액정 기반의 동적 가변 편광 변환기는 큰 변조 폭과 낮은 전력 소비의 장점을 가지며, 칩 상 집적 시스템에서 중요한 연구 의의를 갖는다. 하지만 기존 액정 편광 변환기는 높은 전송 손실과 액정 분자 배열 어려움 문제가 있다. 이에 본 논문에서는 액정 코팅 평판 광도파로를 기반으로 하는 편광 변환기를 제안한다. 우선 액정 이방성과 4층 도파로 이론에 기반하여 액정 코팅 평판 광도파로의 물리적 특성을 만족하는 편광 변환 분석 모델을 구축하였고, 편광 변환이 발생하는 내부 메커니즘은 액정 분자의 전계 유도 회전에 의한 도파로 내 모드 결합임을 규명하였다. 이후 결합 상태의 도파로 모드 전파 상수와 광장 분포를 정밀하게 해석하여, 액정 코팅 평판 광도파로에 적합한 편광 변환 분석 방법을 제안하고, 편광 변환 효율 및 최소 변환 길이의 이론식을 정리했으며, 모드 결합이 편광 변환 효율에 미치는 영향 규칙을 파악하였다. 마지막으로 각 층 도파로 매개변수를 종합적으로 최적화하여 높은 편광 변환 효율을 실현할 수 있는 소자 매개변수 조합을 도출하였고, 코어 두께, 정렬층 두께 및 전극 길이 편차가 변환 효율에 미치는 영향을 분석하였다. 결과적으로 본 논문에서 설계한 액정 코팅 평판 광도파로 편광 변환기는 0.2 V 구동 전압 변화에서 0%~99.98%의 연속 조절 가능한 변환 효율을 구현할 수 있음을 보였다.

액정;광도파로;편광 변환기