Upconversion nanoparticle(UCNP) is nanoparticle that absorb low energy photon and emit higher energy photon through the upconversion process. It is widely used in bio industry such as fluorescence imaging, in vibo label imaging, bio sensor and photodynamic therphy. UCNP is not limited in bio industry application; it has a potential to use as micro laser, microfluidic chip, and patterning on UCNP thin film. Furthermore, when UCNP is coated on glass, third harmonic wave which generated from glass is amplified by UCNP. However, due to the limitation of experimental configuration of recent study, the incident light which has optimal emission wavelength is not used. To improve this, the dual beam configuration is introduced to maximized the amplification efficiency of third harmonic generation. $1550 nm$ femtosecond pulse and $980 nm$ continuous wave is simultaneously focused on UCNP thin film, and the amplificaiotn of third harmonic generation is detected. This is evidence that UCNP can be used as optical amplifier.
상향변환 나노 입자는 주파수 상향변환 현상에 의해 낮은 에너지의 광자를 흡수하여 높은 에너지의 광자를 방출하는 나노 입자이다. 상향변환 나노 입자는 형광 이미징, 생체 내 라벨 이미징, 바이오 센서, 광역학 치료 등 바이오 산업에 많이 활용되어지고 있다. 상향변환 나노 입자는 바이오 산업의 응용에 국한되지 않고, 상향변환 나노 입자 박막 패터닝, 마이크로 레이저, 마이크로 유체칩 등을 이용한 다양한 활용 가능성을 가지고 있다. 더 나아가서 상향 변환 나노 입자를 유리 위에 코팅할 경우, 유리에서 생성되는 3차 조화파가 증폭되는 연구도 보고된 바 있다. 그러나 기존 3차 조화파 증폭 연구는 실험적 구성 한계로 인해 상향변환 나노 입자의 최적 방출 효율을 가지는 입사광이 사용되지 못하였다. 이를 개선하여 이중 입사광 구성을 설계하여 3차 조화파의 증폭 효율 극대화를 실현하고자 한다. $1550 nm$ 펨토초 펄스와 $980 nm$ 연속파가 동시에 상향변환 나노 입자 박막에 입사될 때, 유리에서 생성하는 3차 조화파를 증폭하는 현상을 관찰 할 수 있었다. 이는 추후에 상향변환 나노 입자가 광증폭기로의 활용이 가능함을 시사한다.
