높은 Q값 모드 간 결합의 시간 영역 측정

마이크로 광 공진기끼리 빛을 통해 결합된 시스템인 '결합 공진기'는 오래전부터 슬로우 라이트, 센서, 레이저를 비롯한 다양한 응용분야의 플랫폼이 될 수 있는 소자로 활발히 연구되어 왔다. 지금까지는 위와 같은 응용을 염두에 둔 결합 공진기의 '정적' 특성 이용에 관한 연구가 중심이었지만, 만약 결합 공진기의 과도적인 거동을 관찰하고 제어할 수 있다면, 예를 들어 광 버퍼, 광 스위치, 양자 정보처리와 같은 '동적' 응용의 길이 열릴 수 있습니다. 있습니다.

이러한 배경을 바탕으로, 본 연구에서는 실리카트로이드 마이크로 광공진기에서의 초고Q값(>10⁷)의 공진 모드 간의 결합을 시간 영역에서 관찰하였다. 이러한 높은Q값을 갖는 공진 모드 간의 결합을 시간 영역에서 다룬 것은 본 연구가 처음이다. 공진 모드끼리 강하게 결합하면, 빛 에너지가 공진 모드 사이를 왔다 갔다 하게 됩니다(에너지 진동). 초고Q 값의 공진 모드를 사용하면 이 에너지 진동의 횟수가 증가하여 관측 및 제어가 용이하다는 장점이 있다. 또한, 본 연구에서는 하나의 공진기 내에 존재하는 시계방향(CW: Clockwise: CW) 및 반시계방향(CCW: Counter-clockwise) 모드 간의 결합을 이용하였기 때문에, 일반적인 결합 공진기 시스템에서 필요한 공진기 간 거리나 공진 파장의 엄격한 제어가 불필요하게 되어, 간단한 간단한 셋업으로 실험을 할 수 있게 되었습니다.

Fig. 2(a)에 실험의 이미지도를 나타내었다. 광섬유를 하나만 사용하는 일반적인 셋업에서는 투과광과의 간섭으로 인해 CCW 모드 내의 에너지만 관찰할 수 있지만, 본 연구에서는 또 다른 광섬유를 이용하여 CW와 CCW 모드를 동시에 관찰하는 데 성공하였습니다. 결과를 나타내었는데, 파란색 실선으로 나타낸 CW 모드 내 에너지와 빨간색 실선으로 나타낸 CCW 모드 내 에너지가 교대로 진동하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 에너지 진동의 주기와 감쇠 속도는 주파수 영역에서의 측정으로부터 산출한 것과 매우 높은 정확도로 일치하는 것을 확인하였습니다.Q값인 CW와 CCW 모드 간의 결합 때문이라고 결론지을 수 있다. 본 결과는 실리카트로이드 공진기와 같은 초고주파수Q값 공진기 간의 결합을 동적으로 제어하기 위한 첫 번째 단계입니다.