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금속선 광 도파로를 이용한 장거리 표면-플라즈몬 파장가변 필터
Tunable Wavelength Filters Based on Long-Range Surface-Plasmon-Polariton waveguides

김기철   (한양대학교 물리학과 마이크로광학 연구실UU0001519  ); 송석호   (한양대학교 물리학과 마이크로광학 연구실UU0001519  ); 원형식   ((주)삼성전기 중앙연구소CC0102000  ); 이관수   ((주)삼성전기 중앙연구소CC0102000  );
  • 초록

    금으로 된 금속선 광 도파로를 따라 속박되는 장거리 표면 플라즈몬을 이용하여 파장 가변 필터를 설계하고 제작하였다. 실리콘 기판 위에 제작된 금속선 도파로는 두 층의 열광학 폴리머 사이에 샌드위치 구조로 끼어 있도록 설계되었다. 도파로의 바로 윗면에는 유전체로 된 Bragg 회절격자가 적합한 주기로 제작되어, 중심 파장이 광통신 파장대 (1520 $\sim$ 1570 nm)에 있으면서 높은 소광률( $\sim$ 25 dB)을 갖는 파의 반사가 가능했고, 전체손실은 25 dB/cm 이하로 나타났다. 또한, 제작된 파장 가변 필터가 폴리머의 열-광학적 특성에 의해 파장가변 필터 소자로서의 응용이 가능함을 확인했으며, 금속선 광 도파로에 직접 연결된 전극 구조에 동시에 가해준 전류에 의해 파장이 가변 될 수 있음을 실험적으로 확인하였다.


    We design and fabricate a novel tunable wavelength filter, which utilizes long-range surface plasmon-polaritons excited along nm-thick-metal strips. A gold metal strip, with $\sim$ cm length, 20 nm thickness, and $\sim$ 5 $\mu$ m width, is embedded in thick thermo-optic Polymer films supported by a silicon wafer. A dielectric Bragg grating structure is Placed on the metal strip, so that transmission signals at telecom wavelength are selected by thermal effect of the thermo-optic polymer. High extinction ratio of 25 dB and total insertion loss of $\sim$ 25 dB/cm can be measured by single-mode coupling of optical fibers. We also verify that wavelength tuning of the long-range surface plasmon-polariton filters can be achieved by electric current directly applied to the metal-strip waveguides.


  • 주제어

    Surface plasmon .   Metal stripe waveguide .   Tunable wavelength filter.  

  • 참고문헌 (22)

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    1. 1997 "물매-굴절률 기판을 이용한 평판광학적 광신호 연결" 한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics 8 (5): 431~437    
    2. 1998 "Ce:$BaTIO_3$, Mgo:$LiNbO_3$와 Fe:$LiNbO_3$ 결정에서의 이광파혼합 실험" 한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics 9 (6): 423~427    
    3. 1999 "측쇄형 광기능성 고분자 PCN에서의 편광홀로그램 특성" 한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics 10 (5): 386~390    
    4. 1999 "회절격자구조를 갖는 도파로 소자의 엄밀한 광선광학적 결합계수 계산" 한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics 10 (4): 348~353    
    5. 2000 "가변 협대역 투과 필터를 이용한 광섬유 격자 센서 시스템" 광산업정보 = Photonics industry news 1 (): 62~62    
    6. 2001 "파장 가변 협대역 투과 필터를 이용한 광섬유 격자 동적 센서 시스템" 한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics 12 (2): 91~97    
    7. 2002 "표면 플라즈몬 공명에 의한 에탄올의 농도 및 굴절률 분석" 한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics 13 (1): 9~14    
    8. 2002 "표면-플라즈몬 광자 밴드갭" 광학과 기술 = Optical science and technology 6 (3): 17~21    
    9. 2002 "Photonic Band Gaps for Surface Plasmon Modes in Dielectric Gratings on a Flat Metal Surface" Journal of the Optical Society of Korea 6 (3): 76~82    
    10. 2002 "임의 분배 비율의 다중모드간섭 광전력 분배기에 대한 벡터 해석법" 한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics 13 (6): 479~485    
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