SPIE Photonics West 2016 鐵本 智大

[9759-7] 헬륨이온빔 리소그래피를 이용하여 제작된 단일 나노안테나의 초고속 3고조파 분광법

FIB에 의한 가공기술 세션에서 청강한 내용. 연구 배경으로 초고속 광트랜지스터를 실현하기 위해 광모드를 초미세 부피에 국지화할 필요가 있다는 점을 들었는데, 발표 내용으로는 bow-tie 타입의 나노안테나 제작과 그 성능에 대해 발표하였다. 이번 발표에서는 He+이온에 의한 FIB가 소개되었다. 일반적인 FIB에서는 Ga+이온을 구조에 부딪혀서 가공을 하지만, He+이온을 사용함으로써 구조 표면의 파괴를 최소화할 수 있으며, 발표에서는 Gap 길이 6nm의 경이로운 나노 갭의 안테나가 소개되었다(Fig. 2(a)). 성능 면에서도 He+이온으로 제작한 것이 Ga+이온으로 제작한 안테나(gap = 20 nm)보다 높은 비선형성(Fig. 2(b))과 양호한 편파 의존성을 보였다. Univ. Oldenburg, Seoul National Univ. Microscopy GmbH, Univ. Bielefeld 등 여러 대학과 기업의 협업 연구라는 점에서도 주목된다. 개발된 첨단기술이 대학의 기초연구에 효과적으로 활용되고, 얻어진 지식이 기업 측에 즉시 피드백되는 관계는 대학과 기업 모두에게 이득이 된다.

또한 세션을 통해 FIB에 대한 대략적인 장단점도 알 수 있었는데, FIB는 리소그래피를 할 필요가 없고 직접 패턴을 만들 수 있다는 점에서 편리한 방법이며, 정밀한 미세 가공이 가능하다. 반면, 대면적 패턴을 파내는 데는 취약하고, 패턴 연결부의 스티칭이 매끄럽지 않다는 문제, 그리고 도면 시간이 길다는 문제가 있다. 보통은 완성된 아름다운 구조를 볼 수 있지만, 부딪힌 이온의 산란 영향을 고려하거나 기판의 정전기의 영향을 없애는 등의 노력이 필요한 것 같다. 전반적으로 역시 플라즈몬 연구 등 미세 패턴의 금속 가공에 적합하며, 산업적이라기보다는 아직은 연구개발에 가까운 기술이라는 인상을 받았다.

[9759-14] 다기능 섬유 피복 광소자 및 랩 인 파이버를 구현하기 위한 패키징 및 마이크로 구조화

캐나다는 토론토 대학에서 발표. 펨토초 레이저 드로잉으로 광섬유 내에 도파관이나 액체의 유로, 그리고 기타 다양한 광학 소자를 제작한다는 내용이다. 펨토레이저에 의한 유리의 개질을 이용한 가공은 익숙한 주제이지만, 이번처럼 다양한 소자를 집적시킨 타입의 발표는 처음이다. 발표에서는 섬유의 형상 센싱(Opt. Express, 21(20), 24076-24086 (2013). 등 겉으로 보기에도 재미있는 응용이 소개되어 있어, 기술을 익히면 다양한 활용이 가능하다는 점에 감탄했다. 실제로 그들은 기업과의 공동연구를 활발히 하고 있는 것 같고, 아래 기사에도 Oz Optics(VOA의 회사)가 공동저자로 이름을 올리고 있다.

[9742-34] 광학 상호연결을 위한 통합형 나노 광소자

발표 내용으로는 광 인터커넥트를 위한 소자 개발에 관한 것으로 몇 가지 소자가 소개되었는데, 그 중 한 가지를 소개하고자 한다. 도파관과 사이드 커플링된 링 공진기가 있고, 그 내부에 동일한 결합 계수로 사이드 커플링된 8개의 도파관이 있으며, 8개의 도파관의 중심부에 가까운 끝에는 격자가 제작되어 이 도파관에 들어온 빛은 최종적으로 공간계와 결합한다. 여기서 링 공진기에서 8개의 도파관으로 들어간 빛은 각각 결합하는 위치가 다르기 때문에 위상관계가 다르기 때문에 공간에 방출되는 빛은 그 슈퍼모드가 되어 각궤도 운동량을 가지게 된다. 각궤도 운동량을 가진 빛(optical orbital angular momentum :OAM)은 무수히 많은 고유 상태를 가지기 때문에 이를 이용하여 데이터 통신에서 정보 용량을 증가시킬 수 있다. 발표에서는 링 공진기의 각 모드에서 방출되는 OAM 빔의 형상이 다르다는 것과(Fig. 4(b)), 위상 시프터를 이용하여 OAM 빔의 형상을 실험적으로 제어한 모습을 보여주었다(Scientific Reports 5, 10958 (2015).) Fabrication에 IME를 이용하고 있다고 한다(이 소자에 관해서는 논문에는 IME 이용이 명시되어 있지 않은 것 같아서 다른 장치와 관련된 것일 수도 있다).