8각형 토로이드 공진기를 이용한 광입력 제어

본 연구에서 사용한 실리카트로이드 미세광 공진기는 위스퍼링 갤러리 공진기라고 불리며, 직경 1-2㎛의 미세한 광섬유를 공진기에 접근시켜 근접장광에 의해 빛을 입력한다. 이 방법은 매우 고효율의 광 입력을 가능하게 하지만, 공간적 위치 관계의 미세 제어(sub-μm)가 필요하기 때문에 기계적 진동에 취약하다는 단점이 있다. 이에 기계적으로 안정된 공진기와 광섬유가 접촉한 상태에서도 최적의 효율을 낼 수 있는 공진기 설계 및 제작을 진행하였다. 그 결과를 그림 1에 나타냈다. (a)는 결합 모드 이론을 이용한 계산 결과이며, 가로축은 공진기와 광섬유의 거리(0 nm가 접촉 상태), 세로축은 빛의 결합(입력) 강도를 나타낸다(값이 작을수록 결합이 강함). 이를 보면 빛을 입력하는 위치에 따라 그 강도가 다르다는 것을 알 수 있다.

그림 2는 각형 토로이드 공진기의 측정 결과를 나타낸다. 가로축은 공진기와 광섬유의 거리이고, 세로축은 빛이 얼마나 입력되는지를 나타낸다(값이 작을수록 최적이다). 이로부터 광 입력이 측면(빨간색)과 모서리(하늘색) 부분에서 차이가 있으며, 측면 부분을 이용하면 최적의 입력이 가능하다는 것을 알 수 있습니다. 이 결과로부터 미세광공진기의 실용화를 위한 광입력 안정화 기법을 제안할 수 있었습니다.