The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

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General Theory for Enhancing the Transmission Efficiency through Small Apertures

소형 개구의 투과효율 향상을 위한 일반 이론

  • Cho, Young-Ki (School of Electronics Engineering, Kyungpook National University)
  • 조영기 (경북대학교 전자공학부)
  • Received : 2014.10.15
  • Accepted : 2014.11.04
  • Published : 2014.11.30
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Abstract

In this paper, general methods for enhancing the transmission efficiency through the small subwavelength aperture in an infinite conducting plane are considered first by use of the transmission-resonant aperture like the ridged circular aperture structure, second by employing the transmission-resonant cavity structure. In particular, the maximum transmission cross section is found to be $\frac{2G{\lambda}^2}{4{\pi}}[m^2]$ for the two structures, where G is the gain of the aperture in the output half space. As experimental works, the impedance matching characteristics are investigated for the cases that above two structures are incorporated as a potential near field microscopic probe in the waveguide end. As a complementary problem to the above transmission-resonant aperture problem, some discussions are also given on the scattering resonance by the scattering object much smaller than the wavelength. This discussion may provide a good understanding of the physics for the phenomena that the maximum scattering cross section is much larger than the physical size of the atom in atomic physics area.

본 논문에서는 무한 평판에 위치한, 파장에 비하여 작은 개구의 투과효율을 향상시키는 두 가지 방법으로서 첫째, 리지가 있는 소형 원형 개구와 같은 투과공진개구 구조를 이용하는 방법, 둘째, 투과공진기 구조를 이용하는 일반적인 방법을 생각해 보았다. 특히 상기 두 가지 구조의 경우, 최대 투과 단면적이 공통적으로 $\frac{2G{\lambda}^2}{4{\pi}}[m^2]$(G는 개구의 이득)이 됨을 보였다. 그리고 두 구조의 근접장 현미경의 탐침 구조에의 적용 가능성을 검증하기 위하여 구형 도파관의 종단면에 장착된 구조로서 임피던스 정합 특성을 조사하였다. 또한, 상보적인 문제로서 파장에 비하여 충분히 작은 공진 산란체의 경우에도 관찰되는, 앞서 다룬 투과 공진 현상과 본질적으로 유사한 산란 공진 현상에 대하여도 논의하였다. 이러한 논의는 원자 물리 분야에서 원자 구조의 산란 단면적이 실제 원자 구조의 물리적인 단면적에 비하여 매우 큰 현상에 대한 이해를 하는데 도움이 될 것으로 사료된다.

Keywords

References

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