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강유전분역반전과 그 응용

전문가 제언: ○ 강유전체 LiNbO3결정과 YAG(Yttrium Aluminium Garnet)레이저를 사용하여 강유전체의 핵형성을 컨트롤하여 도메인반전을 일으켜 정상파장을 반 파장으로 방출하는 기술이다. 강유전체 내부에는 일정한 방향으로 향하고 있는 소결정면(facet)이 존재한다. 소결정면의 자발분극을 코로나방전(corona discharge)을 이용해서 파장을 변형한다.

○ 코로나방전은 기체방전의 하나로 도체간의 전장이 고르지 않을 때 표면전장이 큰 곳에 부분적으로 절연파괴를 일으켜 이미 존재하는 전하를 중화시키는 하나의 불꽃방전이다. 강유전결정체의 자발분극은 결정체의 균질성과 소결정면의 방향성이 다르기 때문에 입사광과 방출광의 파장이 일치하지 않는다.

○ 강유전체에서 소결정면의 유전영역(도메인)은 각좌표축(x, y, z)의 양방향(＋, －)의 전기장으로 향하도록 배열되어 쌍결정을 형성한다. 전기장을 역방향으로 하면 역방향의 유전분극을 가지는 도메인 핵이 발생하고 도메인 벽이 생기는 것이 강유전체의 특징이다. 자발분극이 크기 때문에 전압을 가감하여 결정체의 광학적인 비등방을 유도한다.

○ 비선형 광학현상의 효율을 높이기 위하여 성분파의 파수벡터 간에 필요한 조건은 광파의 전달경로에 만족해야 한다. 사용할 비선형 재료의 굴절률 분산이나 온도변화, 또는 복굴절 등을 사용하여 광 위상을 정합한다. 비선형 광학효과를 유발하는 광파와 유발되는 광파 사이에는 운동량보존 법칙이 성립된다. 이 특허도 보존법칙을 정확하게 적용한 발명품이다.

○ 보통 자발분극은 외부전기장에 의하여 반전이 가능하다. 강자성체의 자화곡선과 비슷한 특성을 가진다. 결정 속에는 강유전 분극구조가 발생한다. 흔하게 알려진 강유전체로는 BaTiO3, PbTiO3, LiNbO3, KH2PO4 등 다수가 존재한다. 이들 재료는 고체콘덴서 소자, 전기기계 트랜스듀서 소자, 비선형 광학효과 소자 등에 널리 쓰이고 있다.

저자: Hu,Ye
자료유형: 특허정보