• 한국광학회지
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• 제30권1호
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• pp.15-22
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• 2019

소산파 기반 집적광학 바이오센서에 적합한 $Si_3N_4$ 립-광도파로 구조에 대한 해석적 분석을 통해서 단일모드 도파조건을 도출하였다. 두-모드 간섭현상을 이용하는 집적광학 바이오센서 구조를 제시하고, 단일모드와 두-모드(감지영역)에 해당되는 립-광도파로 제원인 폭, 립 및 코어 두께 각각에 대해서 $3{\mu}m$, 2 nm, 150 nm와 $3{\mu}m$, 20 nm, 340 nm를 제안하였으며, FMM 전산해석을 통해서 감지영역의 두-모드들에 대한 광학적 특성들을 검토하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.409-418
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• 2020

본 논문에서는 Si/SiO₂/Si₃N₄/SiO₂ 적층 구조를 갖는 Si₃N₄ 립-광도파로 기반의 다중모드 간섭기를 활용하는 집적광학 소산파 바이오센서에 대해서 서술하였다. 다중모드 간섭기의 이론적 배경에 대해서 검토하였고, 전산해석을 통해서 다중모드 간섭기 구조와 설계과정을 제시하였다. 다중모드 간섭기의 제원 (길이, 폭)이 소자 성능에 어떻게 영향을 미치는지 분석하였다. 분석물질의 굴절률 변화가 다중모드 간섭기의 모드 패턴형성 위치와 출력 광파워에 많은 영향을 미치고 있음을 확인하였고, 이 특성을 적용할 경우 집적광학 바이오센서로 활용 가능함을 입증하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.153-160
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• 2010

집적광학 바이오센서 구조에 적합한 비공진 반사 광도파로(ARROW: Antiresonant Reflecting Optical Waveguides)의 Si(기판)/$SiO_2$(클래딩)/$Si_3N_4$(비공진 클래딩)/$SiO_2$(코어)/air 다층박막 립 광도파로에 대한 최적화를 BPM 전산해석 방법을 이용해서 수행하였다. 전송손실을 최소화하기에 적합한 비 공진 클래딩의 두께를 유도하였으며, 소산파와 깊은 관련이 있는 손실모드에 대해서 이론적으로 검토하였다. 전산해석을 통해서 전송손실을 최소화하기 위한 립 광도파로의 깊이, 폭, 굴절률과 클래딩의 두께를 각각 2.3${\mu}m$, 5${\mu}m$, 1.488, 그리고 0.11${\mu}m$로 계산되었다. 최적화된 제원으로 비공진 반사 광도파로의 2차원, 3차원 전송특성을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제29권3호
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• pp.172-179
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• 2020

We studied an integrated-optic biosensor configuration that operates at a wavelength of 0.63 ㎛ based on the evanescent-wave and two horizontal mode power coupling of Si₃N₄ rib-optical waveguides formed on a Si/SiO₂/Si₃N₄/SiO₂ multilayer thin films. The sensor consists of a single-mode input waveguide, followed by a two-mode section which acts as the sensing region, and a Y-branch output for separating the two output waveguides. The coupling between the two propagating modes in the sensing region produces a periodically repeated optical power exchanges along the propagation. A light power was steered from one output channel to the other due to the change in the cladding layer (bio-material) refractive index, which affected the effective refractive index (phase-shift) of two modes through evanescent-wave. Waveguide analyses based on the rib optical waveguide dimensions were performed using various numerical computational software. Sensitivity values of 12~23 and 65~165 au/RIU, respectively for the width and length of 4 ㎛, and 3841.46 and 26250 ㎛ of the two-mode region corresponding to the refractive index range 1.36~1.43 and 1.398~1.41, respectively, were obtained.