Actively tunable metasurface have been of interest after recognition of the importance of un-natural response of metasurfaces. Micro-electro-mechanical system(MEMS) have obtained attention as the component which gives tunability to metasurfaces because of its reliable movement and high speed. However, for visible and near-infrared regime, since the wavelength is too small, a complex structure with subwavelength dimension is difficult to be realized generally. In this study, the possibility of combination of MEMS and metasurface for visible and near-infrared regime is investigated in terms of amplitude and phase control, which is the representative characteristic of a light. As part of the amplitude control, color switches are proposed and analyzed. By controlling the mechanical displacement, this device can pass a range of wavelength(color) or block all light(dark). As part of the phase control, beam-steering metasurface is proposed. This device is designed to steer normally incident beam into the direction we want using Gires-Tournois etalons as resonators. With appropriate design of unit cells, MEMS can be used in a variety of field such as energy-efficient display, light detection and ranging(LiDAR) for autonomous car and many other devices.
메타표면이 보여주는 자연에서 볼 수 없었던 전자기적 특성의 중요성이 알려진 후로, 능동적으로 조절할 수 있는 메타표면에 관한 연구가 많은 사람들의 흥미를 끌게 되었다. 미세전자기계 시스템은 빠른 작동 속도와 안정성 있는 미세한 기계적 거동으로 인해 능동 메타표면에 적합한 기술이 될 수 있을 것이라는 기대를 받고 있다. 하지만, 구조적인 복잡함으로 인해 가시광과 근적외선 영역 내에서 메타표면과의 결합에 대한 연구는 아직 미비한 실정이다. 본 연구는, 이 두 영역에서 미세전자기계 시스템을 이용하여 빛의 세기와 위상을 조절하는 메타표면에 관한 것이다. 세기 조절의 실례로, 컬러 스위치를 제시했다. 컬러 스위치는 미세한 기계적 움직임에 따라 특정 색을 통과시키거나 빛을 막는 역할을 하게 된다. 위상 조절의 실례로는 빔-조향 메타표면을 제시했다. 이는 수직 입사된 빛을 원하는 방향으로 보내는 역할을 한다. 위의 두 연구는 향후 디스플레이, 라이다 시스템 등에 응용 가능할 것으로 예상된다.
