일반적으로 페르미 준위가 더 높을수록 그래핀의 흡수 계수를 감소시키는 데 필요하다.

뛰어난 전자적 및 광학적 특성으로 인해 그래핀은 고성능 광전자 소자의 개발에서 연구자들의 광범위한 관심을 받아왔다. 그러나 순수 그래핀의 광 흡수는 매우 낮아, 실제 응용에서의 발전을 제한하고 있다. 본 리뷰에서는 이러한 문제의 해결책으로서, 그래핀 기반 완전 흡수체의 다양한 유형을 그 동작 원리와 설계 요구사항의 관점에서 다룬다. 또한 포토디텍터와 모듈레이터와 같은 최근의 발전 및 잠재적 응용도 논의한다. 특히, 간소화된 제작 공정 또는 제작 오차에 대한 허용 오차의 향상으로 인해, 거울 없는(특히 one-port mimicking) 완전 흡수체 설계의 중요성을 강조한다.

우리는 외부 거울을 사용하지 않으면서 비대칭 단일 공진기에서 비가역(단방향) 방사를 실현하기 위한 새로운 접근법을 제안한다. 이 방법은 비대칭 공진기의 배경 산란(background scattering)을 통해 두 개의 준(준)이중(degenerate) 공진 모드 사이의 상호 결합에 기초한다. 제안된 접근법에서는 두 공진 모드 중 한 모드만이 광학 이득을 경험하고, 나머지 모드는 단지 내부 반사기(internal reflector)로서 작동한다. 따라서 우리의 접근은 두 포트 시스템에 내부 반사기를 도입함으로써 원포트(one-port) 시스템을 모사하는 개념에 해당한다. 이러한 직관적이고 단순한 동작 원리 덕분에, 해당 장치의 설계는 손쉽게 수행될 수 있다. 우리는 시간 영역 결합 모드 이론(temporal coupled-mode theory)을 사용하여 동작 원리를 설명하였으며, 이를 통해 실용적인 설계 방법을 도출하였다. 제안된 접근법의 예시 장치를 슬래브 도파로 그레이팅(slab waveguide grating)에서의 유도 모드 공진(guided-mode resonances)을 기반으로 설계하였고, 유한차분 시간영역(finite-difference time-domain) 시뮬레이션으로 성능을 분석하였다. 상향 및 하향 방사 사이의 비율이 수치적으로 4.6 x 10 ⁴임이 입증되었다.

, 레이저 적용 전후의 온도 변화를 1분 동안 측정하였다. 열처리 없이 회절격자의 온도 변동은 8.8°C였으며, 400°C에서 열처리 후 온도 변동은 2.3°C로 감소하였다.

일반적으로 페르미 준위가 더 높을수록 그래핀의 흡수 계수를 감소시키는 데 필요하다.

뛰어난 전자적 및 광학적 특성으로 인해 그래핀은 고성능 광전자 소자의 개발에서 연구자들의 광범위한 관심을 받아왔다. 그러나 순수 그래핀의 광 흡수는 매우 낮아, 실제 응용에서의 발전을 제한하고 있다. 본 리뷰에서는 이러한 문제의 해결책으로서, 그래핀 기반 완전 흡수체의 다양한 유형을 그 동작 원리와 설계 요구사항의 관점에서 다룬다. 또한 포토디텍터와 모듈레이터와 같은 최근의 발전 및 잠재적 응용도 논의한다. 특히, 간소화된 제작 공정 또는 제작 오차에 대한 허용 오차의 향상으로 인해, 거울 없는(특히 one-port mimicking) 완전 흡수체 설계의 중요성을 강조한다.

우리는 외부 거울을 사용하지 않으면서 비대칭 단일 공진기에서 비가역(단방향) 방사를 실현하기 위한 새로운 접근법을 제안한다. 이 방법은 비대칭 공진기의 배경 산란(background scattering)을 통해 두 개의 준(준)이중(degenerate) 공진 모드 사이의 상호 결합에 기초한다. 제안된 접근법에서는 두 공진 모드 중 한 모드만이 광학 이득을 경험하고, 나머지 모드는 단지 내부 반사기(internal reflector)로서 작동한다. 따라서 우리의 접근은 두 포트 시스템에 내부 반사기를 도입함으로써 원포트(one-port) 시스템을 모사하는 개념에 해당한다. 이러한 직관적이고 단순한 동작 원리 덕분에, 해당 장치의 설계는 손쉽게 수행될 수 있다. 우리는 시간 영역 결합 모드 이론(temporal coupled-mode theory)을 사용하여 동작 원리를 설명하였으며, 이를 통해 실용적인 설계 방법을 도출하였다. 제안된 접근법의 예시 장치를 슬래브 도파로 그레이팅(slab waveguide grating)에서의 유도 모드 공진(guided-mode resonances)을 기반으로 설계하였고, 유한차분 시간영역(finite-difference time-domain) 시뮬레이션으로 성능을 분석하였다. 상향 및 하향 방사 사이의 비율이 수치적으로 4.6 x 10 ⁴임이 입증되었다.

, 레이저 적용 전후의 온도 변화를 1분 동안 측정하였다. 열처리 없이 회절격자의 온도 변동은 8.8°C였으며, 400°C에서 열처리 후 온도 변동은 2.3°C로 감소하였다.

/Vs). 우리는 이 제도가 그래핀 기반의 광활성 소자(optical active devices)를 위한 길을 열 수 있을 것이라 믿는다.

양자 키 분배(Quantum key distribution, QKD) 시스템은 양자역학에 의해 이론적으로 무조건적인 보안을 입증해 왔으나, 확장성과 비용의 장벽이 QKD 시스템 산업의 빠른 성장을 제한하고 있다. 칩 상에 QKD 시스템을 통합함으로써 보안 양자 통신 기술에서의 광범위한 채택이 가능해졌지만, 최적화된 플랫폼과 설계는 여전히 연구 중이다. 본 연구에서는 박막 리튬 니오베이트(Thin-film lithium niobate, TFLN)를 이용하여 BB84 QKD 프로토콜을 위한 단일체(monolithic) 양자 포토닉 회로를 제작하였다. 이는 우수한 재료 특성을 바탕으로 한 칩 하나 위에서 능동 및 수동 소자를 모두 구성할 수 있도록 유연한 설계를 가능하게 한다. 송신기 및 수신기 양쪽의 제안된 회로 설계는 동일하여, 안정적인 동작과 대량 생산을 용이하게 한다. 본 장치를 사용하여 현장에서 배치된 양자 채널을 통한 QKD를 시연하였으며, 그 성능은 최첨단 수준과 비교 가능하였다. 이러한 결과는 양자 통신 기술에서 TFLN의 잠재력을 입증하였다.

우리는 통합 양자 포토닉 회로를 위한 하이브리드 Si ₃ N ₄ –LiNbO ₃ 플랫폼에 다양한 광학 소자를 제작하고, 홍–우–만(Hong–Ou–Mandel, HOM) 양자 간섭을 관측하였다. 스트립 적재(strip-loaded) 도파로는 LiNbO ₃ 상에 Si ₃ N ₄ 증착을 통해 준비하였다. 그 결과, 링 공진기, 다양한 빔 스플리터, 마흐–젠더(Mach–Zehnder) 간섭계와 같은 양자 포토닉스의 기본 빌딩 블록을 제작하고 시험하였다. 50:50 빔 스플리터를 사용하여 HOM 양자 간섭을 관측하였으며, 우연 계수(accidental counts)를 보정한 후 가시도 96.6 ± 1.2%를 달성하였다. 제안된 하이브리드 플랫폼을 이용하면 보다 고급의 양자 집적 소자를 구현할 수 있을 것으로 기대된다.

통합 양자 간섭계는 광자 상태를 고정밀로 조작하고 측정할 수 있는 유망한 경로를 제공해 왔으며, 광 손실이 거의 없어야 하고, 광대역이어야 하며, 견고한 제작 공차를 갖추어야 하고, 또한 확장성(scalability)이 필요하다. 본 논문에서는 박막 니오브산 리튬(TFLN) 기반 플랫폼에서 통합 양자 간섭계를 구현하기 위한 설득력 있는 해결책으로서 신속한 비단열 결합기(RAC)를 제시한다. 이를 통해 소형화된, 광대역이며 저손실인 광 결합기를 구현할 수 있다. TFLN 기반 RAC는 구조를 따라 곡률(curvature)을 조작함으로써 고유 이방성(inherent birefringence)과 제작으로 인한 경사진 측벽(fabrication-induced slanted sidewalls)을 고려하여 면밀하게 설계하였다. RAC 기반 마흐–젠더 간섭계(MZI)에서 1500~1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 20 dB를 초과하는 높은 소광비(high extinction ratio)가 달성되었다. 빔 스플리터(BS)의 균형 분할 비율(balanced splitting ratio)을 활용하여, 높은 가시도(99.25%)를 갖는 온칩(on-chip) 홍–오–만델(Hong–Ou–Mandel, HOM) 간섭을 관찰하였다. 우리는 TFLN 기반 RAC가 통합 양자 간섭계에 유리하게 활용될 큰 잠재력을 지니며, 통합 양자 광학(integrated quantum optics) 분야의 다양한 응용에서 널리 채택되는 것을 가능하게 할 것이라고 믿는다.

우리는 lithium niobate-on-insulator 광자 플랫폼에서 3차원 모드 크기 변환기를 제작하여 효율적인 에지 커플러를 시연한다. 3차원 모드 크기 변환기는 식각 공정을 사용하여 제작되며, Si 외부 마스크를 사용하여 높이 변화를 제공하고, 리소그래피를 통해 테이퍼링 패턴을 적용하여 폭 변화를 조절한다. 렌즈형 섬유(lensed fibers)를 사용하여 1550 nm 파장에서 3차원 모드 크기 변환기를 통한 측정 에지 결합 효율은 TE 모드에서 약 1.16 dB/facet, TM 모드에서 약 0.71 dB/facet였다.