현재 고집적, 고성능, 고에네르기효률을 가진 빛콤퓨터와 빛통신개발에 대한 요구는 나노척도의 광학장치들의 발전을 적극 추동하고있다. 광학장치들의 소형화와 발전에서 나노플라즈몬학은 표면플라즈몬폴라리톤(SPP)의 저속전파특성과 그에 고유한 파장척도이하에서의 국부화특성으로부터 커다란 가능성을 준다. 이로부터 지난 시기의 비플라즈몬도파관들은 금속-유전체도파관이나 유전체결합플라즈몬 도파관, 복합플라즈몬도파관들과 같은 플라즈몬도파관들로 교체되고있다. 이러한 플라즈몬도파관들은 광학장치의 가로크기를 나노척도로 작게 할수 있다. 하지만 이런 플라즈몬장치들의 세로크기는 여전히 마이크로메터정도를 가진다. 한편 광학도파관과 결합된 공동구조는 광학장치의 가로 및 세로크기를 최적화하는데서 유력한 후보로 되고있다.
우리는 연구과정에 나노원형공진기와 결합된 금속/유전체/금속(MDM)도파관에서의 대칭모드와 반대칭모드사이의 플라즈몬모드변환을 제안하였다. 제안된 구조에서 한 MDM도파관으로 입사된 반대칭SPP모드는 원형공진기에서의 국부표면플라즈몬의 작용하에 이웃한 MDM도파관을 통과하는 대칭SPP모드로 변환된다. 나노공진기와 플라즈몬구조의 구조적특성으로부터 플라즈몬변환기의 크기를 파장척도이하로 줄일수 있다.
제안된 모드변환장치는 500nm×500nm정도의 나노척도크기를 가지며 80%이상의 높은 변환효률을 가진다.
연구결과는 잡지 《Applied Physics Letters》[127, 053501 (2025)]에 《Nanoscale plasmonic mode conversion mediated by localized surface plasmon in metal-dielectric-metal waveguide link》(https://doi.org/10.1063/5.0274860)의 제목으로 발표되였다.
