산란 슈퍼렌즈 (근접장 TM-보정 혼탁층)

무질서하게 배열된 나노입자로 구성된 얇은 층으로, NSOM 팁 개구부를 점광원 입력 기저로 사용하여 **근접장 전달 행렬(TM)**을 홀로그래픽으로 보정한 소자이다. 보정 이후 이 층은 소산파(evanescent) 근접장 정보를 복원 가능한 원거리장 스펙클로 변환하는 "슈퍼렌즈"로 기능한다. 즉, 단일 스펙클 측정 후 시간역전 행렬 곱셈(TM†)을 적용하면 주사 없이 파장 이하의 구조를 복원할 수 있다 (see Park et al., Phys. Rev. Lett. (2014), Fig. 1). 연구 대상은 소자 거동(영상 소자)이며 → device에 해당한다.

• TM 크기: 입력 모드 4096–8192 × 출력 모드 262,144; 단일 누적 EMCCD 노출로부터 3.1×1 μm² 영역의 문자 "NANO" 및 이등변삼각형 등 전체 2D 영상 전달 복원이 가능하다 (see Park et al., Phys. Rev. Lett. (2014), Fig. 3).
• 보정 조건: 1.71×1.71–3.41×1.71 μm² 시야 범위에서 64×64 (또는 128×64) NSOM 위치 사용, 주사 간격 26.7 nm, TM당 소요 시간 ~610 s (see Park et al., Phys. Rev. Lett. (2014), pp. 113901-2–3).
• 분해능: 복원된 점광원 FWHM 532 nm에서 167 ± 11 nm, NA 0.8 (기존 회절 한계 419 nm 대비) → subwavelength-focus-fwhm (see Park et al., Phys. Rev. Lett. (2014), Fig. 2(f)).
• 동적 영상화: 움직이는 파장 이하 광원을 프레임당 10 Hz로 추적하며, 영상당 단일 스펙클을 사용하고 앙상블 평균화는 수행하지 않는다 (Fig. 3(g)).
• 실제 물체: 잘려진 NSOM 캔틸레버 위의 630×570 nm 직사각형 개구부를 코너 차폐 세부 구조를 포함하여 복원하였다 (Fig. 4).

turbid-medium-near-field-shaping에 의해 구현되었으며 (근접장 TM 보정 + 시간역전을 통해 혼탁 나노입자층이 슈퍼렌즈로 기능함), 분해능의 향상은 유효 굴절률 증가가 아닌 근접장 정보 전달에서 비롯된다. 본 소자는 Park et al., Nat. Photonics (2013) (paper_027)의 집속 시연에 대한 시간역전 대응 소자이다. 즉, 집속은 근접장 에너지를 한 점으로 전송하는 것이고, 이 슈퍼렌즈는 원거리장 스펙클로부터 근접장 정보를 복원하는 것이다. 계보 외 분야(파면 광학 / 혼탁 매질)에 해당하며, Nam이 기여자로 참여하였고 KAIST가 주관 연구 기관이다.