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KR101553887B1 - 분산을 이용한 모놀리딕 광원 발생장치 및 방법 - Google Patents

분산을 이용한 모놀리딕 광원 발생장치 및 방법 Download PDF

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KR101553887B1
KR101553887B1 KR1020130154248A KR20130154248A KR101553887B1 KR 101553887 B1 KR101553887 B1 KR 101553887B1 KR 1020130154248 A KR1020130154248 A KR 1020130154248A KR 20130154248 A KR20130154248 A KR 20130154248A KR 101553887 B1 KR101553887 B1 KR 101553887B1
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light
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김용희
박현민
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은, 빛을 발생시키는 광원, 및 상기 광원으로부터 입사되는 입사광원의 세기(intensity)를 증가시키도록 상기 입사광원이 내부에서 전반사(total reflection)되도록 형성되고, 상기 입사광원으로부터 비선형성에 의해 파장이 변환된 발생광원을 일측을 통하여 외부로 출력시키도록 상기 일측으로 입사되는 상기 발생광원은 상기 전반사가 이루어지지 않도록 형성되는 크리스탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 발생장치를 제공한다.

Description

분산을 이용한 모놀리딕 광원 발생장치 및 방법{APPARATUS FOR MONOLITHIC WAVELENGTH GENERATING USING THE DISPERSION}
본 발명은 크리스탈 내부의 전반사와 분산을 이용하여 변환된 파장을 발생시키는 광원 발생장치에 관한 것이다.
연속발진 레이저광의 파장변환기술에서는 비선형 광학물질을 사용하는데, 입사광의 세기가 작기 때문에 파장의 변환효율이 매우 작다. 파장을 변환시키는 기술에는 공진기(resonator)를 이용하여 공진기를 입사광의 주파수와 일치시킬 때, 공진조건에서 공진기 내부에서 광의 세기가 증강되는 기술을 이용하는 것이다. 이때, 공진기 내부에 비선형 결정을 위치시키면 증강된 출력 때문에, 변환효율을 크게 높일 수 있다.
또한, 제2고조파(second harmonic)를 발생시킬 때, 외부 공진기에 비선형 크리스탈인 LBO 크리스탈을 두어 약 90% 내외의 변환효율로 1064nm 파장의 입사광에서 532nm 파장의 광원을 획득하는 실험적 결과도 있다. 이러한 파장변환기술에서는 이색거울로 입사광원과 출력광원을 구분하고 있으며, DFG(difference frequency generation) 및 OPO(optical parametric oscillation) 기술에도 적용되어 근적외선 또는 중적외선 광원을 발생시키는데 이용되고 있다.
그리고, 공진기와 결정으로 이루어진 구조를 간단화하는 Monolithic SHG(second harmonic generation) 기술들이 있는데, 이러한 기술에는 입사광원이 공진기 내부에 갇히고, 제2고조파 광원은 바깥으로 출력시키는 이색거울들이 별도로 사용되거나, 일부 크리스탈 면에서는 이색 다중코팅을 적용한 거울이 사용되어야 한다.
또한, 분광기술중 공동고리감쇄분광법(Cavity Ring Down Spectroscopy)은 공진기를 이용하여 입사광의 효과 진행거리를 획기적으로 증대시켜 흡수가 작은 기체 매질의 흡수를 정밀하게 측정하는데 이용하는 기술로, 공진기의 반사율이 높을수록 효과 진행거리가 증대되어 공진기에 사용되는 거울의 반사율을 증가시켜 1에 가깝게 만드는 것이 중요하다. 이에 따라, 크리스탈 또는 광학계 내부의 전반사를 이용하는 구조들이 적용되었고, 단일 크리스탈로 이루어진 공동고리감쇄분광법이 개발되었다. 이러한 기술은 흡수매질이 공진기 외부에서 소멸파(evanescent wave)와 상호작용하는 구조이며, 감쇄되는 형광 또는 광원으로부터 매질의 특성을 측정하는데 이용된다.
한편, 크리스탈 내부에서의 전반사 조건으로 공진현상을 발생시키는 공진기를 이용하여 파장을 변환시키고, 매질의 비선형성으로 발생된 파장의 광원을 광학적 코팅없이 출력하는 장치의 개발이 고려될 수 있다.
본 발명은 비선형 크리스탈을 단결정형 공진기로 구성하고, 입력광원으로부터 비선형성으로 발생된 변환 파장을 광학적 코팅 없이 출력시키는 광원 발생장치를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 발생장치는, 빛을 발생시키는 광원, 및 상기 광원으로부터 입사되는 입사광원의 세기(intensity)를 증가시키도록 상기 입사광원이 내부에서 전반사(total reflection)되도록 형성되고, 상기 입사광원으로부터 비선형성에 의해 파장이 변환된 발생광원을 일측을 통하여 외부로 출력시키도록, 상기 일측으로 입사되는 상기 발생광원은 상기 전반사가 이루어지지 않도록 형성되는 크리스탈을 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 광원 발생장치는 상기 크리스탈의 내부로 상기 광원을 입사시키도록, 상기 크리스탈과 이격되게 배치되어 소멸파(evanescent wave)에 의해 상기 광원으로부터 발생되는 빛을 전달받아 상기 크리스탈의 내부로 입사시키는 프리즘을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 출력광원의 파장은 상기 입력광원의 파장보다 긴 파장으로 이루어질 수 있다.
상기 크리스탈의 내부에서 전반사되는 상기 입사광원으로부터 상기 발생광원을 발생시키도록, 상기 크리스탈의 일면은 상기 입사광원과 위상 정합(phase matching)이 이루어지도록 형성될 수 있다.
상기 발생광원이 흡수되는 것을 감소시키도록 상기 위상 정합이 이루어지는 상기 크리스탈의 일면은, 상기 발생광원이 상기 크리스탈의 외부로 출력되기 전에 상기 위상 정합이 이루어지도록 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 입사광원이 상기 크리스탈의 내부에서 전반사되며 발생되는 공진현상(resonance phenomena)이 안정조건을 만족시키도록, 상기 크리스탈의 일면은 곡면부를 구비할 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 크리스탈 외부로 출력되는 상기 발생광원의 양을 조절하도록, 상기 발생광원이 출력되는 상기 크리스탈의 일측에는 반사방지(anti-reflective) 코팅부재가 설치될 수 있다.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 광원 발생방법을 제안한다. 상기 광원 발생방법은, 내부로 입사되는 입사광원이 전반사(total reflection)되도록 크리스탈의 반사각도를 형성시키는 단계, 및 상기 입사광원으로부터 비선형성에 의해 파장이 변환된 발생광원을 상기 크리스탈의 일측을 통하여 외부로 출력시키도록 상기 일측으로 입사되는 상기 발생광원을 전반사가 이루어지지 않도록 형성시키는 단계를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 반사각도를 형성시키는 단계는, 상기 크리스탈과 이격되어 배치되는 프리즘으로부터 소멸파(evanescent wave)에 의해 상기 크리스탈 내부로 광원을 입사시킬 수 있다.
상기 발생광원의 파장의 길이를 조절하도록, 상기 입사광원이 상기 크리스탈로 입사되는 각도를 조절할 수 있다.
상기 발생광원의 파장의 길이를 조절하도록, 상기 크리스탈의 온도를 조절할 수 있다.
본 발명의 광원 발생장치는 파장에 따라 굴절율이 바뀌는 현상을 이용하여, 매질 조건이 까다로운 영역의 광원을 별도의 코팅처리 없이 출력시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 광원 발생장치는 입력파장과 발생파장을 구별하기 위하여 크리스탈의 표면을 코팅하지 않아도 되므로, 높은 출력의 광원이 발생되는 경우에도 코팅매질에서의 흡수 및 결점으로 인한 장치의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 발생장치를 나타낸 개념도.
도 2a는 크리스탈의 일면에서 파장에 따라 광원이 전반사를 일으키는 예를 나타낸 개념도.
도 2b는 크리스탈의 일면에서 파장에 따라 광원이 굴절을 일으키는 예를 나타낸 개념도.
이하, 본 발명의 광원 발생장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 발생장치(100)를 나타낸 개념도이고, 도 2a는 크리스탈(110)의 일면에서 파장에 따라 광원이 전반사를 일으키는 예를 나타낸 개념도이며, 도 2b는 크리스탈(110)의 일면에서 파장에 따라 광원이 굴절을 일으키는 예를 나타낸 개념도이다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 광원 발생장치(100)는 광원(미도시) 및 크리스탈(110)을 포함한다.
상기 광원은 빛을 발생시키도록 이루어진다. 상기 광원은 LASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)로 이루어질 수 있다.
크리스탈(110)은 상기 광원으로부터 입사되는 입사광원(111)으로부터 비선형성에 의해 파장이 변환된 발생광원(113)을 일측을 통하여 외부로 출력시키도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 크리스탈(110)은 입사광원(111)의 세기(intensity)를 증가시키도록 입사광원(111)이 크리스탈(110)의 내부에서 전반사(total reflection)되도록 형성된다. 이에 따라, 입사광원(111)은 크리스탈(110)의 내부에서 출력이 증강될 수 있다.
그리고, 크리스탈(110)의 비선형성에 의해 파장이 변환된 발생광원(113)을 크리스탈(110)의 일측을 통하여 외부로 출력시키도록, 파장에 따라 굴절율이 바뀌는 현상 즉, 분산을 이용하여 상기 일측으로 입사되는 발생광원(113)은 전반사가 이루어지지 않도록 형성된다. 이에 따라, 크리스탈(110)에 입력광원(111)과 발생광원(113)을 구분하는 별도의 코팅처리 없이 상기 발생광원(113)을 크리스탈(110)의 외부로 출력시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 일측은 도 1에 도시된 바와 같이 A면일 수 있다.
한편, 광원 발생장치(100)는 프리즘(120)을 더 포함할 수 있다.
프리즘(120)은 크리스탈(110)과 이격되게 배치되어 상기 광원으로 크리스탈(110)의 내부로 입사시킨다. 구체적으로, 소멸파(evanescent wave)에 의해 광원으로부터 발생되는 빛을 전달받아 크리스탈(110)의 내부로 입사시킨다. 이때, 크리스탈(110)과 프리즘(120)의 이격되는 거리를 조절하여 크리스탈(110)의 내부로 입사되는 광원의 입사량의 조절이 가능하다. 또한, 크리스탈(110)의 내부로 상기 광원을 입사시키기 위하여 크리스탈(110)의 표면에 별도의 코팅처리를 할 필요성이 없다. 상기 소멸파는 빛이 전반사했을 때 제2 매질 내에 생기는 광파(light wave)와 같이 경계면으로부터의 거리와 함께 지수 함수적으로 감쇠되고, 실효적으로 에너지를 갖지 않는 광파를 의미한다.
한편, 광원 발생장치(100)는 크리스탈(110)의 비선형성에 의해 파장을 변환시켜 입력광원(111) 보다 긴 파장의 발생광원(113)을 발생시키도록 이루어진다.
또한, 크리스탈(110)의 내부에서 전반사되는 입사광원(111)으로부터 상기 발생광원(113)을 발생시키도록, 크리스탈(110)의 일면은 입사광원(111)의 위상 정합(phase matching)이 이루어지도록 형성될 수 있다. 상기 위상 정합은 각 점에서 방사된 파장이 위상을 가지런히 하여 중첩되는 현상을 의미한다.
또한, 발생광원(113)이 흡수되는 것을 감소시키도록 상기 위상 정합이 이루어지는 크리스탈(110)의 일면은, 발생광원(113)이 크리스탈(110)의 외부로 출력되기 전에 상기 위상 정합이 이루어지도록 형성될 수 있다.
한편, 광원 발생장치(100)는 입사광원(111)이 크리스탈(110)의 내부에서 전반사되며 발생되는 공진현상(resonance phenomena)이 안정조건을 만족시키도록, 크리스탈(110)의 일면은 곡면부(115)를 구비할 수 있다.
한편, 광원 발생장치(100)는 크리스탈(110) 외부로 출력되는 발생광원(113)의 양을 조절하도록, 발생광원(111)이 출력되는 크리스탈(110)의 일측에는 반사방지(anti-reflective) 코팅부재(117)가 설치될 수 있다. 또한, 크리스탈(110)의 적어도 일면에는 크리스탈(110)이 외부의 충격으로부터 손상되는 것을 방지하도록 보호코팅(미도시)이 설치될 수도 있다.
이하, 분산을 이용한 모놀리식 광원 발생방법에 관하여 설명한다.
상기 광원 발생방법은 내부로 입사되는 입사광원(111)이 전반사(total reflection)되도록 크리스탈(110)의 반사각도를 형성시키는 단계, 및 입사광원(111)으로부터 비선형성에 의해 파장이 변환된 발생광원(113)을 크리스탈(110)의 일측을 통하여 외부로 출력시키도록, 상기 일측으로 입사되는 상기 발생광원(113)을 전반사가 이루어지지 않도록 형성시키는 단계를 포함한다.
한편, 상기 반사각도를 형성시키는 단계는, 크리스탈(110)과 이격되어 배치되는 프리즘(120)으로부터 소멸파(evanescent wave)에 의해 크리스탈(110) 내부로 상기 광원을 입사시킬 수 있다.
또한, 발생광원(113)의 파장의 길이를 조절하도록, 입사광원(111)이 크리스탈(110)로 입사되는 각도를 조절할 수 있다. 상기 입사되는 각도는 프리즘(120)의 배치를 변경함에 따라 이루어질 수 있다.
또한, 발생광원(113)의 파장의 길이를 조절하도록, 크리스탈(110)의 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 파장은 온도가 높을수록 전달되는 속도가 빠르므로, 크리스탈(110)의 온도를 상승시켜 발생광원(113)의 파장의 길이를 조절할 수 있다.
이하, 입사광원(111)이 전반사 되는 조건에 대하여 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
Figure 112013113626412-pat00001
위의 도면은, 상기 광원이 1에서 2 방향으로 진행될 때 굴절과 반사가 이루어지는 현상을 나타낸다. 여기서, n1 및 n2는 각각 매질 1 및 2의 굴절율을 의미한다. 입사광원과 굴절광원의 관계는 스넬의 법칙
Figure 112013113626412-pat00002
을 따른다. 이때, n1 > n2의 조건에서 굴절된 빛은 법선과 90도의 각도를 이루는 입사광원 조건이 존재하게 되며, 이 각도보다 큰 각도로 크리스탈(110)의 표면에 입사가 이루어지면 굴절되는 빛 없이 모두 반사가 일어나게 된다.
이하, 비선형 크리스탈의 한 종류인 LiNbO3를 예를 들어 분산식에 대하여 설명한다.
빛은 매질을 진행할 때, 파장에 따라 굴절율에 차이를 나타낸다. LiNbO3의 경우, negative uniaxial crystal(no>ne)이면서 파장변환 매질로 사용되는 대표적인 크리스탈로서 광축을 하나만 갖는 크리스탈을 의미한다. 투과영역이 330nm ~ 5500 nm로 고조파 발생뿐만 아니라, DFG(difference frequency generation) 또는 OPO(optical parametric oscillation)에 의하여 중적외선 영역의 광원을 발생시키는 크리스탈로 널리 이용된다.
LiNbO3 크리스탈의 분산식은 아래와 같다
Figure 112013113626412-pat00003
여기서, no 와 ne는 크리스탈의 광축에 따른 굴절율을 나타낸다. 마찬가지로 여러 비선형 결정에서도 분산식이 주어져있다. 이를 그림으로 나타내면 아래의 도면과 같다.
Figure 112013113626412-pat00004
굴절율은 약 400nm파장에서는 2.4정도의 값을 갖고, 5000nm 파장에서는 약 2.0의 값을 갖는다.
빛의 굴절 및 반사조건에서 또 다른 중요한 값은 Brewster 각도인데, 이 각도는 p 편광을 이루는 광원이 크리스탈 내부에서 바깥으로 진행할 때, 반사되는 광원이 없는 조건이 되는 각도이다.
아래의 도면은, 위 파장에 따른 굴절율의 도면을 사용해서 전반사 각도와 Brewster 각도를 계산한 값으로서, 전반사 각도보다 크게 입사하는 광원에 대해서는 모두 전반사되는 조건을 만족한다.
Figure 112013113626412-pat00005
이하, 파장별 전반사 조건에 대하여 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한다.
예를 들어, 입사되는 각도가 28도인 경우, 편광방향은 s-편광으로 extra-ordinary(ne) 방향이 되면, 1000 nm 파장의 광원은 도면 2a와 같이 전반사를 한다. 반면, 4000nm 이상의 광원에서는 no 또는 ne 즉, extra-ordinary 또는 ordinary 방향의 편광에 대하여 모두 전반사 조건을 만족하지 못하므로, 도 2b와 같이 굴절된 광원이 나오게 된다.
예를 들어, 약 25.5도의 각도로 입사되는 400nm 광원(extraordinary, s-pol)과 366.3nm 광원(extraordinary, s-pol)에 대해서는 전반사가 이루어지지만, DFG로 발생되는 4347nm 광원(ordinary, p-pol)에 대해서는 Brewster 조건을 만족하게 되어 손실 없이 크리스탈 외부로 나오는 조건을 만족한다.
이하, DFG(difference frequency generation) 조건과 파장별 전반사 조건에 대하여 설명한다.
DFG를 발생시킬 때, 상기 광원은
Figure 112013113626412-pat00006
가 만족되는 크리스탈(110)의 축에서의 각도로 입사되어야 한다.
예를 들어, pump 파장을 856nm, signal 파장을 1056nm 라고 하면 idler 파장은 약 4519nm가 된다. 이때, 상기 위상 정합 조건에 따라, pump(e)와 signal(e) 파장의 편광은 같고, idler(o) 파장의 편광은 수직방향으로 발생 된다. 각 광축과 파장에 따른 굴절율을 나타내면 아래의 표와 같다.
Figure 112013113626412-pat00007
표 1을 참조하면, 1056nm 와 855 nm 광원에 대하여 각각 최소 전반사 각도는 27.63도 및 27.44도이고 4520 nm파장의 전반사 각도는 28.64도이므로, 상기 광원이 크리스탈(110)의 내부에서 27.63도와 28.64도 사이의 각도로 크리스탈(110) 표면에 입사된다면 1056nm 와 856nm 광원은 전반사를 하고, 4530nm 광원은 전반사 조건을 만족하지 않게 되어 크리스탈(110)의 외부로 빠져나오게 된다. 이때, 27.63도에 근접하게 설계하는 것이 발생광원(113)의 출력 효율을 높일 수 있다.
그리고, 발생광원(113)이 출력되는 크리스탈(110)의 표면을 제외한 크리스탈(110)의 일면에서는 27.63도 이상으로 입사되도록 설계하면 입사되는 두 개의 광원은 모든 면에서 전반사 조건이 된다.
이하, 상기 DFG의 실시예들에 대하여 설명한다.
제1 실시예는, 도 1을 참조하면, 크리스탈(110)의 일면은 곡면으로 형성되어 내부 공진기가 안정조건을 만족한다. 크리스탈(110)의 광축은 발생광원(113)이 발생되는 영역에서 상기 위상정합 조건을 만족하도록 크리스탈(110)의 광축의 방향이 결정된다.
크리스탈(110)의 내부 전반사가 이루어지는 경우, 프리즘(120)을 크리스탈(110)에 근접시키면 손실파(evanescent wave)에 의하여 외부의 광원이 크리스탈(110)의 내부로 입사될 수 있다. 이와 같은 방법으로 외부의 pump광원(856nm) 및 signal(1056nm)광원을 크리스탈(110) 내부의 공진기로 입사시킬 수 있다. 크리스탈(110)의 내부에서 출력이 증강된 pump 및 signal 광원은 크리스탈(110)의 일면에서 상기 위상 정합 조건에 의해 DFG 광원을 발생시킨다. 이때 발생된 4500nm 광원은 A면에서 전반사 조건을 만족하지 않아 크리스탈(110)의 외부로 빠져나오게 되고, 855nm 및 1056nm 광원은 전반사조건을 만족하여 모두 반사된다. 또한, 크리스탈(110)의 A면에 코팅을 하여, 4500nm 광원이 나오는 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅은 반사방지(anti-reflective) 코팅부재(117)일 수 있다.
제2 실시예는, LiIO3 크리스탈을 이용하는 것으로서, LiIO3 크리스탈은 0.3~6.0um 까지 투명성 범위(transparency range)를 갖는 크리스탈로, LiIO3 크리스탈을 사용했을 때, 분산을 이용하여 출력 가능한 구성을 나타내면 아래의 표 같다.
Figure 112013113626412-pat00008
표 2를 참조하면, LiIO3 크리스탈 또한 DFG가 가능한 영역을 갖고 있지만, 그 영역이 넓지는 않다.
제3 실시예는, LiINbO3 크리스탈을 이용하는 경우로서, 짧은 파장의 광원을 사용하면 더욱 조건이 완화될 수 있다. LiINbO3 크리스탈의 구성을 나타내면 아래의 표와 같다.
Figure 112013113626412-pat00009
표 3을 참조하면, 전반사 각도의 범위가 24.9307 ~ 29.0497로서 비교적 넓은 각도 영역을 갖고 있다. 특히, 크리스탈(110)의 각도가 25.899도로 형성되는 경우, 입사되는 두 광원에 대해서는 전반사를 하고, 발생되는 파장에 대해서는 Brewster 조건이 만족되어, 별도의 코팅처리 없이 변환 파장의 발생효율을 극대화시킬 수 있다.
제4 실시예는, negative uniaxial crystal(no>ne)이면서 eeo DFG 또는 OPO가 되는 조건을 갖는 크리스탈을 이용하는 것으로서, 이러한 크리스탈은 CdSe(Cadmium Selenide), CdGeAs2(Cadmium Germanium Arsenide), ZnGeP2(Zinc Germanium Phosphide), AgGaSe2(Silver Gallium Selenide), BBO(beta-barium borate), KDP 중 하나로 이루어질 수 있다.
또한, positive uniaxial crystal(ne>no)이면서 ooe DFG 또는 OPO 상호작용을 하고, 분산을 이용하여 광원을 발생시키는 크리스탈은 Quartz, CdSe(Cadmium Selenide), GaSe(Gallium Selenide) 중 하나로 이루어질 수 있다.
한편, positive uniaxial crystal(ne>no)인 Te(Tellurium)의 경우에는 eeo상호작용을 하면서 분산을 이용하여 광원을 발생시키는 SFG(sum frequency generation) 발생이 가능하다.
다만, 본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정됨은 아니고, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. 또한, 특허청구범위로부터 파악되는 본 발명의 권리범위와 비교하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자 수준에서 변형, 부가, 삭제, 치환 가능한 발명 등 모든 균등한 수준의 발명에 대하여는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.
100 : 광원 발생장치 110 : 크리스탈
120 : 프리즘 111 : 입사광원
113 : 발생광원

Claims (11)

  1. 빛을 발생시키는 광원; 및
    상기 광원으로부터 입사되는 입사광의 세기(intensity)를 증가시키도록 상기 입사광이 내부에서 전반사(total reflection)되도록 형성되고, 상기 입사광으로부터 비선형성에 의해 파장이 변환된 발생광이 상기 전반사가 이루어지지 않는 상태로 일측을 통하여 외부로 출력시키도록 형성되는 크리스탈을 포함하고,
    상기 입사광이 상기 크리스탈의 내부에서 전반사되며 발생되는 공진현상(resonance phenomena)이 안정조건을 만족시키도록, 상기 크리스탈의 일면은 곡면부를 구비하며,
    상기 크리스탈은 LiIO3 또는 LiINbO3이고, 상기 입사광이 입사되는 크리스탈의 표면은 공기와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 광 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 크리스탈의 내부로 상기 입사광을 입사시키도록, 상기 크리스탈과 이격되게 배치되어 소멸파(evanescent wave)에 의해 상기 입사광으로부터 발생되는 빛을 전달받아 상기 크리스탈의 내부로 입사시키는 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발생장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발생광의 파장은 상기 입사광의 파장보다 긴 파장으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 발생장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 크리스탈의 내부에서 전반사되는 상기 입사광으로부터 상기 발생광을 발생시키도록, 상기 곡면부를 구비하는 크리스탈의 일면은 상기 입사광과 위상 정합(phase matching)이 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광 발생장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 크리스탈은,
    상기 크리스탈의 일면에서 전반사된 발생광이 도달하게 되는 다른 일면을 구비하고,
    상기 다른 일면은,
    지면과 일정 경사를 이루도록 형성되고, 상기 발생광이 흡수되는 것을 감소시키도록 상기 발생광이 상기 크리스탈의 외부로 출력되기 전에 상기 위상 정합을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 광 발생장치
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 크리스탈 외부로 출력되는 상기 발생광의 양을 조절하도록, 상기 발생광이 출력되는 상기 크리스탈의 일측에는 반사방지(anti-reflective) 코팅부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 광 발생장치.
  8. 내부로 입사되는 입사광이 전반사(total reflection)되도록 크리스탈의 반사각도를 형성시키는 단계; 및
    상기 입사광으로부터 비선형성에 의해 파장이 변환된 발생광이 상기 전반사가 이루어지지 않는 상태로 상기 크리스탈의 일측을 통하여 외부로 출력시키도록 형성시키는 단계를 포함하고,
    상기 입사광이 상기 크리스탈의 내부에서 전반사되며 발생되는 공진현상(resonance phenomena)이 안정조건을 만족시키도록, 상기 크리스탈의 일면은 곡면부를 구비하며,
    상기 크리스탈은 LiIO3 또는 LiINbO3이고, 상기 입사광이 입사되는 크리스탈의 표면은 공기와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 광 발생방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반사각도를 형성시키는 단계는,
    상기 크리스탈과 이격되어 배치되는 프리즘으로부터 소멸파(evanescent wave)에 의해 상기 크리스탈 내부로 광을 입사시키는 것을 특징으로 하는 광 발생방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발생광의 파장의 길이를 조절하도록, 상기 입사광이 상기 크리스탈로 입사되는 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 광 발생방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 발생광의 파장의 길이를 조절하도록, 상기 크리스탈의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 광 발생방법.
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