disclaimer -...

저 시-비 리- 경 지 20 한민

는 아래 조건 르는 경 에 한하여 게

l 저 물 복제 포 전송 전시 공연 송할 수 습니다

다 과 같 조건 라야 합니다

l 하는 저 물 나 포 경 저 물에 적 된 허락조건 명확하게 나타내어야 합니다

l 저 터 허가를 면 러한 조건들 적 되지 않습니다

저 에 른 리는 내 에 하여 향 지 않습니다

것 허락규약(Legal Code) 해하 쉽게 약한 것 니다

Disclaimer

저 시 하는 원저 를 시하여야 합니다

비 리 하는 저 물 리 목적 할 수 없습니다

경 지 하는 저 물 개 형 또는 가공할 수 없습니다

공 사

금속 평행 도 로를 통한 테라 의 전 특성

Propagation Properties of Terahertz radiation

Through a metal parallel-plate waveguide

지도 태

월2009 2

양 원

공 과

本論文李義秀工學碩士學位論文認准

원 낙 원

원 동

원 태

월2008 12

양 원

Abstract

1 1

헤1 1 ldquo rdquo 1

평 도1 2 (PPWG) 2

실험 도1 3 3

통 단 다 드 특2 PPWG middot 6

2 1 6

드211 TM ( ) 7

드212 TE ( ) 11

213 Even Odd Mode 13

단 드2 2 (Single-mode) TEM(TM0) TE1 14

221 Reference 14

단 드222 TEM(TM0) 14

단 드223 TE1 16

다 드2 3 (Multi-mode) TMm TEm 17

다 드231 TMm 17

다 드232 TEm 19

다 드2 4 20

241 Spectrocronography 20

242 Fitting 22

포 닉3 THz (Photonics) 24

3 1 Filter 24

몬 폴 리3 2 (Surface Plasmon Polaritons) 25

321 ldquoSurface Plasmon Polaritonsrdquo 25

식 도322 SPPs 27

여 특 연3 3 PPWG SPPs 30

실험 도331 30

특332 SPPs 31

특4 FDTD THz

시뮬( ) 41

4 1 Finite-Difference Time-Domain(FDTD) 41

시뮬4 2 FDTD 47

가우시안421 Source 49

경계 역422 PML 50

423 TMm 다 드 평 간격 ( 360 시뮬) 52

재 는 진 는 특424 slit

시뮬 55

결5 58

고 헌 60

그 림

그림 트럼11 1

그림 평 도 실험 도12 3

그림 13 (a) Silicon Lens (b) PPWG block 4

그림 빔 경14 (a)

우 에 포커싱 빔(b) (a) Silicon Lens5

그림 평 도21 TM 7

그림 평 도22 TE 11

그림 다 폴 안 나 드 포23 Odd Even 13

그림 24 신 갭(a) Reference ( ) 단 드103um TEM 신

각 신 트럼 크 단주(b) 14

그림 간격25 (a) 103 드 TEM TM TE

간격(b) 103 상 도 도 (phase velocity) (group

velocity)

15

그림 26 (a) 간격 단 드 신 신 트럼103um TE (b) 크 16

그림 27 (a) 간격 360um TMm 다 드 신 신 트럼 (b) 크 17

그림 간격28 (a) 360 상 도 도 (phase velocity) (group

velocity)

(b) 간격 360 드 TEM TM TE

18

그림 29 (a) 간격 360um TEm 다 드 신 신 트럼 크 (b) 19

그림 간격210 360um (a) TEm 다 드 신 (b) TMm 다 드 신 21

그림 다 드 신 트럼 크211 120psec~160psec

(a) TEm (b) TMm 간격(c) 360 TEm TMm 도 그21

그림 간격212 (a) 360um TMm 다 드 신 신 fitting

신 트럼 크 신(b) fitting23

그림 간격213 (a) 360um TEm 다 드 신 신 fitting


그림 간격31 300 TMm 다 드가 생 트럼

간 간격 130 TE1 단 드가 생 트럼

아 통과 트럼 PPWG

24

그림 과 체 사 에 도 진동32 (a)

어지 지 감 는 계(b)25

그림 산 그 산 그33 (a) SPPs (b) SPPs 26

그림 경계 에 직34 SPPs 드 포 그

역 역(a) (b) THz Microwave

드 포가 에 에 드가 안쪽 지(c)(b) hole

재

26

그림 체 간 드 도35 - SPPs 27

그림 도 도36 (a) SPPs PPWG

에 가공 사각 샘(b)30

그림 샘 사 변37 (a) px

변 에 트럼(b) px SPPs 크31

그림 샘 사 변38 (a) dx

변 에 트럼(b) dx SPPs 크32

그림 샘 사 변39 (a) py

변 에 트럼(b) py SPPs 크33

그림 샘 사 변310 (a) dy

변 에 트럼(b) dy SPPs 크34

그림 샘 공진 계311 (a) px dx py dy (resonance)


그림 샘312 No 1-400 통과 트럼SPPs Bragg

주reflection35

그림 샘313 No 1-400 통과 시간 역 신SPPs

Bragg reflection36

그림 에 사 도314 (a) Block PPWG

개 째 거 샘(b) 25 slit 3 slit37

그림 우 에 께315 PPWG 500 에Blade

시간 역37

그림 아 진 여316 slit

도PPWG38

그림 신 들 트럼 비317

(a) 없는Reference slit (b) 아 통과slit

(c) 만 통과slit (d) 아 만 통과slit

38

그림 318 식 여 신 간 시간 거리 간격(a) ( )

시간 역 신

(b) 신 간 상 거리 에 트럼 역에 다양( )

양peak

39

그림 41 가 안 원 본격 미Yee 3 Maxwell 식 42

그림 원 공간과 시간42 Leap-frog algorithm 1 FDTD 42

그림 역 각 경계 에 사 질43

가지는 PML45

그림 본 시뮬 실 도44 FDTD 47

그림 사 가우시안45 Source

식 비 실험(a) (b)49

그림 계 여 후 계 드 값46 Time steps=300

(a) Ex (b) Ey (c) HZ (d) Source50


(a) Ex (b) Ey공간(110 170)지 Time steps = 계 드0~2000 값

(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

51

그림 내 계48 PPWG Ey 드 값 에 실리( )

(a) Step = 250 (b) Step = 1000 (c) Step = 3000

(d) Step = 9000 (e) Step = 10000 (f) Step = 13000

(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

52

그림 시뮬 개도49 FDTD 53

그림 410 TMm 다 드 시뮬

시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)53

그림 시간 역411 (22000~25000data)

체 취득 비 취득(a) (b)

트럼 크(c) (a) 트럼 크(d) (b)

54


그림 시뮬 계413 FDTD ( ) 55

그림 실험 실 시뮬 비414 ( ) FDTD ( )시간 역 트럼 역(a) (b)

56

그림 시간 에 진 는 계 포415 SPPs (Ey)

(abc)56


(def)57

각 드별 결 에 지 비1 22

2 50 께 에 는 사각 사hole 30

간 거리 에 상3 main pulse reflection pulse 40

Abstract

We investigated the propagation of single- and multi-mode terahertz (THz)

radiation for various gap sizes a parallel-plate waveguide (PPWG) and

polarizations of the incoming THz field Single TEM (TM0) and TE1 modes

within the 4-THz frequency range propagated through a waveguide with a 103

plate separation Multi TE and TM modes were observed for a 360-

separation High-order modes have a very high group velocity dispersion near

the cutoff frequencies which causes extensive pulse reshaping and broadening

in addition to multimode interference in the time and frequency region The

majority dominant mode is TE1 (9796) and TM0 (8161) modes because the

lowest mode has a small absorption and an incident even field pattern Because

each mode has different transmission and coupling coefficients absorption and

propagation constant the theoretical calculation for the total TM or TE modes

requires a summation of the components The theoretical calculation and the

measured data fit well in the frequency and time domain

The high pass filtering effects using TE1 mode in which blocks off the signal

under the cutoff frequency were also investigated The well filtered signal from

TM multi-mode was also observed And the experiment at (spoof) surface

plasmon polaritons(SPP) with PPWG system was performed The several

rectangular and slit holes on the stainless steel sheet with 50 thickness

were perforated The resonance signals of SPP known as Bragg reflection

were observed Using the period of rectangular holes and slits the polarity of

the detected resonance signal was explained as the phase differences between

the main pulse and resonance pulses The experiment results show that SPPs

propagate the upper and under the metal sheet through holes

The propagation of TM multi-mode terahertz radiation through PPWG with

the gap size of 360 was simulated using the finite-difference

time-domain(FDTD) method The simulation data could explain the difference

between the experimental data and the theoretical calculation Also the

experiment of SPPs Bragg reflections by slits was simulated The simulation

shows that how THz wave propagates and reflects in the slits The results of

FDTD simulation fit well with the experimental data and the theoretical

calculation

- 1 -

1

헤 쯔1 1 ldquo rdquo

헤 쯔 역 그림 과 같 트(terahertz THz ) 11

럼 역에 마 크 웨 브 역과 역 사 01THz~10THz

( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)

근 지 트럼에 역 안 생 공 어 움

여 그 연 에 어 어 움 겪었다 보다 낮 주

역 트 지 주 역( )

에 사 에 주 고( ) lsquoTerahertz Gaprsquo

리었다 후 안 (femto second 1fs=10-15 ) (optical

공 도체 공 달에 어 재 새 운 과 야 나pulse)

리 고 공업 료 업 안 야 등 다양 야에 연

고 다

는 가지는 직진 과 마 크 웨 브가 가지는 다양 비 도

질 나 틱 벽돌 등 과 는 독특 특 가진다 질

원 나 시키는 과는 달리 그 에 지가 낮아 과 는 질X

시키지 않는 비 비 특 가진다 그리고 에(non-ionizing)

는 질 가짐에 지 는 강 체 통신 야 사

에 어 그 계 갖도 지만 근거리 통신 미

징 등 다양 야에 그 가능 다

그림 트럼11

- 2 -

평12 도 (Metal Parallel-Plate Waveguide)

재 게 연 고 는 역 원 검 께 실 THz

질 에는 드시 동 개 다 지만 아직 지 집 THz

는 매우 역 게 도 공진 등과 같

동 연 가 미 다 특 도 경우 내 나 들 사THz

에 근거리 비들 간 에 어 드시 개 어야 다

근 여러 태 도 circular1 rectangular

2 single-crystal sapphire

fibers3 plastic ribbon planar

4 등 통 특 실험 통 단

다 드 결 과 가 가능 보 다 지만 러 도 들 단 주

근 에 매우 도 산 가짐에 짧(group velocity dispersion)

시간 내 가 가능 단 주 재 여 트럼

역 만 가지게 다 coplanar transmission line5 coaxial cable6 등 통

에 도 산 없는 단 드 가 가능TEM 보 지만 복사

도 실 체에 실 등 재 알 었다

평 도 는 (Metal Parallel-Plate Waveguide PPWG)

간격과 드 에 도 산 없는 실 계 단(TEM)

드 가 가능 7~8 평 사 에 에 지 집 도 시킬 다 러

특 여 근PPWG THz 910 Biosensing11 THz

photonic waveguide1213 THz surface plasmon14등 다양 야에 연 가 진

다

본 에 는 통 단 다 드 특 실험 PPWG

고 TE1 드 특 여 링High Pass Filter (filtering)

실험 실시 다 그리고 통 도 실 산 없는 단 PPWG

계 드 여 도(TEM) (Spoof) Surface Plasmon Polaritons

그 특 연 다 끝 FDTD (Finite-Difference Time-Domain)

여 앞 실시 실험 시뮬 후 실 비method

다

- 3 -

실험 도13

그림 는 본 실험에 사 실험 도 도 안 나12

사 는 헤 시(photoconductive antenna) THz-Spectroscopy( )

과 같 가 진 는 사 에 샘 신에parabolic mirror PPWG

시 실험 실시 다

에 생 심 복 폭Tisapphire laser 780nm 83MHz

가지는 빔 생 검 에 사 다~100fsec

생시키 신 도체 에(Transmitter chip Tx) LT-GaAs

폭 10 간격 80 안 나 사 고

검 신 (Receiver chip Rx 는) silicon on sapphire(SOS 도체)

에 폭 10 간격 30 다 폴 사 간격 5 안

나 사 다

그림 평 도 실험 도12

- 4 -

실험에 사 그림 에 같 진 경PPWG block 13(b)

폭 각297mm 38mm 아 께는 었다block 10mm

재질 알루미늄 사 가 진 는 안쪽 과 실리block

가 는 각 끗 게 가공 었다(polishing)

그리고 평 사 간격에 략 ( ~ 집 시키 여)

원통 양 실리 쪽 그림 같 가공 여 가 사13(a)

는 에 는 우 평 도 다( ) block ( )

실험에 사 고 실리 는 역에

가지n=3418 ( 여 집 시)

키 사 다15 실리 규격 지 폭707mm 5mm

지 과 는 다 매질 경계 에 사 통15mm

과 사각과 각 계식 여 결

실리 우 에 각각 시 block middot

집 도 다

그림 는 여 빔 경 나타낸 것 실리14(a)

사 는 빔 지 약 경우 우 에 약403mm 326 포

커싱 알 다 그림 지만 사 는 빔 가 심에 약( 14(b))

보다 크게 실리 에 공 진 사가 어나202mm

게 다

본 실험에 는 평 간격 안 보 에 아주 100~360

공간 므 실리 실리 앙 평 사

앙 에 도 미경 통 다

그림 13 (a) Silicon Lens (b) PPWG block

- 5 -


그림 우 에 포커싱 빔14 (b) (a) Silicon Lens

- 6 -

통 단 다 드 특2 PPWG middot

21

단지 개 빈 도체 어 는 도 계

가 지 못 어도 개(Transverse ElectroMagnetic TEM)

도체 갖는 에 계 가지는 가능 게TEM

다

도 쪽 끝에 사 도 벽에 는 경우 사가 어나

도 내에 어나는 는 도 진 다 사

키게 다 사 들 상 여 여러 개 개별 특 갖는 들

드 들 만들 진 게 드에는 가지 계(mode) (TM

계Transverse Magnetic) (TE 태 도Tranverse Electric)

통 게 다 러 드 재는 도 재질 양과 크 (a)

도 내 매질 동 주 에 달 지 각 드 마다 특 주(b) (c)

보다 낮 역에 는 가 지 않는 단 주 주 에 다 도

등 가지게 다 지만 에 게 계 TM0( TEM)

드는 단 주 갖지 않 빛 도 게 다 본 실험에 는 (a)

평 도 사 (b) 도 내 질 는 공 (air) (c) 동

주 는 다0~4THz

에 는 통 여 가 여 는 드PPWG

TM 드 식 도 통 실험TE

도 다

- 7 -

드211 TM ( )

그림 과 같 에 사 는 계 평 에 직 는21 PPWG

식 경계 건 동 식에 평 도 갭 사 에는 직Maxwell

계 드만 다 계는(Transverse Magnetic TM)

진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)

1) Faradays law nablatimes

--- (1)

식 변 리(1)

고

( 평 가 사 폭 평 사 간격보다 아주 다고 가 다

우 어 나가는 것 시

다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)

2) Amperes law nablatimes

--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)

경계 건3) (Boundary Condition)

계는 에 에 연 경계 건 가지

일때 다 식 통 (5) 경계 건 만 시키

는 식 과 같 태가 다(7)

--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)

드 내 재 는 TM 드 식 도 다

동 식4) (wave equation)

앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)

각 드 에 단 주 m ( 다 cutoff frequency)

다 단 주 가 재 동 주 계 알아본다

(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에

여 는 진 격 감쇠 게 다 그러므 도 동 주

가 주어진 드 단 주 보다 그 드는 지 않는다 러

는 다고 말 다(evanescent)

(2) 경우

는 어 지 못 고 리에 진동 다0

(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)

도 내 드에 식 같 고(14)

--- (14)

식 통 도 내 드에 상 도(14) 는 식 같다(15)

--- (15)

는 경계가 없는 매질에 상 도 는 평 도 내 상 도

- 10 -

동 주 가 단 주 상에 는 보다 크 단 주

에 가 워지 근 알 다 상 도는 가 진

상 도 미 상 도는 도 내에 는 에 지

도 나타내는 것 아니다 에 지는 아 식 에 것 럼 (16)

도(group velocity) 나타낼 다

--- (16)

도 동 주 가 단 주 상에 는 보다

단 주 근 에 는 도가 에 가 워 진다 도 는 산0

매질 게 다(dispersive)

그리고 드 식TEM TM (absorption) (17) (18) N Marcuvitz

「WaveguideHandbook」17 다

드 식 다 과 같다TEM TM

--- (17)

--- (18)

평 도도에 특 질 진

- 11 -

드212 TE ( )

그림 같 에 사 는 계 평 에 평 는22 PPWG


계 드만 다 계는 진(Transverse Electric TE) ()

에 ( 만 재 계는 진) ( 과 평 에 직)

( 재 다 앞 드 같 식 도) TM

다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식

얻 다(wave equation)

--- (24)


계는 에 에 연

가 다 경계 건 만 시키 는 식 같 태가(25)

⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)

드 내 재 는 TE 드 식 도 다

앞 도 드 상 단 주 상 도 도 등 드TM TE

동 다 생략( )

드 식 앞 동 게TE (absorption) (28) N Marcuvitz


--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode

통 는 신 는 앞 도 식에 다 드 게PPWG

에 다양 드 포가 다 본 실험에 는 신 에

다 폴 안 나 사 여 게 아 그림 과 같(Dipole antenna) 23

가지 경우 드 드 태 계 다 폴 안 나(a)odd (b)even

에 다 식( 9 지만 드 드 다 폴 안 나 사25) odd

여 시 검 지 않는다 냐 원 에 태 계가 다 폴 안

나 앙에 포커싱 계가 크 가 같고

에 과 같 과가 어 다 폴 안 나 사 에 생시키0

지 못 다

앞 드에 도 식들 게 드 1) 다 폴

안 나 과 나 계 에 당 는 드는 드(Dipole antenna) TM

드 TE 당 2) 다 폴 안 나는 상 계 드 포가

드 경우에만 가능 므 에 당 는 각Even even

드 나타내 다 과 같다

rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)

실 실험 통 게 비 크 는 지만 드 드들도odd

께 다 그 는 는 그림 과 같 계 23

드 포가 다 폴 안 나 앙에 가 지만

실 실험에 는 다 폴 간격 5 에 지 않아 다 폴 안 나 앙

에 포커싱 어 워 지 않 다

그림 다 폴 안 나 드 포23 Odd Even

- 14 -

단 드22 (Single-mode) TEM(TM0) TE1

221 Reference

실리 그림 Reference PPWG 24

같 결 후 통과시 다 트럼 역에 약 ( )

동 주 지 에 지가 재 알 다4THz( )

단 드222 TEM(TM0)

평 사 에 103 께 가지는 Stainless-steel sheet

가 진 지 않는 에 후 평 결 여 평 사 간격

103가 도 다 앞 에 드 시키 TM

사 는 계 평 에 직 도 시킨다PPWG

간격 103 공 워 는 단 주 식 는 PPWG ( 12) 4 내에 각THz

각 TM1 (1456 THz) TM2 (2912 가 재 그림 에THz) 24 TM1 드 계

드 포는 태가 어 다 폴 안 나 에 검 지 않았다odd TM2

드는 비 태 드 포 갖지만 당 트럼 역 에 지가 고 even

3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even

그림 신 간격 단 드 신 실24 (a) Reference ( ) 103um TEM ( )

각 신 트럼 크 단주(b)

- 15 -

단 주 근 에 그림 과 도 산(Absorption 25(a))

그림 지 않았다 그림 는(Group Velocity Dispersion 25(b)) 25

앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM

드 과 상 도 도 나타낸 그 다 드는TE TEM

도 산 없 역에 낮 가진다 드는 단 주 TM TE

근 에 도 산과 보 단 주 보다 낮 주

역에 는 지 않 알 다 드는 고주 갈 TE

아주 아 거 에 가 워짐 알 다0

실험 통 산 없고 실 단 드 가 가능TEM

다18 실험에 사 103 간격 단지 단 주 결

는 나 단 드factor TEM TE1 가 가능 도 는

나 뿐 실 120 50 간격에 도 단 드 가 가능 실험

통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2

TME2 (291 THz)TME1 (146 THz)


간격(b) 103 상 도 도 (phase velocity) (group velocity)

- 16 -

단 드223 TE1

앞 단 드 실험에 도 시 사 는TEM PPWG 90

계 평 에 평 도 여 드 생 다TE 4THz

내에 드 동 단주TM TE1 (1456 THz) TE2 (2912 가 재 게THz)

TE2 드는 드 포가 odd(TM1 태가 어 다 폴 안 나 에)

검 지 않았다 TE1 드는 드 포가 even(TM2 태가 어)

었지만 드 달리 단 주 가짐에 TEM 에=1456THz

는 에 지가 지 않 었다 단 주 근

도 그림 시간 역에 상 가 늘어났( 25(b)) 150psec

드 달리 산 재 는 실 TEM TE1 단 드 가 가

능 다18 지만 신 산 과 달리 고 신 TEM

에는 약 알 었다 고주 갈 아지는 특 과

단 주 에 지는 단 는 특 여 그 가능 것 보

다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd

그림 간격 단 드 신 신 트럼 크26 (a) 103um TE (b)

- 17 -

다 드23 (Multi-mode) TMm TEm

다 드231 TMm

앞 실험에 103 간격 시 에 매 는 여Cutter blade 360

갭 만들었다 앞 마 가지 360 간격 는 트럼

역 내에 여러 드 생시키 여 택 것 다 그리고 사 는

계 평 에 직 도 여 드 생시TM

다 식 역 내에는 개 단주 가 재 앞 에 (12) 4THz 9

같 드even TEM TM2 TM4 신 가 었지만 드 Odd hellip

TM1 TM3 TM5 었 다 그림 는( 27)hellip

다 에 도 다 그리고 앞 마 가지 주 근

도 여 시간 역에 상 가 늘어났 트160psec

럼 역에 는 다 드 간 여 많 실(multimode interference)

생 다 실 후에도 계 신 가(oscillation) 160psec

지만 근에 실리 에 사 가 께 어160psec

상 지 못 다

그림 27 간격(a) 360um TMm 다 드 신 신 트럼 크 (b)

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -

그림 평 사 갭28 360 드TEM TM TE

상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))

드 단 주 근 에 가 고 격 낮아진 후 가TM

었다가 다시 고주 갈 커짐 알 다 에 드는 체 TE

드보다 가지 고주 갈 아 에 가 워 짐TM 0

알 다 드 고 드 감에 체 TM TE

커짐 알 다 그림 28(a) 도 그 통 TMm TEm 다 드는

고주 갈 도가 빨 지는 도(Negative Group 가짐velocity)

알 여 다 에 다 드 내에 재 는 각 드들

도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)

그림 간격28 (a) 360 상 도 도 (phase velocity) (group velocity)


- 19 -

다 드232 TEm

앞 TE1 단 드 실험과 같 다 드 TMm 실험 간격 360

도 시 평 사 는 계 에 평PPWG 90

도 시 다 앞 과 마 가지 단주 근 에

도 산 시간 역에 상 가 늘어났 트럼160psec

역에 다 드 간 생 알 다 그리고 다 TMm 드 달리

드 TE1 단 주 가짐에 트럼 역에 간격 360

단주 에 에 지가 단 었 다 앞=0417THz

TMm과 마 가지 드even TE1 TE3 TE5 신 가 었지만 oddhellip

드 TE2 TE4 었 다 그림 는( 29)hellip

다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3

그림 간격29 (a) 360um TEm 다 드 신 신 트럼 크 (b)

- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)

트럼 역 내에 는 다 드 간 어 드가 어느 도 비 생

어 다 에 는 고 드가 생 동 주 에 각

다 드 내 도가 다 다는 여Spectrocronography16 는 시간

역 실 내에 어 드들 재 는 지

다 그리고 게 다 드들 식 여 앞 (fitting)

내에 재 는 드들 에 지 비 계산 다

241 Spectrocronography

신 는 앞 실험과 같 실험 통 체

퓨리에 변 여 트럼 역에 게 는 Spectrocronography

는 신 체 시간 역 에 당 택 여 퓨리에

변 여 는 시간 에 트럼 상 변

게 다 미 는 는 당 럼

고 는 신 에 그 결 야 는 시간 도 달 야 것 다16

그림 앞 다 드에 시간 나타내 각 그210

사각 시간 역 나타낸다 그 120ps~160ps

리고 진 는 동안 시간과 공297mm block

에 빛 도 는 드 시간 고 계산TEM

여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)

그림 는 앞 택 각각 퓨리에 변211(a)(b) 120psec~160psec

그 다((a) TEm (b) TMm 각 드에 단 주)

나타내 퓨리에 변 통 개 드에 당 는 에 지만 재

었다

그림 는 간격211(c) 360 다 드 TEm TMm 도 그 앞

계산 도에 당 는 가 나타046c~039c(120ps~160ps) (-- )

내었 각 드마다 에 당 는 역 짙 막 양 시 다

그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c

에 당 실 실험 통 간 에 지 포가 아주

다 지만 앞 드는 다 폴 안 나에 지 않는 odd

- 21 -

다는 언 과는 달리 크 는 지만 었 다 (TE2 TE4 TM1

TM3 것 앞 언 듯) 5 간격 가진 다 폴 안 나 앙에

도 포커싱 는 것 지 않 알 다


(a) TEm (b) TMm 간격(c) 360 TEm TMm 도 그

그림 간격210 360um (a) TEm 다 드 신 (b) TMm 다 드 신

Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting

앞 에 다 드 내에 재 는 드들 었다

에 는 내에 재 는 드들 에 지 비 도 다

트럼 식 같 앞(29)

실험 통 식 (29) 결 계 든 들 보

다 식 우변 (29) 여 식fitting

여 얻 결과값과 실 비 여 실시fitting

다 그림 에 당 는 그 들 통 여 나타낸 그 212 213 fitting

들 다 체 진동 주 크 가 맞 알 다

--- (29)

앞 실험 그리고 통 여 얻 보 사 여 각각 fitting

드에 트럼 여 각 드별 에 지 비

가 다 그 결과는 과 같 드가 가 큰 에 지 가짐 알 1

다 그리고 비 드도 재 지만 그 에 지 비 낮 알 다 odd 18

각 드별 결 에 지 비1

- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


신 트럼 크 신(b) fitting



- 24 -

3 THz Photonics 포 닉(THz )

는 빛 생 어 고 검 등 다루는 것Photonics (photons)

말 다 에 는 단 다 드 특 여 PPWG

링 과 몬 폴 리 특 실시 다(filtering) (SPPs)

31 Filter

앞 살펴본 TE1 드 과 여 그림 과 같High Pass Filter 31

생 다 드 주 단 는 링 실험 실시 다 앞 실험과TM

다 개 연 어 시 통과시킨다는 것 다 아PPWG 2

그 는 에 아 간격 300 TMm 다 드 간격 130 TE1

드 통과 후 트럼 나타낸다 PPWG TE1 단주

에 지는 거 었고 TMm 다 드 많 었high order mode

알 다 TE1 갭 크 에 는 단 주filtering

가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -

몬 폴 리32 (Surface Plasmon Polaritons)

321 ldquoSurface Plasmon Polaritonsrdquo

폴 리 상 실 각각 양과(Surface Polariton)

가진 매질 간 경계 진 는 말 는 특

가진 매질 경우에 내 가 마 역 여

몬 폴 리 고 다 는(surface plasmon polaritons SPPs) SPPs

그림 에 보듯 에 는 마 상태 에 경계 에 강32(a)

게 어 도는 는 에 주 변 SPPs

므 도 고 리 도 다 (charge density wave)19 그림 는 경계 32(b)

에 직 나타낸 것 는 경계에 값

가지 경계에 어지 지 감 게 다 러 에 는 SPPs

에 매우 뛰어난 에 지 집 도 가지고 어 어가 가능 다(localization)

고 안 가능 것 다 러 질 여 도

결 편 2021 등 집 에 매우 큰 재 가

지고 다 근 막에 보다 에 비 상 과

상22 심 가 고 리 생 공 등 많 야에SPPs

그 에 연 가 진 다SPPs


어지 지 감 는 계(b)

- 26 -

그림 산 그 에 같33(a) SPPs SPPs 가 주변 질

보다 크 에 여 에 어 약 다 (light line) SPPs

여 시키 격 고 리SPPs

등 여 그림 같 체 내(b) prime 키워 여 시킨다1923

그림 는 여34 SPPs 경계 에 직 계 나타낸 그림

역에 는 감쇠 상 값 크지 않아 그림 같 경계 에 직 (a)

드 값 안쪽 지 재 지만 역 Microwave Terahertz

에 는 감쇠 상 값 커 주 략 에( f=1THz =

timestimes 안쪽 는) 드 겨우 십 ~ nm skin

갖게 다 에 여 는 결 약 게 사depth ((b)) SPPs

는 질 가진다(radiation)

본 실험에 여 시키 그림 같SPPs (c)

에 만들어 마 그림 에 같hole (a) 드 안쪽

도 재 는 것 럼 여 결 도 다(Design)

고도 다spoof Surface Plasmon Polaritons 242526

그림 산 그 산 그33 (a) SPPs (b) SPPs



드 포가 에 에 드가 안쪽 지 재(c) (b) hole

- 27 -

식 도322 SPPs

에 는 앞에 식 도 다 지만 평평SPPs

경계 가진 과 체 사 에 식 도 앞SPPs

본 실험에 실시 는 에 만들어 도 는 에spoof SPPs

식 도는 지 않는다

는 에 드 재 에 그림 에SPPs TM 35

가지 갖게 다 에 각 질에 당 는 계 드 식 (30) (31)

과 같 다 경계 연 는 상z

(propagation constant) 는 각 역 (wave number)

지 감 는 태 나타낸다 ( 실 값 양 )

--- (30)

--- (31)

식 동 식 경계 건 여 과 체 내Maxwell

경계 에 상 도 다 단 매질 등 (isotropic)

갖는 것 가 다

우변 리 식 같 고1) Ampere (32)

nablatimes

nablatimes

---(32)

그림 체 간 드 도35 - SPPs

- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)

동 식 체 에 식 얻3) (wave equation) (36) (37)

체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -

도 특 연33 PPWG SPPs

본 실험에 는 통 단 드 앞 언PPWG TEM

몬 폴 리(spoof) (Surface Plasmon Polaritions SPPs)

도 그 특 연 다

실험 도331

께 50 재질 에 가공 통 여 같 다stainless 2

양 규격 사각 가진 샘 들 그림 같 다hole 36(b)

그리고 우 거 후 PPWG block silicon lens PPWG

사 에 그림 같 시킨 후 통과시block 36(a) 다

아 샘 들 샘 각 가18 px dx py dy SPPs

에 어 미 는지 도 고 그 는

(1THz=300 고 여 택 다) (No1 10 Reference sample)

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300

2 50 께 에 는 사각 사hole


에 가공 사각(b)

샘

- 31 -

특332 SPPs

샘 실험 통 여 신 트럼 역 여 px dx py

가 진 에 미 는 다 과 같 리 다dy

에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470

든 샘 에 동 특 주 아 는 공진 상1) (resonance)

생 다 에 도 다 ( )

진 에 직 아 지 는 비 아질2) ( - ) hole

공진 상 약 짐 알 다 공진 크 가(

470 가 다 상) hole

아닌 비 커

고생각 다

공진 상 생3) peak

아 보 는 듯 다( ) hellip

에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470


변 에 트럼 크(b) px SPPs

- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300

마 가지 든 샘 동 특 주 에 아 는 공진1) px

상 생 다 에 도 다(resonance) ( )

마 가지 가 진 는 진 에 직 아2) px ( - ) hole

지 는 비 아질 공진 상 약 짐 알 다 공진 크 가(

200 가 다) 상 아닌 비hole

커 고생각 다

다 게 공진 상 생3) px peak

보 지 않는다(200

경우에는 도 보 다peak

에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300


변 에 트럼 크(b) dx SPPs

- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470

앞 다 게 든 샘 에 동 지 않 주 에 아 는1) px dx

공진 상 생 다 통 공진 상 생(resonance)

는 주 는 는 것 다py (

에 도 다)

실험 만 는 게 알 없지2)

만 가 공진 크py peak

없는 듯 다

마 가지 공진 상 생3) dx peak

보 지 않는다 (330

경우에는 다

에 도 다)


변 에 트럼 크(b) py SPPs

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200

앞 동 게 든 샘 에 동 주 에 아 는1) px dx

공진 상 생 다 에 도 다(resonance) ( )

실험 결과 가 진 는 우 에 재 는2) px dx ( - ) hole

비 커질 공진 상 약 짐 알 다 공진 크 가( 200 가

다 진 에 는 비 상 것) hole

가 진 계 공진 상

생 게 만들 크게 hole

통 아 진 게 어 러hole

과가 감 는 듯 다

마 가지 공진 상 생3) px

보 다peak (

에 도 다)


변 에 트럼 크(b) dy SPPs

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -

앞 실험 리 아 같 나타낼 다5

앞 실시 실험에 가 진 는 에 사각 재 샘hole

에 공진 상 생 알았다 그리고 그 보py peak

지 않았 다 다 가 실험 통 여 공진 상과 에 peak

다

공진 상1) (resonance)

아 그림 는 앞 실험 샘312 No 1-400 트럼 역 다

그림에는 아 공진 생 주 각각 나타내었다 groove

태 SPPs 가 진 식 에 당 는 주 (41)

에 사 산 는 상 생 는 것groove (reflection) (scattering)

고 말 다Bragg reflection Resonance scattering

( 빛의 도 주기) --- (41)

실험에 공진 생 주

는 주Bragg reflection

나reflection

생 게 주scattering

에 지는 다

진 게 어 본 실험에 는

지 않지만 었 알

상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz

그림 샘 공진 과 계311 (a) px dx py dy (resonance)

에 가공 사각 샘(b)

그림 샘312 No 1-400 통과

트럼 주SPPs Bragg reflection

- 36 -

그림 앞 샘313 No 1-400 시간 역 다 아 쪽 삽

그 에 시 간격 가 어R2 R3 R3-R2 1174-9142=2598psec

산 약 780가 다 다 각각 간격들 사

평균 주 약 에 당 는 간격 었다 다 실험hole py 2 ( py

에 도 같 결과 다 쪽에 삽 그림과 같 각각)

들 다시 앞쪽 에 사 어hole Bragg reflection PPWG Al Block

다시 원 진 진 여 지 않았 는 가 게 었다

냐 는 에 각각 들 에hole reflection py 2

만큼 복 시간 가 생 게 어 실험 럼 것( )

다 그리고 아 쪽 도 가 진 여 같 상 생 지 hole

않 는 가 도 게 었다

가 여 그림 같 샘 에314(b) slit 3

째 없는 샘 여 가 실험 실시 다 실험slit ((1) (2) )

0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -

에 사 여(1) PPWG Block

아 진 는 단 샘 아 끝 그림 같slit 314

시킨다 그리고 신 끝 에 아 것도 없Al foil Reference block

께 500 시 에 매 는 가 어 신 비cutter blade

여 변 여 앞 가 도Bragg reflection

다

아 그림 는 실험 시간 역 다 째 재 지315 3 slit

않 에 그림에 같 째 가 재 지 않 그3

리고 앞 가 과 같 가 재 에 경 blade Bragg reflection

가 께 복거리 만큼 어들어 시간 역에 도 그에 당 는 시간blade 2 ( )

앞쪽 동 여 었 었다 째 살 계산 (4

약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)

었다 앞 첫 째 가 사실 다

5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치


개 째 거 샘(b) 25 slit 3 slit

그림 우 에 께315 PPWG 500 에 시간 역Blade

- 38 -

아 도 진 여 쪽에 같 상 생 는지(2) slit

실험에 는 다 가지 경우 실험 실시 다4

재 지 않 신(1) slit Reference

재 샘 신 아 통과(2) slit ( + )

샘 아 쪽 끝 그림과 같 단 후 쪽 만 진 는 신(3) Al foil

샘 쪽 끝 그림과 같 단 후 아 쪽 만 진 는 신(4) Al foil

아 그림 각 각각 신(1)~(4)

동 다 샘 통과 뿐만 아니 샘 아 쪽 도 쪽과

사 상 가 진 그 신 크 도 약

에 달 었다 가 실험 결과 아 통과 에 지 비30 (

샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아

그림 아 진 여 도316 slit PPWG




- 39 -

에 트럼 역에2) Bragg reflection peak

샘 리 후 다시 결 는 과 여러 복 여 신slit PPWG

게 시마다 아 그림 같 다양 양 318(b) peak

다 상 여 다 phase

그림 에 는 가우시안 는 각318(a) main pulse reflection pulses Bragg

에 당 는 주 사 들 여 나타낸 그 다 아reflection

첫 째 간격 과 같main pulse reflection pulses (3) 800에 100

지 변 여 다 럼 시간 역에 간격 변 는 간 상

변 시 트럼 역에 그림 같 양 변 가 생시킨318(b) peak

다 에 각각 상 는 에 나타나 다 (3)

결 실험에 평 끝과 첫 째 슬릿과 간격에 그 양 결 peak

보여주고 다27

그림 식 여 신 간 시간 거리 간격 시간 역 신318 (a) ( )

(b) 신 간 상 거리 에 트럼 역에 다양 양( ) peak

- 40 -

본 뒷 에 시뮬 통 여 슬릿에 여 는( 424 FDTD

특 다SPPs )

간 거리 에 상3 main pulse reflection pulse

m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )

계 계 상 계 연 여 동Maxwell ( )電磁氣

는 우리가 말 는 식 다 지만 미 식 Maxwell

드 실 시 다양 질과 복 연 에

게 결 가 없다 주어진 에 식 결과 Maxwell

얻 많 알고리 들 결 안 었다 에 식

결 과 미 는 시뮬 들 공 에 많 리 (

에 어 강 도 가 어 가고 다)

에 는 앞 실시 특 실험 시뮬THz

근 많 사 고 는 Finite-Differnece Time-Domain method (

사 여 직 그 시뮬 실FDTD) Matlab

비 실시 다 그에 앞 에 간략 에 41 FDTD

언 도 다

41 Finite-Differnece Time-Domain (FDTD)

는 에 안 식 새 운FDTD 1966 K S Yee Maxwell

근 다28 후 1975 Taflove Browdin 29에 그

후 많 과 들에 주 역 에 역1990

지 질과 상 에 드 산 등 시뮬

강 도 사 고 다

식 식1) Maxwell FDTD

가 안 원리는 단 에 아주 다 시간 변Yee FDTD

갖는 미 식 그림 심 시간과 공간Maxwell ( 41)

후 공간 계 상 갈아 가 시간 값(discretization)

갱신 는 것 다 그림 가 안 본격 나타낸다 41 Yee (Yeelsquos lattice)

- 42 -

계 계 상 공간 나누어 격 각 리

심에 각각 고 다 게 계 계 미

식 사 여 탭Maxwell (

∆만큼 진 후 계 값 고)

탭(

∆만큼 진 후 계 값 는 식 계 다 같)

계산 고 다ldquoLeap-frog algorithm

아 그림 는 안에 원 공간 것 다42 Yee 1 FDTD

공간 계 계에 산 시킨다 아 같 계 (k)

계 산 시 그림 그린 후 고 진 보다 게

근 다 다 시간 진 에 탭 (n) (∆ 경과 마다 계 계)

값 갈아 다 (Leap-frog algorithm)

nablatimes

nablatimes

그림 가 안 원 본격 미 식41 Yee 3 Maxwell

그림 원 공간과 시간42 Leap-frog algorithm 1 FDTD

- 43 -

그림 탕 계 시간 역 산 시킨 결과는 식 식(42)

에 나타나 다 원 공간에 도 같 미(43) 2 3 Maxwell

식 다 여 주 공간 곽 계 값FDTD

심 여 계산 는 것 가능 다는 것 다 는

에 언 게 경계 건 여야 것 다

(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)

아 는 식 실 여 것 다(42)(43) Matlab

) matlab program

dz=5e-6

c0=299792458e8 speed of light in free space

dt=dz(20c0)

mue0=40pi10e-7 permeability of free space

eps0=10(c0c0mue0) permittivity of free space

ex(k)=ex(k)-dt(eps0dz)(hy(k)-hy(k-1))

hy(k)=hy(k)-dt(mue0dz)(ex(k+1)-ex(k))

- 44 -

산2) Numerical Dispersion

알고리 통 미 식 식 역에FDTD Maxwell (42)(43)

시뮬 산 키게 다 들어 진공 격 에 상 도 FDTD

는 실 진공에 빛 도 다 다 사실 시뮬 상 도는 격 FDTD

사 과 다 듯 산 시간 역 단

게 늘어나고 울 지고 거짓 과 산 등 비 리 (ringing)

결과 다 같 산 억 는 격 크 가

산 겠지만 격 크 가 역내 격 가

가 고 에 어야 는 양도 늘어나게 다 격 사 는

식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)

안 도3) Numerical stability

에 공간 미 식 심 여41 1) 1 Maxwell FDTD

다 공간 (∆∆∆ 게 에 시간) ∆도

여야 다 앞 공간에 안 격 사 는 식 에 언 고 에 (44)

∆ 안 도는 안 도 알 진 다Courant-Freidriches-Lewy(CFL)

식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source

역 내에 계 는 사 는 가우시안(source)

여 시킨다 가우시안 는 주 트럼 역시 가우시안 태

폭 에 트럼 역 다 FDTD

시뮬 시간 역 결과 그 시간 역 결과 퓨리에 변 통 여

역 주 역에 결과 얻 다 그리고 태에 (source)

나눌 는 생 계 값soft hard

- 45 -

값과 지 계없 값 에 당 가soft hard

다 는 에 벽 럼 보 에 가 사 hard FDTD

는 는 는 그냥 진 게 다soft

5) Absorbing Boundary Condition (PML)

에 주 야 것 나가 경계 역 다 냐 는FDTD

역 진 다가 가 리에 도 후 계 진 나아가야 다

지만 실 리 공간과는 달리 시뮬 공간 어 어 가 리에

사 어 다시 안쪽 진 게 다 만약 사 어진 에 지가 크다

여 시뮬 결과 신뢰 없게 것 다 각

경계 역에는 사가 어나지 않고 는 역 여야 다 재 능

뛰어나고 많 사 고 는 경계 건 J P Berenger30 PML(Perfectly

사 어 가능 다 본 에Matched Layer PML) -80dB

도 사 여 시뮬 실시 다Berenger PML

6) FDTD

식 사 는 다재다능 링 앞 언(1) Maxwell

듯 직 므 사 는 게 어떻게 그것 사 것 가

주어진 엇 얻 지도 알 다

그림 역 각 경계 에 사 질 가지는43 PML

- 46 -

는 시간 역 다 사(2) FDTD broadband pulse(gaussian pulse) source

폭 주 역 시 답 시뮬 가지고 얻

다 공진 주 가 어 는지 알 지 못 경우나 (resonant frequencies)

결과 원 욱 다broadband

통 여 드 애니 공 다 통 여(3) displays

게 동 고 는지 는 도움 고 어떻게 진 고 는지 는

다

는 계 직 사 다(4) FDTD

단7) FDTD

는 체 역 어야 므 에 가 과 가(1) FDTD grid

에 게 게 격 여야 매우 큰

역 매우 실 시간과 리가 게 다

에 마 가지 만약 거리에 드 값 원 다 큰 공(2) (1)

간 것 에 신 리 사 야 것 다

시뮬 공간에 경계 역 어야 러 경계에 에러(3)

야 다 경계가 없는 역 시뮬 는 경

계 건 근에는 결 absorbing boundary conditins(ABCs)

여 능 뛰어난 리는 특별 질 사perfectly matched layer(PML)

다

- 47 -

시뮬42 FDTD

1) Computation Domain

실 실 계 공간 시뮬 없 므 공간 에 어 그

시뮬 결과 값에 미 지 않는 공간 다

2) Structure amp Material

도도 등 (permittivity) (Permeability) (conductivity)

는 질 역내에 시킨다

3) Initialization

계 드 경계 역 등 변 들 다

4) Maxwells differential equations

알고리 에 고 는 미 식 다 Yee Maxwell FDTD

5) Absorbing boundary conditions (PML)

공간 시뮬 없 므 에 시뮬 공간 1

그림 본 시뮬 실 도44 FDTD

- 48 -

진 는 는 사 어 다시 돌아 지 않도 각 에 사는

여 어 사 지도 다

6) Source

계 계 값 사 여 등 어 것도 가능 다 CW

7) E H field

알고리 에 계 값 갈아 가 다 경계 역과 leap-frog

내 역 나누어 진 다

8) Data amp Analysize

진 시간 경과 후 취득 다

- 49 -

가우시안421 Source

a 곡 크peak b 앙peak

c 폭 어lsquobellrsquo (FWHM)

( )

가우시안 그 는 는 격 어지는lsquo+rsquo lsquo-rsquo bell shape

양 퓨리에 변 게 역 트럼 가지게 다curve

본 실험에 는 가우시안 사 여 그림 본 실험실에 실험45(b)

사 게 만든 그림 사 것 다 매트45(a) source

드는 다 과 같다

) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width

source(n)=(2tttau)exp(-tt^2tau^2)

else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림

그림 사 가우시안 식 비 실험45 Source (a) (b)

0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML

시뮬 에 사 게 동 는지 여 여 다 과PML

같 시뮬 통 다

원 공간 역 평 앙 에 앞2 (ExtimesEy 220times220) (110 110)

그림 계 여 시 사 가 진source( 45(a)) Hz

도 다 그리고 역 러싸는 경계 역 사

진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다


(a) Ex (b) Ey (c) HZ (d) Source

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -

아 그림 생 가 실 통 경계 에 도달 후 다시47 soucre

사 어 진 는 동안 계 값 나타낸 것 다 그림 에 삽 47(c)

그 드 값 에 는source 10-7 가짐

다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey

공간 지(110 170) Time steps = 계 드 값0 ~ 2000

(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -

423 TMm 다 드 평 간격( 360 시뮬)




(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -

앞 에 다 드231 TMm 특 실험 실시 다 에 는 앞

실시 실험 시뮬 통 비 다FDTD

시뮬 건 그림 같 평 사 갭49 360 는 앞 source

언 가우시안 태 사 계 평 에 직(Ey) 다

실 실험과 같 건 가지는 실리 가 에 당 는3418 Block

PEC 에(Perfect Electric Conductor)

어 격 당 는 5

실 시뮬 실시 여2D Block

우 끝 에 취득 다

시뮬 진 에 계 Ey 드 값

그림 과 같다 사 가 실리410

에 평 갭 사 에 포커싱

그림( 48(e))

우 끝 에 사가PPWG

었다 그림( 48(g))

그림 는 우 끝에 취득410(a) block Ey

시간 역에 많 산

0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude

그림 시뮬 개도49 FDTD


시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -

어났 알 다 취 우 끝 PPWG

간격에 진 는 든 게 는 는 실 실험에 어

검 다 폴 안 나 앙에 계가 포커싱 미 다 런 실

실험에 는 그림 같 트럼 신 얻 가 지 않 미 다410(b)

시뮬 결과 는 드에 당 는 even TEM TM2 TM4 드

에 지만 재 는 앞 에 언 듯 드들 었 2 odd

다 다 폴 안 나 앙에 포커싱 지 않 상 가 여

끝 에 든 취 지 않고 개 비 도PPWG (72 ) 23

취득 개 여 시뮬 도 다(48 )

여 앞 개 사 여spectrocronography

그림 과 같 나타내었다411 그림 는411 22000data ~

25000data 취 여 시간 역과 그 트럼 크 나타내었는 게 그림

에411(d) TM1 드가 었다 는 앞 언 드 odd

에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -

재 는 진 는 특 시뮬424 slit

앞 실시 슬릿에 특 실험 그림 같(spoof) SPPs 412 FDTD

시뮬 실시 다 컴퓨 리 실 실험에 사 silicon

는 거 고 평 크 가 X 1mm X 다4mm

실 실험에 평 사 통과 여 silicon

여 그림과 같 평 끝 에 사 시 다 지만 슬릿 실source

실험에 사 크 개 사 마지막 슬릿 쪽 에 그림

과 같 취득 다 그림 시뮬 통 가 진 는 413

습 계 크 통 그 본 그림 다 가 각 슬릿에 여

다양 사가 생 그림과 같 원 드가 생 다

(mm) y

(mm) x


그림 시뮬 계413 FDTD ( )

- 56 -

그림 는 실험 앞 실시 시뮬 비 그414 FDTD

다 아주 사 다 통 실 슬릿 내에 가 어

는지 앞 사 시뮬 실시 후FDTD

아 그림 같 슬릿 만 여 시간에 나타내었다 앞415

계 는 달리 실 는 직 계 드 나타내었다Ey

그림 는 가 과 결 어 는 습 는 슬릿415 (a) (SPPs) (bc)

리 에 강 게 드가 후 다 아 는 습과

에 지는 슬릿 쪽 리 에 사 어

에 지는 결 어 는 슬릿 아 진 여

다 께 아랫 진 게 50um

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x

그림 실험 실 시뮬 비414 ( ) FDTD ( )

시간 역 트럼 역(a) (b)

그림 시간 에 진 는 계 포415 SPPs (Ey) (abc)

- 57 -

에 사 어 진 는 계 가(cd)

아 에 가 생 다 그림 는 가 웃 는 (def)

직 에 다 사가 어남 보여 주고 다 앞 달리

아 에 계 가 동 다

실 는 여 살펴본 슬릿 나에 가 아니

주 재 는 웃 는 개 슬릿에 여 사 가 웃 는 슬릿25

에 여 사 는 아주 복 게 고 다

직 실험 가 지 않 므 여 실시 시 FDTD

뮬 통 여 각각 슬릿에 어나는 상들 간 나마

었다 그 결과도 실험 다

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x

그림 시간 에 진 는 계 포415 SPPs (Ey) (def)

- 58 -

결5

공 는 고 실리 여 평

사 간격 각각 103 360 사 에 집PPWG

사 다 평 간격 103 사 계 평 에 직

는 실 산 없는 단 드 가 가능 고 계가 TEM

평 에 평 는 실 TE1 단 드 가 가능 지만 단

주 재 도에 산 어남 다 그리고 평

간격 360 크게 여 앞 같 실험 실시 여 사 계

에 TMm TEm 다 드 실험 실시 고 시간 역 신

여 다 드 내에spectrocronography method

재 는 드 었다 그리고 앞 통

트럼 신 에 식 후 실시 여 fitting

다 드 내에 재 는 드들 각각 에 지 비 었다

통 앞 실시 다 드 FDTD method TMm 실험 시뮬

통 실험 통 드 에odd

가 사실에 었다 지 지 실시 PPWG

실험 보들 통 앞 실험들에 어PPWG

지식 것 고 생각 다

그리고 앞 실험 에 PPWG TE1 드 High Pass Filter

특 여 간격 300 TMm 다 드 신 주 거 는

실험 실시 그 결과 평 간격에 단 주Filtering

에 게 동 다

앞 실시 산 없는 실 단 드 사각TEM

는 태 샘 가공 여 도hole slit (spoof) SPPs

그 특 실험 실시 다 에 가공 슬릿에 사에

시간 역에 들 생 트럼 역에 는

진 샘 주 에 에 당 는 주 에 py Bragg reflection

공진 상 생 다 샘 통 여 아 hole

게 진 알 었다 그리고 시뮬 통 여 과 결 FDTD

- 59 -

어 진 는 가 슬릿에 여 어떻게 는지 다 앞

태 집 등 시에SPPs

보가 것 고 생각 다

시뮬 는 에는 우리가 실험 들

도 지만 나아가 우리가 실험 에 앞 그 결과 시뮬

통 고 그 시뮬 결과 드 통 여 나 실험

계 립 다 아주 연 가 지 않 생각

가진다 러 과 들 진 는 시뮬

신뢰 도 그 지식 습득에 어 끊 없는 뒷 어야

당연 것 다

- 60 -

고 헌

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Through a Parallel-Plate Waveguide J Korean Phys Soc 53 1891(2008)」

[19] Heinz Raether Surface Plasmons (Springer-Verlag Berlin 1988)

[20] H J Lezec Beaming light from a subwavelength aperture Nature「」

297 820(2002)

[21] Timothy D Drysdale Transmittance of a tunable filter at terahertz「

frequencies Appl Phys Lett 85 5173(2004)」

[22] T W Ebbesen Extraordinary optical transmission through「

sub-wavelength hole arrays Nature 391 667(1998)」

- 62 -

[23] Ye-Yung Teng Plasma radiation from metal grating surfaces Phys「」

Rev Lett 17 511(1967)

[24] J B Pendry Mimicking surface plasmons with structured surfaces 「」

Science 305 847(2004)

[25] Alstair P Hibbins Experimental verification of designer surface plamon「

s Science 308 670(2005)」

[26] L Shen X Chen T-J Yang Terahertz surface plasmon polaritons on「

periodically corrugated metal surfaces Opt Express 16 3326(2008)」

[27] Hua Cao Amit Agrawal and Ajay Nahata Controlling the transmission「

resonance lineshape of a single subwavelength aperture Opt Express 13」

767(2005)

[28] K S Yee Numerical solution of initial boundary value problems「

involving Maxwellrsquos equations in isotropic media IEEE Trans Antennas」

Propagat AP-14 302(1966)

[29] A Taflove and M E Brodwin Numerical solutinof steady-steady-state「

electromagnetic scattering problems using the time-dependent Maxwells

equatioins IEEE Trans Microwave Theory Tech MTT-23 623(1975)」

[30] J-P Berenger A perfectly matched layer for the absorption of「

electromagnetic waves J Comput Phys 114 185(1994)」

제1장 서론

1 1 ldquo테라헤르쯔rdquo

12 금속 평행판 도파로(Metal Parallel-Plate Waveguide)

13 실험 측정 장치도

제2장 PPWG를 통한 단일middot다중 모드 전파 특성

2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode

22 단일 모드(Single-mode) 전파 TEM(TM_(0))TE₁

221 Reference 측정

222 단일 모드 TEM(TM_(0))

223 단일 모드 TE₁

23 다중 모드(Multi-mode) 전파 TM_(m) TE_(m)

231 다중 모드 TM_(m)

232 다중 모드 TE_(m)

24 다중 모드 전파 분석


242 Fitting

제3장 THz Photonics (THz 포토닉스)

31 Filter

32 표면 플라즈몬 폴라리톤(Surface Plasmon Polaritons)


322 SPPs의 수식적 유도

33 PPWG를 이용한 SPPs의 유도 및 전파 특성 연구

331 실험 장치도

332 측정된 SPPs의 전파 특성 분석

제4장 FDTD를 이용한 THz 전자기파의 전파 특성 해석(시뮬레이션)

41 Finite-Difference Time-Domain(FDTD)란

42 FDTD 시뮬레이션

421 Source 가우시안 펄스

422 PML 흡수 경계 영역

423 TM_(m) 다중 모드 (평행판 간격 360) 시뮬레이션

424 slit이 존재하는 금속판을 진행하는 테라파 전파 특성 시뮬레이션

제5장 결론

참고문헌

공 사

금속 평행 도 로를 통한 테라 의 전 특성

Propagation Properties of Terahertz radiation

Through a metal parallel-plate waveguide

지도 태

월2009 2

양 원

공 과


원 낙 원

원 동

원 태

월2008 12

양 원

Abstract

1 1


평 도1 2 (PPWG) 2

실험 도1 3 3


2 1 6

드211 TM ( ) 7

드212 TE ( ) 11



221 Reference 14

단 드222 TEM(TM0) 14

단 드223 TE1 16


다 드231 TMm 17

다 드232 TEm 19

다 드2 4 20


242 Fitting 22


3 1 Filter 24



식 도322 SPPs 27


실험 도331 30

특332 SPPs 31

특4 FDTD THz

시뮬( ) 41


시뮬4 2 FDTD 47



423 TMm 다 드 평 간격 ( 360 시뮬) 52


시뮬 55

결5 58

고 헌 60

그 림

그림 트럼11 1












velocity)

15




velocity)


18












24







재

26















주reflection35


Bragg reflection36




시간 역37


도PPWG38




38


시간 역 신


양peak

39




가지는 PML45








(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

51




(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

52



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)53

그림 시간 역411 (22000~25000data)



54




56


(abc)56


(def)57




Abstract
































calculation

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌


원 낙 원

원 동

원 태

월2008 12

양 원

Abstract

1 1


평 도1 2 (PPWG) 2

실험 도1 3 3


2 1 6

드211 TM ( ) 7

드212 TE ( ) 11



221 Reference 14

단 드222 TEM(TM0) 14

단 드223 TE1 16


다 드231 TMm 17

다 드232 TEm 19

다 드2 4 20


242 Fitting 22


3 1 Filter 24



식 도322 SPPs 27


실험 도331 30

특332 SPPs 31

특4 FDTD THz

시뮬( ) 41


시뮬4 2 FDTD 47



423 TMm 다 드 평 간격 ( 360 시뮬) 52


시뮬 55

결5 58

고 헌 60

그 림

그림 트럼11 1












velocity)

15




velocity)


18












24







재

26















주reflection35


Bragg reflection36




시간 역37


도PPWG38




38


시간 역 신


양peak

39




가지는 PML45








(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

51




(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

52



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)53

그림 시간 역411 (22000~25000data)



54




56


(abc)56


(def)57




Abstract
































calculation

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

Abstract

1 1


평 도1 2 (PPWG) 2

실험 도1 3 3


2 1 6

드211 TM ( ) 7

드212 TE ( ) 11



221 Reference 14

단 드222 TEM(TM0) 14

단 드223 TE1 16


다 드231 TMm 17

다 드232 TEm 19

다 드2 4 20


242 Fitting 22


3 1 Filter 24



식 도322 SPPs 27


실험 도331 30

특332 SPPs 31

특4 FDTD THz

시뮬( ) 41


시뮬4 2 FDTD 47



423 TMm 다 드 평 간격 ( 360 시뮬) 52


시뮬 55

결5 58

고 헌 60

그 림

그림 트럼11 1












velocity)

15




velocity)


18












24







재

26















주reflection35


Bragg reflection36




시간 역37


도PPWG38




38


시간 역 신


양peak

39




가지는 PML45








(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

51




(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

52



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)53

그림 시간 역411 (22000~25000data)



54




56


(abc)56


(def)57




Abstract
































calculation

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌


3 1 Filter 24



식 도322 SPPs 27


실험 도331 30

특332 SPPs 31

특4 FDTD THz

시뮬( ) 41


시뮬4 2 FDTD 47



423 TMm 다 드 평 간격 ( 360 시뮬) 52


시뮬 55

결5 58

고 헌 60

그 림

그림 트럼11 1












velocity)

15




velocity)


18












24







재

26















주reflection35


Bragg reflection36




시간 역37


도PPWG38




38


시간 역 신


양peak

39




가지는 PML45








(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

51




(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

52



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)53

그림 시간 역411 (22000~25000data)



54




56


(abc)56


(def)57




Abstract
































calculation

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

그 림

그림 트럼11 1












velocity)

15




velocity)


18












24







재

26















주reflection35


Bragg reflection36




시간 역37


도PPWG38




38


시간 역 신


양peak

39




가지는 PML45








(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

51




(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

52



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)53

그림 시간 역411 (22000~25000data)



54




56


(abc)56


(def)57




Abstract
































calculation

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌






24







재

26















주reflection35


Bragg reflection36




시간 역37


도PPWG38




38


시간 역 신


양peak

39




가지는 PML45








(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

51




(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

52



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)53

그림 시간 역411 (22000~25000data)



54




56


(abc)56


(def)57




Abstract
































calculation

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌


시간 역37


도PPWG38




38


시간 역 신


양peak

39




가지는 PML45








(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

51




(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

52



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)53

그림 시간 역411 (22000~25000data)



54




56


(abc)56


(def)57




Abstract
































calculation

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

그림 시간 역411 (22000~25000data)



54




56


(abc)56


(def)57




Abstract
































calculation

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

Abstract
































calculation

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌





calculation

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 1 -

1




( 3mm~30 E 0413meV~41356meV 에 당 는 말 다)








고 다








그림 트럼11

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 2 -






















다







다

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 3 -

실험 도13








폭 10 간격 80 안 나 사 고



나 사 다


- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 4 -









가지n=3418 ( 여 집 시)





집 도 다





게 다





- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 5 -



- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 6 -


21




다












주 는 다0~4THz



도 다

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 7 -

드211 TM ( )




진 ( 에) ( 만 재 계는 진) ( 과 평)

에 직 ( 재 다)


--- (1)

식 변 리(1)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(2)

--- (2)


--- (3)

식 변 리(3)

고

우변 리

어 식 얻 다(4) (5)

--- (4)

--- (5)

앞 도 식 (4) 식 에 여 리 식(5) (2) (6) 동 식(wave

그림 평 도21 TM

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 8 -

얻 다equation)

--- (6)





--- (7)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(7) (5) (8)

--- (8)

식 식 에 여 리 식(7) (4) (9)

--- (9)



앞 도 식 동 식 식 에 리 여 식 얻(7) (6) (10)

--- (10)

식 통 여 식 상(10) (11) 얻 다

--- (11)

상 단 주 식 가 어 (12)

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 9 -

--- (12)



(1) 경우

식 통 상(11) 값 실 가 어 식 마지막(8)(9) 에




(2) 경우


(3) 경우

상 값 허 가 고 식 식 과 같 변 고(11) (13)

--- (13)


--- (14)


--- (15)


- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 10 -






--- (16)







--- (17)

--- (18)


- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 11 -

드212 TE ( )






다


--- (19)

식 변 리(19)

고

우변 리

어 식 얻 다(20) (21)

--- (20)

--- (21)


--- (22)

식 변 리(22)

고



다 )

우변 리

어 식 얻 다(23)

--- (23)

그림 평 도22 TE

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 12 -

앞 도 식 (20) 식 에 여 리 식(21) (23) (24) 동 식


--- (24)


계는 에 에 연


⋯ --- (25)

감쇠정 위상정

식 식 에 여 리 식(25) (21) (26)

--- (26)

식 식 에 여 리 식(25) (20) (27)

--- (27)



동 다 생략( )



--- (28)


- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 13 -

213 Even Odd Mode









지 못 다






rArr

m=0 2 4 6 ---(29)

rArr

m=1 3 5 7 ---(30)







- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 14 -


221 Reference




단 드222 TEM(TM0)









3 4 5 6 7 8

-1000

-500

0

500

1000

1500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TM1 (146 THz) TM2 (291 THz)

Odd Even



- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 15 -



앞 도 식 사 여 간격(15)~(18) (28) 103 TEM TM










통 었다

0

02

04

06

08

1

Ab

sorp

tio

n(1

cm

)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

05

1

15

2

25

Frequency (THz)

Vel

oci

tyc Phase velocityc

Group velocityc

TEM

TME1 TME2

TME1 TME2

TEM

TE1

TE2

TM1

TM2




- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 16 -

단 드223 TE1













다

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)0 50 100 150

-30

-20

-10

0

10

20

30

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 4 450

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

(a)

(b)

TE1 (146 THz) TE2 (291 THz)

Even Odd


- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 17 -


다 드231 TMm













상 지 못 다


0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

40 45 50 55-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 18 -


상 도 도 나타낸 것 식 앞 단 드 사 게 ( (15)~(18) (28))








도 다

0

1

2

3

4

5

Vel

oci

tyc

0 05 1 15 2 25 3 35 40

002

004

006

008

01

012

Frequency (THz)

Ab

sorp

tio

n (

1c

m)

TEM

TEM

TM 1

11TETE

TE

TETE

23

4

5

TM

TM

TM TM

2

3

54

TME1

Phase velocityc

Group velocityc

TME 2TME

TME

TME

TME

3

4

5

(a)

(b)



- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 19 -

다 드232 TEm










다 에 도 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE 1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3


- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 20 -

다 드24

앞 간격 360 다 드 그림 시간과( 27 29)


















여 에 당 는 도 얻 다 046c~039c(120ps~160ps)




었다




그림 에 시 짙 막 양 도 그211 (a)(b) 046c~039c



- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 21 -







Group Velocity

120~160psec 046c ~ 039c

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-150

-100

-50

0

50

100

150

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

(b)

0 05 1 15 2 25 30

02

04

06

08

1

Frequency (THz)

Gro

up v

eloc

ity

c

10

20

Am

plit

ude

5

10

(b)

(a)

(c)

046c039c

(a) (b)

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 22 -

242 Fitting









--- (29)






- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 23 -

0 20 40 60 80 100 120 140 160-400

-200

0

200

400

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e40 45 50 55

-40

-20

0

20

095 1 10520

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30-400

-200

0

200

400

(a)

(b)TM0

TM1

TM0

TM1+

TM1 + TM2

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160-200

-100

0

100

200

Time (psec)

Cu

rren

t (p

A)

155 16 165

40

50

60

70

5 10 15 20-200

0

200

(b)

(a)

TE1 TE1

2

TE+

TE

2

2TE +TE3

TE +2

3

3TE

TE

+

TE4

TE1+

TE2+

3





- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 24 -





31 Filter








가능 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Frequency (THz)

Am

plitu

de

TMm + TE1

TE1

TMm




- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 25 -




















- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 26 -




















- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 27 -

식 도322 SPPs










--- (30)

--- (31)



갖는 것 가 다


nablatimes

nablatimes

---(32)


- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 28 -

2) 식 (32) 경계 에 경계 건 리

식 얻(33) (34)

--- (33)

--- (34)

식 통(33) (34) 식 얻 다(35)

--- (35)


체(1)

nabla

--- (36)

(2)

nabla

--- (37)

식 식 에 여 리 식 얻게 다(36) (37) (35) (38)

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 29 -

--- (38)

식 식 에 여 식 도 다(38) (36) (37) (39) (40)

--- (39)

--- (40)

상z 식 경계 에 직( 38) ()

식 도 다( 3940)

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 30 -




도 그 특 연 다

실험 도331








No 1 2 3 4 5 6 7 8 9px 400 330 470 400 400 400 400 400 400

py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 250 250 250 250 250 200 300 250 250dy 80 80 80 80 80 80 80 140 200

No 10 11 12 13 14 15 16 17 18

px 400 330 470 400 400 400 400 400 400py 400 400 400 330 470 400 400 400 400

dx 80 80 80 80 80 140 200 80 80dy 250 250 250 250 250 250 250 200 300




샘

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 31 -

특332 SPPs



에 변1 px

Sample No - px No 1-400 2-330 3-470


생 다 에 도 다 ( )




아닌 비 커

고생각 다



에 도 다( )

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

400

330

470



- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 32 -

에 변2 dx

Sample No - dx No 1-250 6-200 7-300






커 고생각 다




에 도 다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

06 07 08 09 1 11 12 13 14 15 16

5

6

7

8

9

10

11

12

13

250

200

300



- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 33 -

에 변3 py

Sample No - py No 1-400 4-330 5-470




에 도 다)



없는 듯 다



경우에는 다

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

14

16

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

08 1 12 14 16 18

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

400

330

470

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 34 -

4 에 변 dy

Sample No - dy No 1-80 8-140 9-200











보 다peak (

에 도 다)



0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

07 08 09 1 11 12 13 14 15 16 17

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

80

140

200

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 35 -





다







( 빛의 도 주기) --- (41)



나reflection


에 지는 다



상

시간 역 후

가지 가 통 상

었다

Resonance

Magnitude

Resonance

Frequency

px

dx

py

dy

0 05 1 15 2 25 3 35 40

2

4

6

8

10

12

Frequency (THz)

Am

pli

tud

e

075 THz

1125 THz

15 THz

1875 THz

225 THz



그림 샘312 No 1-400 통과


- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 36 -














0 5 10 15 20 25 30 35-60

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

5 10 15 20 25 30-2

0

2

4

6R2

R3

Bragg reflection


Bragg reflection

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 37 -






다






약 1698 - 1365 = 333psec 999 가 실험 통 여 같 결과)


5 10 15 20 25 30

-2

0

2

4

6

8

10

12

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

Reference

Blade 위치




- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 38 -







아 그림 각 각각 신(1)~(4)




샘 에 다 었다)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

5

10

15

20

25

30

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

(1) Reference

(2) Slit 아+

(3) Slit +

(4) Slit +아





- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 39 -












보여주고 다27



- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 40 -


특 다SPPs )


m

상1 2 3 4 5 6

(a) 800

(b) 900

(c) 800

(d) 1100

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

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Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

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0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

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μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 41 -

4 FDTD 특THz

시뮬( )












언 도 다






강 도 사 고 다






- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

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2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

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-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

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1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

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800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

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-06

-04

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0

02

04

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100

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-06

-04

-02

0

02

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-08

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0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

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5

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15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

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200

400

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-5

0

5

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0 200 400 6000

200

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600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 42 -





탭(








nablatimes

nablatimes



- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

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ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

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-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

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Ex

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-10

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x 10-7

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(110 170) (110 170)


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- 52 -





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100

200

300

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500

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-08

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-04

-02

0

02

04

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1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

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500

600

700

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-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

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-02

-01

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01

02

03

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100

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300

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500

600

700

800

-06

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0

02

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100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

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0

02

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100

200

300

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500

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0

02

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0

02

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100

200

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500

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-002

0

002

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xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



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x 104

-40

-30

-20

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0

10

20

30

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Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

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3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



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- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

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Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

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x 104

-025

-02

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0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

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Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

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15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

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200

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600

-5

0

5

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200

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-5

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μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

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μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

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1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

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1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 43 -






(1) 전계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (42)

(2) 자계

nablatimes

∆

∆

∆

∆

--- (43)


) matlab program

dz=5e-6


dt=dz(20c0)





- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

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Frequency (THz)

Am

plit

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e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

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0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

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15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

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Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

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2

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4x 10

-3

Time (Steps)

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ctri

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Ey

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02

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Time (Steps)

Ele

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x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

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-006

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0

002

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01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

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-20

-10

0

10

20

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40

Time Steps

Ey F

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16 165 17 175 18 185 19 195

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4500

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plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 44 -










식 만 도 다(44)

∆∆∆

--- (44)






식 만 도 다(45)

∆ ∆∆∆

--- (45)

4) source







- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 45 -














6) FDTD





- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

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-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

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-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

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500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

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x 104

-025

-02

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-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

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0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

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250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

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-5

0

5

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200

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600

-5

0

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μm)( y

0 200 400 6000

200

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-5

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5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 46 -







다


단7) FDTD










다

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

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-04

-02

0

02

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100

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500

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-04

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0

02

04

06

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100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

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500

1000

1500

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4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

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0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

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200

400

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-5

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5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

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5

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μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

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1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

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1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 47 -

시뮬42 FDTD







3) Initialization







- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

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Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

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0

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1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

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Am

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Hz

(110 110)

- 51 -




다

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-4

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2

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4x 10

-3

Time (Steps)

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ctri

c F

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(V

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Ey

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-4

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0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

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-02

0

02

04

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Time (Steps)

Ele

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c F

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(V

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Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

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x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

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300

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500

600

700

800

-08

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-04

-02

0

02

04

06

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1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

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01

02

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500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

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700

800-03

-02

-01

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01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

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0

02

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500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

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0

02

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100

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-04

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0

02

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100

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02

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100

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400

500

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800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

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1500

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3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

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ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

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100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

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Time Steps

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300

Frequency (THz)

Am

plit

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22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

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0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

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4

6

8

05 1 15 2 25 30

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15

20

Frequency (THz)

Am

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de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

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200

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μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

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1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 48 -



6) Source


7) E H field





- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

-2

0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

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-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

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0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 49 -




( )






) matlab program

tau=26

for n=1nmax

tt=n-(200)

if nlt=p_width


else source(n)=0

end

end

실험tlfwp

비 그림


0 1 2 3 4 5 6 7 8-1

-05

0

05

1

Time (psec)

Cu

rre

nt (p

A)

0 05 1 15 2 25 3 35 40

10

20

30

40

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900-6

-4

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0

2x 10

-9

X 1652Y -8242e-011

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-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

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-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

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15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

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-5

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200

400

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-5

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5

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μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

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1

2

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1

2

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0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 50 -

경계 역422 PML


같 시뮬 통 다




진 후 계 드 역 에 어 (110 170)

들 다



0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15

-1

-05

0

05

1

15

2x 10

-3

Time (Steps)

Ma

gn

etic

fie

ld (

Am

)

Hz

(110 110)

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

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-1

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2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

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(V

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X 1652Y -8242e-011

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02

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Time (Steps)

Ele

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(V

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1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

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0

x 10-7

X 1646

Y -8751e-008

(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

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02

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0

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04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 51 -




다

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

-3

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ey

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-4

-2

0

2x 10

-9

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-06

-04

-02

0

02

04

06

Time (Steps)

Ele

ctri

c F

ield

(V

m)

Ex

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

-10

-5

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x 10-7

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(110 170) (110 170)


(a) Ex (b) Ey


(c) Ex(110 170) (d) Ey(110 170)

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

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100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

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01

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03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

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-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 52 -





(g) Step = 16000 (h) Step = 20000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

08

1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800-03

-02

-01

0

01

02

03

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800

-08

-06

-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

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-04

-02

0

02

04

06

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

100

200

300

400

500

600

700

800 -008

-006

-004

-002

0

002

004

006

008

01

xy

zPPWG

PPWG

GapSilicon

Lens

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

10

15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

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0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

10

μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 53 -







어 격 당 는 5






그림( 48(e))


었다 그림( 48(g))



0 05 1 15 2 25

x 104

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time Steps

Ey F

ield

16 165 17 175 18 185 19 195

x 104

-10

0

10

0 05 1 15 2 25 3 35 40

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Frequency (THz)

Am

plit

ude



시간 역 신(a) 개 트럼 크(25000 ) (b)

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Frequency (THz)

Am

plit

ud

e

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

05

Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

60

Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

8

05 1 15 2 25 30

5

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15

20

Frequency (THz)

Am

plitu

de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

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-5

0

5

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0 200 400 6000

200

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-5

0

5

10

μm)( y

0 200 400 6000

200

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-5

0

5

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μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

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-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

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-1

0

1

2

3

0 200 400 6000

200

400

600

-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 54 -














에 내 다

0 05 1 15 2 25 3 35 40

20

40

60

80

100

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140

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Frequency (THz)

Am

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22 225 23 235 24 245 25

x 104

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

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02

Time Steps

Ey F

ield

0 05 1 15 2 25 3 35 40

50

100

150

200

250

300

Frequency (THz)

Am

plit

ude

22 225 23 235 24 245 25

x 104

-03

-02

-01

0

01

02

03

04

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Time Steps

Ey

Fie

ld

그림 시간 역411 (22000~25000data)



- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

-20

0

20

40

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Time (psec)

Cu

rre

nt (

pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

0

2

4

6

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05 1 15 2 25 30

5

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15

20

Frequency (THz)

Am

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de FDTD data

Exper-data

FDTD data

Exper-data

(a)

(b)

0 200 400 6000

200

400

600

-5

0

5

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0 200 400 6000

200

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-5

0

5

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μm)( y

0 200 400 6000

200

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-5

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μm)( x




- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

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-1

0

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2

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0 200 400 6000

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-1

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1

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0 200 400 6000

200

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-1

0

1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 55 -











(mm) y

(mm) x



- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

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Time (psec)

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0

2

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Frequency (THz)

Am

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de FDTD data

Exper-data

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(a)

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0 200 400 6000

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0 200 400 6000

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- 57 -











μm)( y

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-1

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2

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-1

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1

2

3

μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 56 -











0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-40

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0

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Time (psec)

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pA)

15 20 25 30 35 40 45 50-2

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Frequency (THz)

Am

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(a)

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0 200 400 6000

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μm)( y

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μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

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고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





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Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 57 -











μm)( y

0 200 400 6000

200

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-1

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2

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μm)( x


- 58 -

결5





















에 게 동 다








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당연 것 다

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고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





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Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 58 -

결5





















에 게 동 다








- 59 -










당연 것 다

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 59 -










당연 것 다

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고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





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Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 60 -

고 헌










Appl Phys 88 4449(2000)











444(2001)









- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





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Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 61 -

Biophys J 94 1010(2008)







061113(2006)







Lett 2 10 471(2005)







297 820(2002)





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Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

- 62 -


Rev Lett 17 511(1967)


Science 305 847(2004)


s Science 308 670(2005)」





767(2005)









제1장 서론





2 1 관련 이론

211 TM 모드(E_(x) E_(z) H_(y))

212 TE 모드(H_(x) H_(z) E_(y))

213 Even Odd Mode










242 Fitting


31 Filter














제5장 결론

참고문헌

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