" />
  • 최종편집 2024-02-23(금)
 

  과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’)는 서울대학교 박홍규 교수 연구팀이 호주국립대학교 키브샤 교수팀과 공동연구로 고효율·고성능 초소형 나노레이저 기술 개발에 성공했다고 밝혔다. 

 

image02.png

[소용돌이 나노레이저의 개념도 / 그림 및 그림설명 : 서울대학교 박홍규 교수] 

 

  과기정통부 기초연구사업(중견연구) 지원으로 수행한 이번 연구 성과는 국제학술지「네이처 포토닉스(Nature Photonics)」에 11월 28일(현지시간 11.27.(월) 16시, GMT) 게재*되었다. * 논문명 : Vortex nanolaser based on a photonic disclination cavity 


  최근 광학 분야에서는 빛의 특성을 제어하는 방법을 찾는 노력이 활발하다. 특히, 빛의 각운동량을 조절하면 대용량 광통신 등 여러 분야에 응용할 수 있기 때문에 많은 연구자들이 빛을 증폭하는 장치인 레이저 개발에 몰두하고 있다. 


  기존에는 빛이 각운동량을 갖게 하는 필터와 레이저 장치를 결합하는 방법을 이용했는데, 이는 수십 마이크로미터[㎛] 이상으로 크기가 크고 성능이 낮다는 한계가 있었다.


  또한, 작은 에너지에도 동작하는 초소형 레이저 장치는 성능은 뛰어나지만 각운동량을 가질 수 없어, 이전에 보고된 연구와는 완전히 다른 접근이 필요한 상황이었다.

 

image01.png

[‘디스클리네이션 광공진기’제작 과정 / 그림 및 그림설명  : 서울대학교 박홍규 교수 ]

 

  연구팀은 응집물리학과 광학에서 전자와 빛을 기술하는 계산식이 유사하다는 점에 착안하여, 레이저 장치에 필요한 광공진기*를 독창적인 방법으로 설계하여 문제해결의 실마리를 찾았다.* 광공진기 : 레이저 빛을 구현하기 위해 필요한 빛을 가두는 장치


  연구팀이 제작한 인공 결정체에서 원자의 위치에 원자 대신 공기구멍을 넣는 방법으로 새로운 레이저 구조인 ‘디스클리네이션* 광공진기’를 개발하고, 레이저에서 나오는 빛이 시계(또는 반시계)방향으로 돌아가는 소용돌이 나노레이저를 구현하는 데 성공했다.

* 디스클리네이션(Disclination) : 결정 속의 원자배열에 일어나는 교란을 말하며 회전어긋나기라고도 함 


  실험적인 확인을 위해 반도체 기판에 새롭게 개발한 광공진기를 제작한 후 레이저 빛을 관측한 결과 궤도 각운동량을 갖는 소용돌이 레이저 빛을 확인하였다. 연구팀이 개발한 광공진기의 크기는 그동안 학계에 보고된 것에 비해 3.75배 더 작고, 레이저의 효율은 24배 늘어났다.


  박홍규 교수는 “이번 연구는 디스클리네이션 공진기라는 새로운 레이저 구조를 개발하고 초소형 소용돌이 나노레이저를 처음 선보인 데 의의가 있다”라며 “새로운 나노레이저는 편광 특성까지 원하는 대로 제어할 수 있어 새로운 고집적 광자/양자회로 연구에 그 가치가 매우 클 것으로 예상된다”라고 밝혔다. 

전체댓글 0

  • 09549
비밀번호 :
메일보내기닫기
기사제목
세계에서 가장 작은 고효율·고성능 초소형 나노레이저 개발에 성공
보내는 분 이메일
받는 분 이메일