비대칭 공진자 기반 무거울 방사 및 OAM 모드 광집적 소자 설계 연구

Mirror-less unidirectional radiation and OAM-mode photonic integrated circuit design

연구 내용

비대칭 공진자의 배경 산란을 이용해 무거울 방향성 방사를 구현하고, OAM 모드 기반 온칩 결합기를 설계하는 연구

외부 미러 없이 비대칭 단일 공진자에서 두 개의 준퇴 resonant mode가 배경 scattering을 통해 상호 결합하도록 구성하여, 한 방향으로의 방사 우위를 만드는 동작을 설계합니다. 이를 위해 temporal coupled-mode theory로 운용 원리를 정리하고, FDTD(유한차분 시간영역) 시뮬레이션으로 방사 분포와 모드 순도 변화를 검증합니다. 또한 OAM(topological charge) 모드를 다루는 온칩 directional coupler를 위해 TE01/TE10 모드의 degeneracy 조건과 결합 균일화를 만족하는 교차형 waveguide 구조를 제안합니다. 더불어 다층 유전체 격자를 통한 편광 독립성 확률을 높이는 광학 성능 검증도 수행합니다.

관련 프로젝트

5건

연구 흐름

2020년에는 OAM 모드 기반 온칩 directional coupler 설계를 목표로, degeneracy를 포함한 조건이 결합 균일성에 미치는 영향을 coupled mode 이론으로 분석하고 구조적 대안을 제시했습니다. 2021년에는 비대칭 단일 공진자에서 외부 미러 없이 unidirectional radiation을 구현하는 mirror-less 개념을 프리프린트로 정리했습니다. 2022년에는 이를 Journal of Lightwave Technology 논문으로 확장하여, 배경 산란을 통한 모드 상호 결합과 방향성 방사 비의 예측 가능성을 체계화했습니다. 병행하여 2022년에는 편광 독립성과 고효율 회절 성능을 확보하는 다층 유전체 격자 구조를 검증하며, 광집적 소자 설계 역량을 넓혔습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

OAM 모드 분기/결합 기반 광통신
온칩 모드 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱
외부 미러 없는 방향성 방사 소자
배경 산란 공학 기반 소형 광 안테나
편광 독립 회절 광학 요소
파동가이드-격자 결합 기반 인터페이스
양자 키 분배용 실리콘 포토닉스 플랫폼
광집적 회로 기반 양자 실험용 광학 부품
표면방출 박막 레이저/센서용 광학 구조
자기혼합(self-mixing) 기반 광학 센싱