• 한국광학회지
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• 제28권2호
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• pp.59-67
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• 2017

본 논문에서는 높은 품질 인자를 가지는 비대칭 분리고리공진기(ASLR: Asymmetric Split-Loop Resonator) 외곽에 사각 고리를 추가하여 ASLR의 높은 품질 인자 특성은 유지하면서 ASLR의 테라헤르츠파 투과 특성을 능동 제어 가능한 외곽 사각 고리 추가형 ASLR (ASLR-OSL: ASLR with Outer Square Loop)을 제시하였다. 추가된 외곽 사각 고리는 ASLR과 조합되어 메타물질 공진기 역할과 직접적인 전압 인가를 통하여 온도를 조절할 수 있는 마이크로 히터 역할을 동시에 수행하면서, ASLR-OSR이 ASLR의 품질 인자 특성과 유사한 품질 인자 특성을 유지할 수 있도록 설계하였다. ASLR-OSL의 테라헤르츠파 투과 특성을 능동 제어하기 위하여 온도 변화에 따라 절연체-금속 상전이 특성을 가지는 이산화바나듐 ($VO_2$) 박막을 사용하였고, 설계한 ASLR-OSL의 외곽 사각 고리에 직접적인 전압 인가를 통하여 $VO_2$의 특성을 조절하여 테라헤르츠파 투과 특성의 능동 제어가 가능하도록 하였다. 본 논문에서 제안한 높은 품질 인자를 가지는 메타물질에 간단한 외곽 사각 고리를 추가하여 구성한 능동형 고품질 메타물질 구조는 메타물질의 높은 품질 인자는 유지하면서 테라헤르츠파 투과 특성의 전기적 능동 제어를 가능하게 하여 다양한 형태의 테라헤르츠 능동형 메타물질 소자로 응용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.663-669
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• 2016

본 논문에서는 높은 감도의 테라헤르츠 센서로 응용이 가능한 고품질 비대칭 분리고리공진기(ASLR: Asymmetric Split-Loop Resonator) 메타물질의 구조적인 비대칭 정도에 따른 ASLR의 공진특성 변화를 전자기 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 특히, ASLR의 구조적 비대칭성은 높은 품질인자를 갖는 파노공진을 발생시키므로 ASLR의 비대칭성 정도에 따라서 ASLR 고유공진과 파노공진의 공진주파수 변화와 투과계수 및 품질인자의 변화를 분석하였다. 또한, ASLR의 구조적 비대칭성에 따른 ASLR의 공진 특성 변화의 원인을 분석하기 위해 표면전류밀도를 계산하여 ASLR 공진의 공진주파수, 투과계수, 그리고 품질인자가 변화하는 이유를 분석하였다. 이를 통하여 ASLR 고유공진의 표면전류밀도는 이중 극자를 형성하여 높은 방사 손실을 가지게 되므로 품질인자가 낮아지게 되고, 파노공진의 표면전류밀도는 닫힌 모드 또는 사중 극자를 형성하여 이중 극자에 비하여 낮은 방사 손실을 가지므로 파노공진 상태의 ASLR이 높은 품질인자를 가지게 됨을 확인하였다. 이러한 ASLR의 파노공진 특성 분석 결과를 바탕으로 메타물질의 비대칭성을 조절하면 높은 품질인자를 가지는 테라헤르츠 고성능 필터 또는 고감도 센서 개발이 가능하다. 이러한 고감도 고성능 테라헤르츠 소자 개발은 테라헤르츠 메타물질의 실질적인 산업 응용을 유도할 것으로 기대한다.