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유전체 메타표면 기반의 광섬유 메타팁 장치에 있어서,상기 광섬유 메타칩 장치는 나노브릭 유닛셀들의 조합으로 형성되되, 일측면이 나노브릭 유닛셀들의 기판으로 형성되고, 타측면이 나노브릭 유닛셀들의 나노브릭으로 형성된 메타표면;상기 메타표면의 일측면의 중심에 접속되며, 입력 또는 출력 광신호가 전송되는 광섬유;상기 광섬유의 끝단부에서 상기 광섬유의 끝단부를 둘러싸며, 상기 광섬유와 함께 상기 메타표면의 일측면에 접속되며, 상기 메타표면과의 접속상태를 유지시키는 파이버 블록을 포함하는 것을 특징으로 하되,상기 기판은 이산화규소(SiO2)로 형성되고, 상기 나노브릭은 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)로 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유 메타칩 장치
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제1항에 있어서,상기 광섬유 메타칩 장치는 상기 광섬유로 입력되는 광신호의 TE 편광(E-) 또는 TM 편광(H-)에 따라 소용돌이빔 또는 시준빔으로 출력되는 것을 특징으로 하는 광섬유 메타칩 장치
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제2항에 있어서,상기 메타표면의 나노브릭 유닛셀의 TE편광(E-) 또는 TM 편광(H-)에 대한 위상 프로파일(profile)은 다음 식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 광섬유 메타칩 장치
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제3항에 있어서,상기 나노브릭 유닛셀의 나노브릭은 막대기둥 형으로 형성되며,높이는 900nm, 상기 나노브릭 유닛셀은 700mm의 정사각형으로 형성되며,상기 나노브릭의 가로 및 세로 길이는 150 ~ 600 nm 범위에서, 상기 메타표면의 위치에 따른 위상 프로파일에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 광섬유 메타칩 장치
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제4항에 있어서상기 광섬유 메타칩 장치는 상기 입력 광신호에 대해 상기 메타표면 상에서 위상 편이()각을 0 ~ 2π 범위로 변화하도록 제어하고, 입사광에 대한 전송 진폭(ATE, ATM) 비를 0 ~1범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 광섬유 메타칩 장치
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제4항에 있어서,상기 광섬유 메타칩 장치는,파장 λ= 1550nm의 광신호가 입력될 때,TE 편광(E-)에 대하여는 소용돌이빔이 출력되고,TM 편광(H-)에 대하여는 시준빔으로 출력되는 것을 특징으로 하는 광섬유 메타칩 장치
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제4항에 있어서,상기 광섬유 메타칩 장치는상기 광섬유가 상기 메타표면의 일측면에 접속되는 것은 에폭시에 의해 접착하는 것을 특징으로 하며,상기 나노브릭 유닛셀의 기판 두께는 430㎛이고, 상기 에폭시의 접착 두께는 30㎛인 것을 특징으로 하는 광섬유 메타칩 장치
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제7항에 있어서,상기 광섬유 메타칩 장치는파장 λ= 1550nm의 광신호가 입력될 때,전송효율은 57%인 것을 특징으로 하는 메타팁 장치
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유전체 메타표면 기반의 광섬유 메타팁 장치를 이용한 데이터 전송시스템에 있어서,상기 데이터 전송시스템은,입력 광신호를 발생시키는 레이저장치;상기 레이저장치로부터 상기 압력 광신호를 전송하는 제1 광섬유;상기 제1 광섬유와 접속된 제1 광섬유 메타팁 장치;상기 제1광섬유 메타팁 장치와 일정 간격을 가지며, 나노브릭을 포함하는 메타표면이 마주 보도록 설치되는 제2 광섬유 메타팁 장치; 및상기 제2 광섬유 메타팁 장치로부터 출력 광신호를 전송하는 제2 광섬유 및 상기 제2 광섬유로부터 전송된 출력 광신호를 받아서 출력 신호를 발생시키는 광수신기; 를 포함하되,상기 제1광섬유 메타칩 장치는,나노브릭 유닛셀들의 조합으로 형성되되, 일측면이 나노브릭 유닛셀들의 기판으로 형성되고, 타측면이 나노브릭 유닛셀들의 나노브릭으로 형성된 메타표면; 및 상기 제1광섬유의 끝단부에서 상기 제1광섬유의 끝단부를 둘러싸며, 상기 메타표면과의 접속상태를 유지시키는 파이버 블록을 포함하는 것을 특징으로 하며,상기 기판은 이산화규소(SiO2)로 형성되고, 상기 나노브릭은 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)로 형성된 것을 특징으로 하는 데이터 전송시스템
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제9항에 있어서,상기 제1 광섬유 메타팁 장치와 제2 광섬유 메타팁 장치 사이에 편광을 제어하는 편광판(Polarizer)를 더 포함하며,,상기 편광판(Polarizer)의 편광 제어에 따라 데이터 전송의 on/off를 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송시스템
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제9항에 있어서,상기 데이터 전송시스템은,상기 입력 광신호의 TM 편광에 대하여는 "on" 신호가 전송이 되고,상기 입력 광신호의 TM 편광에 대하여는 "off" 신호가 전송이 되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송시스템
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제9항에 있어서,상기 데이터 전송시스템은상기 레이저장치 및 제1 광섬유 메타팁 장치에 편광제어기(polarization controller) 및 신호발생기(signal generator)와 전기적으로 연결된 전기광학 변조기를 포함하며,상기 신호발생기에 의해 상기 레이저장치에서 발생하는 광신호와 변조하여 데이터를 전송하며,상기 편광제어기(polarization controller)에 의해 TE, TM편광에 따른 on/off 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송시스템
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제9항에 있어서,상기 데이터 전송시스템은1 ~ 5Gbps 범위의 데이터 속도에 대한 소광비(extinction ratios)는 9 ~ 11dB인 것을 특징으로 하는 데이터 전송시스템
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광섬유 메타칩 장치의 제조방법에 있어서,상기 제조방법은,a) SiO2 재질의 기판 준비단계;b) 플라즈마 강화 화학기상 증착(PECVD) 방법에 의해 상기 기판의 전면부에 수소화 비정질 실리콘층을 증착하는 단계;c) 상기 수소화 비정질 실리콘층 상부에 제1 레지스트층을 형성하는 제1차 스핀코팅 단계;d) 상기 제1 레지스트층에 대해 전자 빔 리소그라피 공정을 통하여 설정된 메타표면 패턴에 대응하는 제1 레지스트 패턴층을 형성하는 단계;e) 상기 제1레지스트 패턴층 상부면 및 오목홈부에 Al을 증착시켜서 Al층을 형성하는 단계;f) lift-off 용매를 사용하여 상기 기판 상부에 돌출된 제1 레지스트 패턴층을 모두 들어올려 제거하고, 상기 오목홈부에 남아 있는 Al층으로 상기 기판의 전면부를 패턴화된 Al층으로 형성하는 단계;g) 상기 패턴화된 Al층을 하드 마스크로 사용하여 상기 기판의 전면부에 상기 설정된 메타표면 패턴으로 수소화 비정질 실리콘층을 에칭하는 단계;h) 상기 에칭하는 단계 이후에 전면부 수소화 비정질 실리콘층의 종단에 남아 있는 패턴화된 Al층을 제거하여 메타표면을 형성하는 단계; i) 광섬유 끝단부에 파이버블록을 장착하는 단계; 및j) 상기 형성된 메타표면 기판의 중심을 파이버 블록을 장착한 광섬유 끝단과 일치하도록 정렬한 후, UV 경화형 에폭시로 상기 메타표면 기판과 상기 파이버 블록을 접착하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 메타칩 장치의 제조방법
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