• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제20권1호
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• pp.188-191
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• 2016

We investigated surface-roughness-dependent optical loss in a plasmonic cavity consisting of a semiconductor nanodisk/silver nanopan structure. Numerical simulations show that the quality factors of plasmonic resonant modes significantly depend on the surface roughness of the dielectric-metal interface in the cavity structure. In the transverse-magnetic-like whispering-gallery plasmonic mode excited in a structure with disk diameter of 1000 nm, the total quality factor decreased from 260 to 130 with increasing root-mean-square (rms) surface roughness from 0 to 5 nm. This quantitative theoretical study shows that the smooth metal surface plays a critical role in high-performance plasmonic devices.

• ETRI Journal
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• 제26권1호
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• pp.1-6
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• 2004

The photonic quantum ring (PQR) laser is a three dimensional whispering gallery (WG) mode laser and has anomalous quantum wire properties, such as microampere to nanoampere range threshold currents and ${\sqrt{T}}$-dependent thermal red shifts. We observed uniform bottom emissions from a 1-kb smart pixel chip of a $32{\times}32$ InGaAs PQR laser array flip-chip bonded to a 0.35 ${\mu}m$ CMOS-based PQR laser driver. The PQR-CMOS smart pixel array, now operating at 30 MHz, will be improved to the GHz frequency range through device and circuit optimization.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2000년도 하계학술발표회
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• pp.84-85
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• 2000

굴절률이 외부보다 큰 원통(cylinder)이나 구(sphere)는 경계면에서의 빛의 전반사(total internal reflection)에 의해 손실이 매우 적은 high-Q 공진기가 될 수 있음이 잘 알려져 있다. 이때 발진되는 공명모드를 '속삭이는 회랑 모드(whispering gallery mode: WGM)'라고 하며, 색소가 첨가된 고체 구, 액체 방울, 액체 제트 등의 미소 공진기나 반도체 microdisk 등에서 구현되었다. 이러한 미소공진기는 일반적으로 완전한 구나 실린더의 형태로 만들어지는데, 이 경우 공진 모드를 analytic 하게 구할 수 있고 기하 광학적으로 비교적 간단히 이해할 수 있다. 하지만 최근 Nockel 등에 의해 공진기에 변형을 가한 경우 여러 가지 재미있는 현상이 일어날 수 있다는 것이 밝혀졌다$^{(1, 2)}$ (중략)

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제6권3호
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• pp.59-71
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• 2002

Photonic band gap structures have a high potential for nearly zero-threshold lasers. This paper describes new-types of low-threshold photonic crystal lasers fabricated in InGaAsP slab waveguides free-standing in air. Two-types of photonic crystal lasers are studied. One is a single-cell nano-cavity laser formed in a square array of air holes. This photonic band gap laser operates in the smallest possible whispering gallery mode with a theoretical Q >30000 and exhibits low threshold pump power of 0.8 mW at room temperature. The nther laser does not have any cavity structure and the lasing operation originates from the enhanced optical density of states near photonic band edges. A very low threshold of 35 $\mu$W (incident pump power) is achieved from this laser at 80 K, one of the lowest values ever reported. This low threshold is benefited from low optical losses as well as enhanced material gain at low temperature.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.133.1-133.1
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• 2014

이 발표에서 우리는 수백 나노미터 크기인 두 개의 나노 금속 원반 또는 나노 블록이 백 나노미터 이하의 간격으로 결합된 초미세 이중 금속 플라즈몬 광공진기를 제안하고 그 응용을 살펴본다. 원반구조 경우, 반지름이 476 nm인 나노원반 두 개가 100 nm 두께의 유전체 원반의 양쪽에 위치하여 1550 nm 공진파장을 가진 표면 플라즈몬 whispering-gallery-mode (WGM)을 유전체 내에 형성한다. 유전체의 두께를 일정하게 유지할 경우, WGM의 공진파장은 원반의 반지름에 따라 줄어든다. 반면, 반지름이 일정할 때에는 두 금속 원반 사이의 유전체 두께가 줄어듦에 따라 두 금속 원반 사이에 작용하는 표면 플라즈몬의 결합이 강해져서 공진파장이 길어진다. 따라서, 일반적으로 공진기의 크기가 줄어듦에 따라 공진파장이 짧아지는 것과 달리, 제안된 원반구조에서 발생하는 WGM는 원반의 반지름과 유전체의 두께를 함께 줄여도 공진파장이 동일하게 유지되는 차별화된 특성을 가지고 있다. 최종적으로 같은 공진파장을 가지는 WGM를 반지름 88 m, 유전체 두께 10 nm의 공진기에서도 여기시킬 수 있음으로, 모드부피(V)를 1/160으로 줄일 수 있다. 이에 비해, 공진모드의 품위값(Q)은 증가된 금속의 흡수손실에 의해 1/3정도 줄어듦으로써, 공진기와 물질의 상호작용 정도를 보여주는 Q/V값은 크기가 줄어든 공진기에서 오히려 50배 가량 증가함을 확인할 수 있다. 이 같은 초미세 플라즈몬 공진기는 매우 작은 굴절율 센서로서 응용을 가지고 있으며, 1160 nm/(단위 굴절율 변화)의 높은 민감도를 보인다. 한편, $200{\times}150{\times}100nm3$의 크기를 가진 두 개의 금속 나노블록이 10 nm의 공기 간격을 가지고 결합된 나노 공진기는, 공기 간격 내에 강하게 집적된 838 nm의 공진파장을 가진 플라즈몬 공진기 모드를 여기시킨다. 제안된 공진모드는 공기간격이 줄어듦에 따라 공진파장이 급격하게 증가하는 특성을 가지므로 옹스토롬 정도의 분해능을 가진 두께 변화 센서로 응용할 수 있다. 예를 들어, 공기간격 2 nm에서는 1A 두께 변화에 대해 공진파장 변화는 약 40 nm로 매우 민감하게 변화한다.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.161-167
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• 2017

상온에서 단일소자의 경우 $0.98{\mu}A$ 문턱전류를 나타내는 $32{\times}32$ 광양자테 레이저 어레이를 제작하였다. 제작된 어레이의 전체 소자들의 문턱전류 및 밀도, 전압은 20 mA, $0.068A/cm^2$, 1.38 V의 값을 나타내었다. 발광 광양자테 어레이는 GaAs 물질이 다중-양자 우물 활성 영역을 구성하고, 칩이 차지하는 면적은 $1.65{\times}1.65mm^2$였으며, 소자들의 피크파워 파장은 $858.8{\pm}0.35nm$, 상대적인 레이저 세기는 $0.3{\pm}0.2$, 선폭은 $0.2{\pm}0.07nm$로 비교적 균일한 특성을 보였다. 또한, 레이저 어레이의 각도 의존적 청색 이동 특성을 이용한 파장 분할 멀티플렉싱 시스템 실험을 진행하였고, 각도에 따라 10 nm 정도 파장이 변하는 현상을 발견하였으며, 거리에 따른 레이저 세기를 측정한 결과 6 m에서도 감지할 수 있음을 확인하였다.