KR20200123267A - 광학 빔 조향을 위한 플라즈모닉 표면-산란 요소 및 메타표면 - Google Patents
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Abstract
광학적으로 반사하는 표면으로부터 광학 복사(optical radiation)를 송신 및/또는 수신하기 위한 광학 송신기 및/또는 수신기를 포함하는 광학 빔-조향 디바이스를 위한 시스템 및 방법이 여기서 설명된다. 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(adjustable plasmonic resonant waveguides) 어레이가 광학 동작 파장보다 작은 요소 간 간격으로 상기 표면에 배열된다. 컨트롤러는 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 전압 디퍼런셜 패턴을 인가한다. 전압 디퍼런셜 패턴은 광학 전자기 복사(optical electromagnetic radiation)를 반사하기 위한 서브파장 반사 위상(sub-wavelength reflection phase) 패턴에 대응한다. 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 일 실시형태는 표면으로부터 연장되는 제1 및 제2 금속 레일을 포함한다. 상기 금속 레일은 서로 이격되어 그들 사이에 채널을 형성한다. 전기적으로-조정가능한 유전체가 상기 채널 내에 배치된다.
Description
우선권 주장 기초출원(들)의 모든 내용이 본 명세서와 모순되지 않는 한 참조로 여기에 편입된다.
본 개시는 재구성 가능한 안테나 기술에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 광학 주파수에서 동작되는 재구성 가능한 반사형 안테나 요소에 관한 것이다.
도 1a는 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 단순화된 실시형태를 도시한다.
도 1b는 절연체 및 반사체를 갖는 표면으로부터 연장되는 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 1c는 횡 자기(transverse magnetic)(TM) 편광을 사용하여 법선에 대해 약 70 °로 광학 여기(optical excitation)된 도 1b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내의 전기 및 자기 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다.
도 2a는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 아래에 반사체 패치를 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 단순화된 실시형태를 도시한다.
도 2b는 절연체 및 매립된 반사체 패치를 갖는 표면으로부터 연장되는 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 2c는 도 2b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내의 전기 및 자기 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다.
도 3a는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 아래에 노치된 반사체를 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 단순화된 실시형태를 도시한다.
도 3b는 절연체 및 노치된 반사체를 갖는 표면으로부터 연장되는 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 3c는 도 3b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내의 전기 및 자기 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다.
도 4a는 n개의 하부 브래그 반사체를 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 단순화된 실시형태를 도시한다.
도 4b는 브래그 반사체(Bragg reflector) 표면으로부터 연장되는 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 4c는 도 4b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내의 전기 및 자기 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다.
도 5a는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 아래에 다중-채널 폭(multi-channel width) 반사체 패치를 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 단순화된 실시형태를 도시한다.
도 5b는 절연체 및 매립된 다중-채널 폭 반사체 패치를 갖는 표면으로부터 연장되는 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 6은 전기적으로 조정가능한 유전체의 굴절률의 함수로서 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 대한 일 실시예의 반사 위상(reflection phase)의 근사치를 나타낸다.
도 7은 높은 Q값(high-Q)의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 일 실시예에 대한 반사 스펙트럼의 근사치를 나타낸다.
도 8은 도 1a에 도시된 안테나와 유사한 광학 표면 산란 안테나를 통해 가능한 반사된 광학 복사(reflected optical radiation)의 조향가능 빔(steerable beam)의 단순화된 다이어그램을 도시한다.
도 9는 송신 및/또는 수신 광학 표면 산란 안테나 시스템을 형성하기 위한 홀로그래픽 메타표면, 제어로직, 메모리 및 입력/출력 포트를 도시한다.
도 10은 특정 동작 대역폭에 대해 예시적인 치수를 갖는 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 11a는 광학 송신기 또는 수신기를 갖는 튜닝 가능한 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 실시예를 도시한다.
도 11b는 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 포함하는 튜닝 가능한 광학 표면으로부터 조향가능 광학 빔을 통해 광학 복사(optical radiation)를 송신(또는 수신)하는 송신기(또는 수신기)를 도시한다.
도 12는 광학적으로 투명한 윈도우를 갖는 패키징된 고체-상태 조향가능 광학 빔 안테나 시스템의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 1b는 절연체 및 반사체를 갖는 표면으로부터 연장되는 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 1c는 횡 자기(transverse magnetic)(TM) 편광을 사용하여 법선에 대해 약 70 °로 광학 여기(optical excitation)된 도 1b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내의 전기 및 자기 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다.
도 2a는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 아래에 반사체 패치를 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 단순화된 실시형태를 도시한다.
도 2b는 절연체 및 매립된 반사체 패치를 갖는 표면으로부터 연장되는 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 2c는 도 2b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내의 전기 및 자기 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다.
도 3a는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 아래에 노치된 반사체를 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 단순화된 실시형태를 도시한다.
도 3b는 절연체 및 노치된 반사체를 갖는 표면으로부터 연장되는 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 3c는 도 3b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내의 전기 및 자기 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다.
도 4a는 n개의 하부 브래그 반사체를 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 단순화된 실시형태를 도시한다.
도 4b는 브래그 반사체(Bragg reflector) 표면으로부터 연장되는 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 4c는 도 4b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내의 전기 및 자기 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다.
도 5a는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 아래에 다중-채널 폭(multi-channel width) 반사체 패치를 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 단순화된 실시형태를 도시한다.
도 5b는 절연체 및 매립된 다중-채널 폭 반사체 패치를 갖는 표면으로부터 연장되는 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 6은 전기적으로 조정가능한 유전체의 굴절률의 함수로서 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 대한 일 실시예의 반사 위상(reflection phase)의 근사치를 나타낸다.
도 7은 높은 Q값(high-Q)의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 일 실시예에 대한 반사 스펙트럼의 근사치를 나타낸다.
도 8은 도 1a에 도시된 안테나와 유사한 광학 표면 산란 안테나를 통해 가능한 반사된 광학 복사(reflected optical radiation)의 조향가능 빔(steerable beam)의 단순화된 다이어그램을 도시한다.
도 9는 송신 및/또는 수신 광학 표면 산란 안테나 시스템을 형성하기 위한 홀로그래픽 메타표면, 제어로직, 메모리 및 입력/출력 포트를 도시한다.
도 10은 특정 동작 대역폭에 대해 예시적인 치수를 갖는 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실시예를 도시한다.
도 11a는 광학 송신기 또는 수신기를 갖는 튜닝 가능한 광학 표면 산란 안테나 디바이스의 실시예를 도시한다.
도 11b는 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 포함하는 튜닝 가능한 광학 표면으로부터 조향가능 광학 빔을 통해 광학 복사(optical radiation)를 송신(또는 수신)하는 송신기(또는 수신기)를 도시한다.
도 12는 광학적으로 투명한 윈도우를 갖는 패키징된 고체-상태 조향가능 광학 빔 안테나 시스템의 예시적인 실시형태를 도시한다.
다양한 실시형태에서, 재구성 가능한 안테나는 메타물질 표면 안테나 기술(metamaterial surface antenna technology)(MSAT)을 활용한다. 표면 산란 안테나 및 메타표면 안테나로도 알려진 메타물질 표면 안테나는, 예를 들면 미국 특허공개 No. 2012/0194399 에 기술되어 있으며, 이는 그 전체가 여기에 참조로 편입된다. 참조파(reference wave) 또는 피드파(feed wave)를 특징으로 하는 표면 산란 안테나의 추가 요소, 응용 및 특징은 각각 미국 특허공개 Nos. 2014/0266946, 2015/0318618, 2015/0318620, 2015/0380828 및 2015/0372389 에 기술되어 있고, 각각의 내용은 그 전체가 여기에 참조로 편입된다. 자유공간 참조파 또는 피드파를 사용하는 관련 시스템의 예시는, 예를 들면 미국 특허공개 No. 2015/0162658 에 기술되어 있으며, 이는 그 전체가 여기에 참조로 편입된다.
여기에 설명된 시스템 및 방법은 반사 표면(reflective surface)을 비추기 위해 자유-공간 피드(free-space feed) 구성을 사용한다. 반사 표면은 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(adjustable plasmonic resonant waveguides)으로 채워져 있다. 본 개시에 걸쳐, 특정 필드 패턴을 갖는 반사하여 나가거나 전송되는 파를 제공하기 위해 자유-공간 참조파로 표면을 비추는 것을 포함하는 각각의 개시된 실시형태에 대해, 상기 표면으로부터 들어오는 또는 수신된 파를 반사한 다음 특정 필드 패턴에 따라 반사 파를 검출하는 것을 포함하는 역의(reciprocal) 실시형태도 고려된다. 보다 일반적으로, 여기에 설명된 안테나 시스템 및 방법은 동일한 디바이스를 통해 송신 및 수신(송수신(transceive))하거나, 송신만 하거나, 수신만 하거나, 또는 하나의 디바이스를 통해 송신하고 별개이지만 유사한 디바이스를 통해 수신하는데 사용될 수 있다. 간결함을 위해, 이러한 디바이스 및 방법은 수신 및/또는 송신의 다른 조합이 고려된다는 이해 하에 송신만 또는 수신만 하는 것으로 설명될 수 있다.
현재 설명되는 시스템 및 방법은 위에서 기술된 여러 간행물에서 보다 더 높은 주파수에서 작동한다. 특히, 여기에 설명되는 시스템 및 방법은 적외선 및/또는 가시 주파수 범위에서 작동한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 근적외선, 적외선, 가시광 및 근자외선 주파수는 일반적으로 "광학(optical)" 주파수 및 파장으로 지칭될 수 있다. 동작 주파수가 광학 주파수로 확대되면 개개의 산란 요소(scattering elements)의 크기와 인접한 산란 요소 사이의 간격은 비례적으로 축소되어, 기술의 서브파장(subwavelength)(예: 메타물질(metamaterial)) 측면을 보존한다. 광학 주파수에서 작동하기 위한 관련 길이 스케일은 미크론(microns) 이하일 수 있다. 일반적으로 피쳐(feature) 크기는 기존 인쇄회로기판(PCB) 프로세스를 위한 전형적인 길이 스케일보다 작다. 따라서, 본 개시의 여러 실시형태는 상보형 금속산화 반도체(complementary metal-oxide-semiconductor)(CMOS) 제조방법과 같은 마이크로-리소그래피 및/또는 나노-리소그래피 공정을 사용하여 제조될 수 있다.
본 시스템 및 방법은 위에서 설명된 여러 간행물과 상당히 상이한 구조를 이용한다. 구체적으로, 여기에 설명되는 시스템 및 방법은 금속 및 유전체의 플라즈모닉 계면(plasmonic interfaces)과 관련된다. 여기에 설명된 광학 표면산란 안테나의 다양한 응용에는 광검출 및 거리측정(light detection and ranging)(LiDAR)을 통한 이미징, 구조화 조명(structured illumination)을 통한 이미징, 자유-공간 광통신(예: 단일-빔 및 다중-입력-다중-출력(multiple-input-multiple-output)(MIMO) 구성), 자유-공간 광통신을 위한 포인팅 및 트래킹이 포함되지만, 이에 국한되지는 않는다.
다양한 실시형태에서, 재구성 가능한 안테나 애퍼쳐는 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(adjustable plasmonic resonant waveguides)으로 채워진다. 표면 플라즈몬(surface plasmon)은 광학 주파수에서 음의 유전율(permittivity)을 가진 물질(예: 금, 은, 백금, 알루미늄 등과 같은 플라즈모닉 금속)과 광학 주파수에서 양의 유전율을 가진 물질(예: 유전체) 사이의 계면에서 이동하는 비-복사(non-radiative) 전자기파이다. 따라서, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 2개의 금속 레일 사이에 끼워진(sandwiched) 조정가능한 유전율을 갖는 유전체로 구현될 수 있다.
광학 주파수에서 유전체의 유전율은 상기 유전체의 유전 상수(dielectric constant)와 상관 관계가 있으며, 이는 또한 광학 주파수에서 유전체의 굴절률(refractive index)과 밀접하게 관련되어 있음이 이해될 수 있다. 따라서, 높은 Q값의(high-Q) 플라즈모닉 공진 도파관의 유전체 굴절률의 완만한 변화는 높은 Q값의 플라즈모닉 공진 도파관의 공진 파장(들)(resonant wavelength(s))에 상당한 시프트를 초래한다. Q 인자가 높을수록 유전 상수의 주어진 변화에 대한 공진 시프트가 더 커진다.
플라즈모닉 공진 도파관의 공진 근처에서 고정된 작동 주파수를 가정하면, 안테나 시스템으로부터 산란된 필드는 개개의 플라즈모닉 공진 도파관의 조정된 유전 값(dielectric values)의 함수로 위상 및/또는 진폭이 변할 수 있다. 위상과 진폭은 로렌츠 공진(Lorentzian resonance)을 통해 연관되지만, 애퍼쳐 위로(over) 필드 위상은 홀로그래픽(holographic) 및/또는 빔-형성(beam-forming) 설계에 사용될 수 있다. 아래에 설명되는 시스템과 방법은 추가 도입되는 위상-시프터(phase-shifters) 없이 상당한 제어를 가능하게 한다.
튜닝 가능한(tunable) 유전체 재료(예를 들어, 전기적으로 조정가능한(electrically-adjustable) 유전체)의 인덱스 변조(index modulation) 범위는 재료 선택에 기초하여 제한된다. 튜닝 가능한 방사(radiating) 또는 산란(scattering) 요소의 어레이를 가진 안테나 애퍼쳐는 높은 Q값, 저손실, 서브파장 플라즈모닉 공진 도파관을 가질 수 있다.
다양한 실시형태에서, 산란 및/또는 방사를 위한 튜닝 가능한 플라즈 모닉 공진 도파관은 상대적으로 높은 Q값을 가지고, 저손실이며, 전체 또는 거의 전체의 위상 제어를 제공하기에 충분히 튜닝 가능한 것으로 본 명세서에서 설명된다. 구체적인 실시예로서, 표면은 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관으로 구성될 수 있다. 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 요소 간 간격(inter-element spacing)은, 예를 들어 동작 대역폭 내의 광학 동작 파장보다 작을 수 있다. 상기 표면은 동작 대역폭 내에서 광학 전자기 복사를 반사하는 광학적으로 반사하는 표면을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면으로부터 연장되는 제1 금속 레일 및 상기 표면으로부터 연장되는 제2 금속 레일을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 금속 레일은 은, 금 및/또는 알루미늄과 같이, 표면 플라즈몬을 지원하는 금속의 하나 이상의 조합을 포함할 수있다. 구리, 티타늄 및/또는 크롬과 같은 다른 플라즈모닉 금속이 일부 실시예에서 사용될 수 있다. 전기적으로-조정가능한 유전체(electrically-adjustable dielectric)는 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 형성하기 위해 제1 및 제2 금속 레일 사이의 채널에 배치될 수있다. 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 전기적으로-조정가능한 유전체에 인가되는 전압을 변경함으로써 튜닝되거나 조정될 수 있다.
각각의 금속 레일은 폭보다 긴 길이를 가질 수 있다. 각각의 기다란(elongated) 레일의 길이는 또한 각 금속 레일이 표면으로부터 연장되는 높이보다 클 수 있다. 각각의 기다란 금속 레일의 폭은 구체적인 구성에 따라 높이보다 작거나, 같거나 또는 클 수 있다. 상기 기다란 금속 레일은 표면에 수직으로 또는 표면에 대해 일정 각도로(at an angle) 연장될 수 있다. 뒤에 설명되는 도면에 따라, 상기 기다란 금속 레일은 상기 표면의 양 끝 또는 에지 사이에 이어지는 벽 또는 리지(ridges)로 나타날 수 있다. 제1 금속 레일은 제2 금속 레일에 실질적으로 평행할 수 있고 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 제1 및 제2 금속 레일에 의해 정의된 채널 내에 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 표면에서 높이(H)까지 연장되는 제1 및 제2 금속 레일을 포함할 수 있다. 각각의 금속 레일은 폭(W) 및 길이(L)를 가질 수 있으며, 여기서 길이(L)는 높이(H) 및/또는 폭(W) 보다 훨씬 더 크다. 각 플라즈모닉 공진 도파관은 실질적으로 서로 평행하고 채널 폭(C) 만큼 이격된 두 개의 실질적으로 평행한 금속 레일에 의해 정의될 수 있다. 전기적으로-조정가능한 유전체는 상기 채널 내부에 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 전기적으로-조정가능한 유전체는 금속 레일의 상단까지 채널을 채울 수 있고, 다른 실시형태에서 전기적으로-조정가능한 유전체는 채널을 부분적으로만 채울 수 있다.
가변 전압 디퍼런셜(variable voltage differential)이 (예를 들어, 컨트롤러를 통해) 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 제1 및 제2 금속 레일에 인가될 수 있다. 상기 전기적으로-조정가능한 유전체의 유전상수는 인가된 전압 디퍼런셜에 기초하여 변할 수 있다. 각각의 전압 디퍼런셜은 상이한 유전상수(dielectric constant) 및 관련 굴절률(refractive index)에 대응할 수 있고, 각각의 유전상수 또는 굴절률은 각각의 개별 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 고유한 반사 위상(unique reflection phase)에 대응할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 상기 표면은 금속 표면과 같이 광학적으로 반사하고 전기적으로 전도성인 표면을 포함할 수 있다. 구체적인 실시예로서, 상기 표면은 절연 층에 의해 금속 레일로부터 분리된 구리층을 포함한다. 다른 실시예에서, 기다란(elongated) 구리 패치가 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 하나 이상의 채널 아래로 연장될 수 있다. 광학적으로 반사하는(optically reflective) 표면은 기판 아래에 위치하거나 기판 내에 매립될 수 있다. 기판은 광학적으로 투명하거나 동작 대역폭 내의 파장에서 대부분의 에너지를 흡수할 수 있다. 일부 실시형태에서, 기판은 실질적으로 반사성 금속으로 덮여질 수 있다. 재료는 동작 대역폭 및/또는 그 외 원하는 반사율 특성에 따라 달라질 수 있다. 다양한 동작 대역폭에 대해 적합한 금속의 예로는 구리, 은, 금, 니켈, 이리듐, 알루미늄 등이 있다.
일부 실시형태에서, 기판 상의 반사 패치(reflective patches) 또는 반사 코팅(reflective coatings)은 하나 이상의 재료 층(예를 들어, 높은 굴절률을 갖는 제1 층 및 낮은 굴절률을 갖는 제2 층)을 갖는 고-반사(high-reflective) 패치 또는 코팅으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 표면은 높은 굴절률과 낮은 굴절률을 갖는 유전체 교번 층(alternating layers)을 포함할 수 있다. 그러한 반사체는 브래그 반사체(Bragg reflector)로 구성되거나 지칭될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 표면은 층으로서 반사 물질로 완전히 덮인 기판을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 표면은 매립(embedded) 층으로서 반사 재료를 포함하는 기판을 포함할 수있다. 다른 실시형태에서, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 치수에 대응하는 치수를 갖는 반사 재료의 패치가 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 실질적으로 아래에 위치된다. 일부 실시형태에서, 비-전도성(non-conductive) 층(예를 들어, 실리콘 다이옥사이드)은 금속 레일 및 전기적으로-조정가능한 유전체로부터 (전기적으로 전도성일 수 있는) 반사 패치 또는 층을 분리할 수 있다.
표면 상에 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 배열(arrangement)은 동작 대역폭에 대해 서브-파장 비율(proportions)을 갖는 메타물질 디바이스로서 기능하는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 갖는 메타표면(metasurface)으로 설명될 수 있다. 따라서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 사이의 요소 간 간격은 일반적으로 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 1 파장보다 작다(예를 들면, 파장의 3/4 또는 파장의 1/2). 일부 실시형태에서, 요소 간 간격은 1/2 파장보다 상당히 작을 수 있다(예를 들어, 1/5, 1/10, 또는 그보다 더 작을 수 있음).
조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 길이에 수직으로 정의된 1-차원 어레이로 배열될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 표면의 일 단부 또는 에지로부터 표면의 다른 단부 또는 에지로 연장하도록 길게 늘여질 수있다. 일부 실시형태에서, 기다란 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 1-차원 어레이는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 하나의 또는 양 단부가 표면의 에지로 연장됨이 없이 상기 표면 상에 형성될 수 있다. 즉, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 1-차원 어레이는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 길이 및/또는 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 어레이의 전체 폭보다 더 큰 치수를 갖는 표면 상에 위치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 실질적으로 기다란 금속 레일은 실질적으로 균일 한 간격으로 서로 실질적으로 평행하게 배열될 수 있고, 전기적으로-조정가능한 유전체는 인접한 금속 레일에 의해 정의되는 각 채널 내에 배치될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 많은 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관과 금속 레일을 공유할 수 있다.
조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 공진(resonance)은 금속 레일의 높이, 폭 및/또는 길이에 적어도 부분적으로 의존할 수 있다. 따라서, 금속 레일들의 하나 이상의 치수는 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 대한 타겟 동작 대역폭, 타겟 공진 대역폭, 타겟 Q 인자, 및/또는 다른 타겟 기능을 얻도록 선택될 수 있다.
구체적 실시예를 제공하기 위해, 기다란 금속 레일은 표면으로부터 대략 300 및 1500 나노미터 사이의 높이로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 기다란 금속 레일은 905 나노미터의 동작 파장을 포함하는 실시형태에 대해 표면에서 400 나노미터의 높이로 연장될 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 기다란 금속 레일은 905 나노미터의 동작 파장을 포함하는 실시형태에 대해 표면에서 600 나노미터의 높이로 연장될 수 있다. 더 긴 파장(예를 들어, 1550 나노미터)을 포함하는 동작 대역폭의 경우, 상기 기다란 금속 레일은 2차 또는 3차 고조파 실시형태에 대해 각각 표면에서 약 700 또는 1050 나노미터의 높이로 연장될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 1500 나노미터를 초과하는 벽의 기다란 금속 레일(walls elongated metal rails)이 사용될 수 있다. 상기 기다란 벽의 정확한 높이는 특정 주파수 또는 주파수 대역에 대해 및/또는 아래에서 논의되는 바와 같이 다양한 타겟 공진 특성을 얻기 위해 조정될 수 있다.
각각의 기다란 금속 레일은 대략 50 및 300 나노미터 사이의 폭을 가질수 있다. 예를 들어, 기다란 금속 레일 각각은 약 150 나노미터의 폭을 가질 수 있다. 각각의 기다란 금속 레일은 100 및 200 나노미터 사이의 채널 간격 또는 채널 폭만큼 인접한 기다란 금속 레일(들)로부터 이격될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 기다란 금속 레일들 사이의 간격은 균일하거나, 패턴화되거나, 랜덤하거나, 의사 랜덤(pseudorandom) 할 수 있다.
여기에 설명된 바와 같이, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관들은 금속 레일을 공유할 수 있다. 따라서, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 요소 간 간격 또는 피치는 제1 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 채널 중심과 제2 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 채널 중심 사이의 거리로 설명될 수 있다. 채널 및 플라즈모닉 금속 레일의 폭이 균일한 실시형태에서, 요소 간 간격 또는 피치는 채널과 단일의 플라즈모닉 금속 레일의 결합된 폭과 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 하나의 열(row)의 양단부에서 (즉, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 1-차원 어레이) 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관들은 하나의 기다란 금속 레일만을 공유하는 반면, 다른 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 모두 양쪽에 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관들과 두 개의 기다란 금속 레일을 공유한다. 이러한 실시형태에서, 서로 실질적으로 평행하게 배열된 100 개의 기다란 금속 레일은 1-차원 어레이로 99개의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 형성할 수 있다.
각각의 기다란 금속 레일의 높이 및 폭 치수는 동작 대역폭 내의 파장들 또는 파장에 대한 타겟 공진 및/또는 Q 인자에 기초할 수 있다. 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 총 개수 및 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에서 금속 레일의 길이는 안테나 디바이스에 대해 타겟 반사 표면을 얻기 위해 선택될 수있다.
전술한 실시형태들은 표면 상에 기다란 금속 레일의 1 차원 어레이를 고려하지만, 일부 실시형태에서, 기다란 벽이 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 M x N 어레이를 형성하기 위해 임의의 수의 행(rows)을 갖는 임의의 수의 열(columns)로 배열될 수 있다. 제어 시스템은 한 쌍의 기다란 금속 레일 사이에 전압 디퍼런셜을 공급하기 위해 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각을 선택적으로 어드레싱하기 위해 회로 매트릭스(a matrix of circuitry)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 기다란 금속 레일들은 동심 링(concentric rings)으로 또는 다각형의 동심 변(concentric sides)으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 기다란 금속 레일은 동심 링이 원형이 되도록 만곡될 수 있다. 선택적으로, 기다란 금속 레일은 직선일 수 있고 육각형, 팔각형 등과 같은 다각형의 동심 변으로 배열될 수 있다.
일부 실시형태에서, 기다란 금속 레일은 실질적으로 직사각형 베이스를 가질 수 있지만, 측면은 약간 안으로 (또는 밖으로) 플레어(flared)로 될 수 있다. 제조상의 결함 또는 정량화 가능하거나 예상되는 제조 아티팩트는, 여기 설명된 실시형태의 범위 및 기능을 벗어나지 않고, 완벽하게 직사각형이 아닌 금속 레일 및/또는 채널을 초래할 수 있다. 예를 들어, 금속 레일은 평면 벽, 베이스 또는 상단을 가질 수 있거나, 선택적으로 이들은 여기 설명된 실시형태의 범위를 벗어나지 않고 약간 볼록하거나 오목할 수 있다.
일부 실시형태에서, 각각의 금속 레일의 베이스는 각각의 금속 레일의 상부보다 약간 더 크거나 작을 수 있어서, 각각의 금속 레일은 기다란 각뿔대(truncated pyramid) 또는 반전된 기다란 각뿔대 처럼 형성될 수 있다. 이러한 형상의 차이는 일부의 경우 제조 또는 에칭의 산물일 수 있다. 예를 들어, 화학적 또는 물리적 에칭을 사용하여 직사각형 베이스를 만들려는 시도는 둥근 모서리와 베이스 및 베이스와 동일한 면적을 갖지 않는 상단이 있는 약간 기형의 형상을 초래할 수 있다.
조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 특정 주파수 대역에 대해 선택되고 채널 내에 배치된 전기적으로-조정가능한 유전체에 기초한 공진 및 Q 인자를 갖도록 구성될 수 있다. 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은 대략 5 및 100 사이의 Q 인자를 갖는 "높은 Q값 (high-Q)" 으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은 대략 10 및 30 사이의 Q 인자를 가질 수 있다. 하나의 구체적인 실시형태에서, 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은 대략 20의 Q 인자를 갖는다.
전술한 바와 같이, 기다란 금속 레일은 광학 동작 대역폭 내에서 주파수의 기본 고조파 모드(fundamental harmonic mode)에 대응하는 채널 폭 만큼 이격될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 하나의 안티노드(antinode)가 채널 폭에서 구현될 수 있다. 상기 금속 레일의 높이는 기본 고조파 모드에도 대응할 수 있어, 채널 내의 자기장 안티노드의 수가 1에 채널의 길이를 따라 구현될 수 있는 자기장 안티노드의 수를 곱한 것이 된다.
선택적으로, 금속 레일의 높이는 2차 고조파 모드에 대응하도록 선택 될 수 있어서, 금속 레일의 상부와 상기 표면 사이의 채널 내에서 2개의 자기장 안티노드가 구현될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내에서 구현될 수 있는 자기장 안티노드의 수는 2에 채널의 길이를 따라 구현될 수 있는 자기장 안티노드의 수를 곱한 것과 동일하다. 2개의 자기장 안티노드를 수용하는 더 넓은 채널을 사용하면 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내에서 구현할 수 있는 자기장 안티노드의 수는 4에 채널 길이를 따라 구현할 수 있는 자기장 안티노드의 수를 곱한 것과 같다. 따라서, 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 두 금속 레일 사이의 전기적으로-조정가능한 유전체 내에 형성될 수 있는 자기장 안티노드의 총 수는, (i) 채널 폭, (ii) 표면으로부터의 수직 높이, 및 (iii) 금속 레일의 길이의 함수이다. 높이, 채널 폭 및 길이의 임의의 조합을 선택하여 주어진 치수(dimension)에서 기본, 2차, 3차 등 고조파 모드를 얻을 수 있다.
다양한 실시형태에서, 반사된 전자기 복사(예를 들어, 광학 복사)의 위상은 금속 레일 쌍 사이에 배치된 전기적으로-조정가능한 유전체의 굴절률에 의존한다. 전기적으로- 조정가능한 유전체의 굴절률 및 관련 유전율 및 유전상수는 상기 전기적으로-조정가능한 유전체에 걸쳐 전압 차를 생성하기 위해 하나 또는 두 금속 레일에 인가되는 바이어스 전압에 기초하여 동적으로 선택 및 조정가능하다.
컨트롤러가 어레이에서 개별 또는 그룹의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 전압 디퍼런셜(voltage differentials)을 선택적으로 인가하기 위해 사용될 수 있다. 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 어레이에 인가된 전압 디퍼런셜의 패턴은 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 굴절률 패턴에 대응하며, 이는 다시 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 반사 위상 패턴에 대응한다. 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 서브파장 간격 및 요소 크기로 인해, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 반사 위상 패턴은 입사 광 방사선의 특정 반사 패턴에 대응한다.
따라서, 인가된 전압 디퍼런셜의 패턴 세트는 입사하는 광학 방사의 반사 패턴 세트에 대응한다. 인가된 전압 디퍼런셜 패턴은 송신 및 수신 어플리케이션 모두에서 광학 빔 형성(optical beamforming)을 위해 결정될 수 있다. 타겟 빔폼(beamform)은 개별 또는 그룹의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 결정가능한(determinable) 패턴의 전압 디퍼런셜을 인가하여 얻을 수 있다.
적절한 전기적으로-조정가능한 유전체의 예는 액정(liquid crystal)이다. 하나의 구체적인 실시형태에서, 전압 디퍼런셜은 액정의 굴절률을 대략 10 % 까지 변화시키기 위해 제1 (낮은) 전압과 제2 (더 높은) 전압 사이에서 변할 수 있다. 일부 응용에 적합한 또 다른 전기적으로-조정가능한 유전체는 전기-광학 폴리머(electro-optic polymer)이다. 전기-광학(electro-optic)(EO) 폴리머 재료는 Pockels 효과로 알려진 2차 분 극률(polarizability)에 기초한 굴절률 변화를 나타내며, 여기서 인덱스 변조는 인가된 정적(static) 또는 무선 주파수 전기장에 비례한다. 이러한 재료는 일반적으로 폴리머 호스트에 도핑된 저분자 유기물이며, 이는 뛰어난 용액 가공성(processability)을 제공한다. 인덱스 변조(index modulation)는 다음과 같이 주어진다.
(수학식 1) 에서 n은 선형 굴절률, E는 인가된 전기장, r33 은 Pockels 계수이다. 전기장은 유전 파괴(dielectric breakdown)에 의해 제한되기 때문에 합성 화학 및 재료 개발의 목표는 Pockels 계수를 높이는 것이다. 최첨단 재료는 ~ 150 pm/V의 Pockels 계수를 가지며, 결과적으로 약 2 % 의 Δn/n 성능을 제공한다. 보다 새롭고 최근에 개발된 화학으로 인해 잠재적으로 6 % 의 큰 인덱스 변조를 달성할 수 있는 전기-광학 폴리머가 나왔다. 그 효과는 비선형 분극률에 기인하기 때문에 전기-광학 폴리머의 응답 시간은 매우 빨라(수 fs), 디바이스 변조 속도가 40GHz 를 초과하는 결과가 된다. 니오브산 리튬(lithium niobate)과 같은 전기-광학 결정 재료에 비해 비선형 계수가 크기 때문에, 전기-광학 폴리머는 변조기(modulators)로 사용될 수 있고, 고밀도 포토닉 집적 회로(photonic integrated circuits)를 구현할 수 있다.
많은 회사가 전기-광학 재료의 합성과 이들의 Lightwave Logic 및 Soluxra와 같은 Mach-Zender 변조기로의 통합을 상용화 했다. 그 결과, 열 안정성, 장기간 동작 및 전기장 방향을 따른 비선형 분자의 효율적인 폴링(poling)(배향)과 같은 전기-광학 폴리머와 관련된 많은 문제가 다뤄졌다. 그 결과, 전기-광학 재료가 일부 응용에서 전기적으로-조정가능한 유전체로 사용될 수 있게 되었다. 일부 접근 방식에서, 전기-광학 폴리머는 LiDAR 단일-빔 스캐닝 및 구조화된 조명, 또는 빔 포밍 및 데이터 인코딩을 동시에 수행하는 홀로그램을 사용한 자유-공간 광 통신과 같이, MHz 및 GHz 속도 스위칭이 필요한 어플리케이션에 적합할 수 있다(따라서 멀티-유저 MIMO 스킴(schemes)을 허용함).
앞서 언급한 바와 같이, 액정은 전기적으로-조정가능한 유전체로 사용될 수있다. 액정은 굴절률에서 이방성(anisotropy)을 나타내는 광범위한 종류의 유기 물질이고, 이는 분자 배향에 의존하며 교류 전기장으로 제어된다. 널리 사용되는 네마틱 액정(nematic liquid crystals)에서 비정상(extraordinary) 굴절률과 정상(ordinary) 굴절률 사이의 변조는 전기-광학 고분자의 성능을 초과하는 최대 13 % 까지 가능하다. 그러나 인덱스 변조는 전체 분자의 물리적 재배향(reorientation)으로 인해 발생하기 때문에 디스플레이와 같은 일반적인 액정 디바이스의 스위칭 타임은 상대적으로 느리며 (~ 10 밀리 초(millisecond)), 액체의 회전 점도 및 탄성 상수에 의해 제한된다.
마이크로-스케일 디스플레이와 비교하여, 액정의 스위칭 시간은 전극 간격이 더 작은 기하학적 구조와 저점도(low viscosity)에 최적화된 재료에서 현저히 감소될 수 있어, 메타표면 구조(metasurface structures)에서 마이크로 초(microsecond) 스위칭 타임이 가능하다. 스위칭 타임은 대부분 탄성 완화로 인한 온에서 오프로(on-to-off) 전환에 의해 제한되며, 결과적으로 직교 전극(orthogonal electrodes)을 채택하는 디바이스 기하학적 구조(geometries)는 스위칭 타임을 더욱 줄일 수 있다.
액정 재료의 편재성(ubiquity), 산업적 생산 및 견고성(robustness)은 동적 광학 메타표면과 함께 사용하기 위한 액정의 주요 장점이다. 일부 접근법에서, 상대적으로 낮은 스위칭 속도를 갖는 액정 재료는 자유-공간 광 통신을 위한 동적 홀로그램을 제공하는데 적합할 수 있으며, 여기서 광 빔(optical beam)은 송신기 및 수신기 움직임 및 진동의 타임 스케일, 일반적으로 밀리 초(millisecond) 타임스케일로 조정될 수 있다. 다른 접근법에서, 상대적으로 높은 스위칭 속도(예: 저점도 액정 및/또는 카운터-전극 구조의 사용에 의해 향상 됨)를 갖는 액정 재료는 구조화된 조명을 기반으로 하는 LiDAR 스캐닝 및/또는 계산 이미징(computational imaging)에 적합할 수 있고 여기서는 MHz 속도가 필요할 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 하나 이상의 유형의 칼코게나이드(chalcogenide) 유리가 전기적으로-조정가능한 유전체로 사용될 수 있다. 칼코게나이드 유리는 단파 적외선 스펙트럼에서 30 % 가 넘는 인덱스 변조와 함께 결정질(crystalline)에서 비정질 상(amorphous phase)으로 특유의 구조적 상 전이를 가지며, 이들은 매우 다른 전기적 및 광학적 특성을 갖는다.
칼코게나이드 유리의 상전이(phase transition)는 열적으로 유도되고 칼코게나이드의 직접적인 전기 가열을 통해 달성될 수 있다. 일 실시예는 Ge2Sb2Te5(GST)이고, 이는 ~ 200 °C 에서 결정질이 되고 ~ 500 °C 의 멜트-??칭(melt-quenching) 온도에서 비정질 상태로 다시 전이될 수 있다. 이 두 상태 사이의 큰 인덱스 변조 (~ 30 %)에 부가하여, 또 하나의 매력적인 특징은 추가적인 전기적 자극없이 물질의 상태가 유지된다는 것이다. 이러한 이유에서, GST는 비-휘발성 전자 메모리에 사용될 수 있으며 전광 메모리(all-optical memory)의 구성 요소로도 입증되었다.
일부 접근법에서, 칼코게나이드 유리 재료는 때때로 메타표면을 재구성하고 양호한 열 안정성 및 환경 안정성을 제공하는 것이 요구되는 응용 분야에 적합할 수 있다. 예를 들어, 자유-공간 광 링크(optical links)에서 송신기 또는 수신기의 점차적인 드리프트(drift)는 빔-포인팅 방향에 대한 낮은 듀티-사이클(duty-cycle) 변경으로 보상될 수 있다. 동시에 이러한 재료의 큰 인덱스 변조는 더 낮은 Q값(lower-Q)의 공진기를 사용할 수 있게 하여 설계를 단순화하고 제조 공차를 완화한다.
여기에 설명된 다양한 메타표면 구조는 표준 CMOS-호환 물질 및 프로세스를 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 금속 반사체(metal reflector)는 성능 저하없이 알루미늄 또는 구리와 같은 다양한 CMOS-호환 금속으로 만들어 질 수 있다. 여기에 설명된 실시형태에서, 최소 피쳐 크기는 약 100 나노미터이며, 딥 UV 리소그래피의 한계 내에 있다. 예를 들어, 40-나노미터 노드 기술은 현재 많은 CMOS 파운드리에서 제공하는 유용한 프로세스이며, 한편 인텔이 제공하는 맞춤형 파운드리 서비스는 14-나노미터 노드에서 작동한다. 또한, 최근에는 AIM 포토닉스(Photonics)와 같은 포토닉-일렉트로닉(photonic-electronic) 통합에 특히 초점을 맞춘 여러 파운드리가 설립되었다.
앞에 설명된 바와 같이, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 피쳐(feature) 크기는 가시광선 스펙트럼, 적외선 스펙트럼, 근적외선 스펙트럼, 단파장 적외선 스펙트럼, 중파장 적외선 스펙트럼, 장파장 적외선 스펙트럼, 원적외선 스펙트럼 및 마이크로파 및 그 이상과 같은 다양한 통신 파장을 포함하는 동작 대역폭에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시형태에서, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 어레이는 제1 주파수 대역에 대한 제1 요소 세트 및 제2 주파수 대역에 대한 제2 요소 세트를 포함할 수 있다. 주어진 시간에 작동하는 주파수 대역에 따라 하나의 세트 또는 다른 세트가 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 양 요소 세트가 동시에 사용될 수 있다. 여러 요소 세트가 다중 주파수 대역에 대해 사용될 수 있다.
송신기는 반사 표면으로 광학 방사(optical radiation)를 전송할 수 있다. 반사 표면은 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 어레이에 인가된 전압 디퍼런셜 패턴에 기초한 반사 패턴(예를 들면, 빔 포밍됨(beamformed))에 따라 전송된 광학 방사를 반사할 수 있다. 유사하게, 입사 빔 포밍된(beamformed) 광학 방사는 인가된 전압 디퍼런셜 패턴에 기초하여 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 어레이에 의해 수신될 수 있다. 수신된 빔 포밍된 광학 방사는 수신기로 반사될 수 있다. 일부 실시형태에서, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 제1 어레이가 송신에 사용될 수 있고, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 제2 어레이가 수신에 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 단일의 어레이가 수신 및 송신 모두를 위해 공유될 수 있다.
조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 제어 기능은 다른 메타물질 디바이스 및 메타표면의 제어와 유사할 수 있다. 개별 서브파장 요소의 위상(예: 반사 위상)을 제어함으로써 빔 포밍(beamforming)이 수행될 수 있다. 계산, 최적화, 룩업 테이블 및/또는 시행 착오를 통해 개별 요소의 제어가 수행될 수 있다. 위에서 참조되고 본원에 참조로 편입된 개시 내용들은 개별 요소들을 제어하기 위한 몇몇 적합한 실시예를 제공한다. 이 기술분야에 알려진 다른 접근법도 사용될 수 있다. 실제로, 여러 기존의 컴퓨팅 장치 및 인프라스트럭쳐가 여기서 설명되는 시스템 및 방법과 결합하여 사용될 수 있다.
범용 컴퓨터, 컴퓨터 프로그래밍 툴 및 기술, 디지털 저장매체 및 통신 링크와 같이, 여기에 개시된 실시형태와 함께 사용될 수 있는 몇몇 인프라스트럭쳐는 이미 이용 가능하다. 본 명세서에서 설명되는 여러 시스템, 서브시스템, 모듈, 구성요소 등은 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 다양한 시스템, 서브시스템, 모듈 및 구성요소는, 가능한 다양한 구현이 존재하기 때문에 그들이 수행하는 기능 측면에서 설명된다. 예를 들어, 기존의 여러 프로그래밍 언어, 하드웨어 디바이스, 주파수 대역, 회로, 소프트웨어 플랫폼, 네트워킹 인프라스트럭쳐 및/또는 데이터 저장소는 특정 제어 기능을 실행하기 위해 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있는 것이 이해될 것이다.
또한, 본 명세서에 설명된 요소, 장치, 시스템, 서브시스템, 구성요소, 모듈 등 중에서 둘 이상이 단일의 요소, 장치, 시스템, 서브시스템, 모듈 또는 구성요소로 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 여러 요소, 장치, 시스템, 서브시스템, 구성요소 및 모듈이 여기에 설명된 것들의 하위 작업을 수행하기 위해 이중으로 구성되거나 별개의 요소, 장치, 시스템, 서브시스템, 구성요소 또는 모듈로 더 분할될 수있다. 본 명세서에 기재된 임의의 실시형태는 본 명세서에 기재된 다른 실시형태의 임의의 조합과 결합될 수 있다. 실시형태들의 다양한 순열 조합이 이들이 서로 모순되지 않는 한 고려될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 컴퓨팅 장치, 시스템, 서브시스템, 모듈 또는 컨트롤러는 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 논리 회로 등과 같은 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서에는 애플리케이션-특정 집적 회로(application-specific integrated circuits)(ASIC), 프로그래밍 가능 어레이 로직(programmable array logic)(PAL), 프로그래밍 가능 로직 어레이(programmable logic array)(PLA), 프로그래밍 가능 로직 디바이스(programmable logic device)(PLD), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(field-programmable gate array)(FPGA), 또는 기타 주문자 생산(customizable) 및/또는 프로그래밍 가능 장치와 같은 하나 이상의 특수 목적 프로세싱 장치가 포함될 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치는 비-휘발성 메모리, 정적 RAM, 동적 RAM, ROM, CD-ROM, 디스크, 테이프, 자기, 광학, 플래시 메모리 또는 다른 머신-판독가능 저장 매체와 같은 머신-판독가능 저장 장치를 포함할 수 있다. 특정 실시형태의 다양한 측면은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 구현되거나 개선될 수있다.
개시된 실시형태 중 일부의 구성요소가 본 명세서의 도면에서 설명되고 도시된다. 그것의 여러 부분들은 매우 다양한 다른 구성으로 배열되고 설계될 수 있다. 더욱이, 일 실시형태와 관련된 특징, 구조 및 동작은 다른 실시형태와 함께 설명된 특징, 구조 또는 동작에 적용되거나 결합될 수 있다. 많은 경우에, 잘 알려진 구조, 재료 또는 동작은 본 개시의 측면을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 도시되거나 설명되지 않는다. 도면 중 임의의 하나에 및/또는 새로운 도면으로서 임의의 설명된 실시형태 또는 특징을 추가할 권리가 명시적으로 유보된다.
본 개시에서 제공되는 시스템 및 방법의 실시형태는 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니라 단지 가능한 실시형태를 대표적으로 나타낸 것이다. 또한 방법의 단계들은 특정 순서로 또는 순차적으로 실행될 필요는 없으며, 단계들을 한 번만 실행할 필요도 없다. 앞서 언급했듯이, 송신기 측면에서 설명된 설명과 변형은 수신기에도 동일하게 적용될 수 있으며 그 역의 경우도 마찬가지이다.
도 1a는 복수의 기다란(elongated) 플라즈모닉 금속 레일(150-164)(흰색 직사각형 프리즘)을 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스(100)의 단순화된 실시형태를 도시한다. 전기적으로-조정가능한 유전체(회색으로 표시)는 상기 기다란 금속 레일(150-164) 사이의 채널 내에 보여진다. 절연체(195)는 아래에 있는 반사체(190)로부터 상기 기다란 금속 레일(150-164)을 절연한다. 예시된 실시형태에서, 절연체(195) 및 반사체(190)는 상기 기다란 금속 레일(150)이 연장되는 표면을 구성할 수 있다. 예시된 실시형태에서, 기다란 금속 레일(150-164)은 표면(190, 195)의 일 단부 또는 에지로부터 다른 단부 또는 에지로 연장된다. 대안적인 실시형태에서, 절연체(195) 및/또는 반사체(190)는 상기 기다란 금속 레일(150-164)보다 더 연장될 수 있다.
도 1b는 광학 반사체(197) 및 절연체(199)를 포함하는 표면으로부터 연장되는 단일, 서브파장, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(150)의 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(150)은 정의된 폭(W) 및 길이(L)를 가지고 절연체(199)로부터 높이(H)까지 연장되는 제1 기다란(elongated) 금속 레일(140)을 포함한다.
도 1과 관련하여 설명된 바와 같이, 상기 기다란 금속 레일(140)은 상기 하부의(underlying) 표면의 에지들 사이에서 연장될 수 있고, 및/또는 그 폭보다 적어도 몇 배 더 길 수 있다. 제2의 대향하는 기다란 금속 레일(142)은 제1 기다란 금속레일(140)에 실질적으로 평행하다. 상기 제1 및 제2 금속 레일(140, 142)은 은, 금 및/또는 알루미늄과 같은 표면 플라즈몬을 지원하는 금속의 하나 이상의 조합을 포함할 수 있고, 따라서 플라즈모닉 금속 레일이라고도 지칭된다. 구리, 티타늄 및/또는 크롬과 같은 다른 플라즈모닉 금속이 일부 실시형태에서 사용될 수 있다.
전기적으로-조정가능한(예를 들어, 튜닝가능한(tunable)) 유전체(145)는 제1 금속 레일(140) 및 제2 금속 레일(142) 사이의 채널 내에 배치된다. 일부 실시형태에서, 유전체(145)는 제1 금속 레일(140) 및 제2 금속 레일(142) 주위에 모두 배치될 수 있지만, 적어도 제1 금속 레일(140) 및 제2 금속 레일(142) 사이의 채널 내에 배치된다. 일부 실시형태에서, 절연체(199)는 실리콘 다이옥사이드를 포함할 수 있고 전기적으로-조정가능한 유전체(145)는 액정을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 절연체(199) 및 전기적으로-조정가능한 유전체(145)는 동일한 재료일 수 있고/있거나 단일 구성요소로서 형성될 수도 있다.
상기 제1 금속 레일(140) 및 제2 금속 레일(142)의 폭(W) 및 높이(H)는 특정 공진 주파수 튜닝을 달성하기 위해 선택될 수 있다. 또한, 제1 금속 레일(140) 및 제2 금속 레일(142) 사이의 간격(즉, 채널의 폭) 및 제1 금속 레일(140) 및 제2 금속 레일(142) 각각의 높이(H)는 기본 고조파 모드, 2차 고조파 모드 등에 대응하도록 선택될 수 있다. 치수는 채널의 폭에 걸쳐 채널의 높이를 따라 제1 금속 레일(140) 및 제2 금속 레일(142) 사이에 자기장 안티노드의 목표 수를 얻기 위해 선택될 수 있다. 제1 금속 레일(140) 및 제2 금속 레일(142)의 길이와 관련하여 유사한 치수 선택이 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 전기 레일(140, 142), 반사체(197), 절연체(199) 및/또는 유전체(145)는 화학적 에칭, 본딩, 마이크로-리소그래피 공정, 나노-리소그래피 공정, CMOS 리소그래피, PECVD, 반응성 이온 에칭, 전자 빔 에칭, 스퍼터링 등의 일부로 또는 이들과 결합하여 형성될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체(145)는 액정을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 전기적으로-조정가능한 유전체(145)는 전기-광학 폴리머, 액정, 칼코게나이드 유리 및/또는 실리콘 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이들 재료 각각은 동작 대역폭(즉, 광학 동작 대역폭)에 대해 정적(static) 또는 준-정적(quasi-static) 굴절률을 가질 수 있다. 그러나, 제1 금속 레일(140) 및 제2 금속 레일(142) 중 하나 또는 모두에 전압을 인가함으로써, 2개의 금속 레일(140, 142) 사이의 전압 디퍼런셜은 전기적으로-조정가능한 유전체(145)를 전기장 하에 둘 수 있다.
전기적으로-조정가능한 유전체(145) 재료는 원하는 튜닝 메커니즘, 굴절률 변조(아래에 백분율로 표시) 및 전형적인 주파수 응답에 기초하여 선택될 수 있다. 네가지 일반적인 카테고리 재료에 대한 예시 값이 아래 표 1에 나타나 있다. 그러나 주어진 재료의 특정 종류(species) 또는 특성에 따라 다른 값이 얻어질 수 있음이 이해될 것이다.
| 재료 | 튜닝 메커니즘 | 전형적인 Δn/n | 전형적인 주파수 |
| 전기-광학 폴리머 | Pockels 효과 | 약 2-4 % | 10GHz 초과 |
| 액정 | 튜닝가능한 복굴절 | 약 13% | 약 100 Hz |
| 칼코게나이드 유리 | 상 변화 | 약 30% | 약 100 MHz |
| 실리콘 | 열-광학(Thermo-Optic) 효과 | 약 0.3% | 약 kHz-MHz |
튜닝가능한 재료를 선택할 때 여러 재료 고려사항 및 절충사항이 고려될 수 있다. 한 가지 재료 매개변수는 상대 굴절률 변조(Δn/n)이며, 이는 요소의 달성가능한 로컬 위상 시프트와 높은 상관 관계가 있다. 더 큰 인덱스 변조를 가진 재료는 주어진 공진 Q 인자에 대해 더 큰 위상 시프트를 허용한다. 완전한(full) 위상 변조를 달성하기 위해 상기 요소의 공진 Q 인자는 Q > n/Δn 일 수 있다. 일반적으로 인덱스 변조와 재료의 응답 속도 사이에는 균형점이 있다. 약 30 %의 최대 인덱스 변조를 가진 재료(예: 액정)는 일반적으로 약 100Hz 정도의 응답 속도(response rates)를 갖는 반면, Pockels 효과를 기반으로 하는 전기-광학 폴리머는 일반적으로 6 % 이하의 인덱스 변조를 가지지만 GHz 응답 속도를 가진다. 동시에, 고효율 위상 홀로그램이 필요한 경우 재료는 동작 파장에서 낮은 광학 흡수(optical absorption)를 가져야 한다.
도 1c는 횡 자기(transverse magnetic)(TM) 편광으로 법선에 대해 약 70-80 °의 지표 입사각(grazing incidence angle)으로 광학 파장이 여기(excitation)된, 도 1b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내의 각각 전기(115) 및 자기(120) 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다. 가능한 파장의 예시는, 예를 들면, 대략 905 나노미터 또는 1,550 나노미터의 광학 파장을 포함한다. 매우 다양한 특정 파장 및/또는 파장 대역이 유사한 효과를 가지고 사용될 수 있다.
전기적으로-조정가능한 유전체와 금속 레일의 인터페이스는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 윗 부분과 표면(특히 반사체) 사이에서 비-복사(non-radiative) 전자기파의 플라즈모닉 전송을 허용한다. 전기적으로-조정가능한 유전체의 유전율은 채널 양쪽의 금속 레일에 인가된 전압 디퍼런셜에 따라 동적으로 변조될 수 있다. 도시된 바와 같이, 지표 입사 여기(excitation) 하에서, 전기장(115) 및 자기장(120)은 제1 금속 레일(140)과 제2 금속 레일(142) 사이의 전기적으로-조정가능한 유전체(145)에 강하게 국소화(localized)된다.
도 2a는 전기적으로-조정가능한 유전체가 배치되는 채널을 형성하는 복수의 연장된, 플라즈모닉 금속 레일(250-264)을 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스(200)의 선택적이고 단순화된 실시형태를 도시한다. 기다란 금속 레일(250-264)이 연장되는 표면은, 복수의 반사체 패치(293)가 매립된 절연체(290)를 포함한다 (도면을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 몇 개만 표지 됨). 예시된 실시형태에서, 단일의 반사체 패치(293)가 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각 채널 아래에 있다. 상기 매립된 반사체 패치(293)는 기다란 금속 레일(250-264) 사이의 각 채널의 길이로 연장될 수 있다. 따라서, 반사체 패치(293)는 기다란 금속 레일(250-264) 및 관련 채널의 길이에 대응하는 길이를 갖는 기다란 반사체 패치일 수 있다.
도 2b는 절연체(290) 내에 매립된 기다란 광학 반사체 패치(293)를 포함하는 표면으로부터 연장되는 단일, 서브파장, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(250)의 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(250)은 제1 기다란(elongated) 금속 레일(240)과, 상기 제1 기다란 금속 레일(240)에 실질적으로 평행한 제2 금속 레일(242)을 포함한다. 제1 및 제2 금속 레일(240, 242)은 은, 금 및/또는 알루미늄, 구리, 티타늄 및/또는 크롬과 같은 표면 플라즈몬을 지지하는 금속의 하나 이상의 조합을 포함할 수 있다.
전술한 실시형태에서와 같이, 전기적으로-조정가능한 유전체(245)는 제1 금속 레일(240) 및 제2 금속 레일(242) 사이의 채널 내에 배치된다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체(245)는 액정을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 전기적으로-조정가능한 유전체(245)는 전기-광학 폴리머, 액정, 칼코게나이드 유리 및/또는 실리콘 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 매립된 반사체 패치(293)는 제1 금속 레일(240) 및 제2 금속 레일(242)과 그 사이에 형성된 채널 내에 배치된 전기적으로-조정가능한 유전체에 의해 형성된, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관으로부터의 광학 전자기 복사를 반사할 수 있다.
도 2c는 도 2b의 횡 자기(TM) 편광을 사용하여 법선에 대해 약 70-80 °의 지표 입사각으로 광학 파장이 여기(excitation)된 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내에서 각각 전기(215) 및 자기(220) 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다. 전기적으로-조정가능한 유전체와 금속 레일의 인터페이스는 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 윗 부분과 반사체 패치 사이에서 비-복사(non-radiative) 전자기파의 플라즈모닉 전송을 허용한다. 전술한 바와 같이, 전기적으로-조정가능한 유전체의 유전율은 채널의 양쪽에 있는 금속 레일에 인가된 전압 디퍼런셜에 기초하여 동적으로 변조될 수 있다. 채널 아래에 매립된 반사체 패치(293)는 설명된 바와 같이 전기장 및 자기장에 영향을 미칠 수 있다.
도 3a는 전기적으로-조정가능한 유전체가 내부에 배치되는 채널을 형성하는 복수의 기다란 플라즈모닉 금속 레일(350-364)을 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스(300)의 또 다른 선택적이고, 단순화된 실시형태를 나타낸다. 기다란 금속 레일(350-364)이 연장되는 표면은 절연체(390) 및 하부의 반사체 층(397)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 노치(notch)(393)가 다양한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각 채널 아래의 반사체 층(397)에 형성된다. 도면을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 일부 노치에만 표시가 되어 있다. 노치(293)는 채널의 길이를 연장할 수 있고 하나 이상의 채널의 폭에 대응하는 폭을 가질 수 있다. 예시된 실시형태에서, 각각의 노치(293)는 그 위에 있는 채널의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는다. 다른 실시형태에서, 각 노치(293)의 폭은 각 채널의 폭보다 약간 더 크거나 약간 작을 수 있다.
도 3b는 절연체 층(390)에 의해 기다란 금속 레일(340, 342)로부터 분리된 반사체 층(397)에 기다란 노치(393)를 포함하는, 표면으로부터 연장되는 단일, 서브파장, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(350)의 실시예를 도시한다. 전술한 실시형태에서와 같이, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(350)은 제1 연장된 금속 레일(340) 및 제2의, 평행한 기다란 금속 레일(342)을 포함한다.
도시된 실시형태에서, 반사체 층(397)의 노치(393)는 전기적으로-조정가능한 유전체(345)가 배치되는 채널의 폭보다 약간 더 큰 폭을 갖는다. 제1 및 제2 금속 레일(340, 342)은 은, 금 및/또는 알루미늄, 구리, 티타늄 및/또는 크롬과 같은 표면 플라즈몬을 지지하는 금속들의 하나 이상의 조합을 포함할 수 있다. 이전에 설명된 실시형태예에서와 같이, 전기적으로-조정가능한 유전체(345)는 제1 금속 레일(340) 및 제2 금속 레일(342) 사이의 채널 내에 배치된다.
도 3c는 횡 자기(TM) 편광을 사용하여 법선에 대해 약 70-80 °의 지표 입사각으로 광학 파장이 여기(excitation)된 도 3b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내에서 각각 전기(315) 및 자기(320) 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다. 앞서 설명한 바와 같이, 전기적으로-조정가능한 유전체의 유전율은 채널의 양쪽에 있는 금속 레일에 인가된 전압 디퍼런셜에 기초하여 동적으로 변조될 수 있다. 하부 반사체 층(393) 내의 노치(393)는 도시된 바와 같이 전기장 및 자기장 밀도에 영향을 미친다. 유전체 스페이서(예를 들어, 절연체 층(390))가 인접한 도파관 사이의 커플링을 최소화하기 위해 플라즈모닉 도파관 내의 자기장의 노드에 위치할 수 있다.
도 4a는 전기적으로-조정가능한 유전체가 내부에 배치되는 채널을 형성하는 복수의 기다란, 플라즈모닉 금속 레일(450-464)을 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스(400)의 또 하나의 선택적인 실시형태를 도시한다. 기다란 금속 레일(450-464)이 연장되는 표면(490)은 낮은 굴절률 및 높은 굴절률을 갖는 유전체의 교번 층(alternating layers)을 포함한다(밝은 색 및 어두운 색으로 채워진 패턴의 교번 층으로 도시 됨). 낮은 굴절률을 갖는 유전체와 높은 굴절률을 갖는 유전체의 교번 층은, 안테나 디바이스(400)의 동작 대역폭 내에서 광학 파장을 반사하는 브래그 반사체(Bragg reflector)를 형성한다. 다양한 실시형태에서, 층의 수는 목표 반사 효율을 달성하기 위해 조정(즉, 도시된 것보다 추가 또는 더 적은 층 수)될 수 있다.
도 4b는 유전체의 다수 층을 포함하는 표면으로부터 연장되는 단일, 서브파장, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(450)의 실시예를 도시한다. 층상(layered) 유전체 표면은 안테나의 동작 대역폭 내에서 광학 파장을 반사하는 브래그 반사체를 제공하며, 동일한 굴절률을 가질 수도 있고 모두 동일한 굴절률을 가지지는 않을 수도 있는 상대적으로 낮은 굴절률 (492, 494, 496)을 가지는 유전체가 끼워진, 동일한 굴절률을 가질 수 있거나 모두 동일한 굴절률을 가지지는 않을 수도 있는 비교적 높은 굴절률(491, 493, 495)을 가지는 유전체를 포함한다. 층의 수는 다양할 수 있으며 점들은 층의 수가 도면에 맞는 것보다 훨씬 클 수 있음을 보여주기 위해 표시된다. 일 실시예로서, 하나의 구체적인 실시형태에서는 17 개의 층이 사용된다.
이전의 실시형태에서와 같이, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(450)은 제1 기다란 금속 레일(440) 및 실질적으로 평행한 제2 기다란 금속 레일(442)을 포함한다. 전기적으로-조정가능한 유전체(445)는 그 사이의 채널 내에 배치된다. 제1 및 제2 금속 레일(440, 442)은 표면 플라즈몬을 지지하는 금속의 하나 이상의 조합을 포함할 수 있다. 전기적 콘택트(electrical contact)가 각 금속 레일에 연결되어 이에 전압 디퍼런셜을 선택적으로 인가할 수 있다.
도 4c는 횡 자기(TM) 편광을 사용하여 법선에 대해 약 70-80 °의 지표 입사각으로 광학 파장이 여기(excitation)된 도 4b의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 내에서 각각 전기(415) 및 자기(420) 에너지 밀도의 개념적 표현을 도시한다. 전술한 바와 같이, 전기적으로-조정가능한 유전체의 유전율은 채널의 양쪽에 있는 금속 레일에 인가된 전압 디퍼런셜에 기초하여 동적으로 변조될 수 있다.
도 5a는 전기적으로-조정가능한 유전체가 내부에 배치되는 채널을 형성하는 복수의 기다란, 플라즈모닉 금속 레일(550-564)을 갖는 광학 표면 산란 안테나 디바이스(500)의 선택적인, 단순화된 실시형태를 도시한다. 상기 연장된 금속 레일(550-564)이 연장되는 표면은, 복수의 반사체 패치(593)가 매립되는 절연체(590)를 포함한다. 도시된 실시형태에서, 단일의, 기다란(elongated) 반사체 패치(593)는 다양한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 3개 채널마다 아래에 있다.
상기 매립된 반사체 패치(593)는 기다란 금속 레일(550-564) 사이의 각 채널의 길이로 연장될 수 있다. 도 2b는 각각의 매립된 반사체 패치의 폭이 단일 채널의 폭에 대응하는 실시형태를 도시한다. 선택적인 실시형태는 임의의 수의 채널에 대응하는 매립된 반사체 패치를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 각 반사체 패치의 폭은 변경될 수 있어서, 일부 반사체 패치는 단일 채널에 걸쳐 있고, 다른 것들은 2개 또는 3개의 채널에 걸쳐 있을 수 있고, 또 다른 것들은 훨씬 더 많은 채널에 걸쳐 있을 수 있다.
도 5b는 절연체(590) 내에 매립된 연장된 광학 반사체 패치(593)를 포함하는 표면으로부터 연장되는 3개의, 서브파장, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(550)의 실시예를 도시한다. 연장된(elongated) 광학 반사체 패치(593)는 3개의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(550)의 폭에 대응하는 폭을 갖는다. 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(550)의 각각은 2개의 대향하는 금속 레일(540, 542, 549, 553) 사이의 채널 내에 배치된 전기적으로-조정가능한 유전체(545, 547, 551)를 포함한다.
도 6은 전기적으로-조정가능한 유전체의 굴절률의 함수로서 단일의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 유효 반사 위상(effective reflection phase)의 근사치를 도시한다. 도시된 바와 같이, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 반사 위상은 유전체의 굴절률에 기초하여 상당히 달라질 수 있다. 도시된 바와 같이, 단지 7 % 의 굴절률 변조로 거의 2π의 위상 변조가 가능하다.
도 7은 높은 Q값의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 반사 스펙트럼의 근사치를 도시한다. 유전체의 굴절률에 대한 이러한 높은 감도(sensitivity)는 도시된 예에서 높은 Q값(Q = 64)의 공진(resonance)에 의해 가능해진다. 본 명세서에 설명된 디바이스는 제1 금속 레일과 제2 금속 레일 사이의 채널에 배치된 전기적으로-조정가능한 유전체의 굴절률에 대해 반사 위상의 높은 감도를 나타낸다. 높은 감도와 유전체의 굴절률을 튜닝하거나 조정하는 능력은 여기에 설명된 동적 메타표면의 기능을 용이하게 한다.
예시적인 실시형태에서, 높은 Q값의 유전체 공진은 1-차원 빔 포밍 홀로그램(beamforming hologram)을 정의하기 위해 사용된다. 1-차원 홀로그램의 사용은 단지 설명의 편의를 위한 것이고, 다른 실시형태는 2-차원 홀로그램을 제공한다. 하나의 접근법에서, 홀로그램 위상은 예를 들어 Gerchberg-Saxton 알고리즘을 사용하여 계산될 수 있으며, 이는 메타표면 요소의 로렌츠(Lorentzian) 공진 특성으로 인해 홀로그램 평면에서 위상-진폭 제약(phase-amplitude constraint constraint)을 부과할 수 있다. 각 유전체 공진 요소에서 계산된 위상은 각 유전체 공진 요소의 조정가능한 굴절률의 굴절률과 높은 상관 관계가 있다.
굴절률을 조정함으로써, 특정 홀로그래프 위상에 대응하는 굴절률 패턴이 얻어질 수 있다. 각 유전체 공진 요소의 굴절률은 특정 인가 전압 디퍼런셜에 매핑될 수 있다. 따라서 인가된 전압 디퍼런셜의 각 패턴은 고유한 굴절률 패턴 및 대응하는 위상 홀로그래프에 대응한다.
도 8은 도 1a에 도시된 안테나에 유사한 광학 표면 산란 안테나(800)를 통해 가능한 반사된 광학 복사의 조향가능 빔(steerable beam)(850)의 단순화된 다이어그램을 도시한다. 도시된 바와 같이, 절연체 층(895)은 하부 반사체(890)로부터 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 분리한다.
도 9는 절연체 및 반사체를 포함하는 표면(990)의 상부에 14개의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 어레이(900)의 단순화된 실시형태를 도시한다. 이 단순화된 어레이(900)는 14개의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 만을 보여주지만, 기능적 실시형태는 다양한 행과 열로 구성되거나 도시된 바와 같이 수천, 수만, 수십만 또는 심지어 수백만 개의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 1차원 어레이로 포함할 수 있다. 예를 들어, 3cm 너비의 안테나는 수만 개의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 포함할 수 있다(예: 350-나노미터 디바이스의 경우 약 90,000개). 더 큰 안테나는 주어진 동작 대역폭에 대해 피쳐 크기에 따라 비례적으로 더 많은 수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 포함할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 각각의 금속 레일(902-914)은 2개의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 의해 공유되는 반면, 2개의 단부 금속 레일(901, 915)은 공유되지 않는다.
각각의 금속 레일(901-915)은 특정 전압 값을 제공하기 위해 전기 리드(lead)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 인접한 금속 레일(901-915)의 각 쌍 사이에 형성된 채널 내에 배치된 전기적으로-조정가능한 유전체 내에서 원하는 전기장을 유도할 수 있다. 일부 실시형태에서, 일 단에서 타 단으로 인가되는 전압 값은 연속적으로 증가한다.
예를 들어, 각각의 인접한 금속 레일 세트 사이에 1.5 볼트까지의 전압 디퍼런셜(voltage differential)이 요구된다고 가정하면, 15개의 금속 레일(901-915)을 포함하는 도시된 실시형태의 경우 일 단(금속 레일(901))에서 -10 볼트로부터 타 단(금속 레일(915))에서 +11 볼트까지의 전압 범위가 충분할 것이다. 일부 실시형태에서, 1.5 전압 디퍼런셜은 충분한 조정 범위를 제공하지 않을 수 있어 인접한 금속 레일 사이의 더 높은 전압 디퍼런셜이 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 1.5 볼트는 필요한 것보다 더 큰 범위를 제공할 수 있고, 따라서 더 낮은 전압 디퍼런셜이 적용될 수 있다. 수십, 수천 또는 심지어 수만 개의 금속 레일이 사용되는 실시형태에서, 전압 패턴은 여러 번 반복될 수 있다. 예를 들어, 10개의 금속 레일은 -5 볼트에서 + 5 볼트의 전압 범위를 사용할 수 있다. 10개의 금속 레일 각 세트의 시작과 끝에서 인접한 금속 레일은 완전(full) 10 볼트의 전압 디퍼런셜을 예상할 수 있으며, "정상(normal)" 전압 디퍼런셜을 경험하는 다른 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관들과 동일한 방식으로 기능하거나 기능하지 않을 수 있다. 액정이 전기적으로 조정가능한 재료인 실시형태에서, 액정은 전기장의 크기에만 반응하기 때문에 더 작은 전압 범위로 충분할 수 있다.
도시된 바와 같이, 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(900)은 홀로그래픽 메타표면(950)을 구성할 수 있다. 제어로직(952), 메모리(954) 및 입력/출력 포트(956)는 홀로그래픽 메타표면(950)과 페어링되어 송신 및/또는 수신 광학 표면 산란 안테나 시스템을 형성한다. 다른 실시형태에서, 플라즈모닉 도파관을 위한 제어 전자장치는 별도의 칩에 위치할 수 있고 와이어본드(wirebonds)를 통해 무선으로 또는 다른 상호연결 방법을 통해 메타표면 칩에 연결될 수 있다.
제어로직은 각각의 금속 레일(901-915) 사이의 전기적으로-조정가능한 유전체 내에 전기장을 생성하기 위해 각 유전체 부재에 전압 신호를 제공할 수 있다. 광학 표면 산란 안테나 시스템의 타겟 반사 패턴에 대응하는 특정 패턴의 굴절률을 얻기 위해 제어 로직에 의해 전압 디퍼런셜 패턴이 생성될 수 있다.
도 10은 905 나노미터의 적외선을 포함하는 비교적 좁은 대역폭에서 동작하도록 구성된 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(1000)의 구체적인 실시예를 도시한다. 구체적인 실시형태에서, 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(1000)은 그 사이에 채널을 형성하는 2개의 대향하는 금속 레일(1040, 1042)을 포함한다. 전기적으로-조정가능한 유전체(1045)가 상기 채널 내에 배치된다. 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관(1000)이 연장되는 표면은, 절연체(1090) 내에 매립된 연장된(elongated) 반사체 패치(1093)를 포함한다.
도시된 실시형태에서, 금속 레일(1040, 1042)은 동작 모드(즉, 채널의 높이를 따라 얻어질 수 있는 자기장 안티노드의 수)에 따라 대략 400 및 600 나노미터 사이에서 표면으로부터 연장될 수 있다. 채널 폭은 약 100 및 200 나노미터 사이일 수 있다. 금속 레일(1040, 1042)과 채널(1045)의 결합된 폭은 대략 350 및 500 나노미터 사이일 수 있다. 금속 레일(1040, 1042) 중 하나 또는 둘 모두는 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 의해 공유될 수 있어서, 요소의 유효 피치(pitch)는 대략 350 내지 500 나노미터의 결합 폭보다 약간 작을 수 있다.
반사 패치(1093)는 50 및 200 나노미터 사이의 깊이로 절연체(1090) 내에 매립될 수 있고, 그 자체가 50 및 500 나노미터 사이의 두께를 가질 수 있다. 반사 패치(1093)의 폭은 적어도 채널 만큼 넓거나 채널보다 약간 더 넓을 수 있어, 약 200 및 500 나노미터 사이의 폭을 갖는다.
도 11a는 베이스(1110)에 장착된 광학 송신기 및/또는 수신기(1175)를 갖는, 튜닝가능한 광학 표면 산란 안테나 디바이스(1150)를 포함하는 시스템(1100)의 실시예를 도시한다. 광학 송신기 및/또는 수신기(1175)는 광학 복사(optical radiation)를 튜닝가능한 광학 표면 산란 안테나 디바이스(1150)에 전송 및/또는 이로부터 광학 복사를 지표 입사각(예를 들어, 60도 및 89도 사이)에서 수신하도록 구성된다. 튜닝가능한 광학 표면 산란 안테나 디바이스(1150)는 반사체이거나 이를 포함하는 표면으로부터 연장되는 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 사용하는 본 명세서에 설명된 실시형태들의 임의의 조합에 따라 구성될 수 있다.
예를 들어, 튜닝가능한(tunable) 광학 표면 산란 안테나 디바이스(1150)는 복수의 연장된 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관으로 구성될 수 있다. 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 그 사이에 형성된 채널을 갖는 평행하고, 길게 연장된 금속 레일의 1-차원 어레이를 포함할 수 있다. 전기적으로-조정가능한 유전체가 동작 대역폭 내의 파장에서 플라즈몬 전송을 지원하는 금속-유전체 인터페이스를 제공하기 위해 상기 채널 내에 배치될 수 있다.
도 11b는 길게 연장된 벽 유전체 부재를 포함하는 튜닝가능한 광학 표면(1151)으로부터 반사된, 조향가능한(steerable) 광학 빔(1185)을 통하여(via) 지표각으로 광학 복사(1180)를 송신(또는 수신)하는 송신기(1175)(또는 수신기)를 도시한다. 빔(1185)은 X-Z 화살표로 나타낸 바와 같이 일 방향으로 조정될 수 있다. 전기 콘택트(1130)는 튜닝가능한 광학 표면(1151) 내의 복수의 금속 레일 각각에 전압 디퍼런셜을 인가하기 위한 포텐셜 핀아웃(pinouts)을 나타내도록 도시되어 있다. 일부 실시형태에서, (도 11a에서와 같이) 더 많은 핀아웃이 이용가능 할 수 있고 및/또는 다수의 금속 레일이 동일한 핀아웃에 연결될 수 있다.
도 12는 광학적으로 투명한 윈도(1250)를 갖는 패키징 된 고체 상태 조향가능 광학 빔 안테나 시스템(1200)의 예시적인 실시형태를 도시한다. 도시된 실시형태는 하나 이상의 튜닝가능한 광학 표면 산란 안테나 디바이스와 광 통신하는 패키지 내의 송신기, 수신기 및/또는 송수신기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(transceiver)는 단일의 튜닝가능한 광학 표면 산란 안테나 디바이스와 페어링될(paired) 수 있다. 선택적으로, 패키지는 각각 그들 자신의 튜닝가능한 광학 표면 산란 안테나 디바이스(수신용으로 하나 및 송신용으로 하나)와 통신하는 개별 송신기 및 개별 수신기를 포함할 수 있다. 패키지는 민감한 구성요소를 보호할 수 있고 광학적으로 투명한 윈도(1250)는 조향가능한 빔이 다양한 각도로 조종되도록 할 수 있다.
본 개시는 최상의 모드를 포함하는 다양한 예시적인 실시형태를 참조하여 기술되었다. 그러나, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 예시적인 실시형태에 대한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 본 개시의 원리가 다양한 실시형태에서 도시되었지만, 구조, 배열, 비율, 요소, 재료 및 구성요소에 대한 많은 수정이 본 개시의 원리 및 범위를 벗어나지 않고 구체적인 환경 및/또는 작동 요구사항에 맞게 채택될 수 있다. 이러한 변경 및 기타 변경 또는 수정은 본 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
본 명세서에서 설명된 요지의 측면들이 하기에 넘버링된 절(clause)들에 기술된다:
1. 장치(apparatus)로서,
표면;
상기 표면으로부터 실질적으로 수직으로 연장되고, 광학 동작 파장보다 작은 요소 간(inter-element) 간격으로 상기 표면 상에 배열된 복수의 조정가능한 플라즈모닉(plasmonic) 공진 도파관,
을 포함하는, 장치.
2.
제1절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각은 전기적으로-조정가능한 유전체 및 적어도 하나의 플라즈모닉 금속 레일을 포함하는, 장치.
3.
제2절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각은 서로 이격된 2개의 플라즈모닉 금속 레일을 포함하여 그 사이에 채널을 형성하고, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 채널 내에 배치되는, 장치.
4.
제3절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일은 실질적으로 서로 평행한, 장치.
5.
제2절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은, 각각의 플라즈모닉 금속 레일의 길이가 상기 금속 레일이 상기 표면으로부터 연장되는 높이의 적어도 두 배가 되도록 연장되는, 장치.
6.
제2절에 있어서, 상기 각각의 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 인접한 플라즈모닉 금속 레일들 사이의 채널 내에 배치되는, 장치.
7.
제2절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 구리, 은, 알루미늄 및 금 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
8.
제2절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 구리를 포함하는, 장치.
9.
제2절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 알루미늄을 포함하는, 장치.
10.
제2절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 알루미늄, 티타늄 및 크롬 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
11.
제2절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 광학 동작 파장에서 실질적으로 1 미만의 손실 탄젠트를 갖는 금속을 포함하는, 장치.
12.
제2절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 광학 동작 파장에서 실질적으로 0.1 미만의 손실 탄젠트를 갖는 금속을 포함하는, 장치.
13. 제2절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 광학 동작 파장에서 실질적으로 0.01 미만의 손실 탄젠트를 갖는 금속을 포함하는, 장치.
14.
제6절에 있어서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 공통 플라즈모닉 금속 레일을 공유하여, 2개의 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은,
제1 플라즈모닉 금속 레일과 제2 플라즈모닉 금속 레일 사이에 배치된 제1 전기적으로-조정가능한 유전체; 및
제2 플라즈모닉 금속 레일과 제3 플라즈모닉 금속 레일 사이에 배치된 제2 전기적으로-조정가능한 유전체,
로 형성되는, 장치.
15.
제14절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 실질적으로 서로 평행하게 상기 표면을 따라 연장되는, 장치.
16.
제14절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면에 원을 형성하고 인접한 원형 플라즈모닉 금속 레일과 동심(concentric)인, 장치.
17.
제14절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 인접한 플라즈모닉 금속 레일에 대응하는 곡률 반경으로 상기 표면을 따라 연장되는, 장치.
18.
제1절에 있어서, 상기 표면은 상기 광학 동작 파장을 포함하는 동작 대역폭 내에서 광학 전자기 복사(optical electromagnetic radiation)를 반사하기 위한 광학 반사체를 포함하는, 장치.
19.
제18절에 있어서, 상기 광학 반사체는 교번하는(alternating) 저 굴절률 및 고 굴절률 유전체 재료를 포함하는 브래그 반사체(Bragg reflector)를 포함하는, 장치.
20.
제18절에 있어서, 상기 광학 반사체는 전기적으로 전도성 반사체를 포함하는, 장치.
21.
제20절에 있어서, 상기 전기적으로 전도성 반사체는 구리를 포함하는, 장치.
22.
제20절에 있어서, 상기 전기적으로 전도성 반사체로부터 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 분리하는 절연체를 더 포함하는, 장치.
23.
제22절에 있어서, 상기 절연체는 유전체 절연체(dielectric insulator) 층을 포함하는, 장치.
24.
제23절에 있어서, 상기 유전체 절연체 층은 실리콘 다이옥사이드(silicon dioxide)를 포함하는, 장치.
25.
제23절에 있어서, 상기 유전체 절연체 층은 10 및 400 나노미터 사이의 두께를 가지는, 장치.
26.
제20절에 있어서, 상기 전기적으로 전도성 반사체는 금속 층을 포함하는, 장치.
27.
제26절에 있어서, 상기 금속 층은 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 아래에 노치(notch)를 가지는, 장치.
28.
제27절에 있어서, 상기 노치는 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 중앙 부분 아래에 있는, 장치.
29.
제1절에 있어서, 상기 표면은 매립된 광학 반사체를 갖는 유전체 기판을 포함하는, 장치.
30.
제1절에 있어서, 상기 표면은 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 아래에 매립된 광학 반사체를 갖는 유전체 기판을 포함하는, 장치.
31.
제1절에 있어서, 상기 표면은 복수의 광학적으로 반사하는 패치를 포함하는, 장치.
32.
제31절에 있어서, 상기 복수의 광학적으로 반사하는 패치의 각각은 기판 상에 형성되는, 장치.
33.
제32절에 있어서, 상기 기판은 동작 대역폭 내에서 실질적으로 반사하지 않는, 장치.
34.
제32절에 있어서, 상기 표면은 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관으로부터 상기 광학적으로 반사하는 패치를 분리하는 절연 층을 포함하는, 장치.
35.
제31절에 있어서, 상기 복수의 광학적으로 반사하는 패치의 각각은 금속 패치를 포함하는, 장치.
36.
제35절에 있어서, 각각의 상기 광학적으로 반사하는 금속 패치는 구리 패치를 포함하는, 장치.
37.
제31절에 있어서, 각각의 상기 광학적으로 반사하는 패치는 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 치수에 대응하는 치수를 갖는, 장치.
38.
제37절에 있어서, 각각의 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 아래에 하나의 광학적으로 반사하는 패치가 존재하는, 장치.
39.
제1절에 있어서, 상기 표면은 복수의 구리 패치가 내부에 매립된 유전체 기판을 포함하고, 상기 구리 패치 중 하나는 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 채널 아래에 위치되는, 장치.
40.
제1절에 있어서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 사이의 요소 간 간격은 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 1/2 미만인, 장치.
41.
제1절에 있어서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 사이의 요소 간 간격은 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 1 파장보다 작은, 장치.
42.
제1절에 있어서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 사이의 요소 간 간격은 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 1/5 미만인, 장치.
43.
제1절에 있어서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 사이의 요소 간 간격은 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 약 1/2과 1/10 사이에 있는, 장치.
44.
제1절에 있어서, 각각의 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은,
상기 표면으로부터 제1 높이로 연장되는 제1 플라즈모닉 금속 레일;
상기 표면으로부터 제2 높이로 연장되는 제2 플라즈모닉 금속 레일 - 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일은 서로 이격되어 그들 사이에 채널을 형성 함 -; 및
상기 채널의 적어도 일부 내에 배치된 전기적으로-조정가능한 유전체,
를 포함하는, 장치.
45.
제44절에 있어서, 각각의 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 인가된 전압 디퍼런셜(voltage differential)을 수신하기 위한 전기 콘택트를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 제1 전압 디퍼런셜의 인가는 제1 반사 위상(reflection phase)에 대응하고,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 제2 전압 디퍼런셜의 인가는 제2 반사 위상에 대응하는, 장치.
46.
제45절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일의 길이에 수직인 1-차원 어레이로 배열되는, 장치.
47.
제46절에 있어서, 각각의 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면의 대향하는 에지 사이에서 연장되는, 장치.
48.
제1절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 높이는 상기 동작 광학 파장을 포함하는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기반하는, 장치.
49.
제1절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 전체 폭은 상기 동작 광학 파장을 포함하는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기반하는, 장치.
50.
제2절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일의 폭은 상기 동작 광학 파장을 포함하는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기반하는, 장치.
51.
제2절에 있어서, 각각의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체의 폭은 상기 동작 광학 파장을 포함하는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기반하는, 장치.
52.
제2절에 있어서, 각각의 플라즈모닉 금속 레일이 상기 표면으로부터 실질적으로 수직으로 연장되는 높이는, 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진 및 품질 인자(Q 인자)에 기초하는, 장치.
53.
제1절에 있어서, 동작 대역폭은 905-나노미터 파장을 포함하고, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면으로부터 대략 400 나노미터의 높이까지 연장되는, 장치.
54.
제1절에 있어서, 동작 대역폭은 905-나노미터 파장을 포함하고, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면으로부터 대략 600 나노미터의 높이까지 연장되는, 장치.
55.
제1절에 있어서, 동작 대역폭은 1550-나노미터 파장을 포함하고, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면으로부터 대략 700 나노미터의 높이까지 연장되는, 장치.
56.
제1절에 있어서, 동작 대역폭은 1550-나노미터 파장을 포함하고, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면으로부터 대략 1050 나노미터의 높이까지 연장되는, 장치.
57.
제3절에 있어서, 동작 대역폭은 905-나노미터 파장을 포함하고,
각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일은 약 100 및 200 나노미터 사이의 채널 폭만큼 서로 이격되어 있는, 장치.
58.
제3절에 있어서, 동작 대역폭은 1550-나노미터 파장을 포함하고,
각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일은 약 175 및 350 나노미터 사이의 채널 폭만큼 서로 이격되어 있는, 장치.
59.
제1절에 있어서, 상기 요소 간 간격은 대략 350 및 650 나노미터 사이인, 장치.
60.
제1절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면 상에 일렬로(in a row) 배열되는, 장치.
61.
제1절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 M x N 어레이를 형성하도록 상기 표면에 행과 열로 배열되며, 여기서 상기 M은 행의 수에 대응하고 N은 열의 수에 대응하는, 장치.
62.
제61절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 어드레싱(address)하기 위해 행 및 열에 의해 인덱싱되는 매트릭스 회로를 더 포함하는, 장치.
63.
제62절에 있어서, 상기 매트릭스 회로는 수동(passive) 매트릭스-어드레싱 회로를 포함하는, 장치.
64.
제62절에 있어서, 상기 매트릭스 회로는 능동(active) 매트릭스-어드레싱 회로를 포함하는, 장치.
65.
제1절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면 상에 실질적으로 동심인 링(rings)로 배열되는, 장치.
66.
제1절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면 상에 균일하게 분포되는, 장치.
67.
제1절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면 상에 비 주기적으로(aperiodically) 배열되는, 장치.
68.
제1절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면 상에 준-랜덤하게(quasi-randomly) 배열되는, 장치.
69.
제1절에 있어서, 각각의 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 대략 5 및 100 사이의 공진 품질 인자(resonant quality factor)를 가지는, 장치.
70.
제1절에 있어서, 각각의 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 대략 10 및 30 사이의 공진 품질 인자를 가지는, 장치.
71.
제1절에 있어서, 각각의 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 대략 15의 공진 품질 인자를 가지는, 장치.
72.
제3절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널은 광학 동작 대역폭 내 주파수의 기본 고조파 모드(fundamental harmonic mode)에 대응하는, 장치.
73.
제72절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되는, 장치.
74.
제72절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, 2개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 표면과 상기 두 개의 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현되는, 장치.
75.
제3절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널은, 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하여, 2개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에서 구현될 수 있는, 장치.
76.
제75절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되는, 장치.
77.
제75절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, 2개의 자기장 안티노드가 상기 표면 및 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있는, 장치.
78.
제3절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 높이로 연장되는, 장치.
79.
제3절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하는 높이로 연장되어, 2개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 표면과 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있는, 장치.
80.
제3절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 N차 고조파 모드에 대응하는 높이로 연장되어, N개 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 표면과 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있는, 장치.
81.
제80절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이에 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는, 장치.
82.
제80절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이에 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하여, 2개의 자기장 안티노드가 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에 구현될 수 있는, 장치.
83.
제3절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 각각은 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 길이를 가지는, 장치.
84.
제3절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 각각은 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 제2 고조파 모드에 대응하는 길이를 가져, 2개의 자기장 안티노드가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널 길이를 따라 구현될 수 있는, 장치.
85.
제3절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 각각은 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 제N 고조파 모드에 대응하는 길이를 가져, N개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널 길이를 따라 구현될 수 있고, 여기서 N은 숫자 값인, 장치.
86.
제85절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 M차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, M개의 자기장 안티노드가 상기 표면과 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있고, 여기서 M은 숫자 값인, 장치.
87.
제86절에 있어서, M은 N과 동일한, 장치.
88.
제86절에 있어서, M은 N보다 작은, 장치.
89.
제85절에 있어서, 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는, 장치.
90.
제85절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하여, 2개의 자기장 안티노드가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에 구현될 수 있는, 장치.
91.
제85절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 3차 고조파 모드에 대응하여, 3개의 자기장 안티노드가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에서 구현될 수 있는, 장치.
92.
제3절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 타겟 공진 및 Q 인자를 달성하기 위한 치수로 구성되는, 장치.
93.
제3절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 실질적으로 수직으로 연장되는, 장치.
94.
제3절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 일정 각도로(at an angle) 연장되는, 장치.
95.
제3절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 플라즈모닉 금속 레일에 전압 디퍼런셜(voltage differentials)을 선택적으로 인가하기 위한 컨트롤러를 더 포함하고, 복수의 선택가능한 전압 디퍼런셜의 각각이 상기 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 반사 위상(reflection phase)에 대응하는, 장치.
96.
제95절에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 중 하나에 전압을 인가하고 다른 플라즈모닉 금속 레일은 접지에 연결됨으로써, 상기 플라즈모닉 금속 레일에 상기 전압 디퍼런셜을 선택적으로 인가하는, 장치.
97.
제95절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 액정을 포함하고,
제1의 상기 복수의 선택가능한 전압 디퍼런셜은, 제2의 상기 복수의 선택가능한 전압 디퍼런셜에 대응하는 굴절률보다 대략 15 % 더 큰 굴절률에 대응하는, 장치.
98.
제3절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 플라즈모닉 금속 레일에 전압 디퍼런셜 패턴을 선택적으로 인가하기 위한 컨트롤러를 더 포함하며, 상기 전압 디퍼런셜 패턴은, (i) 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체의 굴절율 패턴, 및 (ii) 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 입사하는 광학 전자기 복사 파동의 반사 패턴,에 대응하는, 장치.
99.
제1절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 가시광선 스펙트럼의 일부를 포함하는, 장치.
100.
제1절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 적외선 스펙트럼의 일부를 포함하는, 장치.
101.
제100절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 근적외선 전자기 복사를 포함하는, 장치.
102.
제100절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 단파장 적외선 전자기 복사를 포함하는, 장치.
103.
제100절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 중파장 적외선 전자기 복사를 포함하는, 장치.
104.
제100절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 장파장 적외선 전자기 복사를 포함하는, 장치.
105.
제100절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 원적외선 전자기 복사를 포함하는, 장치.
106.
제100절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 통신 파장(telecommunications wavelength)을 포함하는, 장치.
107.
제1절에 있어서, 상기 광학 동작 파장을 포함하는 전자기 복사를 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 통해 상기 표면으로 전송하기 위한 송신기(transmitter)를 더 포함하는, 장치.
108.
제1절에 있어서, 상기 광학 동작 파장을 포함하는 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 통과한 후에, 상기 표면에 의해 반사된 전자기 복사를 수신하기 위한 수신기를 더 포함하는, 장치.
109.
제2절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 액정 재료를 포함하는, 장치.
110.
제2절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 전기-광학 폴리머 재료를 포함하는, 장치.
111.
제2절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 실리콘을 포함하는, 장치.
112.
제2절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 칼코게나이드 유리를 포함하는, 장치.
113. 위상-조정가능한 서브파장 공진 요소로서,
표면;
상기 표면으로부터 연장되는 제1 플라즈모닉 금속 레일;
상기 표면으로부터 연장되는 제2 플라즈모닉 금속 레일 - 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일은 서로 이격되어 그들 사이에 채널을 형성함 -;
상기 채널의 적어도 일부 내에 배치된 전기적으로-조정가능한 유전체; 및
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 인가된 전압 디퍼런셜을 수신하기위한 전기 콘택트,를 포함하고,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 제1 전압 디퍼런셜의 인가는 상기 서브파장 공진 요소의 제1 반사 위상(reflection phase)에 대응하고,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 제2 전압 디퍼런셜의 인가는 상기 서브파장 공진 요소의 제2 반사 위상에 대응하는, 서브파장 공진 요소.
114.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일은 서로 실질적으로 평행한, 서브파장 공진 요소.
115.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은, 상기 금속 레일이 상기 표면으로부터 연장되는 높이의 적어도 두 배의 길이를 가지는, 서브파장 공진 요소.
116.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은, 구리, 은, 알루미늄 및 금 중 적어도 하나를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
117.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은, 알루미늄, 티타늄 및 크롬 중 적어도 하나를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
118.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은 광학 동작 파장에서 실질적으로 1 보다 작은 손실 탄젠트를 갖는 금속을 포함하는, 서브파장 공진 요소.
119.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은 광학 동작 파장에서 실질적으로 0.1 보다 작은 손실 탄젠트를 갖는 금속을 포함하는, 서브파장 공진 요소.
120.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은 광학 동작 파장에서 실질적으로 0.01 보다 작은 손실 탄젠트를 갖는 금속을 포함하는, 서브파장 공진 요소.
121.
제113절에 있어서, 상기 표면은 동작 대역폭 내에서 광학 전자기 복사를 반사하기 위한 광학 반사체를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
122.
제121절에 있어서, 상기 광학 반사체는 교번하는(alternating) 저 굴절률 및 고 굴절률 유전체 재료를 포함하는 브래그 반사체(Bragg reflector)를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
123.
제121절에 있어서, 상기 광학 반사체는 전기적으로 전도성 반사체를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
124.
제123절에 있어서, 상기 전기적으로 전도성 반사기체는 구리를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
125.
제123절에 있어서, 상기 전기적으로 전도성 반사체로부터 상기 플라즈모닉 금속 레일을 분리하는 절연체를 더 포함하는, 서브파장 공진 요소.
126.
제125절에 있어서, 상기 절연체는 유전체 절연체 층을 포함하는, 서브파장 공진 요소.
127.
제126절에 있어서, 상기 유전체 절연체 층은 실리콘 다이옥사이드(silicon dioxide)를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
128.
제126절에 있어서, 상기 유전체 절연체 층은 나이트라이드-기반(nitride-based) 유전체를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
129.
제126절에 있어서, 상기 유전체 절연체 층은 25 및 300 나노미터 사이의 두께를 갖는, 서브파장 공진 요소.
130.
제123절에 있어서, 상기 전기적으로 전도성 반사체는 금속 층을 포함하는, 서브파장 공진 요소.
131.
제130절에 있어서, 상기 금속 층은 상기 채널 내의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 아래에서 노치된(notched), 서브파장 공진 요소.
132.
제113절에 있어서, 상기 표면은 매립된 광학 반사체를 갖는 유전체 기판을 포함하는, 서브파장 공진 요소.
133.
제113절에 있어서, 상기 표면은 상기 채널 내의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 아래에 매립된 광학 반사체를 갖는 유전체 기판을 포함하는, 서브파장 공진 요소.
134.
제113절에 있어서, 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일과 그 사이의 채널의 결합된 폭은 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 1/2 보다 작은, 서브파장 공진 요소.
135.
제113절에 있어서, 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일과 그 사이의 채널의 결합된 폭은 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 1 파장 보다 작은, 서브파장 공진 요소.
136.
제113절에 있어서, 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일과 그 사이의 채널의 결합된 폭은 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 1/5 보다 작은, 서브파장 공진 요소.
137.
제113절에 있어서, 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일과 그 사이의 채널의 결합된 폭은 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 약 1/2과 1/10 사이에 있는, 서브파장 공진 요소.
138.
제113절에 있어서, 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일과 그 사이의 채널의 결합된 폭은 약 300 및 1200 나노미터 사이에 있는, 서브파장 공진 요소.
139.
제113절에 있어서, 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면의 대향하는 에지 사이에서 연장되는, 서브파장 공진 요소.
140.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각이 상기 표면으로부터 연장되는 높이는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기초하는, 서브파장 공진 요소.
141.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각의 폭은 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기초하는, 서브파장 공진 요소.
142.
제113절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체가 배치되는 상기 채널의 폭은 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기초하는, 서브파장 공진 요소.
143.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각이 상기 표면으로부터 연장되는 높이는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진 및 품질 인자(Q 인자)에 기초하는, 서브파장 공진 요소.
144.
제113절에 있어서, 동작 대역폭이 905-나노미터 파장을 포함하고 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 대략 400 나노미터의 높이까지 연장되는, 서브파장 공진 요소.
145. 제113절에 있어서, 동작 대역폭이 905-나노미터 파장을 포함하고 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 대략 600 나노미터의 높이까지 연장되는, 서브파장 공진 요소.
146.
제113절에 있어서, 동작 대역폭이 1550-나노미터 파장을 포함하고 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 대략 700 나노미터의 높이까지 연장되는, 서브파장 공진 요소.
147.
제113절에 있어서, 동작 대역폭이 1550-나노미터 파장을 포함하고 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 대략 1050 나노미터의 높이까지 연장되는, 서브파장 공진 요소.
148.
제113절에 있어서, 동작 대역폭이 905-나노미터 파장을 포함하고,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일은 대략 100 및 250 나노미터 사이의 채널 폭 만큼 서로 이격되어 있는, 서브파장 공진 요소.
149.
제113절에 있어서, 동작 대역폭이 1550-나노미터 파장을 포함하고,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일은 대략 175 및 350 나노미터 사이의 채널 폭 만큼 서로 이격되어 있는, 서브파장 공진 요소.
150.
제113절에 있어서, (i) 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일 각각의 적어도 하나의 치수(dimension), 및 (ii) 상기 전기적으로-조정가능한 유전체가 배치되는, 그 사이의 상기 채널의 적어도 하나의 치수는 대략 10 및 100 사이의 공진 품질 인자를 갖도록 구성된, 서브파장 공진 요소.
115.
제113절에 있어서, (i) 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일 각각의 적어도 하나의 치수, 및 (ii) 상기 전기적으로-조정가능한 유전체가 배치되는, 그 사이의 상기 채널의 적어도 하나의 치수는 대략 10 및 30 사이의 공진 품질 인자를 갖도록 구성된, 서브파장 공진 요소.
152.
제113절에 있어서, (i) 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일 각각의 적어도 하나의 치수, 및 (ii) 상기 전기적으로-조정가능한 유전체가 배치되는, 그 사이의 상기 채널의 적어도 하나의 치수는 대략 15의 공진 품질 인자를 갖도록 구성된, 서브파장 공진 요소.
153.
제113절에 있어서, 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 채널은 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는, 서브파장 공진 요소.
154. 제153절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되는, 서브파장 공진 요소.
155.
제153절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, 2개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 표면 및 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 상기 채널 내에 구현될 수 있는, 서브파장 공진 요소.
156.
제113절에 있어서, 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 채널은 광학 동작 대역폭 내 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하여, 2개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 채널 내의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에서 구현될 수 있는, 서브파장 공진 요소.
157.
제156절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되는, 서브파장 공진 요소.
158.
제156절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, 2개의 자기장 안티노드가 상기 표면과 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있는, 서브파장 공진 요소.
159.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되는, 서브파장 공진 요소.
160.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, 2개의 자기장 안티노드가 상기 표면과 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있는, 서브파장 공진 요소.
161.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 N차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, N개 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 표면과 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있는, 서브파장 공진 요소.
162.
제161절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 채널 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는, 서브파장 공진 요소.
163.
제161절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하여, 2개의 자기장 안티노드가 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에 구현될 수 있는, 서브파장 공진 요소.
164.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일은 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 길이로 각각 연장되는, 서브파장 공진 요소.
165.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일은 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 제2 고조파 모드에 대응하는 길이로 각각 연장되어, 2개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널의 길이를 따라 구현될 수 있는, 서브파장 공진 요소.
166.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일은 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 제N 고조파 모드에 대응하는 길이로 각각 연장되어, N개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널의 길이를 따라 구현될 수 있으며, 여기서 N은 숫자 값인, 서브파장 공진 요소.
167.
제166절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 M차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, M개의 자기장 안티노드가 상기 표면과 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있고, 여기서 M은 숫자 값인, 서브파장 공진 요소.
168.
제167절에 있어서, M은 N과 동일한, 서브파장 공진 요소.
169.
제167절에 있어서, M은 N보다 작은, 서브파장 공진 요소.
170.
제167절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는, 서브파장 공진 요소.
171.
제167절에 있어서, 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하여, 2개의 자기장 안티노드가 상기 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에 구현될 수 있는, 서브파장 공진 요소.
172.
제167절에 있어서, 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 3차 고조파 모드에 대응하여, 3개의 자기장 안티노드가 상기 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에 구현될 수 있는, 서브파장 공진 요소.
173.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 실질적으로 수직으로 연장되는, 서브파장 공진 요소.
174.
제113절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면으로부터 일정 각도로(at an angle) 연장되는, 서브파장 공진 요소.
175.
제113절에 있어서, 반사 위상에 대응하여 상기 플라즈모닉 금속 레일에 전압 디퍼런셜을 선택적으로 인가하기 위한 컨트롤러를 더 포함하는, 서브파장 공진 요소.
176.
제175절에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 플라즈모닉 금속 레일 중 하나에 전압을 인가하고 다른 플라즈모닉 금속 레일은 접지에 연결됨으로써 상기 플라즈모닉 금속 레일에 전압 디퍼런셜을 선택적으로 인가하는, 서브파장 공진 요소.
177.
제175절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 액정을 포함하는, 서브파장 공진 요소.
178.
제113절에 있어서, 상기 서브파장 공진 요소의 동작 대역폭은 가시광선 스펙트럼의 일부를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
179.
제113절에 있어서, 상기 서브파장 공진 요소의 동작 대역폭은 적외선 광 스펙트럼의 일부를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
180.
제179절에 있어서, 상기 서브파장 공진 요소의 동작 대역폭은 근적외선 전자기 복사를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
181.
제179절에 있어서, 상기 서브파장 공진 요소의 동작 대역폭은 단파장 적외선 전자기 복사를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
182.
제179절에 있어서, 상기 서브파장 공진 요소의 동작 대역폭은 중파장 적외선 전자기 복사를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
183.
제179절에 있어서, 상기 서브파장 공진 요소의 동작 대역폭은 장파장 적외선 전자기 복사를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
184.
제179절에 있어서, 상기 서브파장 공진 요소의 동작 대역폭은 원적외선 전자기 복사를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
185.
제179절에 있어서, 상기 서브파장 공진 요소의 동작 대역폭은 통신 파장을 포함하는, 서브파장 공진 요소.
186.
제113절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 액정 재료를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
187.
제113절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 전기-광학 폴리머 재료를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
188.
제113절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 실리콘을 포함하는, 서브파장 공진 요소.
189.
제113절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 칼코게나이드 유리를 포함하는, 서브파장 공진 요소.
190. 광학 빔-조향(beam-steering) 디바이스로서,
전력과 광학 전자기 복사 사이를 변환하기 위한 광학 전자기 복사 컨버터;
상기 광학 전자기 복사를 반사하기 위한 표면;
서브파장 반사 위상 패턴을 상기 광학 전자기 복사에 선택적으로 인가하기 위해 광학 동작 파장보다 작은 요소 간 간격으로 상기 표면에 배열된 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관, 을 포함하는 디바이스.
191.
제190절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 전압 패턴을 선택적으로 인가하기 위한 컨트롤러를 더 포함하고,
상기 광학 전자기 복사 컨버터는 광학 전자기 복사로 상기 표면에 배열된 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 조명하고,
상기 전압 패턴은 상기 반사된 광학 전자기 복사를 조향하기 위한 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 반사 위상의 패턴에 대응하는, 디바이스.
192.
제190절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 전압 패턴을 선택적으로 인가하기 위한 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 전압 패턴은 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 반사 위상 패턴에 대응하는, 디바이스.
193.
제190절에 있어서, 상기 광학 전자기 복사 컨버터는 전력을 광학 전자기 복사로 변환하기 위한 레이저를 포함하는, 디바이스.
194.
제190절에 있어서, 상기 광학 전자기 복사 컨버터는 전력을 광학 전자기 복사로 변환하기 위한 발광다이오드(LED)를 포함하는, 디바이스.
195.
제190절에 있어서, 상기 광학 전자기 복사 컨버터는 광학 전자기 복사를 전력으로 변환하기 위한 포토다이오드를 포함하는, 디바이스.
196.
제190절에 있어서, 상기 광학 전자기 복사 컨버터는 광학 전자기 복사를 전력으로 변환하기 위한 애벌런치 포토다이오드(APD)를 포함하는, 디바이스.
197.
제190절에 있어서, 상기 광학 빔-조향 디바이스는 전력을 광학 전자기 복사로 변환하도록 구성된 상기 광학 전자기 복사 컨버터를 갖는 송신 디바이스를 포함하는, 디바이스.
198.
제190절에 있어서, 상기 광학 빔-조향 디바이스는 광학 전자기 복사를 전력으로 변환하도록 구성된 광학 전자기 복사 컨버터를 갖는 수신 디바이스를 포함하는, 디바이스.
199.
제190절에 있어서, 상기 광학 빔-조향 디바이스는 광학 전자기 복사의 수신과 송신 간에 전환하도록 구성된 송수신기를 포함하는, 디바이스.
200.
제190절에 있어서, 상기 광학 빔-조향 디바이스는 광학 전자기 복사를 수신 및 송신하도록 구성된 송수신기를 포함하는, 디바이스.
201.
제190절에 있어서, 상기 광학 빔-조향 디바이스는 광학 전자기 복사를 전송하기 위한 레이저 및 광학 전자기 복사를 수신하기 위한 포토다이오드를 포함하는, 디바이스.
202.
제190절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은 전기적으로-조정가능한 유전체 및 적어도 하나의 플라즈모닉 금속 레일을 포함하는, 디바이스.
203.
제202절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은, 그 사이에 채널을 형성하도록 서로 이격된 2개의 플라즈모닉 금속 레일을 포함하고, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널 내에 배치되는, 디바이스.
204.
제203절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일은 서로 실질적으로 평행한, 디바이스.
205.
제202절에 있어서, 각각의 플라즈모닉 금속 레일은 각각의 플라즈모닉 금속 레일의 길이가 상기 금속 레일이 상기 표면으로부터 연장되는 높이의 적어도 두 배가 되도록 연장되는, 디바이스.
206.
제202절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 인접한 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널 내에 배치되는, 디바이스.
207.
제206절에 있어서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 공통 플라즈모닉 금속 레일을 공유하여, 두 개의 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은,
제1 플라즈모닉 금속 레일과 제2 플라즈모닉 금속 레일 사이에 배치된 제1 전기적으로-조정가능한 유전체; 및
제2 플라즈모닉 금속 레일과 제3 플라즈모닉 레일 사이에 배치된 제2 전기적으로-조정가능한 유전체,로 형성되는, 디바이스
208.
제207절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 상기 표면을 따라 연장되는, 디바이스.
209.
제207절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면 상에 원을 형성하고, 인접한 원형 플라즈모닉 금속 레일과 동심(concentric)인, 디바이스.
210.
제207절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은 인접한 플라즈모닉 금속 레일에 대응하는 곡률 반경으로 상기 표면을 따라 연장되는, 디바이스.
211.
제202절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은 구리,은 및 금 중 적어도 하나를 포함하는, 디바이스.
212.
제202절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은 알루미늄, 티타늄 및 크롬 중 적어도 하나를 포함하는, 디바이스.
213.
제202절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은 광학 동작 파장에서 실질적으로 1 미만의 손실 탄젠트를 갖는 금속을 포함하는, 디바이스.
214.
제202절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은 광학 동작 파장에서 실질적으로 0.1 미만의 손실 탄젠트를 갖는 금속을 포함하는, 디바이스.
215.
제202절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은 광학 동작 파장에서 실질적으로 0.01 미만의 손실 탄젠트를 갖는 금속을 포함하는, 디바이스.
216.
제190절에 있어서, 상기 표면은 광학 동작 파장을 포함하는 동작 대역폭 내에서 광학 전자기 복사를 반사하기 위한 광학 반사체를 포함하는, 디바이스.
217.
제216절에 있어서, 상기 광학 반사체는 교번하는(alternating) 저 굴절률 및 고 굴절률 유전체 재료를 포함하는 브래그 반사체(Bragg reflector)를 포함하는, 디바이스.
218.
제216절에 있어서, 상기 광학 반사체는 전기적으로 전도성 반사체를 포함하는, 디바이스.
219.
제218절에 있어서, 상기 전기적으로 전도성 반사체는 구리를 포함하는, 디바이스.
220.
제218절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 상기 전기적으로 전도성 반사체로부터 분리하는 절연체를 더 포함하는, 디바이스.
221.
제220절에 있어서, 상기 절연체는 유전체 절연체 층을 포함하는, 디바이스.
222.
제221절에 있어서, 상기 유전체 절연체 층은 실리콘 다이옥사이드를 포함하는, 디바이스.
223.
제221절에 있어서, 상기 유전체 절연체 층은 50 및 200 나노미터 사이의 두께를 갖는, 디바이스.
224.
제218절에 있어서, 상기 전기적으로 전도성 반사체는 금속 층을 포함하는, 디바이스.
225.
제224절에 있어서, 상기 금속 층은 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 아래에 노치(notch)를 가지는, 디바이스.
226.
제225절에 있어서, 상기 노치는 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 중앙 부분 아래에 있는, 디바이스.
227.
제190절에 있어서, 상기 표면은 매립된 광학 반사체를 가진 유전체 기판을 포함하는, 디바이스.
228.
제190절에 있어서, 상기 표면은 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 아래에 매립된 광학 반사체를 갖는 유전체 기판을 포함하는, 디바이스.
229.
제190절에 있어서, 상기 표면은 복수의 광학적으로 반사하는 패치를 포함하는, 디바이스.
230.
제229절에 있어서, 상기 복수의 광학적으로 반사하는 패치 각각은 기판 상에 형성되는, 디바이스.
231.
제230절에 있어서, 상기 기판은 동작 대역폭 내에서 실질적으로 반사되지 않는, 디바이스.
232.
제230절에 있어서, 상기 표면은 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관으로부터 상기 광학적으로 반사하는 패치를 분리하는 절연 층을 포함하는, 디바이스.
233.
제229절에 있어서, 상기 복수의 광학적으로 반사하는 패치 각각은 금속 패치를 포함하는, 디바이스.
234.
제233절에 있어서, 상기 광학적으로 반사하는 금속 패치는 구리 패치를 포함하는, 디바이스.
235.
제229절에 있어서, 상기 광학적으로 반사하는 패치 각각은 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 치수에 대응하는 치수를 갖는, 디바이스.
236.
제235절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 아래에 하나의 광학적으로 반사하는 패치가 존재하는, 디바이스.
237.
제190절에 있어서, 상기 표면은 내부에 매립된 복수의 구리 패치를 갖는 유전체 기판을 포함하고, 상기 구리 패치 중 하나는 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 채널 아래에 위치되는, 디바이스.
238.
제190절에 있어서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 간에 요소 간 간격은 상기 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 1/2 미만인, 디바이스.
239.
제190절에 있어서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 간에 요소 간 간격은 상기 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 1 파장보다 작은, 디바이스.
240.
제190절에 있어서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 간에 요소 간 간격은 상기 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 1/5 미만인, 디바이스.
241.
제190절에 있어서, 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 간에 요소 간 간격은 상기 동작 대역폭 내에서 가장 작은 파장의 약 1/2 및 1/10 사이에 있는, 디바이스.
242.
제190절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은,
상기 표면으로부터 제1 높이로 연장되는 제1 플라즈모닉 금속 레일;
상기 표면으로부터 제2 높이로 연장되는 제2 플라즈모닉 금속 레일 - 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일은 서로 이격되어 그들 사이에 채널을 형성함 -; 및
상기 채널의 적어도 일부 내에 배치된 전기적으로-조정가능한 유전체, 를 포함하는, 디바이스.
243.
제242절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 인가된 전압 디퍼런셜을 수신하기위한 전기 콘택트를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 제1 전압 디퍼런셜의 인가는 제1 반사 위상에 대응하고,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 제2 전압 디퍼런셜의 인가는 제2 반사 위상에 대응하는, 디바이스.
244.
제243절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일의 길이에 수직인 1-차원 어레이로 배열된, 디바이스.
245.
제244절에 있어서, 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일 각각은 상기 표면의 대향하는 에지 사이에서 연장되는, 디바이스.
246.
제190절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 높이는 상기 동작 광학 파장을 포함하는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기초하는, 디바이스.
247.
제190절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 전체 폭은 상기 동작 광학 파장을 포함하는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기초하는, 디바이스.
248.
제203절에 있어서, 상기 플라즈모닉 금속 레일 각각의 폭은 상기 동작 광학 파장을 포함하는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기초하는, 디바이스.
249.
제203절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 각각의 폭은 상기 동작 광학 파장을 포함하는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진에 기초하는, 디바이스.
250.
제203절에 있어서, 각각의 플라즈모닉 금속 레일이 상기 표면으로부터 실질적으로 수직으로 연장되는 높이는 동작 대역폭 내의 파장에 대한 타겟 공진 및 품질 인자(Q 인자)에 기초하는, 디바이스.
251.
제190절에 있어서, 동작 대역폭은 905-나노미터 파장을 포함하고 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은 상기 표면으로부터 대략 400 나노미터의 높이까지 연장되는, 디바이스.
252.
제190절에 있어서, 동작 대역폭은 905-나노미터 파장을 포함하고 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은 상기 표면으로부터 대략 600 나노미터의 높이까지 연장되는, 디바이스.
253.
제190절에 있어서, 동작 대역폭은 1550-나노미터 파장을 포함하고 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은 상기 표면으로부터 대략 700 나노미터의 높이까지 연장되는, 디바이스.
254.
제190절에 있어서, 동작 대역폭은 1550-나노미터 파장을 포함하고 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은 상기 표면으로부터 대략 1050 나노미터의 높이까지 연장되는, 디바이스.
255.
제203절에 있어서, 동작 대역폭은 905-나노미터 파장을 포함하고,
상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일은 약 100 및 200 나노미터 사이의 채널 폭만큼 서로 이격되어 있는, 디바이스.
256.
제203절에 있어서, 동작 대역폭은 1550-나노미터 파장을 포함하고,
상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일은 약 175 및 350 나노미터 사이의 채널 폭만큼 서로 이격되어 있는, 디바이스.
257.
제190절에 있어서, 상기 요소 간 간격은 대략 350 및 650 나노미터 사이인, 디바이스.
258.
제190절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면 상에 일렬로(in a row) 배열되는, 디바이스.
259.
제190절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 M x N 어레이를 형성하도록 상기 표면 상에 행과 열로 배열되며, 여기서 M은 행의 수에 대응하고 N은 열의 수에 대응하는, 디바이스.
260.
제259절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 어드레싱하기 위해 행 및 열에 의해 인덱싱되는 매트릭스 회로를 더 포함하는, 디바이스.
261.
제260절에 있어서, 상기 매트릭스 회로는 수동(passive) 매트릭스-어드레싱 회로를 포함하는, 디바이스.
262.
제260절에 있어서, 상기 매트릭스 회로는 능동(active) 매트릭스-어드레싱 회로를 포함하는, 디바이스.
263.
제190절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면 상에 실질적으로 동심인 링(rings)으로 배열되는, 디바이스.
264.
제190절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면 상에 균일하게 분포되는, 디바이스.
265.
제190절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면 상에 비 주기적으로(aperiodically) 배열되는, 디바이스.
266.
제190절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 표면 상에 준-랜덤하게(quasi-randomly) 배열되는, 디바이스.
267.
제190절에 있어서, 각각의 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 대략 10 및 100 사이의 공진 품질 인자를 가지는, 디바이스.
268.
제190절에 있어서, 각각의 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 대략 10 및 30 사이의 공진 품질 인자를 가지는, 디바이스.
269.
제190절에 있어서, 각각의 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 대략 20의 공진 품질 인자를 가지는, 디바이스.
270.
제203절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 채널은 광학 동작 대역폭 내 주파수의 기본 고조파 모드(fundamental harmonic mode)에 대응하는, 디바이스.
271.
제270절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 상기 기본 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되는, 디바이스.
272.
제270절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, 2개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 표면과 상기 두 개의 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현되는, 디바이스.
273.
제203절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널은, 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하여, 2개의 자기장 안티노드가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에서 구현될 수 있는, 디바이스.
274.
제273절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되는, 디바이스.
275.
제273절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, 2개의 자기장 안티노드가 상기 표면 및 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있는, 디바이스.
276.
제203절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되는, 디바이스.
277.
제203절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하는 높이로 연장되어, 2개의 자기장 안티노드가 상기 표면과 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있는, 디바이스.
278.
제203절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 N차 고조파 모드에 대응하는 높이로 연장되어, N개 자기장 안티노드가 상기 표면과 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있는, 디바이스.
279.
제278절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이에 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는, 디바이스.
280.
제278절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이에 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하여, 2개의 자기장 안티노드가 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에 구현될 수 있는, 디바이스.
281.
제203절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일은 광학 동작 대역폭 내에서 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는 길이를 가지는, 디바이스.
282.
제203절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 각각은 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 제2 고조파 모드에 대응하는 길이를 가져, 2개의 자기장 안티노드가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널 길이를 따라 구현될 수 있는, 디바이스.
283.
제203절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 각각은 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 제N 고조파 모드에 대응하는 길이를 가져, N개의 자기장 안티노드가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널 길이를 따라 구현될 수 있고, 여기서 N은 숫자 값인, 디바이스.
284.
제283절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 M차 고조파 모드에 대응하는 높이까지 연장되어, M개의 자기장 안티노드가 상기 표면과 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있고, 여기서 M은 숫자 값인, 디바이스.
285.
제284절에 있어서, M은 N과 동일한, 디바이스.
286.
제284절에 있어서, M은 N보다 작은, 디바이스.
287.
제283절에 있어서, 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 기본 고조파 모드에 대응하는, 디바이스.
288.
제283절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 2차 고조파 모드에 대응하여, 2개의 자기장 안티노드가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에 구현될 수 있는, 디바이스.
289.
제283절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 채널의 폭은 상기 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 3차 고조파 모드에 대응하여, 3개의 자기장 안티노드가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체 내에서 구현될 수 있는, 디바이스.
290,
제203절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각의 타겟 공진 및 Q 인자를 달성하기 위한 치수로 구성되는, 디바이스.
291.
제203절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 실질적으로 수직으로 연장되는, 디바이스.
292.
제203절에 있어서, 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일은 상기 표면으로부터 일정 각도로(at an angle) 연장되는, 디바이스.
293.
제203절에 있어서, 각각의 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 상기 플라즈모닉 금속 레일에 전압 디퍼런셜을 선택적으로 인가하기 위한 컨트롤러를 더 포함하고, 각각의 복수의 선택가능한 전압 디퍼런셜은 상기 각각의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각의 반사 위상에 대응하는, 디바이스.
294.
제293절에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 중 하나에 전압을 인가하고 다른 플라즈모닉 금속 레일은 접지에 연결됨으로써, 상기 플라즈모닉 금속 레일에 상기 전압 디퍼런셜을 선택적으로 인가하는, 디바이스.
295.
제293절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 액정을 포함하고,
제1의 상기 복수의 선택가능한 전압 디퍼런셜은, 제2의 상기 복수의 선택가능한 전압 디퍼런셜에 대응하는 굴절률보다 대략 10 % 더 큰 굴절률에 대응하는, 디바이스.
296.
제203절에 있어서, 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 플라즈모닉 금속 레일에 전압 디퍼런셜 패턴을 선택적으로 인가하기 위한 컨트롤러를 더 포함하며, 상기 전압 디퍼런셜 패턴은, (i) 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체의 굴절율 패턴, 및 (ii) 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 입사하는 광학 전자기 복사 파동의 반사 패턴,에 대응하는, 디바이스.
297.
제190절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 가시광선 스펙트럼의 일부를 포함하는, 디바이스.
298.
제190절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 적외선 스펙트럼의 일부를 포함하는, 디바이스.
299.
제298절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 근적외선 전자기 복사를 포함하는, 디바이스.
300.
제298절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 단파장 적외선 전자기 복사를 포함하는, 디바이스.
301.
제298절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 중파장 적외선 전자기 복사를 포함하는, 디바이스.
302.
제298절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 장파장 적외선 전자기 복사를 포함하는, 디바이스.
303.
제298절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 원적외선 전자기 복사를 포함하는, 디바이스.
304.
제298절에 있어서, 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 동작 대역폭은 통신 파장(telecommunications wavelength)을 포함하는, 디바이스.
305.
제190절에 있어서, 상기 광학 동작 파장을 포함하는 전자기 복사를 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 통해 상기 표면으로 전송하기 위한 송신기를 더 포함하는, 디바이스.
306.
제190절에 있어서, 상기 광학 동작 파장을 포함하는 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 통과한 후에, 상기 표면에 의해 반사된 전자기 복사를 수신하기 위한 수신기를 더 포함하는, 디바이스.
307.
제202절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 액정 재료를 포함하는, 디바이스.
308.
제202절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 전기-광학 폴리머 재료를 포함하는, 디바이스.
309.
제202절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 실리콘을 포함하는, 디바이스.
310.
제202절에 있어서, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 칼코게나이드 유리를 포함하는, 디바이스.
311. 조향가능한 반사된 광학 빔(steerable reflected optical beam)을 전송하기 위한 방법으로서,
송신기를 통해 광학 전자기 복사를 반사 표면으로 전송하는 단계; 및
상기 전송된 광학 전자기 복사의 반사 패턴을 수정하기 위해, 광학 동작 주파수보다 작은 요소 간 간격을 가지고 상기 반사 표면 상에 배열된 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각에 대한 반사 위상을 조정하는 단계,를 포함하는 방법.
312. 조향가능한 반사된 광학 빔(steerable reflected optical beam)을 수신하기 위한 방법으로서,
광학 동작 주파수보다 작은 요소 간 간격으로 반사 표면 상에 배열된 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각에 대한 반사 위상을 조정하는 단계; 및
수신기를 통해 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 반사 위상에 대응하는 반사 패턴에 의해 수정된 반사 표면으로부터 광학 전자기 복사를 수신하는 단계,를 포함하는 방법.
본 개시는 제한적인 것이 아니라 예시적인 의미로 간주되어야 하며, 그러한 모든 수정은 본 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 마찬가지로, 다양한 실시 예와 관련하여 본 개시의 이점, 다른 유리한 점 및 문제에 대한 해결책이 위에서 설명되었다. 그러나 이점, 유리한 점, 문제에 대한 해결책 및 어떤 이점, 유리한 점 또는 발생하거나 더욱 분명해질 해결책을 발생시킬 수 있는 임의의 요소(들)이 중요하거나, 필요하거나 또는 필수적인 피쳐 또는 요소로 해석되어서는 안된다. 따라서, 본 개시는 적어도 다음의 청구항을 포함하는 것으로 결정되어야 한다.
Claims (25)
- 장치로서,
표면;
상기 표면으로부터 실질적으로 수직하게 연장되고, 광학 동작 파장보다 작은 요소 간(inter-element) 간격으로 상기 표면에 배열된 복수의 조정가능한 플라즈모닉(plasmonic) 공진 도파관을 포함하는, 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은 전기적으로-조정가능한 유전체 및 적어도 하나의 플라즈모닉 금속 레일을 포함하는 것인, 장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 인접한 플라즈모닉 금속 레일들 사이의 채널 내에 배치되는 것인, 장치. - 청구항 3에 있어서,
인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 공통 플라즈모닉 금속 레일을 공유하여, 2개의 인접한 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관이,
제1 플라즈모닉 금속 레일과 제2 플라즈모닉 금속 레일 사이에 배치된 제1 전기적으로-조정가능한 유전체; 및
상기 제2 플라즈모닉 금속 레일과 제3 플라즈모닉 금속 레일 사이에 배치된 제2 전기적으로-조정가능한 유전체로 형성되게 하는 것인, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면은 복수의 구리 패치가 내부에 매립된 유전체 기판을 포함하고, 상기 구리 패치 중 하나는 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 채널 아래에 위치되는 것인, 장치. - 광학 빔-조향(beam-steering) 디바이스로서,
전력과 광학 전자기 복사 사이를 변환하기 위한 광학 전자기 복사 컨버터;
상기 광학 전자기 복사를 반사하기 위한 표면;
상기 광학 전자기 복사에 서브파장 반사 위상 패턴을 선택적으로 인가하기 위해 광학 동작 파장보다 작은 요소 간 간격으로 상기 표면에 배열된 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관을 포함하는, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 6에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각은 전기적으로-조정가능한 유전체 및 적어도 하나의 플라즈모닉 금속 레일을 포함하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 7에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각은, 서로 이격된 2개의 플라즈모닉 금속 레일을 포함하여 그들 사이에 채널을 형성하고, 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 상기 채널 내에 배치되는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 7에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체는 인접한 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널 내에 배치되는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면은 광학 동작 파장을 포함하는 동작 대역폭 내에서 광학 전자기 복사를 반사하기 위한 광학 반사체를 포함하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 10에 있어서,
상기 광학 반사체는 전기적으로 전도성인 반사체를 포함하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 11에 있어서,
상기 전기적으로 전도성인 반사체는 금속 층을 포함하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 12에 있어서,
상기 금속 층은 상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 아래에 노치(notch)를 가지는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면은 복수의 광학적으로 반사하는 패치를 포함하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 6 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은,
상기 표면으로부터 제1 높이로 연장되는 제1 플라즈모닉 금속 레일;
상기 표면으로부터 제2 높이로 연장되는 제2 플라즈모닉 금속 레일 - 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일은 서로 이격되어 그들 사이에 채널을 형성함 -; 및
상기 채널의 적어도 일부 내에 배치된 전기적으로-조정가능한 유전체를 포함하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 15에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각은,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 인가된 전압 디퍼런셜(voltage differential)을 수신하기 위한 전기 콘택트를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 제1 전압 디퍼런셜을 인가하는 것은 제1 반사 위상에 대응하고,
상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일에 제2 전압 디퍼런셜을 인가하는 것은 제2 반사 위상에 대응하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 16에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 상기 제1 및 제2 플라즈모닉 금속 레일의 길이에 수직인 1-차원 어레이(array)로 배열되는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 6 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관은 M x N 어레이를 형성하도록 상기 표면 상에 행과 열로 배열되며, 여기서 M은 행의 수에 대응하고 N은 열의 수에 대응하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 18에 있어서,
상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각을 어드레싱(address)하기 위해 행 및 열에 의해 인덱싱되는 매트릭스 회로(matrix circuitry)를 더 포함하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 8에 있어서,
상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널은 광학 동작 대역폭 내 주파수의 기본 고조파 모드(fundamental harmonic mode)에 대응하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 8에 있어서,
상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 플라즈모닉 금속 레일의 각각은 상기 표면으로부터 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 N차 고조파 모드에 대응하는 높이로 연장되어, N개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 표면과 상기 플라즈모닉 금속 레일의 상단 사이의 채널 내에 구현될 수 있게 하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 8에 있어서,
상기 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 각각은 광학 동작 대역폭 내의 주파수의 제N 고조파 모드에 대응하는 길이를 각각 가져, N개의 자기장 안티노드(antinodes)가 상기 2개의 플라즈모닉 금속 레일 사이의 채널 길이를 따라 구현될 수 있게 하고, 여기서 N은 숫자 값인 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 청구항 8에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 플라즈모닉 금속 레일에 전압 디퍼런셜 패턴을 선택적으로 인가하기 위한 컨트롤러를 더 포함하며,
상기 전압 디퍼런셜 패턴은, (i) 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 상기 전기적으로-조정가능한 유전체의 굴절율 패턴, 및 (ii) 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관에 입사하는 광학 전자기 복사 파동의 반사 패턴에 대응하는 것인, 광학 빔-조향 디바이스. - 조향가능한 반사된 광학 빔을 전송하기 위한 방법으로서,
송신기를 통해 광학 전자기 복사를 반사 표면으로 전송하는 단계; 및
상기 전송된 광학 전자기 복사의 반사 패턴을 수정하기 위해 광학 동작 주파수보다 작은 요소 간 간격을 갖는 상기 반사 표면 상에 배열된 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각에 대해 반사 위상(reflection phase)을 조정하는 단계를 포함하는, 조향가능한 반사된 광학 빔을 전송하기 위한 방법. - 조향가능한 반사된 광학 빔을 수신하기 위한 방법으로서,
광학 동작 주파수보다 작은 요소 간 간격으로 반사 표면 상에 배열된 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관의 각각에 대해 반사 위상(reflection phase)을 조정하는 단계; 및
수신기를 통해 상기 복수의 조정가능한 플라즈모닉 공진 도파관 각각의 반사 위상에 대응하는 반사 패턴에 의해 수정된 상기 반사 표면으로부터 광학 전자기 복사를 수신하는 단계를 포함하는, 조향가능한 반사된 광학 빔을 수신하기 위한 방법.
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|---|---|---|---|---|
| US10763290B2 (en) | 2017-02-22 | 2020-09-01 | Elwha Llc | Lidar scanning system |
| US10451800B2 (en) * | 2018-03-19 | 2019-10-22 | Elwha, Llc | Plasmonic surface-scattering elements and metasurfaces for optical beam steering |
| US11187655B2 (en) * | 2018-05-16 | 2021-11-30 | Sensera, Inc. | Compact gas sensors |
| US11152705B2 (en) * | 2019-07-25 | 2021-10-19 | International Business Machines Corporation | Reconfigurable geometric metasurfaces with optically tunable materials |
| US11322684B2 (en) * | 2019-08-15 | 2022-05-03 | International Business Machines Corporation | Electrically rotatable antennas formed from an optically tunable material |
| US11314108B2 (en) * | 2019-08-15 | 2022-04-26 | International Business Machines Corporation | Reconfigurable metasurface with tunable antennas formed from arrays of pixels of an optically tunable material |
| CN112751207B (zh) * | 2019-10-31 | 2022-08-12 | Oppo广东移动通信有限公司 | 透镜结构、透镜天线及电子设备 |
| US11092675B2 (en) | 2019-11-13 | 2021-08-17 | Lumotive, LLC | Lidar systems based on tunable optical metasurfaces |
| FI20195986A1 (en) * | 2019-11-18 | 2021-05-19 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Electro-optical plasmonic devices |
| EP3825776A1 (en) * | 2019-11-25 | 2021-05-26 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Electrically-controlled dynamic optical component comprising a planar metasurface |
| US11531146B2 (en) * | 2019-12-14 | 2022-12-20 | Seagate Technology Llc | Thermal undercut structure for metasurface tuning |
| CN111564701B (zh) * | 2020-05-20 | 2021-03-23 | 西安电子科技大学 | 适用于多种冷媒规整流道可散热的频率选择表面结构 |
| JP7460079B2 (ja) | 2020-10-19 | 2024-04-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光変調器及び光変調器アレイ |
| CN112490677B (zh) * | 2020-11-04 | 2022-03-15 | 电子科技大学 | 一种窄带连续可调液晶频率选择表面及其调控方法 |
| CN112925121B (zh) * | 2021-01-26 | 2021-09-17 | 东南大学苏州研究院 | 一种超表面透镜以及包含该超表面透镜的空间光调制器 |
| CN112909572B (zh) * | 2021-03-18 | 2022-07-19 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种3比特相位可调的微带反射单元 |
| US11662611B2 (en) | 2021-04-12 | 2023-05-30 | Toyota Motor Engineering And Manufacturing North America, Inc. | Tunable optical metamaterial having electroactive polymer metasurfaces |
| CN113054437B (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-13 | 南京迪钛飞光电科技有限公司 | 一种多功能多波段电磁调控装置 |
| US11429008B1 (en) * | 2022-03-03 | 2022-08-30 | Lumotive, LLC | Liquid crystal metasurfaces with cross-backplane optical reflectors |
| US11487183B1 (en) | 2022-03-17 | 2022-11-01 | Lumotive, LLC | Tunable optical device configurations and packaging |
| WO2023220096A2 (en) * | 2022-05-11 | 2023-11-16 | Lumotive, Inc. | Tunable optical devices with integrated electronics |
| US11493823B1 (en) | 2022-05-11 | 2022-11-08 | Lumotive, LLC | Integrated driver and heat control circuitry in tunable optical devices |
| US11487184B1 (en) * | 2022-05-11 | 2022-11-01 | Lumotive, LLC | Integrated driver and self-test control circuitry in tunable optical devices |
| US11567390B1 (en) | 2022-08-26 | 2023-01-31 | Lumotive, LLC | Coupling prisms for tunable optical metasurfaces |
| US11747446B1 (en) | 2022-08-26 | 2023-09-05 | Lumotive, Inc. | Segmented illumination and polarization devices for tunable optical metasurfaces |
| US11846865B1 (en) | 2022-09-19 | 2023-12-19 | Lumotive, Inc. | Two-dimensional metasurface beam forming systems and methods |
| US11914266B1 (en) * | 2023-06-05 | 2024-02-27 | Lumotive, Inc. | Tunable optical devices with extended-depth tunable dielectric cavities |
| US11960155B1 (en) | 2023-10-05 | 2024-04-16 | Lumotive, Inc. | Two-dimensional metasurfaces with integrated capacitors and active-matrix driver routing |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060103201A (ko) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | 아바고 테크놀로지스 파이버 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드 | 에지 방출 반도체 레이저, 수직 캐비티 표면 방출 레이저,에지 방출 반도체 레이저를 위한 방법 및 수직 캐비티 표면방출 레이저를 위한 방법 |
| US20150162658A1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-06-11 | Elwha Llc | Surface scattering reflector antenna |
| KR20170077674A (ko) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 광운대학교 산학협력단 | 나노선 어레이 기반의 편광 제어 동적 컬러 필터 |
Family Cites Families (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6313803B1 (en) * | 2000-01-07 | 2001-11-06 | Waveband Corporation | Monolithic millimeter-wave beam-steering antenna |
| US6552696B1 (en) * | 2000-03-29 | 2003-04-22 | Hrl Laboratories, Llc | Electronically tunable reflector |
| US6496155B1 (en) * | 2000-03-29 | 2002-12-17 | Hrl Laboratories, Llc. | End-fire antenna or array on surface with tunable impedance |
| US6774851B1 (en) * | 2001-09-28 | 2004-08-10 | Her Majesty In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Industry | Antenna with variable phase shift |
| US6870987B2 (en) | 2002-08-20 | 2005-03-22 | Lnl Technologies, Inc. | Embedded mode converter |
| US7057786B2 (en) * | 2004-05-10 | 2006-06-06 | Ciencia, Inc. | Electro-optic array interface |
| JP2005345402A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Shimadzu Corp | 表面プラズモン共鳴による測定装置及びそれを用いた分析装置 |
| CA2573149C (en) * | 2004-07-08 | 2017-06-06 | Ion Optics, Inc. | Tunable photonic crystal |
| US8938141B2 (en) * | 2004-07-30 | 2015-01-20 | University Of Connecticut | Tunable resonant leaky-mode N/MEMS elements and uses in optical devices |
| US7957648B2 (en) * | 2005-02-28 | 2011-06-07 | The Invention Science Fund I, Llc | Electromagnetic device with integral non-linear component |
| GB0613959D0 (en) * | 2006-07-13 | 2006-08-23 | Univ Aston | Surface plasmons |
| WO2009076395A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-18 | Research Foundation Of The City University Of New York | Sub-wavelength structures, devices and methods for light control in material composites |
| WO2009107811A1 (ja) | 2008-02-29 | 2009-09-03 | 株式会社フジクラ | 基板型光導波路素子、波長分散補償素子、光フィルタならびに光共振器、およびそれらの設計方法 |
| US8059051B2 (en) * | 2008-07-07 | 2011-11-15 | Sierra Nevada Corporation | Planar dielectric waveguide with metal grid for antenna applications |
| EP3736904A1 (en) * | 2008-08-22 | 2020-11-11 | Duke University | Metamaterials for surfaces and waveguides |
| CN103081126A (zh) * | 2010-06-08 | 2013-05-01 | 太平洋银泰格拉泰德能源公司 | 具有增强场和电子发射的光学天线 |
| CN103222109B (zh) | 2010-10-15 | 2017-06-06 | 西尔瑞特有限公司 | 表面散射式天线 |
| EP2477240A1 (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Illumination device |
| US20140085693A1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-03-27 | Northeastern University | Metasurface nanoantennas for light processing |
| CN102955268B (zh) * | 2012-10-29 | 2015-10-28 | 上海交通大学 | 基于金属纳米波导的表面等离子光学调制器 |
| WO2014126789A1 (en) * | 2013-02-14 | 2014-08-21 | The Government of the United State of America, as represented by the Secretary of the Navy | Actively tunable polar-dielectric optical devices |
| US9385435B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-07-05 | The Invention Science Fund I, Llc | Surface scattering antenna improvements |
| KR102018049B1 (ko) * | 2013-05-07 | 2019-09-04 | 한국전자통신연구원 | 무선 통신용 반사배열 안테나 및 그 구조물 |
| US9804329B2 (en) * | 2013-05-30 | 2017-10-31 | Okhtay MONTAZERI | Surface plasmon resonant devices and methods of use thereof |
| US9104086B1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-08-11 | Sandia Corporation | Method and apparatus of wide-angle optical beamsteering from a nanoantenna phased array |
| US9853361B2 (en) | 2014-05-02 | 2017-12-26 | The Invention Science Fund I Llc | Surface scattering antennas with lumped elements |
| US9882288B2 (en) | 2014-05-02 | 2018-01-30 | The Invention Science Fund I Llc | Slotted surface scattering antennas |
| US10446903B2 (en) | 2014-05-02 | 2019-10-15 | The Invention Science Fund I, Llc | Curved surface scattering antennas |
| US9711852B2 (en) | 2014-06-20 | 2017-07-18 | The Invention Science Fund I Llc | Modulation patterns for surface scattering antennas |
| US9893026B2 (en) | 2014-10-29 | 2018-02-13 | Elwha Llc | Systems, methods and devices for inter-substrate coupling |
| US9632216B2 (en) * | 2015-02-03 | 2017-04-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical modulating device having gate structure |
| CN108027313B (zh) * | 2015-08-26 | 2021-01-29 | 光子系统有限责任公司 | 谐振周期性结构以及使用它们作为滤光器和传感器的方法 |
| CN105576384B (zh) * | 2016-01-15 | 2019-10-29 | 南京邮电大学 | 一种多通道可调谐Tamm等离子体完美吸收器 |
| WO2017176343A2 (en) * | 2016-01-22 | 2017-10-12 | California Institute Of Technology | Dispersionless and dispersion-controlled optical dielectric metasurfaces |
| CN106129135B (zh) * | 2016-07-20 | 2017-12-08 | 电子科技大学 | 基于石墨烯场效应晶体管的太赫兹探测器及其制备方法 |
| US10840606B2 (en) * | 2016-11-16 | 2020-11-17 | Fractal Antenna Systems, Inc. | Millimetric fractal plasmonic arrays |
| US10763290B2 (en) * | 2017-02-22 | 2020-09-01 | Elwha Llc | Lidar scanning system |
| CN106961008B (zh) * | 2017-04-06 | 2019-03-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 天线结构及其驱动方法和天线系统 |
| US11042073B2 (en) * | 2018-02-06 | 2021-06-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Tunable graphene metamaterials for beam steering and tunable flat lenses |
| US10451800B2 (en) * | 2018-03-19 | 2019-10-22 | Elwha, Llc | Plasmonic surface-scattering elements and metasurfaces for optical beam steering |
-
2018
- 2018-03-19 US US15/924,744 patent/US10451800B2/en active Active
-
2019
- 2019-03-19 KR KR1020207030001A patent/KR102597944B1/ko active IP Right Grant
- 2019-03-19 JP JP2020550834A patent/JP7499179B2/ja active Active
- 2019-03-19 EP EP19772329.9A patent/EP3769369B1/en active Active
- 2019-03-19 CN CN201980029101.2A patent/CN112042059B/zh active Active
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-
2020
- 2020-04-20 US US16/853,598 patent/US20200249396A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060103201A (ko) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | 아바고 테크놀로지스 파이버 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드 | 에지 방출 반도체 레이저, 수직 캐비티 표면 방출 레이저,에지 방출 반도체 레이저를 위한 방법 및 수직 캐비티 표면방출 레이저를 위한 방법 |
| US20150162658A1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-06-11 | Elwha Llc | Surface scattering reflector antenna |
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