고Q값 공진기 응답의 히스테리시스성과 마이크로컴 발생 메커니즘

높은 Q값의 마이크로 광학 공진기는 낮은 입력 전력으로 비선형 광학 효과를 고효율로 발생시킬 수 있다. 비선형 광학 효과 중 하나인 사광파 혼합을 연속적으로 발생시킴으로써, 연속광에서 마이크로컴(다파장광)을 발생시킬 수 있다면, 기존의 고체 레이저나 파이버 레이저에 비해 보다 간단한 시스템으로 컴광원을 구현할 수 있게 된다.

본 연구에서는 마이크로컴의 발생 메커니즘을 비선형 슈뢰딩거 방정식으로 분석하여, 입력전력에 대한 히스테리시스성이 마이크로컴의 구성을 결정한다는 것을 밝혔다. 또한, 실리카트로이드 마이크로 광공진기를 이용하여 실험적으로 이를 증명하였으며, Figure 1에 시뮬레이션 결과를 나타내었다. 공진기에 대한 입력 전력을 저전력에서 고전력으로 올리면(빨간색 플롯), 고전력에서 저전력으로 낮추면(파란색 플롯) 공진기 내부의 상태가 달라지는 것을 알 수 있다. 이를 히스테리시스성이라고 한다. 특징적인 것은 1-FSR 간격의 마이크로컴은 전력을 낮출 때만 발생한다는 것이다. 콤 광원으로서의 응용을 고려할 때, 1-FSR 간격의 콤을 얻는 것은 중요하며, 히스테리시스성을 고려함으로써 그 발생 메커니즘을 밝힐 수 있었다. 특히 입력 파워의 변화만으로 달성된다는 것은 향후 마이크로컴 시스템을 가시광대역, 중적외선 대역으로 가져가는데 유용한 정보이다.