FiO 2017 후지이 슌

2017-01-18 2022-09-24 miyahara

Research

Frontiers in Optics 2017 보고서

석사2년 후지이 순

기간 2017년 9월17일~9월21일
장소 Washington Hilton, Washington DC, USA

1. 학회 소개

　9월 17일부터 21일까지 미국 워싱턴 DC에서 개최된 Frontiers in Optics 2017에 참가하였다. FiO는 올해로 101회째를 맞이하는 OSA의 연례 학술대회로, 광학 및 포토닉스 분야의 최신 연구들이 많이 발표된다. 올해는 총 55개의 세션에서 구두 발표와 포스터 발표를 합쳐 총 718편의 학회 논문이 이틀 동안 발표되었으며, 많은 활발한 논의가 이루어졌다. 워싱턴 DC 중심부까지는 직항편으로 13시간 정도면 댈러스 국제공항에 내려서 약 1시간 정도 대중교통을 갈아타고 갈 수 있다. 미국 정치의 중심지인 DC에는 백악관, 국회의사당 등 그야말로 국가의 중심이라 할 수 있는 건물들이 모여 있다. 한편 인근에는 푸른 잔디밭이 넓게 펼쳐진 내셔널 몰과 무료로 입장할 수 있는 스미소니언 박물관이 있어 많은 관광객들로 붐빈다. 스미소니언 박물관의 압도적인 소장품과 그 문화적 가치는 전 세계 어느 박물관을 찾아봐도 비교가 되지 않으며, 더구나 그것들을 무료로 볼 수 있다는 것은 놀라운 일이다.
　이번에는 어워드 시상식을 겸한 연회에 참석할 수 있었고, 동세대 학생들과 친목을 다질 수 있었다. 연회에서는 트럼프 대통령 흉내내기 등 다양한 이벤트가 준비되어 있어 나름대로 즐길 수 있었지만, 나와 다른 한 명의 한국 학생은 시차 때문에 시차 적응에 어려움을 겪었다. 학회 리셉션 파티에서는 조명 등 라이팅에 신경을 쓴 연출이 돋보였고, 빛을 전문으로 하는 학회답다는 인상을 받았다. 또한 지역 야구팀인 워싱턴 내셔널스의 명물 이벤트인 '프레지던트 레이스'에 등장하는 4개의 거대한 인형이 리셉션 파티에 난입하여 어색한 춤으로 행사장을 들썩이게 했다.

2. 자신의 발표

　이번 발표는 비선형 결합 모드 방정식을 이용한 결합 공진기 시스템에서 정상 분산 광카컴에 관한 것이었다. 일반적인 포스터 발표와 더불어 몇 명이 선정되는 래피드 파이어 오럴 발표도 진행되었다. 평소보다 준비 기간이 짧았던 것과 카운트다운 방식으로 다가오는 제한 시간이 영향을 주어 다소 긴장된 발표가 되었다. 발표 후 바로 포스터로 이동하여 토론을 진행하였다. 래피드 파이어의 효과가 있었는지는 알 수 없지만, 다행히도 혼자서 판단할 수 없을 정도로 많은 분들이 오셔서 어느 정도 만족감을 느낄 수 있었다. 특히 광카컴 이론에 강한 C. Menyuk 그룹의 학생들과는 매우 알찬 토론을 할 수 있었고, 자신의 연구의 매력 포인트를 다시 한 번 확인할 수 있었다. 또한, 비선형 결합 모드 방정식 계산을 시작하려는 사람에게 조언을 구해 참고할 수 있는 논문과 알고리즘을 소개하였다. 지금까지 맹목적으로 톱 그룹을 추격해 온 타나베 연구소의 컴반으로서는 이러한 의견을 받는 것이 반가운 한편, 새로운 경쟁자가 등장했기 때문에 더욱더 긴장을 늦추지 않고 연구를 계속해야 할 것이다.

3. 관련 연구 소개

[JTu3A.14] 정상분산을 갖는 마이크로 공진기에서의 암흑 솔리톤과 노이달 파동
광카컴 이론에 강한 C. Menyuk 그룹의 포스터 발표. Cnoidal wave(크노이달파)는 생소한 단어이지만, 파동방정식의 주기해를 의미하는 것으로 보이며 Turing pattern (roll)과 기본적으로 같은 것으로 생각해도 좋을 것 같다. 자신의 포스터 발표에서 논의한 학생의 발표인데, 주로 정상분산 영역에서의 LLE의 주기해를 해석적으로 검토했다는 내용이었다. 비정상 분산 영역에서 검토한 논문이 JOSAB에서 publish되어 있고, 이와 관련된 연구였는데, 그 내용은 상당히 난해한 내용이었다. 결론적으로는 비정상 분산에서는 주기해가 쉽게 발견되는 반면, 정상 분산에서는 다크 솔리톤에 비해 주기해에 도달하는 것이 어렵다는 것이었다. 정성적으로 잘 알려진 현상이지만, 이러한 사항을 수학적으로 증명해 나가는 것은 가치가 있을 것이다. 타나베 연구소에서 하는 광카컴의 계산은 수학적 해석해를 구하는 것이 아니라 어디까지나 수치적으로 풀어나가는 것으로 접근 방식이 크게 다르다. 이런 종류의 이론 연구는 우리에게는 상당히 어렵게 느껴지기 때문에, 반대로 우리 연구에 대해 상대가 관심을 가져준 것은 의외였다.

[FTu4B.5] 22% 변환 효율로 효율적인 가시광선 주파수 마이크로콤 생성
알루미늄 나이트 라이드 공진기에서는 2차 비선형 광학 효과(포켈스 효과)와 3차 비선형 광학 효과(카 효과)가 모두 존재하기 때문에 1550 nm 대역에서 펌핑할 때 1550 nm와 780 nm 모두에서 광 카컴이 발생한다. 본 연구에서는 펌프 모드와 SH 모드가 비선형 과정을 통해 결합할 때 체렌코프와 같은 방사(분산파)가 발생한다는 점에 착안하여, 펌프광에서 가시광으로의 변환 효율 22%를 달성하였다. 고조파를 이용하여 가시광컴 발생을 목표로 한 연구는 여러 가지가 있지만, 모두 저효율이라는 문제점을 가지고 있었기 때문에 펌프 모드와 SH 모드의 파라메트릭 결합을 이용하여 고효율을 실현한 점이 흥미롭다. 현재는 낮은 Q값에 더해 임계치 파워가 높기 때문에 CW 레이저를 EO 변조한 10ns 스퀘어 펄스(증폭 후의 피크 파워 10W)로 여기하고 있다. 공진기 수명의 1ns보다 충분히 긴 펄스를 사용함으로써 유사 CW(quasi-CW) 펌프 상태이기 때문에 충분히 카컴의 발생이 가능하다고 한다. 그러나 결과적으로 펄스 여기라는 점과 재료의 열적 특성으로 인해 저코히어런스의 커컴이 발생하게 되는 것이 문제라고 했다. 시뮬레이션에서는 CW 펌프에 의한 솔리톤을 달성할 수 있어, 그 때 가시광대역의 코히어런스가 어떻게 될지 궁금하다.