비선형광학이 센서분야에도 적용되는 경우가 있나요?
비선형광학이 센서분야에도 적용되는 경우가 있나요? 있다면 어떠한 분야에 어떤방식으로 적용되는지가 궁금합니다. ㅇㅅㅇㅅㅇㅅ
안녕하세요.
비선형광학(Nonlinear Optics)은 강한 빛과 물질 간 상호작용에서 발생하는 다양한 비선형 효과를 다루는 학문 분야로, 센서 기술에서도 중요한 역할을 하고 있습니다. 특히 비선형광학적 현상은 고감도 센서 개발에 응용될 수 있으며, 다음과 같은 방식으로 다양한 센서 분야에 적용됩니다.
가장 먼저 주파수 변환을 통한 센싱이 있습니다. 비선형광학의 대표적인 효과인 주파수 변환, 제2고조파 발생(Second-Harmonic Generation ; SHG)과 같은 현상은 물질 내 특정 특성이나 불순물의 존재를 민감하게 감지하는 데 사용됩니다. SHG 센서는 물질의 표면 특성이나 두께를 정밀하게 측정할 수 있는 기술로서, 특히 반도체 웨이퍼와 같은 산업 재료 분석에서 널리 사용됩니다. 이러한 비선형광학 센서는 물질에 강한 레이저를 조사하여 생성된 고조파를 감지함으로써, 분석 대상 물질의 분자 구조나 표면 상태를 고해상도로 탐지할 수 있습니다.
또, 라만 분광법을 기반으로 한 비선형광학 센서가 있습니다. 비선형 라만 산란은 특정 화합물이나 분자의 진동 모드에 매우 민감하게 반응하기 때문에, 화학적 성분 분석에 유용합니다. 예를 들어, 표면 향상 라만 분광법(SERS)은 나노 구조 표면에서 비선형 라만 산란을 이용하여 매우 낮은 농도의 화학 물질이나 생체 분자를 감지할 수 있습니다. 이는 특히 생화학적 센서 분야에서, 단백질이나 DNA와 같은 생체 분자 감지에 활용되고 있으며, 극미량의 샘플로도 높은 감도를 보입니다.