경상국립대 연구팀이 10분 만에 전 가시광영역에서 빛의 파장을 조절할 수 있는(파장가변형) 레이저 어레이 제작 기술 개발에 성공했다.
경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 자연과학대학 물리학과 정미윤 교수팀(최현종 석사과정, 남영우 교수, ㈜알바트레이스 곽금철 박사 공동 연구)은 광자결정인 콜레스테릭액정(CLC)이 채워진 웨지형태의 셀에 단 한 번의 낮은 전압을 흘려 가시광선 전체 범위에서 연속적으로 레이저의 파장을 조정할 수 있는 레이저 어레이를 10분 이내에 구현하는 데 성공했다고 22일 발표했다.
연구팀은 “CLC 셀 내에서 형성되는 광 밴드갭(photonic bane gap)의 위치를 500nm 이상의 파장 영역에서 조정이 가능했다”며 “이 광학적 특성을 이용하면 파장가변 레이저뿐만 아니라 다기능성(Multifunctional) 광학 소자(원형 편광기, 광 밴드 패스 필터, 광 노치필터, 미러 등의 기능을 동시에 가짐)를 만들 수 있다”고 설명했다.
일반적으로 레이저는 많은 분야에서 활용되고 있으며, 정밀한 측정과 연구를 요구하는 첨단 분야에서도 중요한 광학 소자 가운데 하나다. 특히 파장가변 레이저 개발의 필요성은 증가하고 있으나 연속 파장가변이 가능한 넓은 스펙트럼 영역을 확보하기가 어렵고 고가의 경비가 요구되며 제작하기에도 많은 시간이 소요된다고 연구팀은 설명했다.
이번 연구 결과는 국내 특허등록을 완료해 원천기술 권한을 확보하였고, 레이저 소자 생산 비용을 획기적으로 낮출 수 있고 레이저 성능과 효율은 높임으로써 상용화 가능성도 높였다.
연구팀은 앞으로 능동 파장가변 레이저를 필요로 하는 광(光)산업(파장가변 레이저, 광통신 시스템, 분광학, 센서, 의료 진단 등)의 혁명적인 발전을 가져올 수 있을 것으로 기대했다.
이 연구 결과는 2024년 7월 국제 저명 학술지(레이저 및 포토닉스 리뷰)에 게재됐다. 또 이 논문의 우수성과 가치를 인정받아 저널의 뒤표지(백 커버: Back Cover)로 선정돼 온라인에 게재됐다.
연구팀은 이번 연구가 한국연구재단(NRF)의 기초과학 연구프로그램인 ‘지역 우주과학자 과제’로부터 지원받아 수행했다고 밝혔다. 진주=김해연 기자
