입사광의 위상 조절을 이용한 스위칭 가능한 빔 형성에 대한 연구

Abstract

서브파장 금속 슬릿 주변에 특정 주기의 금속 혹은 유전체 격자가 둘러싸고 있을 때 슬릿으로부터 빔이 형성되는 현상이 발견된 이 후 이와 관련된 많은 연구들이 진행되었다. 하지만 종래의 빔 형성은 수동적인 특성을 보이기 때문에 능동적으로 빔을 조절하는 방법에 대한 연구가 요구되었다. 본 논문에서는 금속 격자가 양쪽으로 배열된 서브파장 금속 슬릿의양쪽으로 사입사되는 두 빛의 위상을 조절하여, 간섭 무늬와 금속 슬릿간의 상대적 위치를 조절하여 서브파장 슬릿으로부터 형성되는 빔을스위칭하는 방법에 대해 제시하고 이를 구현하고자 한다. 이를 구현하기 위한 최적화된 소자 설계와 이로부터 형성되는 빔의 특성을 살펴보기 위해 엄밀결합파동분석(Rigorous Coupled-Wave Analysis

RCWA) 방법을 사용하였다. 설계된 소자를 제작하기 위해 SiO2 기판 위에 E-beam 증착기를 이용하여 Ag 필름을 증착한 후 집중 이온 빔(Focused Ion beam

FIB)으로 서브파장 슬릿과 그 주변의 금속 격자를 제작하였다. 이렇게 제작된 소자 양쪽에 532nm 의 파장을 갖는 레이저를 사입사하여 빔을 형성시킨 뒤, piezo stage 를 이용하여 두 빛의 상대적 위상 차이를 변화하면서 빔의 스위칭 특성을 전자결합소자(Charge-Coupled Device, CCD)를 이용하여 측정하였다.