100배이상 낮은 전력으로 구동하는 브릴루앙 레이저 구현
100배이상 낮은 전력으로 구동하는 브릴루앙 레이저 구현
  • 육군영 기자
  • 승인 2020.12.23 16:54
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KAIST 물리학과 이한석·이용희 교수 공동연구팀, 초정밀 전력과 정확도 개선
초소형 저전력 브릴루앙 레이저의 제작 및 구동 원리.
초소형 저전력 브릴루앙 레이저의 제작 및 구동 원리.

[대전=뉴스봄] 육군영 기자 = 국내 연구팀이 최신 반도체와 초정밀 측정센서에 사용되는 일정한 브릴루앙 레이저(Brillouin laser)를 구현하는데 성공했다.

공동연구팀은 기존에 주로 사용돼온 물질보다 브릴루앙 산란현상이 수백배 잘 일어나는 칼코겐화합물 유리를 기반으로 브릴루앙 레이저를 개발함으로써 성능을 극대화했다.

KAIST 물리학과 김대곤 박사과정과 한상윤 박사후연구원(현 대구경북과학기술원 교수)이 공동 제1 저자로 참여한 공동연구팀의 이번 논문은 국제학술지 `네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 11월 23일 자에 실렸다. (논문명: Universal light-guiding geometry for on-chip resonators having extremely high Q-factor)

연구팀은 현재 반도체 공정기술로 가공하기 쉬운 산화규소를 이용해 바닥구조를 적절히 형성한 뒤 그 위에 칼코겐화합물 유리를 증착하는 것만으로도 우수한 성능의 광소자가 자발적으로 형성되는 현상을 최초로 입증한 것이다.

KAIST 물리학과 이한석 교수
KAIST 물리학과 이한석 교수

공동연구팀은 자체 개발한 이 제작기법을 활용해서 칼코겐화합물 유리 기반 고성능 브릴루앙 레이저를 반도체 칩 상에 초소형 광소자의 형태로 구현하는 데 성공했다.

또 기존 기록보다 100배 이상 낮은 펌프 에너지로도 레이저 구동이 가능함을 밝혔다.

이한석 교수는 "칼코겐화합물 유리는 다양한 분자의 흡수선이 존재하는 중적외선 대역에도 적용 가능해 분자분광에 기반한 환경감시 및 헬스케어 분야까지 그 응용범위를 넓힐 수 있을 것ˮ이라고 내다봤다.

또한 다른 교신저자인 최덕용 교수는 "연구 과정에서 개발된 공정기법은 다양한 물질의 이종 결합(hybrid integration)을 가능하게 해 미래 양자 인터넷의 핵심 소자인 고효율 양자 광원 및 양자 메모리 분야에도 응용될 수 있다ˮ고 강조했다.


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