A hybrid vertical directional coupler which consists of a surface plasmon polariton waveguide and a polymer waveguide is proposed and fabricated. To realize this device, single surface plasmon polariton waveguides and dielectric waveguides with bending are also fabricated and their characteristics are measured. Vertical co-directional coupling characteristics have been investigated theoretically by varying the gap between the surface plasmon polariton waveguide and the polymer waveguide. The thickness and width of the surface plasmon polariton waveguide are about 20nm and 7㎛ respectively. The propagation loss of the surface plasmon polariton waveguide is 13.5dB/cm. The thickness and width of the polymer waveguide are 2.5㎛ and 3.5㎛ respectively. The propagation loss of the polymer waveguide is 4dB/cm. The proposed devices which has 6㎛ gap is actually fabricated. The hybrid vertical directional coupler shows about 80\% power transfer from the input arm to the output arm. The coupling length of the device is about 600㎛. The total device length including two bending arms(each has a length of 3mm) is 8mm. The insertion loss of the device with 6㎛ gap is 15.4dB.
SPP는 표면의 변화에 아주 민감하게 반응을 하기 때문에 표면을 해석하는 도구로써 많이 연구되었으며 최근에는 SPP를 박막으로 만든 SPP 광도파로를 통해 광파의 장거리 전송이 가능해짐으로써 기존의 폴리머나 리튬나이오베이트 광소자등에서 만들어졌던 기능성 소자와 동일한 기능을 하는 소자가 많이 연구, 발표되고 있다. 또한 최근에는 기존의 광도파로 소자와 SPP 광도파로 소자를 집적하려는 연구도 수행되고 있다. 본 논문에서는 표면 플라즈몬 폴라리톤 광도파로와 폴리머 광도파로 간의 결합현상을 알아보기 위하여 두 도파로가 수직으로 결합하는 구조를 가진 결합기를 제안하고 직접 제작하였다. 제안된 결합기를 제작하고 분석하기 위해서 단일 모드를 도파하는 표면 플라즈몬 폴라리톤 광도파로와 폴리머 광도파로를 각각 설계 제작하여 특성을 알아보았다. 제작된 단일 모드 표면 플라즈몬 폴라리톤 광도파로는 약 7μm 의 폭과 20nm 두께를 가지면 손실이 약 13.5/cm 인 특성을 가지며 제작된 단일모드 폴리머 광도파로는 약 3.5μm 의 폭과 2.5μm의 두께를 가지고 4dB/cm의 손실을 가진다. 두 도파로사이의 간격이 6μm 인 두 종류의 이종 수직 결합기를 제작하였으며 약 80\%의 광파워가 입사한 광도파로에서 다른 쪽 광도파로로 전달됨을 확인하였다. 소자의 결합길이는 약 600μm 이며 전체 소자의 길이는 입출력단의 벤딩영역을 포함하여 약 8mm 이다. 제작된 소자의 삽입손실은 약 15.4dB로 측정되었다.
