다이아몬드 광결정 공동의 광굴절 튜닝

단결정 다이아몬드 나노공동은 양자 및 비선형 광학 기술에 막대한 잠재력을 지니고 있으며, 공진 주파수를 정밀하게 제어하는 능력은 다양한 응용 분야에 필수적입니다. 특히 현장(in situ) 튜닝은 매우 중요합니다. 본 연구는 다이아몬드 나노공동의 결정론적 공진 튜닝을 시연합니다. 연구팀은 소자 내에서 3차 고조파(third-harmonic) 빛의 발생과 동시에 광굴절 효과를 관찰했습니다. 이 효과는 공동 공진 주파수를 20.2(2) GHz만큼 청색 편이시켰으며, 이는 공동 선폭을 초과하는 값입니다. 이러한 변화는 굴절률의 $-1.05(1) \times 10^{-4}$ 분수 변화에 해당하며, 수십 시간에 걸쳐 이완되었습니다. 광굴절은 2차 비선형 효과이며 다이아몬드에서는 사라지는 $ \chi^{(2)} $로 인해 이전에 관찰되지 않았습니다. 그러나 본 연구에서 관찰된 현상은 전하를 띤 결정 결함에서 발생하는 전기장에 의해 0이 아닌 $ \chi^{(2)} $가 생성되는 것과 일치합니다. 이러한 발견은 공진 비선형 및 양자 광자 응용을 위한 다이아몬드 공동 튜닝을 가능하게 할 뿐만 아니라, 2차 비선형성에 의존하는 다이아몬드 주파수 변환기 및 전기 광학 변조기 구현의 길을 열 수 있습니다.