다이아몬드 내 질소-공석(N-V) 센터는 실온에서 자기장 측정을 위한 견고한 고체상 플랫폼을 제공한다. 접근이 불가능한 영역을 관찰하는 데 그 잠재력을 활용하기 위해, 본 연구에서는 N-V 다이아몬드 기반 자력계의 소형 내시경(endoscopic) 구성에 대해 제시한다. 내시경 자력계는 레이저 여기 및 광발광(PL) 수집을 위해 대형 코어(optical) 광섬유와 벌크(bulk) N-V 다이아몬드를 통합하여 개발되었다. 다이아몬드와 광섬유는 광섬유를 통해 PL 수집을 향상시키도록 특별히 형상화하였다. 또한 내시경 헤드의 3D 프린팅 구조를 사용하여 N-V 축을 따라 편향 자기장을 정렬하기 쉽게 하였다. 연속파(cw) 자력계측을 통해 약 3 nT/Hz${}^{1/2}$의 자기장 감도를 달성하였다. 내시경 직경은 대부분의 상용 내시경 치수에 맞추기 위해 10 mm로 제한하였다. 내시경 헤드에서 다이아몬드와 자석 사이의 작은 간격으로 인해 발생한 자기장 비균일성은 전체 감도를 제한하였다. 내시경 헤드 바깥의 충분한 거리에서 자석을 배치하면 감도는 0.85 nT/Hz${}^{1/2}$까지 추가로 개선될 수 있다. 본 연구의 내시경 설계는 기계적으로 안정적이며, 필요에 따라 프로브 헤드에 다른 기능들을 통합할 수 있는 추가 기회를 제공한다.

또한 40 kHz의 반복률과, HF와 HCl의 몰비가 1:5인 화학 조성의 조합으로 이루어졌다. 그 결과 약 23:1의 높은 종횡비와 인상적인 식각 속도 1200 µm/h를 얻었다.

다이아몬드 내 질소-공석(N-V) 센터는 실온에서 자기장 측정을 위한 견고한 고체상 플랫폼을 제공한다. 접근이 불가능한 영역을 관찰하는 데 그 잠재력을 활용하기 위해, 본 연구에서는 N-V 다이아몬드 기반 자력계의 소형 내시경(endoscopic) 구성에 대해 제시한다. 내시경 자력계는 레이저 여기 및 광발광(PL) 수집을 위해 대형 코어(optical) 광섬유와 벌크(bulk) N-V 다이아몬드를 통합하여 개발되었다. 다이아몬드와 광섬유는 광섬유를 통해 PL 수집을 향상시키도록 특별히 형상화하였다. 또한 내시경 헤드의 3D 프린팅 구조를 사용하여 N-V 축을 따라 편향 자기장을 정렬하기 쉽게 하였다. 연속파(cw) 자력계측을 통해 약 3 nT/Hz${}^{1/2}$의 자기장 감도를 달성하였다. 내시경 직경은 대부분의 상용 내시경 치수에 맞추기 위해 10 mm로 제한하였다. 내시경 헤드에서 다이아몬드와 자석 사이의 작은 간격으로 인해 발생한 자기장 비균일성은 전체 감도를 제한하였다. 내시경 헤드 바깥의 충분한 거리에서 자석을 배치하면 감도는 0.85 nT/Hz${}^{1/2}$까지 추가로 개선될 수 있다. 본 연구의 내시경 설계는 기계적으로 안정적이며, 필요에 따라 프로브 헤드에 다른 기능들을 통합할 수 있는 추가 기회를 제공한다.

또한 40 kHz의 반복률과, HF와 HCl의 몰비가 1:5인 화학 조성의 조합으로 이루어졌다. 그 결과 약 23:1의 높은 종횡비와 인상적인 식각 속도 1200 µm/h를 얻었다.

우리는 양자 프로브와 단일광자 검출기를 사용하여, 조사 대상 시료(analyte)의 흡수 매개변수에서의 극미소 결함을 측정하는 양자 향상 차등 측정(differential measurement) 기법을 연구한다. 이를 위해 프로브로서 두 가지 대표적인 비고전적 빛의 상태, 즉 쌍둥이 포크(twin-Fock) 상태와 두 모드 스퀴즈 진공(two-mode squeezed vacuum) 상태를 고려한다. 결함을 검출하는 능력을 정량화하는 신호대잡음비(SNR)를, 결맞은(coherent) 상태 입력을 사용하는 대응하는 고전적 영상(imaging) 기법과 비교한다. 광자 손실과 배경 잡음과 같은 실제에서 흔히 나타나는 전형적인 시스템 불완전성을 기준으로 정량적 비교를 수행한다. SNR에서의 양자적 향상은 일반적으로 만델 Q-파라미터(Mandel Q-parameter)와 노이즈-저감-인자(noise-reduction-factor)로 기술될 수 있으며, 이는 시료에 입사하는 입력 상태를 특성화함을 보인다. 이에 따라 양자 향상이 유지되며 동시에 더 증가될 수 있는 조건을 규명한다. 본 연구는 시간 적분(time-integrated) 단일광자 검출기를 사용하는 차등 측정 방식의 양자 영상 실험에서 SNR을 향상시키기 위한 지침을 제공할 것으로 기대한다.

다이아몬드 내 질소-공석( $N$ -) 중심은 실온에서 자기장 측정을 위한 강건하고 견고한 고체상 플랫폼을 제공한다. 접근이 어려운 영역을 조사하는 데 이러한 잠재력을 활용하기 위해, 여기서는 N -다이아몬드 기반 자력계의 소형 내시경 구성(endoscopic configuration)을 제시한다. 내시경 자력계는 레이저 여기 및 광발광(PL) 수집을 위해 대구경 코어 광섬유를 벌크 N -다이아몬드에 통합함으로써 개발되었다. PL 수집을 섬유를 통해 향상시키도록 다이아몬드와 섬유를 특별히 형상화하였다. 또한 3차원 프린팅된 내시경 헤드를 사용하여 바이어스 자기장을 N -축 방향으로 정렬하는 것을 용이하게 하였다. 연속파 자력계 측정(continuous-wave magnetometry)으로 20 Hz에서 약 3 nT/√Hz의 자기장 감도를 달성하였다. 내시경 헤드에서 다이아몬드와 자석 사이의 작은 분리로 인해 발생한 자기장 비균일성이 전체 감도를 제한하였다. 내시경 헤드 외부의 충분한 거리에서 자석을 배치하면 20 Hz에서 0.85 nT/√Hz까지 추가로 개선될 수 있었다. 우리의 내시경 설계는 기계적으로 안정적이며, 필요에 따라 프로브 헤드에 다른 기능을 통합할 수 있는 추가적인 기회를 제공한다.

이 논문은 광학 과학 분야에서 국제적 및 국내적 지형을 깊이 있게 형성한 선도적 리더이자 영감의 멘토였던 김대식 교수의 소중한 추모를 위해 헌정되었으며, 나노포토닉스에서 그의 과학적 열정의 핵심이었던 주제들을 다룬다. 김 교수의 연구는 표면 플라즈모닉스, 근접장 광학, 그리고 테라헤르츠 플라즈모닉스 및 분광에 이르기까지 폭넓게 이루어졌고, 각 분야는 빛과 물질의 상호작용을 기존의 한계를 넘어 탐구하고자 했던 그의 지속적인 헌신을 반영한다.

유리 재료는 우수한 물리적 특성으로 인해 첨단 기술에서 점차 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 유리는 취성(脆性)이며 열적 및 기계적 응력에 민감하기 때문에 정밀 가공은 여전히 주요한 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 구면수차 보조 필라멘테이션(spherical-aberration-assisted filamentation)과 레이저 유도 딥 에칭(Laser-Induced Deep Etching, LIDE)을 결합하여 융합 실리카 기판에서 전례 없는 고정밀 마이크로 홀 가공을 달성하는 새로운 접근법을 제시한다. 강력한 펨토초 레이저 빔에 의도적으로 구면수차를 도입함으로써 박막의, 균일하게 연장된, 그리고 안정적인 필라멘트를 생성하고, 이는 표준 필라멘테이션에서 흔히 나타나는 원치 않는 플라즈마 형성과 열 변형을 효과적으로 억제한다. 이 방법을 사용하여 다양한 크기의 시편에서 직경이 10 $\mu$m까지 작은 마이크로 홀을 제작하였으며, 1 mm 두께 시편에서도 거의 0에 가까운 테이퍼(taper)를 유지하였다. 측벽은 나노 스케일의 매끄러움( Ra = 38.1 nm, RMS = 53.9 nm)을 보였고, 홀 영역은 다수의 실험에서 약 \sim 1.0\%의 변동만 나타내 우수한 반복성을 나타냈다. 본 연구의 단순한 광학 구성은 특수 부품에 의존하는 기존 접근법에 비해 비용을 크게 낮추는 동시에 기하학적 다양성, 최소 손상, 정밀도, 반복성이라는 핵심 요구 조건을 적절한 수준으로 충족한다. 본 연구는 정밀 유리 가공 분야에서 중요한 진전이며, 향후 미세구조 전자, 광학 및 마이크로플루이딕스 장치에 대한 기반을 마련한다.