CLEO 2016 후지이 슌

2016-01-18 2022-09-24 miyahara

Research

CLEO 2016 귀국 보고

석사 졸업 후 후지이 순순

1. 학회 소개

올해 CLEO(Conference on Lasers and Electro-Optics)는 6월 4일부터 10일까지 예년과 같이 미국 산호세(San Jose, USA)에서 개최되었다. 학회가 열린 San Jose Convention Center는 역에서 접근성이 좋고 매우 깨끗한 장소였는데, 3일 저녁에 가까운 역에 도착하자마자 이상한 소리를 지르는 집단과 경적을 울리는 차들이 있어 깜짝 놀랐지만, 나중에 알고 보니 지역 하키 팀인 인 San Jose Sharks가 플레이오프에 진출하여 승리를 거둔 덕분에 팬들의 흥분이 최고조에 달해 있었기 때문이었다. 주변 가게에는 "This is sharks territory"라는 팻말이 걸려 있어, 지역 팀을 응원할 때는 더욱 열기가 뜨거워지는 것 같다. 이번에는 역에서 도보 7분 거리에 있는 Arena Hotel에 숙박하고, 학회 장소까지는 도보로 이동했다. 작년 산호세에서 개최된 FiO에서 소란을 일으켰다는 VTA는 결국 타지 않았고, 아무 문제없이 끝날 것 같았지만, 돌아오는 전철을 타려고 서둘러 가던 중 덩치 큰 흑인에게 휘말렸다. 무시하려고 했지만 쫓아와서 악수를 청한 후 "어디서 왔어? 어디서 왔어? 며칠 동안 있었느냐?" 등 여러 가지 질문을 받았지만, 마지막에는 "Good stay"라고 말하면서 풀어주어 무사히 끝났다. 학회 중에는 카토 씨, 스즈키 씨와 함께 행동하고 있었고, Loncar 연구실과 Weiner 연구실 사람들도 많이 왔기 때문에 오랜만에 만난 선배들의 담소도 나눌 수 있었다. Lipson, Gaeta, Vahala, Kippenberg, Weiner, Chembo, Erkintalo 등 쟁쟁한 얼굴들이 그 자리에 있는 것에 처음에는 가벼운 충격을 받았다. 또한 국내 학회와는 달리 Microcomb 세션도 다수 있어 매일 지루할 틈 없이 들을 수 있었던 것은 매우 좋았지만, 당연히 모두 영어로 발표되기 때문에 집중하지 않으면 많은 것을 놓치게 된다. 걱정했던 식사 면에서도 특별히 문제가 없었다.

2. 자신의 발표에 대해

이번에는 Microresonator combs I이라는 마이크로컴 관련 세션에서 발표를 하였다. 내용은 졸업논문, 응물 발표와 마찬가지로 CW-CCW컴을 메인으로 한 내용이었다. 세션의 톱타자라 비교적 순조롭게 들어간 것 같았지만, 의외로 긴장한 탓에 초반에는 몇 마디를 생략하기도 했다. 중반부터는 익숙해져서 12분간의 발표는 순식간에 끝났지만, 청중을 향해 이야기할 여유가 없었다. 질문은 세 가지로, 파워비는 어느 정도인가? 산란점은 의도적으로 부착된 것인지, 결합이 CW측에 영향을 미치는 것인지에 대한 내용이었다. 질문의 의도는 알겠는데 목소리가 잘 들리지 않아 영어로 질의응답을 하는 것이 어렵다는 것을 실감했다. 그리고 맨 앞줄에 있던 Chembo가 질문을 한 것은 조급함을 가속화하는 요인이 되었다. 다음 기회에는 침착하게 답변하여 복수하고 싶다.

3.청강한 발표 내용

[STu3Q.5]
"고Q 실리카 마이크로 공진기 내 솔리톤 주파수 빗 시연" Gr.
이미 Optica에 논문으로 발표된 연구로, Wedge-silica disk를 이용하여 22GHz 정도의 repeat rate를 가진 soliton의 안정화를 달성했다. 방법으로는 detuning의 servo locking을 함으로써 19h를 넘어서도 안정화되었다. Silicon-nitride가 주류가 된 이 분야에서 Vahala group은 silica wedge를 사용한 임팩트 있는 연구를 계속 내놓고 있다. 이번에는 이외에도 silica wedge에 nitride waveguide를 integrated한 ultra-high Q 공진기를 Post deadline에 발표한 바 있다.[JTh4B.7]향후 이 공진기를 이용한 FWM의 보고가 있을 것으로 예상된다. 커플링을 고정할 수 있다는 것은 큰 강점이며, 그것을 silica로 달성한 것은 위협이 될 것 같은 예감이 들었다.

[STu4Q.6]
"통합형 실리콘 질화물의 결합 이상성
비선형 포토닉스를 위한 마이크로 공진기" Gr. Kippenberg
Silicon nitride ring 공진기의 coupling에 대해 검토한 연구. 직선형 도파관과 결합시키는 설계가 상식적이지만, 링을 따라가는 형상(pulley coupler)을 설계함으로써 위상 정합 조건이 보다 쉽게 이루어질 수 있다. 구체적으로는 기존에 존재했던 고차 모드에 대한 커플링 감소, 임계 커플링 시 Q값 향상을 기대할 수 있다. 지금까지 생각하지 못했던 착안점이며, 실험으로 그 효과를 입증했지만, 실제로 이것이 주류가 될지는 미묘하다고 느꼈다. 비선형 현상에서 위상 정합은 매우 중요한 요소이기 때문에, 이에 대한 이해를 얻는 것은 어느 정도 가치가 있을 것이다. 특히 설계 단계에서 결합이 결정되는 SiN 공진기의 경우, 이러한知見을 얻을 수 있다는 것은 분야 전체의 공통된 인식이 될 수 있는 연구이다.

[STu1H.4]
"실리콘 마이크로 공진기의 중적외선 주파수 빗 모델링" Gr. Gaeta
2.4-3.2μm라는 중적외선 영역에서 모드 고정된 카컴 발생의 first-demonstration을 수행하였으며, PIN 구조를 가진 Silica microring 공진기를 사용하였고, PIN-junction은 3PA(3-photon absorption) 에 의해 생성되는 free-carrier를 제어하기 위해 사용하고 있다. 레이저의 디튜닝을 통해 soliton step을 확인하였으며, 중적외선 대역에서 모드가 고정되어 있는 것을 확인하였다. 또한, 역방향 바이어스 인가 전압을 변화시킴으로써 효과적으로 detuning을 변화시킬 수 있기 때문에, 그 방법을 사용함으로써 모드 록킹을 달성하고 있다. 이번 Post deadline에서 같은 발표자가 위의 Silicon microresonator를 이용한 "중적외선 대역의 Dual comb"을 발표하였다. 중적외선 대역은 대기 분석을 비롯한 화학, 생체 분석의 분광에 유리하기 때문에 듀얼콤 분광으로 향하는 것은 필연적이라고 할 수 있다. 올해 CLEO에서는 이 듀얼콤에 대한 발표가 이 외에도 다수 발표되어 주목을 받고 있음을 알 수 있다.

[SW1E.4]
"질화규소 마이크로 공진기를 이용한 녹색의 광학 주파수 빗의 생성" Gr. Bowers
UCSB의 J. Bowers Gr.가 SiN 공진기에서 3차 고조파 발생&3차 합주파 발생을 통해 가시광선 영역(녹색)에서 콤을 발생시켰다는 보고. Bowers의 Gr.는 silicon photonics를 중심으로 하는 것 같지만 연명에 Kippenberg가 들어가 있는 것으로 보아 향후 microcomb에 진출할 가능성도 있다. 발표 내용으로는 IR 영역에서 넓힌 콤의 고조파를 가시광선 대역에서 관측했다는 간단한 내용이었다. 지금까지 SiN 공진기를 이용한 고조파 연구는 Lipson Gr.의 2차 고조파 발생을 통한 780 nm 대역의 visible comb이 보고된 반면, 왜인지 3차 고조파를 통한 연구는 없었기 때문에 의아하게 생각했는데, TE보다 TM 모드를 사용하는 것이 좋다는 보고를 하였으나, 그 이유는 명확하지 않았다. 그 이유는 명확하게 밝혀지지 않았다.
[SF2O.4]
"On-Chip UV 분산파 발생" Gr.
분산을 잘 제어한 Silica waveguide를 제작하여 Dispersive wave를 이용한 UV light를 확인했다는 보고. THG와 같은 고조파를 사용하는 것이 아니라 SCG(Supercontinuum generation)를 통한 것이 큰 특징이다. 이다. 분산파를 이용한 단파장 접근이라는 아이디어는 언젠가는 나올 것이라고 생각했지만, Vahala의 그룹이 주목하고 있는 것은 의외였다. Waveguide에서 demonstration이 이루어졌기 때문에 공진기로 가는 것은 시간 문제일지도 모른다. 의 제어된 구조를 만들 수 있기 때문에, Silica를 플랫폼으로 한 많은 아이디어를 가지고 있음을 알 수 있다.