결정 성장 기술을 이용한 미세 광 공진기 제작

타나베 연구실에서는 결정 성장 기술을 이용하여 미세 광공진기를 제작하고 있습니다. 지금까지는 실리콘이나 실리카를 이용한 공진기 제작이 이루어졌으나, 최근 유전체 결정 재료에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 이는 결정질 재료에 의한 미세광 공진기를 이용하면 전기광학적 효과를 이용한 변조와 고성능의 빛 가두기를 실현할 수 있어, 광신호 처리의 고효율화 및 양자정보처리 연구의 발전에 기여할 수 있기 때문입니다. 본 연구에서는 레이저 용융 페데스탈법(Laser heated pedestal growth: LHPG)이라는 결정 성장 기술을 이용하여 미세 광공진기를 제작하였다.

LHPG법이 파이버 레이저를 제작할 목적으로 발전하면서 기존에는 어떻게 하면 매끄럽고 균일한 직경의 결정봉을 제작할 수 있느냐가 기술의 핵심이었습니다. 그러나 우리는 결정의 인양 속도를 과감히 중간에 변경하여, 막대의 일부분만 직경을 변화시켜 빛을 가두는 부분의 제작에 성공하였습니다. LHPG법으로 미세광공진기를 제작하는 것은 세계 최초의 시도입니다. (그림 1)

본 연구에서는 사파이어를 이용하여 빛 포획 성능을 나타내는 Q값이 1.6×104인 고성능 미세 광공진기를 제작하였다(그림 2). 향후 모드 부피의 축소와 표면 거칠기 감소를 통해 추가적인 성능 향상을 도모하고 있습니다.

본 연구의 일부는 전략정보통신연구개발사업(SCOPE)의 위탁연구로 수행되었습니다. 또한, 과학기술연구비(2560018) 및 게이오대학교 차세대연구프로젝트추진프로그램의 재정적 지원을 받았습니다.