고 Q 값 단결정 미세 광 공진기에 의한 광대역 파라 메트릭 광 발생

최근 전 세계적으로 고성능 마이크로 광공진기 소자의 연구개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 말하는 고성능이란 '얼마나 오랫동안 빛을 가둘 수 있는가'를 의미한다. 미세광공진기에 빛을 장시간 가두면 빛과 물질 간의 상호작용에 의해 비선형 파장 변환이라는 현상이 발생한다. 비선형 파장 변환은 가까운 예로 녹색 레이저 포인터 등에 사용되고 있습니다. 그런데 세상에는 자유롭게 원하는 파장(색)을 낼 수 있는 편리한 재료나 아이템이 없어 오랜 연구 끝에 개발되어 온 역사가 있습니다. 파란색으로 발광하는 LED 기술로 일본인 선생님이 노벨상을 수상한 것도 기억에 남을 것이다. 그래서 쉽게 낼 수 있는 A라는 파장의 빛에서 내기 어려운 B라는 파장의 빛으로 변환해주는 변환기가 있으면 좋겠는데, 그것이 바로 파장변환소자라고 불리는 것입니다.

이번에 우리는 불화마그네슘으로 제작한 고Q값 마이크로 광공진기 소자를 이용하여 1옥타브 이상의 광대역 파장 변환을 실증하였다. 구체적으로 1550.56nm 파장의 여기광을 공진기 소자에 입력함으로써 1140nm와 2425nm의 두 가지 파장의 빛을 동시에 발생시킬 수 있었습니다. 또한, 여기 파장을 변화시킴으로써 발진 파장의 튜닝이 가능하다는 것을 보여주었다. 일반적으로 이렇게 광대역의 광파장 변환은 쉽지 않은데, 가장 중요한 공진기 구조는 유한요소법이라는 시뮬레이션을 통해 결정하고, 제작에는 최첨단 가공 기술을 사용했다. 이 결과는 마이크로 광공진기의 파장 변환 소자로서의 높은 잠재력을 보여주는 결과라고 할 수 있다. 이 기술을 더욱 발전시킴으로써 향후 레이저 가공이나 광통신을 비롯한 다양한 응용이 기대되고 있습니다.