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- 주제어 : integrated plasmonic circuit (검색결과 3 건)
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Surface plasmon polaritons (SPPs) are localized electromagnetic waves propagating along a planar metal−dielectric interface. SPPs have drawn much attention in a variety of applications, such as light-emitting diodes, solar cells, Raman scattering, chemical or biological sensors, and integrated plasmonic circuits since they are localized electromagnetic waves on a metallic surface with higher local field density. As they have been applied in many applications, the in- and out-coupling of SPPs become important to efficiently excite SPP modes (in-coupling of SPPs), convert SPP modes into far-field radiating modes, electromagnetic waves propagating away from the metal surface to which SPPs are confined (out-coupling of SPPs), or manipulate SPPs (reflection or transmission). Particularly, efficient scattering of SPPs into the far-field radiating modes or reflected or transmitted SPPs is demanded in areas such as thin-film spectroscopy, integrated plasmonic devices, or organic light-emitting diodes (OLEDs). In this numerical study, it is investigated that how SPPs at a planar metal−dielectric interface are scattered by a dielectric nanocube embedded in the metal layer. The scattering properties of the embedded nanocube in terms of cross sections of scattering and absorption, scattering patterns, reflection, and transmission are numerically analyzed employing three-dimensional finite element method based simulations. It is confirmed that this embedded nanocube structural system is capable of wavelength-selective SPPs scattering dependent on the size of the nanocube due to the plasmonic resonant modes that are excited in the nanocube. Moreover, the correlation between the scattering properties of the embedded nanocube and the characteristics of the plasmonic resonant modes found in the embedded nanocube is discussed, showing that a specific plasmonic mode, which similarly appears in each of different-sized nanocubes, is responsible for strong scattering of SPPs. Along with the strong outcoupling of SPPs, the strong reflection also occurs when resonant modes of the embedded nanocube are excited, while the transmission decreases. In addition, the scattering patterns of the scattered waves out-coupled by the embedded nanocube are also discussed. With further development, this study would contribute to efficient scattering of SPPs at a planar interface, which can increase the performance of integrated plasmonic devices and, especially, the efficiency of OLEDs by outcoupling of SPPs into the far field radiating modes by collection of embedded dielectric nanocubes with an appropriately chosen size distribution.
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표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP) 기반의 다양한 수직 방향성 결합기에 대한 연구
오늘날의 대용량 신호를 초고속으로 송,수신하기 위해 점점 더 고집적화된 집적회로가 요구된다. 따라서 초대용량, 초고속의 집적회로에서 저전력을 갖는 plasmon 기반의 집적회로 도입은 필수적이며, 이러한 plasmon 기반의 집적회로에서 가장 핵심적인 기본 소자가 plasmon 기반의 방향성 결합기이다. 본 논문은 1.55 μm 파장에서, 5.0 μm x 4.5 μm 모드 크기를 갖는 long range-SPP (LR-SPP) 를 기반으로 한 insulator-metal-insulator-metal-insulator (IMIMI) 구조의 SPP VDC와, 1.7 μm x 0.5 μm 모드 크기를 갖는 short range-SPP (SR-SPP) 를 기반으로 한 metal-insulator-metal (MIM) 구조의 SPP VDC에 대해 연구하였다. 금 (Au) 으로 이루어진 IMIMI 및 MIM 도파로와, 저손실 폴리머 유전체를 사용하였다. SPP IMIMI VDC의 경우 결합 구간인 직선 도파로 (L) 에서의 손실은 각각 1.33 dB (L = 13 μm), 2.26 dB (L = 23 μm) 이고 결합 길이는 약 10 μm 이다. 또한, SPP MIM VDC의 경우 L 에서의 손실은 각각 1.50 dB (L = 5 μm), 11.20 dB (L = 65 μm) 이고 결합 길이는 약 65 μm 이다. FDTD 전산모사 결과, L 의 길이를 변화시킴에 따라 출력단의 SPP 특성을 조절할 수 있었다. 제안된 SPP IMIMI, 그리고 MIM VDCs는 micro-scale 및 nano-scale에서의 집적화에 있어 중요한 기본 소자가 될 것으로 기대된다.
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