과제구성현황

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연구과제명 전자기파의 에너지, 위상 및 편광 제어를 위한 메타물질의 시공간적 설계 기법 연구

연구책임자

소속 기계공학과
전화 043-350-3234
이메일 bmin@kaist.ac.kr
연구분야 비선형 메타물질, 주파수 변환, 위상최적화, 능동 소자
공동연구자
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연구목표 ■ 선형 주파수 변환 메타물질 이론 연구
- 임의의 시공간 물성 변화에 따른 주파수 변환 이론 정립
- 원편광 주파수 변환 모델 구축
- 원편광 주파수 변환의 수치적 해석 및 실험적 구형
- 주파수 변환 이론의 확장

■ 운동량 밴드갭 기반 능동 메타물질 개발
- 전산모사를 통한 능동 메타소자의 원리 검증
- 능동 메타소자 구현
- 운동량 밴드갭 물질의 구현
- 운동량 밴드갭 물질과 전자기파의 상호작용 연구

■ 위상최적화를 이용한 금속 메타표면 설계 기법 개발
- 2.5차원 금속 메타표면 RCWA 소프트웨어 개발
- 금속 표면 분포의 전자기파 민감도 분석
- 금속 형상 적합도 판별법 개발
- 금속 형상 위상최적화
- 위상최적화 메타물질 설계 기법의 적용

연구내용 ■ 선형 주파수 변환 메타물질 이론 연구
- 메타물질의 물성 변화를 시간영역에서 차분하고 단위 시간영역에서의 유효 동적 물성 정의
- 단위 시간영역별 주파수 변환 결과를 중첩하여 주어진 시스템의 주파수 변환 결과 예측
- 원편광 입사파에 대해 매우 큰 위상 분산을 가지는 메타물질 설계
- 원편광 주파수 변환 메타물질 모델과 수치적 해석 결과의 비교
- 마이크로파 대역에서 시간 변조가 가능한 원편광 주파수 변환 메타물질 설계 및 제작
- 마이크로파 주파수 변환 실험 환경 구축
- 원편광 및 공진현상 기반의 주파수 변환 메타물질 개발
- 마이크로파 대역의 실험 결과를 바탕으로 테라헤르츠 영역 등으로 주파수 변환 이론 확장 및 검증

■ 운동량 밴드갭 기반 능동 메타물질 개발
- 반도체 소자와 결합된 메타물질의 전산모사
- 운동량 밴드갭의 수치적 예측
- 시간영역 유한요소해석 결과를 바탕으로 능동 메타물질 설계
- 유효 동적 물성이 적용된 매질의 구현
- 운동량 밴드갭 관측을 위한 실험 환경 구축
- 능동 메타소자 기반의 운동량 밴드갭 관측
- 운동량 밴드갭 물질과 전자기파의 상호작용 연구
- 운동량 밴드갭 물질을 이용한 주파수 변환 메타소자 개발

■ 위상최적화를 이용한 금속 메타표면 설계 기법 개발
- 금속 메타표면의 드루드 모델 기반 2차원 유한요소 해석
- 2차원 RCWA 개발 및 유효성 검증
- 3차원 금속 구조물에 2차원 RCWA 적용 기법 연구
- 금속 메타표면의 형상 변화에 따른 투과 및 반사 민감도 분석
- 표면 형상의 공정 적합 여부를 판단하는 지표 제시
- 투과 및 반사 민감도와 공적 적합도를 종합한 위상 최적화 기법 개발
- 편광 회전자, 광 필터, 카이랄 메타물질, 시변 메타물질 등 기존 연구결과에 위상 최적화를 적용하여 유효성 검증
- 위상 최적화를 이용한 메타물질 광대역 흡수체 개발

기대효과 ■ 효율적인 금속 형상 설계의 원천기술 확보

■ 메타 소자의 시공간 영역 설계 기술 선도

■ 광대역 테라파 소자 및 고효율 주파수 변환 소자에 응용

■ 3차원 금속 구조 설계 기반 기술 확보

논문

준비중 입니다.

특허

준비중 입니다.

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