IEEE Photonics Conference 鐵本智大

2014-01-19 2022-09-24 miyahara

Research

IEEE PHOTONICS CONFERENCE 2014 참가 보고

타나베 연구실 석사2년 철근 智大

10월 12일부터 16일까지 미국 캘리포니아주 샌디에이고에서 개최된
IEEE Photonics Conference 2014에 참가하고 돌아와서 활동 개요를 보고한다.

학회 개요】학회 개요

IEEE Photonics Conference는 미국 IEEE가 주최하는 실리콘 포토닉스 관련 디바이스 및 시스템 관련 연구 학회이다. 올해는 마이크로캐비티 관련 연구 보고가 많았으며, Vahala를 비롯하여 이름만 들어도 알 수 있는 저명한 연구자들의 이야기를 들을 수 있었다. 또한, 대부분의 연구 발표는 초청연사(invited speaker)들의 발표였다. 들리는 이야기로는 CLEO가 다양한 발표를 듣고 정보를 모으는 자리라면, OSA나 이번 IPC는 정리된 이야기를 듣고 공부하는 자리라는 포지셔닝이 있는 것 같다. 학회 규모로는 그리 크지 않고, 행사장은 호텔 한 층의 일부, 참가자 200~300명 정도(철본의 추측)로 상당히 분야가 가까운 연구자들이 모여 있는 느낌이었다. 그래서 사람을 잘 만날 수 있다. 친분을 쌓기에는 좋은 학회라고 생각한다. 나 역시 내 발표 후 질문을 해준 Purdue 대학의 Weiner 연구실 학생과 친해질 수 있었다(그도 이야기하고 싶은 사람이 있는지, 항상 I'm looking for someone. 참고로, 이전 학회에서 내가 알게 된 Purdue대 학생과 친구였다). 아는 사람이 많아지면 즐겁기 때문에, 적극적으로 참여했습니다. 아는 사람이 많아지면 즐겁기 때문에 적극적으로 친구를 사귀는 것이 좋다고 생각한다.

자신의 발표에 관하여】자신의 발표에 관하여

발표는 마지막 순간까지 자료와 원고를 수정하고 연습해서 준비했다. 원고 자체는 거의 기억하고 있었지만, 현지에 도착한 후 연습을 하면서 발표 시간 내에 도저히 발표할 수 없는 내용이라는 것을 깨달았기 때문이다. 당일 발표에서는 어떻게든 시간 내에 발표할 수 있었고, 성적은 70점 정도였다. 지금 할 수 있는 합격점 발표는 할 수 있었다고 생각한다. 발표 후 3건의 질문을 받았다(동작 속도, 광로 변환에 공진기를 사용하는 이유, 어떤 힘을 사용하는지). 기본적으로 내 연구의 설계에 관한 질문이었기 때문에, 앞으로는 복잡한(고안이 많은) 설계에 대한 이야기는 좀 더 알기 쉽게 설명할 수 있도록 주의하고 싶다. 또한, 세 번째의 무슨 힘을 사용하느냐는 질문은 opto-mechanics 분야에서는 optical radiation force라고 하면 어떤 힘인지 알 수 있다고 생각했던 나로서는 생각하게 만드는 질문이었다. 확실히 내가 이번 연구에서 설계에 이용하고 있는 광복사 압력은 중력이며, 빛이 물체에 부딪혔을 때 발생하는 radiation pressure와 동일선상에서 생각하기 어렵다. 나 자신은 중력과 비슷한 잠재력이 있다고 생각하고 있으며, 공진기 구조는 내부의 빛 에너지가 낮은 상태(공진 파장이 짧은 상태)로 끌어당기는 힘이 구조에 작용하는 것으로 이해하고 있다. 다만, 이 이해가 정확한지 모르겠고, radiation pressure, optical force 등의 용어 사용도 적절하지 않은 부분이 있어 다시 한 번 이해를 깊게 하여 앞으로 정확한 설명을 할 수 있도록 하고 싶다.

연구주제 소개】연구주제 소개

이번 학회에서는 앞서 언급했듯이 마이크로캐비티 관련 보고가 많아서 아는 이야기가 많았다. 스프링코로에서 지원을 담당한 고바타케의 SNAP과 고바야시의 opto-mechanics의 유체 센싱에 대한 발표가 모두 있었다. 또한, 메타물질이나 스폿 사이즈 컨버터와 같이 제작이 어려울 것 같은 구조의 연구에 IMEC를 이용하고 있는 연구자들이 여러 명 있었는데, 파운드리의 보급과 정확도 향상 덕분에 제작의 문턱이 낮아지고 있음을 느낄 수 있었다.
다음은 이번 학회에서 특히 관심을 끌었던 몇 가지 발표에 대해 소개하고자 한다.

TuF3.1: X. Jiang, et al., Ultrahigh-Q microcavities with highly directional emission].북경대학의 Xiao 선생님 그룹의 발표. 토로이드를 타원형으로 만들어 방향성을 가진 공간적 입출력을 할 수 있게 한다는 이야기는 알고 있었지만, 이번에 다시 한번 원리에 대해 제대로 들어보았다. 깊은 곳에서는 카오스가 관련되어 있는 것 같지만, 결국은 전반사 조건을 일부만 만족하지 않는 토로이드 구조를 만들고 있는 것 같다. 다만, 그 제작 정밀도의 높이에 놀라지 않을 수 없다. 이를 참고하여 토로이드의 고정밀 공진 파장을 제어할 수는 없을까? 패키지화하기 위해서는 꼭 필요한 기술이라고 생각한다. 공간 커플링의 장점으로 결합 Q값이 안정화되는 것이 있는데, 이를 이용하여 공진 스펙트럼의 mode splitting이 아닌 mode broadening으로 초정밀 센싱을 시도하고 있는 것 같다. 다시 한 번 들어보니 일리가 있다고 생각했다.

WH.4. 3: B. Oner, et al., Broadband one way propagation via dielectric waveguides with unequal effective index].
MZI형 간섭계 구조의 아이솔레이터의 수치해석에 대한 이야기. 원리가 간단하기 때문에 소개하고자 한다. 장치의 구성은 예를 들어 다음과 같다. 왼쪽부터 하나의 도파관이 뻗어 있어 기본 모드만 전파할 수 있도록 설계되어 있다. 이것이 오른쪽으로 갈수록 점차 넓어져 2차 모드의 전파가 허용되는 폭이 되는 지점에서 도파관이 두 개로 나뉘고, 두 개의 도파관은 각각 다른 폭을 가진다. 갈라진 도파관은 1,2차 두 가지 모드가 전파할 수 있는 도파관으로 오른쪽으로 연결된다.
두 개의 도파관은 폭이 다르기 때문에 전파 상수가 다르며, 위상이 π만큼 반전되는 길이로 설정되어 있다. 따라서 두 개의 도파관에 동시에 입력된 빛은 다시 합쳐질 때 2차 홀수 대칭을 갖는 모드를 형성한다. 이때 오른쪽에서 입력된 빛은 테이퍼 구조를 거쳐 왼쪽 도파로 가는 도중에 1차 모드로 이동할 수 없기 때문에 도파할 수 없지만, 왼쪽에서 입력된 빛은 오른쪽 도파로를 2차 홀수 대칭의 모드로 전파할 수 있다. 이렇게 아이솔레이터처럼 동작한다. 분할된 2개의 도파관 폭을 거의 동일하게 만들어서 동작 대역을 넓게 할 수 있는 점이 특징인 것 같다.

WH.4. 4: R. Van Laer 등, 실리콘 광전선에서 4.4dB 브릴루인 이득의 관찰】.
실리콘 와이어를 이용하여 유도적으로 높은 이득의 Brillouin 산란을 여기시켰다는 내용. 기계진동 손실을 줄이기 위해 실리콘 층 아래의 실리카 층을 10nm 정도로 깎아내고, 광자와 포논의 상호작용 거리를 길게(수 cm 정도) 하여 기존의 9배에 달하는 이득 손실비를 얻을 수 있었다. 개념은 포토닉-포노닉 공진기 설계와 동일하다. 도파관형이라면 광공진기 내에 진행파와 후퇴파가 비슷하게 존재할 것 같은데, 두 가지 모두 라만광이 나오는 것일까? 또한, Brillouin 산란의 여기는 쉽게 볼 수 없을 것 같다는 편견을 가지고 있었지만, 빛을 높은 강도로 넣으면 다른 비선형과 동일하게 보인다고 한다. 설계를 충분히 고려하면 여기시킬 수 있을 것 같다고 생각했다. 관심을 가지고 있는 분야이기 때문에 체크해보고 싶다. 또한, 이전에 카토 씨와 이야기한 광역학에 의한 변조에서의 광 커컴 발생과 비슷한 것이 Nature Physics 5, 276-280 (2009)에서 Brillouin 산란을 통해 보이는 것 같다.

총평・감상문

이번 학회에서는 마이크로캐비티 관련 발표가 많아 관심 있는 분야의 발표를 많이 들을 수 있었다. 특히, opto-mechanics special symposium에서는 자신의 향후 연구 방향을 생각하는데 유익한 정보를 얻을 수 있었다.
한편, 본문에서는 언급하지 않았지만, 영어 능력의 중요성을 재인식하게 되었다. 영어를 못하는 것은 기본적으로 일본인뿐이다. 이번 학회에서는 여러 일본인의 발표를 들을 수 있었지만, 발표할 영어조차 제대로 구사하지 못하는 사람도 있었다. 영어를 못하는 모습을 보고 퇴장하는 연구자들도 분명히 있었는데, 과연 일본이 연구 및 기타 분야에서 국제 경쟁력을 유지할 수 있을지 걱정스러웠다. 연구의 질을 높이는 것은 물론이고, 그것을 전달하는 수단, 연구자들과 교류하는 수단으로서 영어 실력을 연마하는 것은 매우 중요하다. 나는 학회 전까지만 해도 영어 공부를 게을리하고 있었는데, 앞으로는 의식적으로 영어를 듣고 말하는 연습을 해야겠다고 생각했다.