분산 제어된 미소광 공진기를 이용한 제3차 고조파에 의한 청색광 발생

우리가 '색'을 느끼는 것은 빛의 파장과 밀접한 관련이 있다. 인간이 느낄 수 있는 파장은 대략 400~800nm의 영역에 한정되어 있다. (1 nm는 1 m의 10억분의 1의 길이) 물론 라디오나 휴대폰의 전파도 모두 파동이라고 할 수 있지만, 이들은 cm에서 m 단위의 파장이기 때문에 인간이 눈으로 느낄 수 없다.

이번에 우리는 유리로 제작한 실리카트로이드 공진기라는 장치를 이용하여 가시광(눈에 보이는 빛)을 목표로 한 파장에서 목표로 한 효율로 발생시킬 수 있는 방법을 발표했습니다. 공진기에 입력되는 원광은 1550nm 정도의 레이저 광인데, 이는 주로 광통신에 사용되는 비가시광입니다. 그러나 공진기 내에서 파장 변환(3차 고조파 발생)이 일어나면서 가시광으로 변환할 수 있습니다. 지금까지 3차 고조파 발생을 이용하여 가시광을 발생시키려는 시도는 있었지만, 발생 파장은 녹색에서 적색으로 한정되어 있었다.

이에 공진기의 구조와 공진 모드(빛이 지나가는 길)를 최적으로 설계하여 지금까지 발생이 어려웠던 파장 438 nm의 청색광 발생을 확인하였다. 실험 결과를 그림(a)(b)(c)에 나타내었다. 또한, 분산(빛이 느끼는 굴절률의 파장 의존성)을 고려하여 발생 파장을 엄격하게 제어할 수 있다는 것도 입증하였습니다. 앞서 언급했듯이 우리의 선행연구를 통해 녹색~적색까지는 이미 관측되어 있었기 때문에, [[그림http://www.phot.elec.keio.ac.jp/ja/research2016_11/이제 거의 모든 가시광선 대역을 미세광 공진기의 파장 변환을 통해 발생시킬 수 있게 되었다고 할 수 있다. [그림 (d)]

마이크로 광공진기는 칩에 집적할 수 있는 매우 작은 소자(직경 약 50마이크로미터)이기 때문에 향후 초소형 파장 변환기나 가시광원으로의 활용이 기대되고 있다.