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논문KCI 등재

메타물질 및 VO2 박막 기반의 전기적 제어 가능한 테라헤르츠파 변조기

Electrically Controllable Terahertz Wave Modulator Based on a Metamaterial and VO2 Thin Film

류한철
한국광학회|2014.10|한국광학회지 (Korean Journal of Optics and Photonics)|제25권 제5호|pp. 279-285

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테라헤르츠메타물질MetamaterialTerahertz이산화바나듐Vanadium dioxide변조기Modulator
주제분류물리학

초록

본 논문에서는 온도 변화에 따라 절연체-금속 상전이 특성을 보이는 이산화바나듐(VO2)과 메타물질을 이용하여 전기적으로제어 가능한 테라헤르츠 변조기를 제시하였다. 변조기 기능을 하는 메타물질 구조가 VO2의 도전율 변화에 영향을 주는 열을전기적으로 조절할 수 있는 히터의 역할도 동시에 할 수 있는 정사각고리 구조의 메타물질을 설계하였다. 설계한 VO2기반 메타물질 변조기의 전파 투과량은 정사각고리 메타물질에 직접 연결된 전압 인가용 도선을 통한 인가 전압 변화로 조절이 가능하다. VO2의 도전율 변화에 따라 전파 투과계수는 470 GHz 에서 0.27에서 0.80으로 안정적으로 조절되었고, 13% 주파수 대역폭에서투과계수 변화폭이 일정하게 유지되었다.

Abstract

We propose an electrically controllable terahertz wave modulator based on a metamaterial and vanadium dioxide (VO2) thinfilm. A square loop shape is designed to play the roles of both a resonating metamaterial and a heater to electrically controlthe conductivity of VO2. The transmission characteristics of the modulator were controlled by voltage. The transmission coefficientof the modulator was stably changed from 0.27 to 0.80 at 470 GHz according to the conductivity values of VO2.

참고문헌 (24)

  1. P. U. Jepsen, "Terahertz spectroscopy and imaging - Modern techniques and applications", Laser Photon. Rev, 5, pp.124~166 (2011)
  2. M. Tonouchi, "Cutting-edge terahertz technology", Nat. Photonics, 1, pp.97~105 (2007)
  3. H. B. Liu, "Terahertz spectroscopy and imaging for defense and security applications", Proc. IEEE, 95, pp.1514~1527 (2007)
  4. N. Kim, "Tunable continuous-wave terahertz generation", detection with compact 1.55 μm detuned dual-mode laser diode and InGaAs based photomixer, 2011, pp.19, 15397~15403
  5. S. -P. Han, "Compact fiber-pigtailed InGaAs photoconductive antenna module for terahertz-wave generation and detection", OPTICS EXPRESS, 20(16), pp.18432~18439 (2012), OPTICAL SOC AMER
  6. H. -C. Ryu, "Simple and cost-effective thickness measurement terahertz system based on a compact 1.55 μm λ", 4phase-shifted dual-mode laser, 2012, pp.20, 25990~25999
  7. J. Valentine, "Three-dimensional optical metamaterial with negative refractive index", Nature, 455, pp.376~379 (2008)
  8. D. Schurig, "Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies", Science, 314, pp.977~979 (2006)
  9. G. Dolling, "Simultaneous negative phase and group velocity of light in a metamaterial", Science, 312, pp.892~894 (2006)
  10. M. Choi, "A terahertz metamaterial with unnaturally high refractive index", NATURE, 470(7334), pp.366~371 (2011), NATURE PUBLISHING GROUP
  11. H. -T. Chen, "Active terahertz metamaterial devices", Nature, 444, pp.597~600 (2006)
  12. R. Yan, "A new class of electrically tunable metamaterial terahertz modulators", Opt. Express, 20, pp.28664~28671 (2012)
  13. Y. Zhang, "Photoinduced active terahertz metamaterials with nanostructured vanadium dioxide film deposited by sol-gel method", Opt. Express, 22, pp.11070~11076 (2014)
  14. P. U. Jepsen, "Metal-insulator phase transition in a VO2 thin film observed with terahertz spectroscopy", Phys. Rev. B, 74, pp.205103~ (2006)
  15. P. Mandal, "Terahertz spectroscopy studies on epitaxial vanadium dioxide thin films across the metal-insulator transition", Opt. Lett, 36, pp.1927~1929 (2011)
  16. Y. G. Jeong, "Electrical control of terahertz nano antennas on VO2 thin film", Opt. Express, 19, pp.21211~21215 (2011)
  17. D. J. Hilton, "Enhanced photosusceptibility near Tc for the light-induced insulator-to-metal phase transition in vanadium dioxide", Phys. Rev. Lett, 99, pp.226401~ (2007)
  18. Q. Y. Wen, "A tunable hybrid metamaterial absorber based on vanadium oxide films", J. Phys. D, 45, pp.235106~ (2012)
  19. M. D. Goldflam, "Reconfigureablegraidient index using VO2 memory metamaterials", Appl. Phys. Lett, 99, pp.044103~ (2011)
  20. J. Gu, "A close-ring pair terahertz metamaterial resonating at normal incidence", Opt. Express, 17, pp.20307~20312 (2009)
  21. Z. Hao, "Negative index of refraction observed in a single layer of closed ring magnetic dipole resonators", Appl. Phys. Lett, 91, pp.253119~ (2007)
  22. S. Sakano, "Tunable DFB laser with a striped thin-film heater", Technol. Lett, 4, pp.321~323 (1992)
  23. F. Fan, "State conversion based on terahertz plasmonics with vanadium dioxide coating controlled by optical pumping", Opt. Lett, 38, pp.1582~1584 (2013)
  24. M. Liu, "Terahertz-field-induced insulator-to-metal transition in vanadium dioxide metamaterial", Nature, 487, pp.345~348 (2012)

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