직교 이편파 모드를 유지하는 유리 광결정 공진기 개발 완료!

광결정 공진기는 빛을 미세공간에 강하게 가두어 빛과 물질의 상호작용을 효율적으로 증가시킬 수 있어 빛을 이용한 고전적, 양자적 신호처리에 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 그러나 공진기 형성에 수평면에 형성된 2차원, 1차원의 주기적 구조가 주로 사용되기 때문에 구조의 대칭성 붕괴로 인해 수평, 수직 양방향의 편광을 동일하게 가두는 편파 독립성을 실현하는 것이 하나의 과제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 실리카 나노빔형 광결정 공진기에서 수평-수직 양방향의 편광에 대해 고효율의 빛 가두기를 실현함과 동시에 편파 독립성을 갖는 광결정 공진기 구현을 위한 가이드라인을 제시하였다.

본 연구에서 제작한 나노빔형 공진기는 1차원의 직사각형 도파관에 주기적으로 공극을 배치한 형상이다. 굴절률이 낮은 실리카를 재료로 사용함으로써 수평 편파의 분산에 대한 주기적 구조의 영향을 감소시켜 동일 대역에서의 수평 및 수직 편파의 공진 모드의 관측이 가능해졌다. 성능 지표인 Q값은 두 편파 모드 모두 1만 이상이라는 높은 성능을 보여주었습니다. 이 값은 실리카로 만든 광결정 공진기의 최고 성능 값이며, 선행 연구에서 수평 및 수직 편광의 갇힘을 가진 고굴절률 실리콘을 이용한 공진기에 필적하는 성능입니다.

본 연구에서는 공진기 구조의 대칭성을 더욱 높여서 수평 및 수직 모드의 공진 파장을 일치시킬 수 있음을 분석적으로 보여주었다. 이 방법은 편파 독립성을 갖는 광결정 공진기의 새로운 설계 가이드라인을 제시하였다.