CLEO Europe 2015 鐵本 智大
Research
CLEO Europe 참가 보고
박사1년 철본 지다이
in Prague, Czech Republic, 06-09 July, 2015
1. 학회 전체의 인상
이번이 나에게 있어서 첫 번째 CLEO 참가였다. 다른 학회에 비해 발표의 규모나 질이 높다고 느꼈지만(전체 규모로는 APS March meeting도 컸다), 미세광공진기 관련 주요 연구그룹의 발표가 다소 적은 인상으로 아쉬움이 남았다. 역시 San Jose의 CLEO가 가장 가치가 높은 것 같다. 참고로 영국의 Southapton 대학의 발표가 유난히 많았다.
발표 분야로는 플라즈몬과 관련된 연구가 많아진 것 같다. FIB에 의한 가공기술의 발전이 그 배경이라는 설이 유력하다. 플라즈몬은 제작 측면에서 다소 높은 진입장벽이 있기 때문에 연구의 흐름을 따라가려면 빨리 움직여야 할 것 같다. 또한, 개인적으로는 유전체 재료에 의한 메타물질에 관심이 있는데, IME를 통해서도 구조의 기초를 만들 수 있다고 생각하며, 실리콘 공정에 조금이라도 손을 대고 싶기 때문에, 뭔가 새로운 연구를 생각해 보고 싶다.
또 한 가지 눈길을 끄는 것은 발표 시스템이다. 네트워크를 통해 슬라이드를 다운로드 받아 행사장 입구에 설치된 디스플레이를 통해 현재 진행 중인 발표를 확인할 수 있도록 하는 등 시스템이 재미있고 우수하다고 느꼈다. 다만, 보조 슬라이드로 넣었던 슬라이드가 모두 사라지는 점, 발표자 도구를 사용할 수 없는 점 등 주의가 필요한 부분도 있었다.
2. 자신의 발표에 대해
발표 자체는 시간 내에 문제없이 진행되었다. 다만, 질문은 chair의 한 건으로 관중들의 관심을 끌었다는 느낌은 적었다. 발표한 세션의 6명 중 3명이 타나베 연구소의 학생이라는 점에서 예상할 수 있지만, 세션과의 매칭이 잘 이루어지지 않은 것일 수도 있다. 뒤에서 WGM 공진기에 관한 다른 세션이 있었던 것도 관심 있는 관객이 적었던 요인이라고 생각한다. 또한, 한 건 들어온 질문에도 적절하게 답변하지 못한 것이 아쉬움으로 남는다. 질문에 대답하는 것보다 영어로 말하는 것에 더 신경을 쓰다 보니 내가 무슨 말을 하고 있는지도 잘 몰랐다. 우선은 영어 말하기 능력을 향상시키는 것이 과제이지만, 질문에 대해 당황한 것도 실패 요인이므로 앞으로는 침착하게 답변할 수 있도록 노력해야겠다.
CLEO 폐회 후, 뮌헨 공과대학의 Finley 그룹을 방문했는데, Finley 그룹은 양자점을 이용한 연구를 진행하고 있으며, 광결정 공진기를 이용하고 있다. 연구와 관련하여 매우 의미 있는 토론을 할 수 있었다. 또한, 연구시설은 매우 잘 갖추어져 있어, 실험장치를 가능한 한 움직이지 않도록 만드는 것의 중요성을 느낄 수 있었다. 타나베 연구실에서는 공간의 관계로 인해 고심은 필요하지만, 실험마다 측정계를 가질 수 있도록 조심계를 재구성할 필요가 있다고 느꼈다.
3. 주제 소개
・.고효율 비선형 플랫폼: AlGaAs-On-Insulator
덴마크의 Technical University of Denmark의 그룹 발표.
AlGaAs로 제작한 링 공진기를 이용하여 5mW의 펌프광에 의한 세계 최소 파워의 광 Kerr컴 발생을 달성했다는 보고가 이루어졌다. 원래의 예고를 보면 AlGaAs 도파관을 이용한 사광파 혼합 발생으로 고효율의 유휴광을 발생시켰다(신호에서 8.7dB만 강도 저하)는 내용이기 때문에 링에 의한 콤 발생은 최근의 성과인 것 같다.
AlGaAs는 통신광대역에서 비선형성이 높고, 넓은 밴드갭으로 이중광자 흡수를 피할 수 있는 점과 Al의 함량에 따라 굴절률 등을 변화시킬 수 있는 점(AlGaAsn = 1.42~2.02)의 특성을 가지고 있어 비선형 응용에 유리한 재료로 여겨져 왔다. 반면, 공정이 어렵다는 단점이 있어 응용에 많이 사용되지는 않았던 것 같다.
이 그룹은 공정 문제를 해결한 것으로 보이며, AlGaAs가 비선형 응용 및 광 커컴 발생의 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있을 것으로 보인다.
・.능동형 실리콘 광 집적회로를 이용한 양자 정보 처리
제목에 quantum이 붙은 것처럼 양자 신호 통신을 염두에 둔 연구. 실리콘에 의한 MZI 간섭을 결합하여 높은 fidelity의 프로그래머블 집적광 회로를 제작할 수 있다는 것을 계산과 실험을 통해 보여주었다.
MZI 간섭계를 조합한 회로 자체는 과거에 제안된 적이 있는 것으로 보인다(M. Reck, M. Reck,). et al. , PRL 73, 58-61 (1994)), 설계 지침은 이를 기반으로 하고 있다. 양자적인 배경으로는 2×2의 스플리터(0.5:0.5 등)로 단일 광자의 중첩 상태를 만들 수 있다는 것을 기초로 하고 있다고 생각하지만, 거시적으로 볼 때 전체 광회로가 단순한 스플리터와 어떻게 달라지는지는 잘 모르겠다. 논리회로의 구성에 차이가 생길까? (CNOT나 CPHASE gate의 소개는 있음)
All-silicon으로 회로를 구현하고 있다는 점이 매력적이며, 본 연구실에서도 IME를 이용한 대규모 집적회로에 관심이 많기 때문에 조금은 체크해 볼 필요가 있는 연구일지도 모르겠다.
참고: A. Politi, et al. arXiv 1406.3255 (2014).
・.MEMS에 의해 구동되는 재구성 가능한 메타표면
MEMS적으로 메타물질 구조를 움직여 그 특성을 바꾸는 것이다. 와이어 본딩을 통해 각 주기 구조에 전극을 설치하여 구조를 개별적으로 정밀하게 제어하는 모습이 소개되었다. 이 연구처럼 구조를 기계적으로 움직여 특성을 변화시키는 연구는 종종 있지만, 이번 연구처럼 개별적으로 세밀하게 제어하는 것은 본 적이 없었다. 여름에 MEMS 관련 연구실을 방문할 계획이 있어, 와이어 본딩 기술에 대해 조금 물어보고 싶었다.
・.조정 가능한 GHz 광기계 결정체
Painter 그룹에서 발표. 캐비티 옵토메카닉스의 응용에서 기계적인 주파수 조정이 요구되지만, 지금까지는 이를 위한 효과적인 수단이 존재하지 않았다. 이번 발표에서는 전기적으로 구조를 움직여 구조에 장력을 가함으로써 기계 진동자의 공진 주파수를 변조하는 방법이 소개되었다. 연구의 흥미로운 점은 포노닉 크리스탈을 기반으로 하고 있다는 점이다. 크기가 다른 직사각형을 막대기로 늘어놓은 것과 같은 주기적 구조를 만들어 진동을 빔 구조의 중심에 국한시키는 포노닉 결정을 제작한다. 그리고 그 양쪽을 마름모꼴의 주기 구조로 둘러싸서 포토닉 밴드갭이 열리도록 구성하고 있다(계산상으로는 광학Q = 105). 계산 결과만으로는 기계 주파수는 5GHz, 주파수 변조는 100 nN의 힘을 가했을 때 400 KHz 정도 변화하는 감도가 되는 것 같다.
Painter 그룹은 새로운 구성의 공진기를 속속 제안하고 있는데, 그 기초가 되는 것은 계산 능력이라고 생각한다. 예전부터 관심은 있었으나 아직 하지 못한 포노닉 밴드 계산은 조만간 본 연구실에서도 할 수 있도록 노력하겠다.
・.오일러 벤드
작은 이야기. 도파관의 비선형에 관한 발표를 듣다가 Euler bends라는 단어가 나왔다. 문맥상 크로소이드 곡선을 의미하는 것으로 예상하고 알아보니 그 말이 맞는 것 같다. 이미 Euler bends의 ring resonator 등은 검토되고 있는 것 같고, 크로소이드 링의 신규성은 다시 한번 부정되었다.
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