CLEO 2016 鈴木 良

보고자의 연구 분야인 미세광공진기를 이용한 광주파수컴(광카컴) 관련 발표의 전반적인 인상은 역시 많은 연구 그룹이 실리콘 나이트라이드 소재의 미세광공진기를 이용하고 있다는 것이다. 특히 최고 연구기관인 EPFL이 이를 이용한 연구 발표를 많이 하고 있는데, 온칩에서의 설계 자유도와 안정적인 실험 조건, 재료 특성 등이 그 이유라고 생각된다. 지금까지는 통신 파장대의 빛으로 실험이 많이 이루어졌지만, 최근에는 가시광선이나 중적외선 영역으로 관심이 옮겨가고 있음을 느꼈다. 아래에 참고할 만한 관련 발표들을 정리해 본다.

[SW1E.5] 캐스케이드 마이크로링 공진기를 이용한 이중 주파수 빗의 생성
A. Dutt, J. Cardenas, Y. Okawachi, C. S. Joshi, X. Ji, K. Luke, A. L. Gaeta, and M. Lipson
[JTh4B.5] 실리콘-마이크로공진기 기반 중적외선 듀얼 콤보 소스
M. Yu1, Y. Okawachi1, A. G. Griffith, M. Lipson, and A. L. Gaeta
광카컴의 응용으로 '듀얼컴 분광법'이 있다. 이는 반복 주파수가 다른 세대의 광 주파수 콤 광원을 사용하여 흡수 스펙트럼을 관찰하여 물질을 식별하는 분광법으로, FT-IR에서는 광 펄스에 지연을 주기 위해 기계 구동 부분이 존재하지만, 듀얼 콤 분광법에서는 펄스의 반복 주파수 차이가 이에 대응한다. 이 듀얼컴 분광은 기존의 광주파수컴 광원에서는 실현되고 있지만, 광카컴 광원에서는 간단한 실증도 이루어지지 않았다. 본 발표에서는 실리콘 나이트 라이드 미세광 공진기를 직렬, 병렬로 배치하여 펌프 레이저 광원(통신 파장대 및 중적외선 대역)으로부터 광카컴을 발생시키고 있다. 이 때 펌프 레이저의 파장 스위핑을 이용하는 것이 아니라 집적된 히터를 이용하여 공진 파장을 튜닝하여 발생시키고 있다. 통신 파장대에서는 444.9 GHz와 453.3 GHz의 반복 주파수의 광카컴을 발생시키고 있으며, 그 주파수 차이는 약 8 GHz이다. 이러한 파라미터는 듀얼콤 분광에서는 주파수가 너무 크지만, 본 연구는 최초의 광커콤 듀얼콤 분광 실증이라고 할 수 있다. 광커콤의 듀얼콤 분광은 소형화, 저비용이 큰 장점인 반면, 이 반복 주파수가 커지는 것이 문제이므로 향후 이를 개선하는 방향으로 연구가 진행될 것으로 보인다. 또한, 이 방법으로 발생한 광카컴은 중심 주파수가 동일하기 때문에 실제 분광에 사용할 때는 발생하는 광주파수컴의 대역 절반을 필터링할 필요가 있을 것으로 생각된다.

[JTh4B.7] 질화규소 도파관이 통합된 초고Q 실리콘 온 실리콘 리지-링-공진기
K. Y. Yang, D. Y. Oh, S. H. Lee, and K. J. Vahala
실리콘 나이트라이드 미세광 공진기는 도파관과 집적하여 칩 상에서 제작이 가능하기 때문에 광커패시터 연구에 많이 활용되고 있다. 한편, 제작 공정에 따라 Q값은 10의 6제곱 오더로 제한되어 있으며, 온칩으로 높은 Q값과 도파관 집적을 동시에 실현한 공진기는 아직 없다. 이번 발표는 Q값 10의 8제곱 오더인 실리카 디스크 미세광 공진기에 추가 공정을 추가하여 실리콘 나이트라이드 도파관을 집적했다는 내용이다. 공정 후에도 Q값 10의 8제곱 오더를 유지했다.

[FM1A.8] 제어 가능한 반복률을 가진 이색 펌핑 코히어런트 커 주파수 빗
J. Yang1, S.-W. Huang, B. H. McGuyer, M. Yu, M. P. McDonald, G.-Q. Lo, D.-L. Kwong, T. Zelevinsky, and C. W. Wong
듀얼 펌프는 광카컴 발생에 있어 3.5-FWM 발생의 낮은 임계치화, 3.5-FSR 등의 파라미터 제어가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 실리콘 나이트 라이드 공진기를 이용하여 4-FSR 간격으로 콤을 발생시킨 후, 2-FSR의 공진 주파수에 샤프닝 아이 펌핑을 하여 광커콤을 제어하였다. 특히 샤프닝 눈의 펌프 디튜닝을 조정하여 광카컴의 모드 간격을 40MHz로 제어하였다. 이 때 세 개의 펌프 레이저는 Menlo의 광가이버컴을 이용하여 위상 동기화되었다. 듀얼컴에 대한 연구 수는 많지 않지만 간간히 발표되고 있으며, 그들의 발표에서는 듀얼 펌프로 광대역 광카컴을 발생시키는 것이 future work라고 이야기했다.