《새 세기 산업혁명은 본질에 있어서 과학기술혁명이며 첨단돌파에 경제강국건설의 지름길이 있습니다. 우주를 정복한 위성과학자들처럼 최첨단돌파전을 힘있게 벌려 나라의 전반적과학기술을 하루빨리 세계적수준에 올려세워야 합니다.》
나노구조에서 빛과 재료와의 호상작용에 대한 연구는 정보기술은 물론 나노기술, 새 재료기술, 새 에네르기기술, 의학, 국방공업발전에서 새로운 리정표로 되고있다.
현재 나노광학 및 비선형광학적호상작용을 리용하여 첨단기술발전에서 질적비약을 이룩할수 있는 첨단재료와 요소들이 수많이 개발되고있으며 그에 대한 연구가 광범히 벌어지고있다.
광학적다중안정성은 비선형광학적현상의 하나로서 이때 광학계는 어떤 외부마당값에 대하여 둘 또는 그 이상의 안정한 상태를 가진다. 이 현상은 응용범위가 넓은것으로 하여 지난 수십년간에 이에 대한 연구가 활발히 진행되여왔다. 이 광학적현상에 기초하여 빛기억기, 빛3극소자, 빛스위치와 같은 여러가지 독특한 광학요소들이 제안되였다.
광학적다중안정성을 일으키자면 두가지 조건이 만족되여야 한다. 하나는 비선형성이고 다른 하나는 반결합인데 이것은 보통 공진기를 통하여 실현된다. 공명특성과 빛마당국부성을 가지는 플라즈몬구조를 도입하면 준파장범위에서 광학적비선형성을 상당히 증폭시킬수 있다. 이러한 플라즈몬도파관과 나노공진기를 결합시키면 그것이 제작상측면에서 유리하고 고우량도공명특성을 가지는것으로 하여 리상적인 구조의 하나로 되고있다.
역파라데이효과(IFE)는 원편극된 빛에 의하여 파동벡토르방향으로 유효정자기마당이 나타나는 빛자기효과의 하나이며 이에 대한 연구는 초고속자기기록과 스위칭실현에서 새로운 가능성을 열어놓고있다. 최근 플라즈몬구조가 이러한 역파라데이효과를 증폭시키고 나노령역에서 자화를 전광학적으로 조종하는데 널리 리용되고있다. 특히 이러한 유효자기마당은 자유공간원편극빛대신에 자유전파하는 표면플라즈몬폴라리톤(SPP)에 의해 나타날수 있다. 이러한 유효자기마당은 SPP에 작용하여 독특한 형태의 초고속 3차비선형효과를 일으킨다.
최근에 연구조에서는 공진기공명증폭과 결합된 플라즈몬공명증폭에 의한 고우량도 고집적자기플라즈몬디스크공진에 대한 연구를 진행하였다.
우리는 이러한 선행연구에 기초하여 플라즈몬도파관과 결합된 디스크공진기에서 표면플라즈몬전파모드에 의해 나타나는 역파라데히효과에 대한 연구를 진행하였다.
우선 플라즈몬도파관과 결합된 디스크공진기에서 역파라데이효과에 의한 3차비선형성으로 나타나는 광학적상태들에 대하여 연구하였다.
도파관과 결합된 디스크공진기는 전파모드를 형성하며 이것은 플라즈몬유도역파라데이효과에 의하여 디스크면과 수직인 방향에서 유효자기마당을 발생시킨다. 역파라데이효과에 의하여 생겨난 자기마당은 전파모드에 다시 작용하여 비선형적인 디스크공진기공진밀림을 일으킨다. 이때 자기플라즈몬디스크공진기의 빛자기마당은 일정한 빛입력값에서 쌍안정상태를 가진다.어떤 빛입력값에서 디스크공진기는 광학적으로 쌍안정한 상태들을 나타내기 시작하며 공진기에 나타나는 유효자기마당 역시 쌍안정상태를 가지게 된다. 수값모의결과와 리론적인 해석이 잘 일치하였다.
이와 같은 비선형적인 현상을 시간결합모드리론과 로렌츠역정리를 리용하여 해석적으로 설명하고 빛자기리력쌍안정성의 개념을 제기하였다.
우리가 제안한 개념은 전광학적자기기록과 스위치기능에 리용할수 있다.
우리의 연구결과는 세계적으로 권위있는 국제학술잡지인 "Physical Review B(Rapid Communication)"에 "Hysteretic optomagnetic bistability based on the plasmon-induced inverse Faraday effect in magnetoplasmonic disk resonators"의 제목으로 발표되였다.
