 (b)에서 공동 층(도 3의 (a), (b) 그래프에서 150)에서 큰 변위장과 큰 전기장이 나타난 결과를 통해, 음파와 광파의 상호 작용이 크게 일어남을 확인할 수 있다.The numerator term in Equation (1) is the value obtained by integrating the squared electric field multiplied by the displacement over space, and the molecular term in Equation (2) represents the sum of the values obtained by multiplying the electric field squared by the displacement at the interface. That is, in common in Equations (1) and (2), the interaction between sound waves and light waves increases when the value obtained by multiplying the electric field squared by the displacement is large. In (a) and (b) of (b), the large displacement field and large electric field appear in 150), confirming that the interaction between sound waves and light waves occurs significantly.
도 3에서 나타난 값을 이용하여, 도 3에서 적용된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(101)의 음파와 광파의 상호 작용의 척도값은 471 GHz 이다. 이 척도값은 광학 공동 모드 주파수의 변조 정도를 의미하며, 클수록 음파가 광파의 공동 모드를 더 많이 변조시킬 수 있음을 의미한다.Using the values shown in FIG. 3 , a scale value of the interaction between sound waves and light waves of the acousto-
한편, 이하에서는 음파와 광파의 상호 작용을 더욱 강화할 수 있도록 구성된 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.Meanwhile, another embodiment of the present invention configured to further enhance the interaction between sound waves and light waves will be described below.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체를 도시한 단면도이다. 이하 설명하는 제 2 실시예에서는 전술한 제 1 실시예와 중복되는 구성에 대한 설명은 생략하고 차별되는 구성을 위주로 설명한다.4 is a cross-sectional view illustrating an acousto-optical interaction structure according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment to be described below, a description of a configuration overlapping with the first embodiment will be omitted and a different configuration will be mainly described.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(102)는, 공동 층(150)의 양 측에 배열된 다층 구조가 각각 공동 층(150)에 접한 제 2' 매질층(122')을 더 포함한다. 본 실시예에 따르면, 제 2' 매질층(122')은 서로 다른 매질로 이루어진 2개의 서브 매질층이 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 서로 교번하여 배열된 구조를 포함할 수 있다. 또한, 제 2' 매질층(122')은 제 1, 2 매질층(121, 122) 중 어느 한 매질층, 예를 들어 제 2 매질층(122)과 동일한 두께를 가질 수 있다. 즉, 공동 층(150)의 양 측에 계층 구조(structural hierarchy)가 포함된 다층 구조가 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4 , in the acousto-
보다 상세히, 공동 층(150)의 양 측에 접한 제 2' 매질층(122')은 전술한 단위 구조(120)보다 스케일이 작은 복수의 서브 단위 구조(220)가 연속적으로 적층되어 이루어질 수 있으며, 서브 단위 구조(220)는 제 1 서브 매질층(221)과, 음향 임피던스 및 광학 임피던스가 제 1 서브 매질층(221)과는 다른 제 2 서브 매질층(222)으로 이루어질 수 있다. 즉, 공동 층(150)의 양 측에 광파와 파장 스케일이 비슷한 적층 구조를 삽입함으로써, 상대적으로 파장 스케일이 큰 음파는 상대적으로 크기(두께)가 큰 단위 구조(120)가 적층된 구조를 통해 제어되고, 상대적으로 파장 스케일이 작은 광파는 상대적으로 크기(두께)가 작은 서브 단위 구조(220)가 적층된 구조를 통해 제어될 수 있다.In more detail, the second 'medium layer 122' in contact with both sides of the
이 때, 공동 층(150)을 기준으로 제 1 서브 매질층(221)과 제 2 서브 매질층(222)이 대칭으로 번갈아 배열될 수 있으며, 제 1 서브 매질층(221)은 제 1 매질층(121)과 동일한 매질로 이루어지고, 제 2 서브 매질층(222)은 제 2 매질층(122)과 동일한 매질로 이루어질 수 있다. 제 서브 1 매질층(221) 및 제 2 서브 매질층(222)은 목표하는 파장 대역(예를 들어 광섬유 통신에 이용되는 1550 nm 에 인접한 대역)에서 광학 손실이 적은 매질로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 서브 매질층(221) 및 제 2 서브 매질층(222)은 음향학적 물성 및 광학적 물성(음향 임피던스 및 광학 임피던스)의 대비가 충분히 큰 매질로 이루어질 수 있다. In this case, the first
본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 서브 매질층(221)의 음향 임피던스 및 광학 임피던스는 상대적으로 작고, 그에 이웃한 제 2 서브 매질층(222)의 음향 임피던스 및 광학 임피던스는 상대적으로 클 수 있다. 예를 들어, 제 1 서브 매질층(221)은 이산화규소, 제 2 서브 매질층(222)은 규소로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the acoustic impedance and optical impedance of the first
이 때, 본 발명의 제 2 실시예에서의 공동 층(150)의 양 측에 접한 제 2' 매질층(122')이, 전술한 제 1 실시예에서의 제 2 매질층(122)과 동일하거나 유사하게 기능하여야 한다. 이에 따라, 일정한 두께의 서브 단위 구조(220)를 구성하는 제 2 서브 매질층(222)의 함유량이 제 1 서브 매질층(221)의 함유량보다 커야 하므로, 제 1 서브 매질층(221)의 두께는 제 2 서브 매질층(222)의 두께보다 작을 수 있다.At this time, the second medium layer 122' in contact with both sides of the
한편, 서브 단위 구조(220)는 복수 개로 구성될 수 있는데, 3개 이상으로 구성될 수 있다. 서브 단위 구조(220)의 개수가 3개보다 작으면 파동(광파)에 대한 반사체의 역할을 제대로 수행할 수 없으며, 서브 단위 구조(220)의 개수가 많아서 서브 단위 구조(220)를 이루는 매질층(제 1 서브 매질층(221)과 제 2 서브 매질층(222)) 각각의 크기(두께)가 광파의 1/4 파장보다 작아지면 광학 공동 모드가 나타나지 않기 때문에 적절한 서브 단위 구조의 수를 선정할 수 있다. 예를 들어, 1550 nm 에서 광학 공동 모드가 나타나기 위해서는, 서브 단위 구조(220)가 3개 내지 9개로 구성되는 것이 바람직하다. Meanwhile, the
이하, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(102)의 효과를 설명한다.Hereinafter, the effect of the acousto-
도 5 내지 도 7 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(102)의 집속 효과를 나타낸 그래프이다. 도 5 내지 도 7은 도 3에서와 동일한 조건에서, 음향과 광학 공동 모드 주파수에서의 음향 광학 상호 작용 구조체(102)의 위치에 따른 변위장 및 전기장을 도시한 그래프이다. 또한, 제 1 서브 매질층(221)은 이산화규소, 제 2 서브 매질층(222)은 규소인 경우이며, 서브 단위 구조(220)의 개수와 제 1 서브 매질층(221)의 두께(함유량)를 다르게 한 결과이다.5 to 7 are graphs showing the focusing effect of the acousto-
도 5는 도 4의 음향 광학 상호 작용 구조체(102)에서 공동 층(150)의 양 측에 배치된 서브 단위 구조(220)가 각각 9개이고, f1s = 0.1408 인 경우이고, 도 6은 서브 단위 구조(220)가 8개이고, f1s = 0.3064 인 경우이며, 도 7은 서브 단위 구조(220)가 3개이고, f1s = 0.2834 인 경우이다. FIG. 5 is a case in which 9
도 5 내지 도 7을 참조하면, 다양한 형태의 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(102)에서, 음향과 광학 공동 모드 주파수에서의 공동 층(150)에서 모두 큰 변위장과 큰 전기장이 나타난 것을 확인할 수 있다. 도 5 내지 도 7에서의 결과를 전술한 식(1)과 식(2)를 합한 음파와 광파의 상호 작용의 척도값으로 계산하면, 도 5의 경우는 913 GHz, 도 6의 경우는 768 GHz, 도 7의 경우는 933 GHz 이다. 따라서, 제 1 실시예와 비교할 때, 음파와 광파의 상호 작용의 척도값이 2배 가량 향상된 것을 확인할 수 있다. 이는 상대적으로 파장 스케일이 큰 음파는 상대적으로 크기(두께)가 큰 단위 구조(120)의 적층 구조를 통해 제어되고, 상대적으로 파장 스케일이 작은 광파는 상대적으로 크기(두께)가 작은 서브 단위 구조(220)를 통해 제어할 수 있기 때문이다. 즉, 입사된 음파와 광파 모두 매질 내에서의 손실을 줄일 수 있어서, 음파와 광파의 상호 작용이 크게 향상될 수 있다.5 to 7 , in the acousto-
또한, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 제 1 서브 매질층(221)의 함유량인 f1s 값이 작아질수록, 다시 말해, 제 2' 매질층(122')이 전술한 제 1 실시예에 따른 음향 광학 상호 작용 구조체(101)의 제 2 매질층(122)과 물성이 유사해 질수록, 음향 집속도가 향상되는 경향을 확인할 수 있다. In addition, referring to FIGS. 5 to 7 , as the value of f 1s , which is the content of the first
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 두 매질층(121, 122)이 주기적으로 반복되는 다층 구조(140)의 가운데에 음파와 광파를 집속하는 공동 층(150)을 구비함으로써, 음파와 광파의 상호 작용을 강화시킬 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, by providing a
또한, 공동 층(150)의 양 측에 배치된 다층 구조(140)에 계층 구조를 포함함으로써, 예를 들어, 공동 층(150)에 접하는 매질층에 서로 다른 서브 매질층(221, 222)이 주기적으로 반복되는 작은 스케일의 적층 구조를 삽입함으로써, 음파와 광파의 상호 작용을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, by including a hierarchical structure in the
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. It goes without saying that it falls within the scope of the invention.
100, 101, 102 음향 광학 상호 작용 구조체
120 단위 구조
121 제 1 매질층
122 제 2 매질층
122' 제 2' 매질층
140 다층 구조
150 공동 층
220 서브 단위 구조
221 제 1 서브 매질층
222 제 2 서브 매질층100, 101, 102 Acousto-Optical Interaction Structures
120 unit structure
121 first medium layer
122 second medium layer
122'second' media layer
140 multi-layer structure
150 common floors
220 sub-unit structure
221 first sub-medium layer
222 second sub-medium layer
Claims (17)
음향 임피던스(acoustic impedance) 및 광학 임피던스(optical impedance)가 다른 제 1 매질층과 제 2 매질층이 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 서로 교번하여 배열된 구조를 포함하는 한 쌍의 다층 구조; 및
상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 상기 한 쌍의 다층 구조 사이에 배치되고 양 면에 접한 매질과 음향 임피던스 및 광학 임피던스가 다른 매질로 이루어진 공동(cavity) 층을 포함하고,
상기 음파와 광파가 상기 공동 층에 집속되도록 상기 공동 층을 기준으로 상기 제 1 매질층과 제 2 매질층이 대칭으로 배열되며,
상기 한 쌍의 다층 구조 각각은 상기 공동 층에 접한 제 2' 매질층을 더 포함하고,
상기 제 2' 매질층은
음향 임피던스 및 광학 임피던스가 다르고 상기 제 1 매질층 및 상기 제 2 매질층 보다 두께가 작은 두 서브 매질층이 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 서로 교번하여 배열된 구조를 포함하는, 음향 광학 상호 작용 구조체.As a structure in which a plurality of media are stacked to generate an interaction between an incident sound wave and a light wave,
a pair of multilayer structures including a structure in which a first medium layer and a second medium layer having different acoustic impedance and optical impedance are alternately arranged along the direction in which the sound wave and the light wave travel; and
It is disposed between the pair of multilayer structures along the direction in which the sound wave and the light wave travel and includes a cavity layer composed of a medium contacting both sides and a medium having different acoustic impedance and optical impedance,
The first medium layer and the second medium layer are symmetrically arranged with respect to the cavity layer so that the sound wave and the light wave are focused on the cavity layer,
Each of the pair of multilayer structures further comprises a second 'medium layer adjoining the hollow layer,
The second 'medium layer is
Including a structure in which two sub-medium layers having different acoustic impedance and optical impedance and having a thickness smaller than that of the first medium layer and the second medium layer are alternately arranged along the direction in which the sound wave and the light wave travel working structure.
상기 제 2 매질층은 음향 임피던스와 광학 임피던스가 상기 제 1 매질층보다 더 크고,
상기 한 쌍의 다층 구조 각각은
상기 제 1 매질층 및 상기 제 2 매질층으로 이루어진 단위 구조가 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 복수로 적층된 구조를 포함하는, 음향 광학 상호 작용 구조체.The method of claim 1,
The second medium layer has an acoustic impedance and an optical impedance greater than that of the first medium layer,
Each of the pair of multilayer structures is
and a structure in which a unit structure including the first medium layer and the second medium layer is stacked in plurality along a direction in which the sound wave and the light wave travel.
상기 공동 층은 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 상기 한 쌍의 다층 구조와 연속적으로 배열되고, 상기 제 1 매질층과 동일한 매질로 이루어지는, 음향 광학 상호 작용 구조체.3. The method of claim 2,
and the cavity layer is continuously arranged with the pair of multilayer structures along a direction in which the sound waves and light waves travel, and is made of the same medium as the first medium layer.
상기 공동 층의 두께는 상기 광파의 1/8 파장 이상인, 음향 광학 상호 작용 구조체.3. The method of claim 2,
and the thickness of the cavity layer is at least 1/8 wavelength of the light wave.
상기 공동 층의 두께는 상기 단위 구조 각각의 두께의 2배인, 음향 광학 상호 작용 구조체.3. The method of claim 2,
and the thickness of the cavity layer is twice the thickness of each of the unit structures.
상기 공동 층의 두께와 상기 공동 층의 광학 굴절률의 곱이 상기 광파의 1/2 파장의 정수 배인, 음향 광학 상호 작용 구조체.3. The method of claim 2,
wherein the product of the thickness of the cavity layer and the optical refractive index of the cavity layer is an integer multiple of one half wavelength of the light wave.
상기 제 1 매질층 및 상기 제 2 매질층의 두께는 동일한, 음향 광학 상호 작용 구조체.6. The method of claim 5,
and the thickness of the first medium layer and the second medium layer are the same.
상기 제 1 매질층은 이산화규소(SiO2)로 이루어지고, 상기 제 2 매질층은 규소(Si)로 이루어지는, 음향 광학 상호 작용 구조체.8. The method of claim 7,
The first medium layer is made of silicon dioxide (SiO 2 ), and the second medium layer is made of silicon (Si).
상기 제 2' 매질층은
상기 제 1 매질층 및 상기 제 2 매질층 중 어느 한 매질층과 동일한 두께를 갖는, 음향 광학 상호 작용 구조체.The method of claim 1,
The second 'medium layer is
an acousto-optic interaction structure having the same thickness as any one of the first medium layer and the second medium layer.
상기 두 서브 매질층은,
제 1 서브 매질층, 및 음향 임피던스 및 광학 임피던스가 상기 제 1 서브 매질층보다 큰 제 2 서브 매질층이고,
상기 제 2' 매질층은,
상기 제 1 서브 매질층과 상기 제 2 서브 매질층으로 이루어진 서브 단위 구조가 상기 음파와 광파가 진행하는 방향을 따라 복수로 적층된 구조를 갖는, 음향 광학 상호 작용 구조체. 11. The method of claim 10,
The two sub-medium layers are
a first sub-medium layer, and a second sub-medium layer having acoustic impedance and optical impedance greater than those of the first sub-medium layer;
The second 'medium layer,
The acousto-optic interaction structure, wherein the sub-unit structure including the first sub-medium layer and the second sub-medium layer has a structure in which a plurality of sub-unit structures are stacked in a direction in which the sound waves and light waves travel.
상기 공동 층을 기준으로 상기 제 1 서브 매질층과 상기 제 2 서브 매질층이 대칭으로 배열되는, 음향 광학 상호 작용 구조체.12. The method of claim 11,
The acousto-optic interaction structure, wherein the first sub-medium layer and the second sub-medium layer are symmetrically arranged with respect to the cavity layer.
상기 제 1 서브 매질층은 상기 제 1 매질층과 동일한 매질로 이루어지고,
상기 제 2 서브 매질층은 상기 제 2 매질층과 동일한 매질로 이루어지는, 음향 광학 상호 작용 구조체.13. The method of claim 12,
The first sub-medium layer is made of the same medium as the first medium layer,
and the second sub-medium layer is made of the same medium as the second medium layer.
상기 제 1 서브 매질층의 두께는 상기 제 2 서브 매질층의 두께보다 작은, 음향 광학 상호 작용 구조체.14. The method of claim 13,
and a thickness of the first sub-medium layer is less than a thickness of the second sub-medium layer.
상기 제 2' 매질층은 상기 서브 단위 구조가 3개 이상으로 구성된, 음향 광학 상호 작용 구조체. 14. The method of claim 13,
The second 'medium layer is composed of three or more sub-unit structures, acousto-optic interaction structure.
상기 제 2' 매질층은
상기 공동 층과 상기 제 1 매질층 사이에 개재되어 연속으로 배열되고, 상기 제 2 매질층과 동일한 두께를 갖는, 음향 광학 상호 작용 구조체.14. The method of claim 13,
The second 'medium layer is
An acousto-optic interaction structure, which is interposed between the cavity layer and the first medium layer and is continuously arranged and has the same thickness as the second medium layer.
상기 제 2' 매질층은 상기 제 1 매질층 및 상기 제 2 매질층 중 나머지 한 매질층과 상기 공동 층 사이에 연속적으로 배열되는, 음향 광학 상호 작용 구조체.11. The method of claim 10,
and the second' medium layer is continuously arranged between the cavity layer and the other of the first and second medium layers.
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