CLEO-PR 2013 工藤寛史

2013-01-19 2022-09-24 miyahara

Research

CLEO-PR & OECC/PS 2013 @ KYOTO 학회 참가 보고서

타나베 연구실 석사2년 工藤寛史

2013년 7월 4일

2013년 6월 30일부터 7월 4일까지 교토에서 열린 CLEO 2013-PR/OECC에서 구두 발표를 했다.
본 보고서에서는 이번 학회를 통해 느낀 점을 보고하고자 한다.

관광 】관광

이번에는 아라시야마, 사가노와 라쿠난을 중심으로 관광을 했다. 먼저 호즈가와 강을 내려가는데, 사가 아라시야마역에서 토롯코와 버스를 갈아타고 40분 정도 이동한 후 약 2시간 동안 강을 따라 내려갔다. 뱃사공의 유쾌한 가이드를 들으며 느긋하게 흘러가지만, 스릴 넘치는 급류 미끄럼도 체험할 수 있어 매우 재미있었다. 또한, 대나무 숲길과 후시미이나리를 천천히 산책하며 일상의 번잡함을 잊을 수 있었다. 시기적으로는 장마철이었지만, 학회 기간 동안에는 날씨가 좋아서 최고의 관광 날씨였다.

자체 발표 】.

이번 보고에서는 다각형 공진기의 곡률반경이 Q값에 미치는 영향에 대해 수치해석을 중심으로 보고하였다. 발표 자체는 지난 CLEO 2013에 비해 나름대로 잘했다고 생각한다. 자기 채점으로 70점 정도이다. 다만, 내 발표가 세션의 분야와 거리가 멀었던 탓에 청중들의 호응은 그다지 좋지 않았다. 앞으로는 세션을 넘나들며 청중들이 흥미를 가질 수 있는 재미있는 연구를 보고하고 싶다.

주목할 만한 연구(구두 발표편) 】【 주목받은 연구(구두 발표편)

Wl1-1 다이아몬드 나노광학 및 양자광학, Marko Loncar
제목에서 알 수 있듯이 다이아몬드 구조를 이용하여 양자적 응용을 목표로 하는 연구인데, 그 Fabrication 기술이 정말 대단했다. 기존 실리콘으로 제작되던 링형 공진기나 1차원 광결정(1차원 포토닉 결정)을 다이아몬드에 의해 달성하고, 실리카의 레이스 트랙형 링 공진기에서는 SiO2를 표면에 클래드 역할로 씌워 Q=1.25×105라는 값을 달성했다. (SiO2의 클래딩이 없는 경우, Q=3.0×104) 또한, 최근 Q > 106을 달성하여, 열 등의 노이즈가 적은 광주파수컴에의 응용에 대해서도 보고하였다.

참고자료
S. Y. Lee et al., "Integrated High Quality Factor Optical Resonators in Diamond," Nano Letters, DOI: 10.1021/nl3037454 ( 2013).
M. J. Burek et al., "Free-Standing Mechanical and Photonic Nanostructures in Single-Crystal Diamond," Nano Letters, vol. 12, 6084 (2012).
MI1-1 Hybrid III-V/SOI Nanophotonics: Lasers, Switches and Memories, F. Raineri et al. SOI(Silicon on Insulator)는 이름 그대로 산화막이 내장된 Si를 말하며, IBM이 개발한 기술로 LSI의 고속통신/저전력화에 크게 기여했다. 이번에 SOI 도파관 위에 기판 위에 1.55um에서 발광하는 InGaAsP/InGaSa의 양자 우물이 내장된 InP계 1차원 포토닉 결정을 이용하여, 레이저 및 메모리 동작에 응용한 실험적 보고이다. sec 이상의 메모리 동작을 확인하였다.

참고자료
Y. Halioua et al., "Hybrid III-V semiconductor/silicon nanolasers," Opt. Express 19, 9221-9231 (2011).

Wl4-1 All-Color Plasmonic Nanolasers with Ultralow Thresholds, Yu-Jung Lu et al.
일반적으로 빛과 플라즈몬의 결합은 3차원에서의 갇힘 손실이 크다는 문제가 있다. 이번에 사용한 에피택셜 접근법에서는 그 손실을 크게 줄일 수 있어 고효율의 플라즈모닉 레이저 발진이 가능해졌다. 디바이스의 구조는 InGaN, GaN을 이용한 로드 나노로드를 얇은 실리카 층을 사이에 두고, 실리콘 기판 위의 Ag 기판 위에 설치함으로써 실리카 층에 플라즈몬을 고효율로 가둘 수 있다. 또한, 나노로드의 형상을 제어함으로써 레이저의 파장을 적색~청색까지 제어할 수 있으며, 저출력 CW광으로 동작이 확인되었다(청색의 경우, 10 W/cm2 이하).
참고자료
Y.-J. Lu et al., "Single InGaN nanodisk light emitting diodes as full-color subwavelength light sources as full-color subwavelength light sources," Appl. 98, 233101, 2011.
Y.-J. Lu et al., "Plasmonic nanolaser using epitaxially grown silver film," Science, 337, 450-453, 2012.
Wl4-2 전기적으로 펌핑된 금속-유전체 페데스탈 나노 레이저, Qing Gu et al.

Wl4-2 전기적으로 펌핑된 금속-유전체 페데스탈 나노 레이저, Qing Gu et al.
2단계의 InP 에칭을 통해 두 개의 디스크 구조를 가진 나노 공진기를 제작하는 데 성공했다. 여기서, 디스크 부분은 InGaAs를 사용하여 레이저 응용을 목표로 하고 있다. 상하 디스크의 직경을 달리하여 Q값과 레이저 발진 임계값을 수치해석적으로 구하고, 형상에 대한 검토를 하였다. 또한, 제작한 공진기를 이용하여 레이저 발진 동작도 확인하였다.

Wl4-3 수평형 플라즈모닉 에어-슬롯 링 공진기의 제작 및 응용, 이재학 외, Wl4-3.
두 장의 SiNx 구조 사이에 SiO2를 끼운 상태에서, 에칭을 하여 그 사이에 공간을 만들고, 거기에 플라즈몬을 발생시킨다. Q값은 분석적으로도 실험적으로도 아직 수십 개 정도인 것 같다. 발표의 후반부는 응용처에 대한 보고로, 공진기 표면에 항체를 붙임으로써 시프트 양이 증가하는 경향을 보인 후, 바이오센싱에의 응용이 유용하다고 하였다.

Wl4-4 Active Plasmon Devices, Kenzo Yamaguchi et al.
두 장의 SiNx 구조 사이에 SiO2를 끼운 상태에서, 에칭을 하여 그 사이에 공간을 만들고, 거기에 플라즈몬을 발생시킨다. Q값은 분석적으로도 실험적으로도 아직 수십 개 정도인 것 같다. 발표의 후반부는 응용처에 대한 보고로, 공진기 표면에 항체를 붙임으로써 시프트 양이 증가하는 경향을 보인 후, 바이오센싱에의 응용이 유용하다고 하였다.

Wl4-4 Active Plasmon Devices, Kenzo Yamaguchi et al.
외부 전기장을 가하여 기계적으로 나노 스케일의 격자구조를 제어하는 것에 대한 수치해석에 대한 보고이다. 구조의 변화에 따라 격자 구조의 주변에서 발생하는 표면 플라즈몬의 공명 주파수가 변화한다. 또한, 이온빔을 이용하여 디바이스의 제작도 달성하였으며, 보고에서는 배선과 디바이스를 연결하고, 외부 전기장을 가함으로써 구조가 변화하는 동영상이 상영되었다.

Wl4-6 Plasmonic Properties and Biosensing od Gold Elliptical Nanoring Arrays, Chia-Yang et al.
링 구조의 종횡비(R)를 변수로 하여, 플라즈몬 공명의 강도와 그 파장 시프트를 빛의 편파별로 구한 수치해석 보고이다. 링의 특성을 원형 구조와 원형 구멍 구조에 대해 유사한 해석을 함으로써 보다 깊은 이해를 할 수 있는 내용이었다. 결론적으로는, 세로와 가로의 비율이 단단할수록 좋으며, 바이오센싱에의 응용을 생각하고 있는 것 같다.

주목할 만한 발표(포스터 편) 】.

TuPK-12 간단한 레이저 절제 방법으로 제조된 ZnO 마이크로스피어의 레이저 특성, D. Nakamura et al.
ZnO의 기판 위에 레이저 절제를 실시하여 원형의 미세 광 공진기를 제작하고, 보다 고효율의 레이저 발진을 확인했다는 것이다. 이번에는 355 nm, 532 nm, 1064 nm의 3종류의 Q-switch 레이저를 이용하여 절제를 실시하였으며, 355 nm에서는 공진기 표면에 요철을 볼 수 있지만, 532 nm, 1064 nm에서는 원형의 공진기를 제작할 수 있었다. 이번 보고에서는 결정성이 유지되는지 여부까지는 고찰되지 않았지만, 단순히 레이저를 조사하는 것만으로 공진기를 제작할 수 있는 방법은 매력적이라고 생각했다.

TuPM-8 Fs 레이저 표면 개질에 의한 고Q 실리콘 미러링 공진기의 영구 튜닝, D. Backman et al.
실리콘 링 공진기에 fs 레이저를 조사하여 공진 시프트를 후처리하는 연구에 대한 보고이다. 실리콘 링뿐만 아니라, 포토닉 결정이나 토로이드 공진기에서도 한 번 제작한 구조에 대한 최종적인 미세조정을 목적으로 포스트 프로세스의 연구는 다양한 각도에서 이루어지고 있다. 또한, 이번 기술을 더블 μ 링 필터에 이 기술을 응용하여 두 개의 링 공진기의 공진 주파수를 맞추는 것을 응용으로 보고하였다.

Au 흑연 나노구조에서 층간 전단 모드의 초고속 동역학, M. F. Avila-Ortega et al.
그래핀 기판 위에 금 나노입자 층을 증착한 기판에 80 MHz의 Ti:sapphire 레이저를 조사하여 기판 표면에 표면 증강 라만 산란을 발생시킨다. 여기서는 금 나노입자 층의 두께를 파라미터로 하여 발생하는 라만 스펙트럼의 강도와 위상 변화에 대한 실험 결과를 보고하였다. 강도, 위상 모두 두께 20 Å 부근에서 그 경향이 비연속적인 거동을 보였으며, 아직 원인에 대해서는 현재로서는 알 수 없으며, 향후 검토해 나갈 것이라고 하였다.

연회】연회

학회 4일째 저녁에 연회가 행사장 옆에 있는 그랜드 프린스 호텔 교토에서 열렸으며, 신세이 선생님과 신세이 연구소의 학생 4명과 함께 참가했다. 이번 banquet은 마이코와 게이샤들이 노래와 춤, 그리고 서빙을 해주어 정말 즐거운 2시간이었다. 또한, 모임 중간에 시상식이 진행되어 신세이 연구실의 아베 씨가 학생상을 수상하였다.
아베 씨, 축하드립니다.
옆에서 지켜보면서 아쉬웠지만, '아베 씨에게 지지 않도록 연구를 열심히 하자'라는 뻔한 결론이 나왔다.

마지막으로】.

CLEO-PR & OECC/PS 2013의 보고에서는 실험(특히, 패브리케이션 기술)이 주를 이루었다는 인상을 받았고, 특히 Loncar 교수 그룹의 기술력에 놀랐다. 그리고, 디바이스에서는 플라즈몬 세션이 매우 활발했던 것 같다.2건의 tutorial과 2건의 세션이 준비되어 있었지만, 다른 세션에서도 관련성이 높은 것들이 많이 보고되었다. 청화대, 캘리포니아대, KAIST, 일본에서는 에히메대 등 전 세계의 연구자들이 보고를 하였으며, 기초연구라는 인상을 주지 않는 보고도 여러 개 있었다. 또한, 분석 결과 중심의 보고라 할지라도 단순한 아이디어로 끝나는 것이 아니라, 모든 보고가 최종적으로 실험 결과까지 도출하고 있었다.
한편, 자신의 연구에는 패브리케이션 기술로서 아직 개선해 나갈 수 있는 요소가 있다. 나 자신도 이번 보고를 들으면서, 실험 결과를 보여주는 쪽이 더 흥미진진하고, 그 연구에 매력을 느낀다. 우선은 자신의 연구를 자신이 매력적으로 느낄 수 있는 연구로 만들어 나가야겠다.