CLEO-PR 2013 加藤 拓巳

TuC1-5: 기체 분자 연구소에서 4파장 차동 주파수 발생을 통한 중적외선 펄스의 Chirped-pulse up 변환
difference frequency generation in gases molecular研
중적외선 영역은 많은 분자의 분자 진동 대역으로 분광학 분야에서 사용되고 있다. 그러나 중적외선 영역은 검출기의 성능이 낮다. 고감도 MCT 검출기(수은, 카드뮴, 텔루르 반도체 소자)는 액체 질소 온도에서만 작동한다. 상온 동작이 가능한 DTGS 검출기는 응답속도가 느리고 S/N비가 낮아 약한 적외선의 검출이 어렵다. 그래서 본 연구는 물질을 투과시킨 적외선을 pump 빛과 곱하여 파장 변환하여 가시광선 대역의 검출기로 고감도로 측정하고 있다. 이 아이디어 자체는 전례가 있지만, 기존에는 비선형 결정체를 이용하여 파장 변환을 했다. 위상 정합의 영향으로 변환할 수 있는 대역폭에 한계가 있었지만, 본 연구에서는 비선형 매질로 Xe 가스를 사용했다. 이에 따라 옥타브 레벨에서의 변환이 가능해졌다. 검출한 변환광을 컴퓨터로 처리함으로써 고감도의 적외선 분광을 할 수 있게 되었다.

TuF3-5: 광학 주파수 빗을 이용한 고해상도 분자 분광학 후쿠오카대 미소노 연구실
광컴을 이용한 연구는 많이 이루어지고 있지만, 무엇을 할 수 있고, 무엇을 할 수 없는지에 대한 전체 그림이 명확하지 않다. 본 연구는 광컴을 이용하여 고해상도 분자 분광을 수행한 연구이지만, 이러한 연구가 학회의 장에 나온다는 것은 아직 발전의 여지가 있다는 것을 의미한다고 할 수 있다. 실험의 이미지는, 파장 가변 레이저를 스윕하고, 그것을 I2 분자에 입사시켜 그 흡수 스펙트럼을 본다는 단순한 것이다. 그러나 스윕과 동시에 GPS에 고정한 광컴과 간섭시켜, 파장 가변 레이저와 광컴의 비트를 본다. 의 비트와 의 비트를 계속 관찰함으로써 파장 가변 레이저의 절대 주파수를 구할 수 있다. 이를 파악할 때, 다른 대역 통과 필터를 통과시켜 그 데이터를 처리하면 고분해능을 실현할 수 있다고 한다. 주목할 만한 것은 이 대역 통과 필터를 이용하는 방법은 Del'Haye et al., "Frequency comb assisted diode laser spectroscopy for measurement of microcavity dispersion," Nat. Photon. 3, 529 (2009)에 아이디어가 있다고 한다.

Tul4-1: 차세대 실리콘 포토닉스 Cornell Univ.
1: 고속 변조 실리콘 링
실리콘 링에 의한 광신호 변조를 제한하는 것이 Q값인지 FSR인지에 대한 이야기다. 기존에는 20Gbps가 한계였으나, 링의 일부분만 열 변화를 줄 수 있는 구조를 만들면 더 높은 속도를 기대할 수 있다고 했다.

2: 비정질 실리콘을 이용한 전자제품과의 연결
Lipson의 이야기의 대부분은 실리콘 포토닉스를 기존 전자제품과 어떻게 병합할 것인가에 초점이 맞춰져 있었다. 전자제품 위에 실리콘을 성장시킬 때, 반도체 소자 부분이 깨지지 않도록 저온 성장일 필요가 있다. 이를 충족시키는 것이 비정질 실리콘이다. 비정질 실리콘 위에 질화규소 층을 그려 넣음으로써 링 공진기 등과 전자소자와의 결합이 가능해진다. 전자노드와 나이트 라이드를 연결하는 것은 비정질 실리콘이지만, 레이저 어닐링을 통해 도파관 구조를 만들 수 있다고 한다. 일반적으로 비정질 실리콘은 균열이 존재하기 때문에 광학 특성이 좋지 않다고 알려져 있지만, 도파관 직경이 200nm의 미세한 크기인 한 균열의 영향을 받지 않는다.

3: 멀티 모드 포토닉스
시대는 멀티모드로 옮겨가고 있는 것 같다. 다음 모드와 다음 모드에 각각 다른 정보를 담아 통신하는 비전을 가지고 있다. 이를 위해 transformation optics의 개념을 이용하여 도파관 구조를 결정하는 연구 등을 하고 있다.

WF2-3 파이버 레이저 구동 중적외선 주파수 빗, Ingmar Hartl
현재 발생할 수 있는 광컴은 최대 2μm 대역이다. 중적외선 대역에는 분자 진동의 대부분이 존재하기 때문에 2.5μm~15μm와 같은 대역의 광컴을 발생시키는 연구가 많이 진행되고 있다. 광컴의 발생 방법으로는 SC, DFG/SFG, OPO, Microcavity, QCL 등을 생각할 수 있지만, 역시 안정성, 조작성을 고려하면 파이버 레이저를 기축으로 하는 것이 현명하다. 본 연구에서는 파이버 레이저를 이용하여 중적외선 광컴을 발생시키는 것이 본 연구이다. 파이버 레이저에는 1.95 μm를 발생시키는 Tm을 사용한다. 이를 중적외선에 적합한 Orientation patterned GaAs 또는 ZGP 결정을 사용하여 중적외선 영역으로 변환한다.1.5 μm를 중심으로 한 통신 파장대역에서는 당연하게 사용되고 있는 기술이라도 다른 대역에 대해서는 연구되지 않은 경우가 많다. 본 연구도 중적외선에 적합한 Tm 파이버 레이저, OP-GaAs나 ZGP 결정을 적절히 배치한 것이 관건이었다.