테이퍼 구조를 이용한 플라즈모닉 도파로의 광학 특성

Abstract

본 연구에서는 광집적화에 적용될 수 있는 InP 물질 기반의 플라즈모닉 광도파로를 테이퍼 형태를 이용해서 구현하여 측정을 통해서 분석하였다. 제안된 구조는 금속 표면에 존재하는 플라즈몬 파를 외부 입력광을 이용하여 제어할 수 있는 플라즈모닉 광도파로 구조이다. 제안된 플라즈모닉 광도파로에서 플라즈몬 파의 생성은 FDTD 방법을 통해 분석하였다. 또한, 플라즈모닉 도파로의 길이는 2에서 10 µm까지 가변하고, 도파로 폭은 400 nm에서 700 nm까지 가변해서 제작하였다. 제작된 플라즈모닉 도파로에서 광 모드를 확인하였으며, 또한 도파로 폭에 따른 광손실도 측정하였다. 본 연구를 통해서 얻어진 최적화된 플라즈모닉 광도파로의 길이는 10 µm이고, 폭은 600과 700 nm임을 알 수 있었다. 본 연구에서 구현된 플라즈모닉 광도파로 구조는 향후 전광 소자를 구현하는데 활용될 수 있을 것이며, 다른 광소자와 집적화를 가능케 할 것이다.

We have investigated the optical properties of plamonic waveguide with tapered structure basedon InP material for photonic integrated circuit(PIC). The proposed plasmonic waveguide is covered withthe Ag thin film to generate the plasmonic wave on metallic interface. The optical characteristics ofplasmonic waveguide were calculated using the three-dimensional finite-difference time-domain method. The plasmonic waveguide was fabricated with the lengths of 2 to 10 μm and the widths of 400 to 700nm, respectively. The plasmonic mode and optical loss were measured. The optimum plasmonic length is10 μm and widths are 600 and 700 nm in the fabricated waveguide. This plasmonic waveguide can bedirectly integrated with other conventional optical devices and can be essential building blocks of PIC.