3차원 광자결정 제작과 광학적 특성분석

Abstract

광자결정은 서로 다른 굴절률을 가지는 물질이 빛의 파장 크기 수준으로 주기적 배열된 구조로 특정 파장의 빛의 진행을 차단하는 광밴드갭 특성을 가진다. 많은 곳에서 극소형의 광학 부품 및 장치로 응용하여 빛을 제어하려는 시도를 하고 있다. 광자결정은 배열구조에 따라서 1~3차원의 광자결정으로 분류하며, 3차원 구조의 광자결정의 경우 빛을 제어함에 있어서 1,2차원의 광자결정보다 유리하다. 본 연구에서는 3차원 광자결정 제작 연구의 일환으로 쐐기형 공간법과 폴리스티렌 구를 이용하여 오팔 구조의 광자결정을 제작하였으며, 대면적의 오팔구조의 광자결정을 제작하기위해 면적형성에 영향을 미치는 요인들에 대해 비교 분석하였으며, 제작된 광자결정에 대해 광밴드갭 특성 또한 이론적 값과 비교 분석하였다. 대면적을 이루며 명확한 광밴드갭을 갖는 조건은 3wt%의 농도와 13°의 쐐기각 이었으며, 이 때 1.5㎝ × 1.5㎝ 크기의 대면적의 광자결정을 제작하였다. 이후 제작된 오팔구조의 광자결정과 고굴절률 물질을 이용하여 역 오팔 구조의 광자결정을 제작하였고 광밴드갭 특성을 분석하였다. | The photonic crystal is a dielectric material which has modulated refractive index with comparable period to its operation wavelength. The periodically varying refractive index of the photonic crystal form a photonic bandgap that disallows the propagation of light of its operation wavelength. So in these reason, a photonic crystal has various applications in optical fields as a light controlling element. Photonic crystal is consist of 1-3dimensional according to structure 3D photonic crystal more advantage to controll the light than other dimensional structure. In this paper, 3D opal photonic crystals and inverse opal photonic crystals are fabricated experimentally and their photonic bandgap properties are theoretically studied. The key factors that affect the formation of a large-area 3D opal photonic crystal are analyzed and the optimum is concentration in 3wt% and wedge angle in 13°. Then fabricated opal photonic crystal having large area as 1.5㎝×1.5㎝ The inverse opal photonic crystal is fabricated sequentially using opal photonic crystal. And The photonic bandgap property of the opal and inverse opal photonic crystal is analyzed.; The photonic crystal is a dielectric material which has modulated refractive index with comparable period to its operation wavelength. The periodically varying refractive index of the photonic crystal form a photonic bandgap that disallows the propagation of light of its operation wavelength. So in these reason, a photonic crystal has various applications in optical fields as a light controlling element. Photonic crystal is consist of 1-3dimensional according to structure 3D photonic crystal more advantage to controll the light than other dimensional structure. In this paper, 3D opal photonic crystals and inverse opal photonic crystals are fabricated experimentally and their photonic bandgap properties are theoretically studied. The key factors that affect the formation of a large-area 3D opal photonic crystal are analyzed and the optimum is concentration in 3wt% and wedge angle in 13°. Then fabricated opal photonic crystal having large area as 1.5㎝×1.5㎝ The inverse opal photonic crystal is fabricated sequentially using opal photonic crystal. And The photonic bandgap property of the opal and inverse opal photonic crystal is analyzed.