격자 결합기를 이용한 금속 팁에서의 광 에너지 집속 최적화 = Optimization of the Optical Nanofocusing Energy in a Metal Tip Employing a Grating Coupler

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The strong field enhancement at the end of a nanoscale metal tip, can be used to overcome the resolution limit of conventional near-field optical microscopy, and is thus believed to find future applications in high-resolution lithography or/and nanosensing area. In this paper, using a 3D finite-difference time domain (FDTD) analysis, we study the field enhancement factors at the metal tip, and optimize its structure with respect to the SPP excitation and tip-coupling efficiencies. The results show that it is possible to get factors higher field enhancement, by several orders of magnitude from the optimal structure, compared to the non-optimal cases, by adjusting the metal tip angle and employing blazed SPP grating couplers.

국문 초록 (Abstract)

나노 스케일 크기의 금속 팁 구조에서의 강한 필드의 집속은 근접장 광학 현미경의 분해능 한계를 극복하는 방법으로 사용되며, 고해상도 전사법, 나노 센싱 등, 다양한 응용에서의 한계점을 극복할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이에 본 연구에서는 3차원 유한차분법 전산모사를 통해서 금속 팁에서 필드를 강하게 하기 위한 요소들을 분석하고, 금속 팁 끝에 모이는 표면 플라즈몬과 표면 플라즈몬을 발생시키는 결합기의 효율 증가를 위한 최적화 구조를 찾아보았다. 그 결과, 금속 팁의 각도의 최적화 값과 더불어 기울어진 격자 결합기의 도입을 통해 얻은 구조는 최적화되지 않은 구조에 비해 강한 필드가 집속되는 것을 확인할 수 있었다.

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