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Resonant Transmission of a Rectangular Waveguide Probe with H-type Small Aperture

H-형태 소형 개구를 가진 직사각형 도파관 탐침의 공진 투과

  • Ko, Ji-Hwan (School of Electronics Engineering, Kumoh National University of Technology) ;
  • Cho, Young-Ki (School of Electronics Engineering, Kyungpook National University)
  • 고지환 (금오공과대학교 전자공학부) ;
  • 조영기 (경북대학교 전자공학부)
  • Received : 2013.10.15
  • Accepted : 2013.11.20
  • Published : 2013.12.31

Abstract

As a microwave near field probe for near field scanning optical microscope(NSOM) system, H-shaped(ridge type) small aperture is proposed and its performances from the viewpoints of the transmission efficiency(transmission cross section) and spatial confinement(beam spot size) are compared with those of the previous narrow rectangular aperture type. While the transmission efficiencies are comparable to each other for the two structures, the transmitted beam spot size for the proposed H-shaped aperture is much smaller than that for the previous rectangular aperture. This strong point of the H-shaped aperture is expected to significantly improve near-field optical applications such as optical data storage, nanolithography and nanomicroscopy. It is also observed that the transmission efficiency can be improved if the coupling aperture is implemented in the type of the transmission cavity.

근접장 마이크로파 현미경에 사용되는 도파관 탐침 구조에 대해 기존의 폭이 좁은 사각형 개구를 대신하여 H-형태 개구 구조를 제안하였고, 두 구조의 성능 평가지표로서 투과 효율과 스팟 크기를 비교 분석하였다. 비교결과로 투과 효율은 비슷하였지만, 스팟 크기 면에서는 H-형태 개구 구조가 훨씬 작아서 해상도 측면에서 개선된 형태의 탐침 구조로 사용될 수 있음을 확인하였다. 이런 H-형태 개구의 이점을 이용하면 광 정보 저장, 나노리소그래픽, 나노 현미경과 같은 근접장 광학 장치가 상당히 성능 개선될 것이다. 또한, 도파관 탐침에 공진기가 부착된 구조에서 투과 효율이 향상됨을 확인하였다.

Keywords

References

  1. H. A. Bethe, "Theory of diffraction by small holes", Phys. Rev., vol. 66, no. 7-8, pp. 163-182, Oct. 1944. https://doi.org/10.1103/PhysRev.66.163
  2. E. X. Jin, X. Xu, "Finite-difference time-domain studies on optical transmission through planar nanoapertures in a metal film", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 43, no. 1, pp. 407-417, 2004. https://doi.org/10.1143/JJAP.43.407
  3. J. E. Park, J. I. Lee, J. W. Ko, and Y. K. Cho, "Physics in resonant transmission on the small aperture coupling", in Proceedings ISAP'09, pp. 887-890, 2009.
  4. J. E. Park, J. Yeo, J. W. Ko, and Y. K. Cho, "Resonant transmission of an electrically small aperture with ridge", J. of Electromagnetic Waves and Appl., vol. 23, pp. 1981-1990, Nov. 2009. https://doi.org/10.1163/156939309789932502
  5. Roger. F. Harrington, "Resonant behavior of a small aperture backed by a conducting body", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 30, no. 2, pp. 205-212, Mar. 1982. https://doi.org/10.1109/TAP.1982.1142761
  6. 고지환, 조영기, 여준호, 이종익, "리지가 장하된 소형 원형 개구의 공진 투과에 관한 연구", 한국전자파학회논문지, 22(6), pp. 654-660, 2011년 6월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2011.22.6.654
  7. 고지환, 조영기, "C-형태와 H-형태의 소형 개구에 의한 공진 투과 및 C-형태 개구 간의 상호결합 효과", 한국전자파학회논문지, 22(12), pp. 1399-1405, 2012년 12월.
  8. E. A. Ash, G. Nicholls, "Super-resolution aperture scanning microwave microscope", Nature, vol. 237, pp. 510-512, 1972. https://doi.org/10.1038/237510a0
  9. Michael Golosovsky, Dan Davidov, "Novel millimeter-wave near-field resistivity microscope", Appl. Phys. Lett., vol. 68. no. 11, pp. 1579-1581, Mar. 1996. https://doi.org/10.1063/1.116685
  10. S. -N. Hsieh, T. -H. Chu, and M. -T. Chen, "Scanning near-field microwave microscope using a rectangular waveguide probe with different resonant modes of cavity", APMC, 2011.
  11. Anan Copty, M. Golosovsky, Dan Davidov, and A. Frenkel, "Localized heating of biological media using a 1-W microwave near-field probe", IEEE Trans. MTT, vol. 52, no. 8, pp. 1957-1963, Aug. 2004.