유사 위상정합에 의한 펨토초 캐스케이드 비선형장치(Femtosecond Cascaded Second-Order Nonlinearities in Quasi-Phase-Matching Devices)

전문가 제언

□ 2차 비선형 광학 현상은 주로 2차 고조파 발생 등의 효율적인 주파수 변환이 연구의 대상으로 되어 왔다. 기존에는 발생된 고조파의 효율에 중점을 두었으나 최근에는 기본파의 비선형 위상차 및 투과율 변화의 원리를 이해하고 이것을 이용하는데 그 초점을 맞추고 있다. 특히 2차 비선형 광학 캐스케이드 효과의 원리와 전광 스위치로의 응용에 대해 연구가 활발히 추진되고 있다.

□ 캐스케이드 위상 차이는 위도에 따라 변하며 위상 부정합의 함수가 된다. 복굴절 위상정합에서 캐스케이드 위상변화는 완전히 위상정합이 되었을 때는 기본파와 고조파의 피크가 서로 나란히 진행하고 고조파의 2주기에 해당한다. 위상정합에서 조금 벗어나면 고조파는 기본파와 피크가 일치하지 않고 이 두 파는 서로 에너지를 주고받게 된다. 위상부정합이지만 위상정합 부근에서는 어느 정도의 2차 고조파가 발생하고 다시 고조파와 기본파 사이의 차 주파수 발생으로 기본파로 되돌아오는 과정도 제법 효율적으로 일어나게 된다.

□ 돌아오는 기본파는 위상 부정합 상태이기 때문에 원래의 기본파에 대해 위상차를 가지게 된다. 결과적으로 기본파의 위상은 이 둘의 중첩으로 결정되므로 매질의 끝단에서 나오는 출력 기본파는 주어진 입사파의 휘도에 따라 증가하는 비선형 위상 변화를 겪게 되는데 이것이 캐스케이드 위상차이다. 이 효과는 주파수 상방과 하방 전환에 대해 각각 2차 비선형 광학계수를 이용하므로 3차 비선형 광학 효과인 kerr 효과에 비해 대단히 큰 비선형 위상차를 얻을 수 있다.

□ 본고에서는 캐스케이딩에 기인하는 비선형 위상 이동과 솔리톤 전달에 대해서 해설하고 유사 위상정합 소자를 이용하는 연구에 대해 설명하고 있다. 캐스케이딩은 다수의 파장 변환과정이 얽혀있는 현상 전반에 대해 폭 넓게 이용되고 있으며 그 중에서 제2고조파 발생에 이어 차 주파 발생을 이용한 통신 파장에서 광 파장 변환이나 위상공역 발생에 대한 연구가 특히 관심을 끌고 있다. 향후에 캐스케이딩에 의한 비선형 위상 이동이나 시간과 공간 솔리톤이 레이저 제어, 정보처리, 가공과 계측 등으로 광범위하게 개발되기를 기대한다.

저자

Satoshi ASHIHARA ; Tsutomu SHIMURA ; Kazuo KURODA

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2004

권(호)

32(3)

잡지명

레이저연구(D212)

과학기술
표준분류

재료

페이지

170~174

분석자

오*섭

분석물

• 유사 위상정합에 의한 펨토초 캐스케이드 비선형장치.pdf [180,302 byte]

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