단일 방향 발진 변형 심장형 마이크로 공진기 레이저의 발진 특성 : Characteristics of unidirectional emission to deformed cardioid-shaped microcavities
- 주제(키워드) 2차원공진기 , 발진특성 , 심장형 , MDL , 2D Laser
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김도석
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 물리학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000060002
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
전반사 조건을 만족하는 Whispering gallery mode를 이용하는 원형 공진기 레이저는 낮은 문턱 전류와 높은 품위값이 특징이다. 하지만 원의 대칭성 때문에 방향성이 없는 방출 특성을 갖는다. 그래서 레이저 광원으로서 응용성이 부족하다. 응용성을 높이기 위해 방향성을 갖고 높은 품위값을 유지하는 변형된 마이크로 공진기가 연구되고 있으며 최근 단방향성 발진 특성을 갖는 여러 공진기들이 보고되었다. 이러한 공진기들은 거울 대칭을 갖는 공진기들이고, 거울 대칭을 갖는 공진기에서 단일 방향이 발진하는지를 조사하기 위해 심장형 공진기를 연구하였다. 그러나 심장형 공진기는 모형 특성상 cusp이 생기는 형태이기 때문에 우리가 원하는 높은 품위값을 구성하지 못하고 낮은 품위값을 형성하였다. 그래서 심장형 공진기의 단일 방향 방출 특성을 유지하며 품위값을 높이는 방법을 연구하였다. 그 결과 Whispering gallery mode를 방해하는 cusp이 없는 공진기를 만들었다. cusp이 없는 심장형 공진기는 cusp부위에 직선을 연결하여 만든 심장형과 직선이 연결된 (Comprized of a Cardioid and Line; CCL) 공진기로 변형시켰다. CCL공진기의 경우 혼돈 특성을 띄며 Whispering gallery 모드를 형성하지 않았으나 심장형 공진기보다 높은 품위값을 형성하였으며 원형 디스크 공진기에 비해 낮은 품위값을 가졌다. 그 이유가 완전 혼돈 특성에 의한 공진기 내부의 stable period orbit을 형성하지 못하여 빛이 오랜 시간 공진기 내부에 머무르지 못하기 때문이다.
more초록/요약
Whispering gallery modes in a circular microcavity laser has such characteristics of low threshold and high quality factor because of total internal reflection. However, because the emission direction is isotropic, the application of the laser is limited. To improve the directionality for various applications, deformed microcavities have been studied. Recently, serveral microcavities have been developed, whose emission is unidirectional with relatively high-Q. Because a microcavity having unidirectional emission is mirror-reflection symmetry, we have studied a cardioid-shaped cavity. However, the Q-factor of this cavity is low because a cusp. To improve the Q-factor, we design two shapes by using the shape of cardioid such as a cavity comprized of a cardioid and a linear section (CCL). In our study, the emission direction of the CCL microcavity is unidirectional, which is caused by unstable periodic orbit in chaotic dynamics. In case Q-factor, it is higher than the cardioid-shaped cavity but much lower than circular cavity.
more