• Current Optics and Photonics
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• 제7권3호
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• pp.254-262
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• 2023

Novel thermo-optically focus-switchable Fresnel zone plates based on phase-change metafilms are designed and analyzed at a visible wavelength (660 nm). By virtue of the large thermo-optic response of vanadium dioxide (VO₂) thin film, a phase-change material, four different plasmonic phase-change absorbers are numerically designed as actively tunable Gires-Tournois Al-VO₂ metafilms in two and three dimensions. The designed phase-change metafilm unit cells are used as the building blocks of actively focus-switchable Fresnel zone plates with strong focus switching contrast (40%, 83%) and high numerical apertures (1.52, 1.70). The Fresnel zone plates designed in two and three dimensions work as cylindrical and spherical lenses in reflection type, respectively. The coupling between the thermo-optic effect of VO₂ and localized plasmonic resonances in the Al nanostructures offer a large degree of freedom in design and high-contrast focus-switching performance based on largely tunable absorption resonances. The proposed method may have great potential in photothermal and electrothermal active optical devices for nonlinear optics, microscopy, 3D scanning, optical trapping, and holographic displays over a wide spectral range including the visible and infrared regimes.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권9호
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• pp.685-692
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• 2018

Babinet의 원리와 generalized sheet transition conditions(GSTCs)를 이용한 메타스크린 해석 방법을 제안하였다. 먼저, Babinet의 원리로부터 동일한 치수를 갖는 메타필름과 메타스크린의 상보스크린 관계를 확인하였다. 이러한 특성은 메타 필름의 가장 기본구조인 패치표면의 반사계수와 메타스크린의 가장 기본구조인 메쉬표면의 투과계수 결과로부터 검증하였다. 또한, GSTCs에 의해 계산된 패치표면의 반사계수와 메쉬표면의 투과계수의 관계에도 동일하게 적용됨을 확인하였다. 이를 통해 분극률 밀도(polarizability density)를 이용한 메타필름 설계가 메타스크린 설계에 이용될 수 있음을 보였다. 제안된 방법은 전자기파의 크기, 위상, 편파 등의 제어가 요구되는 다양한 메타표면 단위 구조 분석에 적용 가능할 것으로 예상된다.