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플라즈모닉스 3차원 해석

김휘 2007.12.26 20:47 조회 수 : 11656 추천:148


요즘 플라즈모닉스 3차원 전자장 해석을 많이 하고 있다.

플라즈모닉스 분야에서 아직까지 대부분의 사람들이 2차원구조를

해석하고 있고 3차원을 계산하는 사람은 극히 드물다.

아직까지는 3차원 계산을  도구로 써서 연구하는 데 어려운 점들이

많다.

광자결정과는 달리 플라즈모닉스에서는 근접장 자체를

보는데 근접장이란 놈이 그 수학적 표현에 있어 비근접장보다

훨씬 많은 정보량을 요구한다. 광모드는 스케일이 작을 수록 더 많은

그 수학적 정보량을 필요로 하는 특성이 있다.

고전광학의 현상이나 dielectric 기반의 광자결정과 같은

nanophotonics 부문에서의 계산보다 플라즈모닉스 계산이 훨씬

hard한것은 이러한 근접장의 요소때문이다.


최근 많은 노력을 해서 10um*10um 영역에서의 플라즈모닉스 삼차원 해

석을 해 볼 수 있게 되었는데 61*61 개의 Fourier spectra를 사용하는

3-D RCWA를 사용하여 단일 레이어 플라즈모닉스 구조를 계산하는데

57시간이 걸렸다. 가장 간단한 구조인데도 불구하고. 다중 레이어로 구성

된 플라즈모닉스 구조의 해석은 그 계산 시간을 기약할 수 없고 데이터

방법도 새로운 방법들을 계속 개발해야한다.  돈을 좀 써서 많은 컴퓨터

를 사고 일을 나누어서 하는 방법밖에는 없다.


사정이 이렇다 보니, 삼차원 플라즈모닉스 구조의 전자장 해석은 사전에

많은 물리적 수학적 예측을 하고 그 예측을 확인해 보는 차원으로 밖에

는  밖에는 사용할 수 밖에 없다. 이것이 삼차원 플라즈모닉스 연구의 어

려움인 것 같다.


다음으로 중요한 것은 개발한 툴의 limitation을 아는 작업이다.

얼마나 큰 구조를  얼마나 정확하게 계산하고 시간은 얼마나 걸리는지에

대한 시스템 성능 데이터를 얻는것이다. 앞에서 말한바처럼 지금은

61*61개의 Fourier spectra를 사용하고 계산 시간은 60시간 정도까지 시

도해봤다. 툴의 limitation을 측정하는 작업은 논문이 되는 일도 아니고 지

루하고 인내심 이 많이 필요한 작업이지만  꼭 필요하다. 이를 알아야 연

구 일정과 자원 배분을 계획할 수 있다.


3차원 해석을 생각하는 이상, 3차원 대용량을 위한 전문적인 계산 이론

의 개발, 시스템을 구축하기 위한 시간과 돈이 필요하다.
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