| 초록 |
광학 단결정의 2차 비선형성을 활용한 다양한 비선형 주파수 변환 기술은 물질의 비선형 광학성 자체를 규명하는 기초과학연구로서의 중요성은 물론 응용분야에서 사용할 광원으로서 중요한 역할을 하고 있다. 비선형광학 단결정을 이용한 파장가변 기술은 단결정의 2차 비선형 광학계수(2-order nonlinear optical coefficient)가 커야할 뿐 아니라 결맞음성에 대한 위상정합조건(phase-matching condition)을 만족해야하는 두 조건을 동시에 갖추어야 하는 어려움으로 이제까지 실용화 된 결정은 LiNbO3를 비롯하여 KTP, BBO 등 10개 미만으로 제한되어 있으며, 모두 고출력 레이저를 사용해야 높은 변환 효율이 가능하다. 이러한 한계는 비선형성이 높은 LiNbO3 강유전 결정의 분극방향을 수~수십 μm 정도의 규칙적 주기로 반대방향으로 배열한 결정(Periodically Poled Lithium Niobate; PPLN)을 제작 할 수 있는 기술을 개발하여 준위상정합 (Quasi-Phase matching; QPM)조건으로 고효율의 파장변환을 할 수 있는 토대가 마련됨으로써 극복할 수 있게 되었다. 주기적 분극 반전 광학단결정의 이용은 전기적 분극 방법을 이용하여 0.5 mm 두께의 LiNbO3 단결정의 분극 반전을 성공함으로서 효율적인 QPM SHG를 정립하였으며, 이후 QPM OPO를 이용한 근-중적외선에 걸치는 가변 광원 개발이 이루어지고 있다. 한편 산화물 단결정의 세계기술동향은 소자의 고기능화와 제조원가 감소화로 진행되고 있으며, 특히 LiNbO3 단결정은 구조가 복잡하고 열전도도가 낮으며 열응력에 약한 단점으로 실리콘 단결정에 비해 결정 성장하기 어려울 뿐만 아니라 많은 기술과 노력이 요구된다. 본 발표에서는 파장가변을 위한 비선형광학 단결정 LiNbO3의 성장, 제조 및 광학적 특성에 대하여 얘기하고자 한다. |
