1. 광학 공진기 (Optical Resonator)란?
광학 공진기 는 광자를 값싸게 생산하고, 증가시키기 위한 중요한 광학적 장치입니다. 마치 확성기가 음파를 증폭시키듯이, 광학 공진기는 광자의 진폭을 증폭시킵니다.
광학 공진기는 그대로 말 그대로 광을 ‘공진’시키는데 사용되는데요. 광이 특정 주파수 범위 내에서 주기적으로 반복하는 위상과 진폭의 변화를 통해 공진을 일으킵니다.
이러한 공진은 특정 주파수의 광을 강화 시키고, 다른 주파수의 광은 약화 시키는 역할을 합니다. 광학 공진기를 사용하면 빛의 효율적인 증폭과 필터링이 가능하게 되는 것입니다.
2. 광학 공진기 (Optical Resonator) 의 원리
광학 공진기의 원리는 주로 일렉트로-광학적 반사와 굴절의 값과 동일한 비율을 띄는 현상을 이용합니다. 광을 지속적으로 반사시켜 광 자체를 강화하는 것이 원리입니다.
광학 공진기는 일반적으로 반사판과 개방된 공간으로 이루어져 있습니다. 상호 반사가 일어나는 반사판은 굴절률이 높아야하며, 손실이 적은 광섬유로 연결됩니다.
입사한 광은 반사판에서 반사되어 다시 광섬유로 향하게 됩니다. 이 과정은 특정 주파수에서 반복되며, 공진 주파수는 반사판의 형태와 소재에 따라 결정됩니다. 반사판과 광섬유 사이의 거리를 조절하여 원하는 공진 주파수를 선택할 수 있습니다.
3. 광학 공진기 (Optical Resonator) 의 응용 분야
광학 공진기는 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 광 스위치, 광 칩, 광 전송장치 등 광학 통신 분야에서는 광학 공진기가 중요하게 사용됩니다.
또한, 광학 공진기는 레이저 발생기, 광섬유 증폭기, 광학 시스템 등 다양한 분야에 걸쳐 적용되어 사용됩니다. 광학 공진기를 통해 광학적 신호를 증폭하고, 필요한 주파수 대역폭의 광을 선택적으로 출력할 수 있습니다.
광학 공진기는 더 나아가 광학적으로 가공되며, 진단, 화상, 제어, 특정 양자 상태 수용 등 인터넷 서비스, 광학 저장 시스템, 고속 통신 시스템, 센서, 레이더, 기타 과학 및 기술 분야의 다양한 응용 분야에 적용됩니다.
4. 광학 공진기 (Optical Resonator) 의 장점과 한계
광학 공진기 는 광학 기기의 중요한 부품으로 광학 효율, 신호 대 잡음비, 출력 파워 등을 향상시킬 수 있습니다. 광 성분을 특정 주파수에 집중시켜 증폭시킬 수 있고, 필요 없는 주파수를 제거할 수 있습니다.
하지만 광학 공진기는 사용 목적에 따라서도 제한사항이 있을 수 있습니다. 광학 공진기는 많은 광 사용과 광 손실을 발생시키며, 관리와 유지 보수가 필요할 수 있습니다.
또한, 광학 공진기는 습도, 온도, 외부 진동 등의 환경 요소에 민감하게 작용할 수 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해서는 정밀한 설계와 신중한 사용이 필요합니다.
광학 공진기는 고려해야 할 많은 요소와 응용분야에서의 중요성을 가지고 있습니다. 광학 공진기의 원리와 동작 원리, 응용 분야, 장점과 한계를 이해하는 것은 초보자뿐만 아니라 전문가에게도 권장되는 내용입니다.