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세라믹재료를 이용한 THz용 포토닉 결정

전문가 제언: ○ 포토닉 결정에 관심이 높아지고 있는 지금, 각국에서는 서로 이 분야에 있어 보다 높은 경쟁력을 확보하려고 하는 세계적인 추세에 있다. 더욱이 테라헬츠 대역에 관한 가능성이 인정되면서 이 분야에 적용하려는 포토닉 결정의 연구에 더욱 박차를 가하고 있는 현황이다.

○ 포토닉 결정은 일정한 결정구조를 이용하여 포토닉 밴드 갭(PBG)을 형성하는 구조체이다. 포토닉 밴드 갭에 대응하는 파장의 빛은 결정의 내부를 통과할 수 없다. 하지만 주기 구조에 일부의 결함을 집어넣으면 광이 결함부의 딥 레벨에 구속된다. 이 성질은 광도파로, 광파이버, 공진기 등에 응용될 수 있어 광학회로의 핵심이 된다.

○ 이 시점에서 포토닉 결정에 관한 기술이 급속히 발전하고 있음은 필연이라고 할 수 있다. THz파의 파장과 같은 정도로 반복해서 형성된 주기구조체는 설계에 의해서 유전특성을 넓은 범위로 변화하게 할 수 있다. 이 기술의 학술적 의미와 가능성은 현실화의 단계에 있다.

○ 나노기술의 발전에 따라 복잡한 2차원·3차원 구조를 정밀도가 높게 만드는 것이 기술적으로 가능해져서 컴퓨터를 이용한 설계로서 필요한 특성을 넣는 인공구조가 가능해졌다. 최근에는 3차원 광조형 기술이 발달하여 조형물인 광경화성 수지의 2차원(x-y축) 해상도를 1~2μm 정도까지 경화시킬 수 있으며 적층 두께(z축)는 5μm 정도까지의 정밀도로 가공이 가능해졌다.

○ 복잡한 주기구조와 구조의 결함으로부터 파생되는 전자파를 수식으로 이해하는 것은 어려운 일이다. 그러나 포토닉 결정의 THz 전자파 특성을 해석하는 기술과 제조하는 기술이 발전해야 이에 동반해서 여러 가지 응용상의 매력이 현실화될 수 있다. 특히 재료분야 연구자들의 참여가 이 분야기술의 발전에 기여할 것으로 생각한다.

저자: Yoshinari MIYAMOTO, Soshu KIRIHARA, Weiwu CHEN, Hideaki KANAOKA
자료유형: 학술정보