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한국연구재단은 최무한(경북대․사진) 교수·민범기(KAIST)교수 공동연구팀이 투명망토 연구분야의 이론적 토대인 변환광학을 이용해 초소형 레이저의 핵심소자인 고품질의 방향성 빛을 내보내는 광-공진기 설계기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 광-공진기는 공진현상을 이용해서 특정 진동수의 전자기파(빛)를 일정시간 동안 가두어 두는 장치이다. 기존에 광-공진기를 원형으로 만들면 매우 오래 동안 머무르는 빛(속삭임의 회랑 모드)이 얻어진다는 것은 잘 알려져 있었으나, 공진기 밖으로 빠져 나오는 빛이 모든 방향으로 균일해 성능이 저하되는 단점이 있었다. 연구팀은 변환광학을 이용해 매우 높은 품위값과 빛의 방출 방향성을 동시에 갖는 변형된 속삭임의 회랑 모드를 구현하는 방법을 개발했다. 이를 통해 기존대비 1000배 이상 공진기 안에 빛이 오랫동안 머물도록 하여 높은 주파수 분해능을 갖는 고품질의 빛이 한쪽 방향으로만 나올 수 있게 하는 광-공진기 설계 원리를 최초로 제시했다. 이는 광-기반 바이오 및 가스 센서의 측정 정밀도를 수천 배 이상 끌어 올릴 수 있는 초소형 단방향 레이저 설계의 핵심 원천기술이라는 점에서 의미가 크다. 또 최근 활발히 연구되는 메타물질 분야와 초소형 광-공진기 연구 분야를 융합한 최초의 연구 결과라는 점에서도 주목된다. 최무한 교수는 “이번 연구성과는 차세대 광-정보처리 소자 설계의 원천기술이다. 앞으로 고효율 초소형 레이저, 차세대 광-바이오센서 개발 등에 적용될 수 있으며, 음파, 탄성파 등 다양한 물리적 파동에서 발생하는 공진 모드를 설계하는 방법론으로 확장되면 재료공학, 나노과학 등에서 영향을 줄 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 설명했다. 이 연구성과는 교육부 이공학개인기초연구지원사업(기본연구), 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구), 글로벌프론티어사업의 지원으로 수행됐다.세계적인학술지 네이처 포토닉스(Nature Photonics) 올해 9월26일자 논문으로 게재되었고 표지에도 소개됐다. 뉴시스 |
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입력 : 2016년 10월 05일
