PIERS 2023 菅野凌

2023-08-21 2024-01-23 마쓰야마하야토

Research

PIERS 2023 참가 보고

7월 3일 - 7월 6일, 프라하 콩그레스 센터, 체코 프라하, 프라하, 체코

박사과정 菅野凌

1. 참여 회의

컨퍼런스 : PhotonIcs and Electromagnetics Research Symposium 2023
일정: 2023년 7월 3일~2023년 7월 6일
장소：Prague Congress Center, Prague ,Czech Republic

2. PIERS2023 소개

본 회의는 Czech Technical University in Prague, Zhejiang University, The Electromagnetics Academy at Zhejiang University가 주최하는 국제회의이다. 절강대학교가 주최하는 학회인 만큼 아시아인이 매우 많은 학회이며, 낯익은 일본인들도 많이 볼 수 있었다. 학회로는 나노포토닉스 이외에도 양자광학, 마이크로파 등 세션 내용이 매우 다양하여 생소한 세션이 많았다. 자기 분야에서는 Invited speaker가 많아 포괄적인 내용의 발표가 많아 이해에 도움이 되었다.

3. 보고자 발표에 대하여

제목： Butt-coupling을 통한 SiN/Si 하이브리드 통합과 Edge Coupler의 맞대기 결합
발표자 : Ryo Sugano
소속：Keio University
발표번호 : 1P4a (13:30, 7월 3일(월) 13:30)

광집적회로는 전기 회로와 유사한 방법으로 제작하는 CMOS 호환성을 이용하여 다양한 재료로 연구가 진행되고 있다. 실리콘(Si)은 대표적인 CMOS 호환성을 가진 재료로 PN 접합을 이용한 변조기와 같은 능동소자의 집적화가 이루어지고 있다. 그러나 간접 전이 반도체이기 때문에 통신 파장대의 광원을 제작할 수 없고, 2광자 흡수를 가지기 때문에 효과적인 비선형 광학 효과를 발생시키는 것이 어렵다. 실리콘 나이트라이드(SiN)는 실리콘 화합물 중 하나로, 최근 다파장 고반복 광원인 광 주파수 콤을 효과적으로 생성할 수 있는 재료로 주목받고 있다. 이들 재료는 도파관의 폭 및 막 두께가 달라서 그대로 접합한 것만으로는 효과적인 전파가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 칩 단면의 구조를 역테이퍼 구조로 하여 맞닿은 부분을 커플링했을 때의 결합 효율을 계산 및 실험적으로 밝혔다. 유한차분 시간영역법과 고유모드 전개법을 이용하여 역테이퍼 구조의 최적화를 수행하였다. 도파관의 실효 굴절률과 각 모드의 중첩을 의미하는 모드 오버랩이 모두 중요한 것으로 나타났다. 제조 오차를 고려하면서 도파관 폭을 최적화한 결과, 최대 결합 효율은 96.3%로 나타났다. 또한 칩 사이의 틈새에 다양한 굴절률 정합 재료를 채웠을 때의 결합을 확인하였다.
효율을 계산한 결과, 실효 굴절률을 고려한 것보다 굴절률 1.7인 것이 결합 효율의 저하를 방지할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 광로 길이가 짧아졌기 때문으로 생각된다. 이러한 역테이퍼 구조를 설계하여 실제로 SiN/Si 접합을 실시하였다. 조잡한 방법으로 계산한 결합 효율은 45.9%, 굴절률 정합 재료를 채우면 58.8%로 나타났다.

4. 청강한 발표

제목 : Kerr Frequency Comb Generation을 위한 다용도 캐비티 솔리톤
발표자 : Xiaoxiao Xue
소속: Tsinghua University
발표번호 : 1A4(7월 3일(월) 10:30)

기존의 영분산성 솔리톤과는 다른 새로운 무분산성 소립자를 생성한 연구. 소산성 솔리톤은 공진기를 이용하여 칩 스케일에서 생성할 수 있어 최근 매우 주목받고 있다. 생성되는 기존의 솔리톤, 다크 펄스(플라티콘)는 이득, 손실, 비선형성, 분산을 포함한 여러 효과의 복합적인 균형으로 인해
있다. 본 연구에서는 임의의 캐비티 분산과 필터를 얻을 수 있는 프로그래머블 스펙트럼 셰이퍼와 에르븀 이득을 내장한 파이버 링 공진기를 이용하여 무분산 나이키스트 솔리톤을 생성하였다. 무분산 나이키스트 솔리톤은 카오스 영역을 거치지 않고 여기할 수 있을 뿐만 아니라, 평탄한 스펙트럼과 높은 변환 효율을 가진다.

제목 : 서브미크론 파장을 가진 이기종 통합형 온칩 레이저
양자 애플리케이션
발표자 : Nima Nadar
소속 : National Institute of Standards and Technology
발표번호 : 1P3 (14:45, 7월 3일(월) 14:45)

기존의 광집적회로에 사용되는 Si, SiN, LiNbO3 대신 Ta2O5를 이용한 연구로, 780nm, 980nm의 양자 우물 DFB 레이저에 거울로 결합하여 양자컴퓨터로 응용할 수 있으며, SiN에 비해 열광학적인 효과가 작고 응력에 의한 변형이 작다는 점에서 우수하다. Ta2O5는 UV 근처(380 nm~)까지 투과할 수 있고, Q값도 6제곱까지 나오기 때문에 다양한 응용이 가능한 매력적인 소재이다.

제목 : 광소자 통합형 광소자를 위한 나노와이어 광결정 어레이
Circuits
발표자 : Hans-Peter Wagner
소속: University of Cincinnati
발표번호 : 1P3(15:05, 7월 3일(월) 15:05)

III-V족 반도체인 InP로 나노와이어형 광결정 레이저를 제작하는 연구. 기존의 Si 나노와이어형 광결정 레이저에 비해 임계값이 낮다. 높은 복굴절성으로 인해 마이크로 사이즈의 광소자 제작에 적합하며, 편광 변환 소자 및 위상 지연 소자로의 활용을 보여주었다. 또한, 금을 코팅하여 플라즈모닉 증폭이 가능하기 때문에 보다 다양한 응용을 기대할 수 있다.