[초록빛논문] 촘촘한 나노역학적 플라즈몬식 위상 변조기

1. 논문 정보

제목: 촘촘한 나노역학적 플라즈몬식 위상 변조기

학술지: 자연 광자학

발행년월: 2015년 3월

글쓴이: B. S. 데니스, M. I. 하프텔, D. A. 크자플류스키, D. 로페즈, G. 블룸버그, V. A. 악슉

이어가기:http://dx.doi.org/10.1038/NPHOTON.2015.40

인용정보: Dennis, B. S., Haftel, M. I., Czaplewski, D. A., Lopez, D., Blumberg, G., & Aksyuk, V. A. (2015). Compact nanomechanical plasmonic phase modulators. Nature Photonics, 9(4), 267-273.

2. 초록

[번역문]

플라즈몬식 소자에 광에너지를 잘 가둠으로써 광자학의 소형화를 이루어내고 있다. 그러나, 모드 크기가 10 나노미터에 가까워지면, 더 많은 에너지가 금속쪽으로 옮겨가게 되고, 그에 따라 손실이 높아져서 능동적 위상변조를 어렵게 한다. 본 연구단은, 간격이 동적으로 바뀌는 금속-부도체-금속 구조의 틈에 존재하는 틈 플라즈몬의 비범하게 강한 위상속도에 대한 의존성을 활용한 나노전기역학적 위상변조 원리를 제안한다. 23 마이크로미터 길이의 비공진 변조기가, 780 나노미터 파장에서 1.7 데시벨의 과잉손실과 함께1.5π 라디안의 범위를 가짐을 실험적으로 시연하였다. 분석을 통해 틈과 길이와 폭을 동시에 줄여나가면 공간적으로 극도로 촘촘한 π 라디안 위상 변조기를 구현할 수 있음을 보였다. 이것은 틈을 줄여나감에 따라 플라즈몬이 더 가두어지면서 발생할 것으로 예상되었던 추가적인 손실이 없이도 이루어내었는데, 이는 틈을 줄이면서 위상변조의 세기를 키우면 도파 손실의 증가가 상쇄되기 때문이다. 이처럼 작고 밀도가 높으며 전기적으로 제어가능한 성분은, 광스위치의 뼈대와, 짜임새를 바꿀 수 있는 플라즈몬식 광학에 응용될 수 있다.

[원문]

Highly confined optical energy in plasmonic devices is advancing miniaturization in photonics. However, for mode sizes approaching ≈10 nm, the energy increasingly shifts into the metal, raising losses and hindering active phase modulation. Here, we propose a nanoelectromechanical phase-modulation principle exploiting the extraordinarily strong dependence of the phase velocity of metal–insulator–metal gap plasmons on dynamically variable gap size. We experimentally demonstrate a 23-μm-long non-resonant modulator having a 1.5π rad range, with 1.7 dB excess loss at 780 nm. Analysis shows that by simultaneously decreasing the gap, length and width, an ultracompact-footprint π rad phase modulator can be realized. This is achieved without incurring the extra loss expected for plasmons confined in a decreasing gap, because the increasing phase-modulation strength from a narrowing gap offsets rising propagation losses. Such small, high-density electrically controllable components may find applications in optical switch fabrics and reconfigurable plasmonic optics.

3. 용어 대응

achromatic: 색지움

compact: 촘촘한

nanomechanical: 나노역학적

modulator: 변조기

non-resonant: 非共振 비공진(의)

excess: 過剩 과잉

ultracompact-footprint: 공간적으로 극도로 촘촘한

fabric: 뼈대

reconfigurable: 짜임새를 바꿀 수 있는

4. 그림

끝

2015년 4월 8일

과꾸로

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초록빛논문 소개:

모든 중요 논문이 영어로 나오는 시대에, 한국어를 모국어로 하는 연구자들이 최근 연구를 쉽게 접할 수 있도록, 논문의 초록을 한국어로 번역하여 소개한다. 한국어 용어는 한국물리학회의 물리학 용어집을 기본적으로 따른다. 초록이 없는 논문의 경우 초록 대신 논문 본문의 첫 문단을 번역하여 소개한다. 분야는 나노광학, 표면 플라즈몬, 메타물질 등을 다룬다.

번역자

카이스트 물리학 박사

현재 호주 연방연구소 CSIRO 박사후 연구원

이어가기: http://www.yhwang.info

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