마이크로미터 및 서브-마이크로미터 공간에서의 다중 모드 및 다체계 비선형/양자 광-물질 상호작용

본 연구실에서는 마이크로미터 및 서브-마이크로미터 공간, 즉 빛의 파장과 비슷한 크기의 공간에서의 비선형/양자 광-물질 상호작용을 주로 연구하고 있다. 그리고 이러한 연구에 필요하면서도 상용화되어 있지 않은 새로운 특성의 광원이나 광소자를 개발하는 연구도 병행하고 있다. 현재 진행되고 있는 연구주제는 주로 광자, 포논, 솔리톤 등이 이러한 공간에서 비선형 상호작용을 통해 어떻게 행동하는지를 실험적, 이론적으로 연구하는 것이다. 이를 위해 기존의 3차원 매질이 아닌, 1차원 시스템(선), 2차원 시스템(막), 고품위 광공진기 시스템을 구현하고, 특히 단일 모드의 광자, 단일 모드의 포논, 단일 솔리톤의 행동뿐만 아니라, 궁극적으로는 이러한 시스템에서 구속 효과로 인해 독특한 성질로서 발현되는 여러 모드의 광자, 여러 모드의 포논, 여러 솔리톤 사이의 상호작용에 의한 새로운 물리 현상을 탐구한다. 이러한 시스템에서는 3차원 매질의 경우에 비교해 상호작용의 효율이 매우 높을 뿐만 아니라 광자, 포논, 솔리톤의 특성을 우리가 넓은 범위에서 원하는 대로 제어할 수 있다는 매우 중요한 특징이 있어, 상호작용으로 인한 현상들을 낮은 입력 에너지로 넓은 범위의 파라미터에서 제어하고 관측할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 연구는 자연 및 우리 주위에서 일어나는 집단 현상을 실험실 안에서 모사하고 제어하면서 연구할 수 있는 중요한 플랫폼을 제공함은 물론, 신개념 고전/양자 광원 및 광소자와 고급 고전/양자 정보 처리의 구현에 응용된다는 측면에서 매우 중요하다.