“손톱 1만 분의 1 크기” 초소형 나노광소자…빛의 세기·위상 자유자재 조절

작성일 08-25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- UNIST 이종원 교수팀, 전기 구동형 나노 광소자 개발</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="bD2vG9XDZB">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="73d71fa9d0a523e4ef70b7cf0be50907f1c3616034012453f41354d9176187f5" dmcf-pid="KwVTH2ZwXq" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="전압으로 2차 고조파의 위상·세기를 제어하는 나노광소자.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/ned/20250825154239265yxwe.png" data-org-width="1280" dmcf-mid="qxpwI0hLYK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/ned/20250825154239265yxwe.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            전압으로 2차 고조파의 위상·세기를 제어하는 나노광소자.[UNIST 제공]
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          <p contents-hash="c9bd952d390f2357f988ebc1993f5f26754396f328633a470584f8bf3d830843" dmcf-pid="9rfyXV5rHz" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 빛의 세기와 위상을 각각 독립적으로 조절할 수 있는 나노 광소자가 나왔다. 이 소자에 전압을 가하는 방식으로, 주파수가 두 배로 변조된 빛인 2차 고조파 빛의 위상과 세기를 자유자재로 바꿀 수 있다. 차세대 양자 통신, 양자정보 처리 등의 기반 기술로 주목된다.</p>
          <p contents-hash="960c97333d6b7cbd96d9238a620aabbbdd617a5da3b2f2bd19499447caec8326" dmcf-pid="2m4WZf1mY7" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 전기전자공학과 이종원 교수팀은 주파수가 2배로 변조된 빛의 위상과 세기를 완벽히 독립 제어할 수 있는 전기 구동형 나노 광소자를 개발했다고 25일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="1bc060440e573678795a0a48462b199d2a67fa8aa62dd9e62492feb436182fc0" dmcf-pid="Vs8Y54tstu" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 나노 광소자는 비선형 광학 변조 소자의 일종이다. 비선형 광학은 빛이 특수 매질을 통과할 때 입력 세기에 따라 주파수 등이 변하는 현상으로, 양자 기술에서 양자 얽힘 광원 역시 이러한 비선형 변환 과정을 거쳐야 만들 수 있다</p>
          <p contents-hash="e87c9332495fb0e648768cb2099347da02fb110e64d8e6d0f474c15e72dbbcbe" dmcf-pid="fO6G18FO5U" dmcf-ptype="general">이 나노 광소자는 손톱 넓이의 1만 분의 1 크기로, 부피가 큰 기존 매질을 대체해 더 작고 가벼운 장치를 만들 수 있다. 또 기존의 나노 광소자들이 수동으로만 작동돼 실제 기기에 쓰기 어려웠던 데 비해, 전압을 가해 작동시킬 수 있다. 위상과 세기를 독립적으로 제어하는 것까지 가능해 두 정보를 조합해 더 많은 정보를 만드는 것도 가능하다.</p>
          <p contents-hash="f1e660a6f13079add253b5e9feadda7a3a6b52ca48235591d1380858738979c4" dmcf-pid="41jBVN411p" dmcf-ptype="general">실제 실험에서, 2차 고조파의 세기는 거의 100%에 가까운 변조 깊이로 제어됐고, 위상은 0도부터 360도 범위에서 자유롭게 바꿀 수 있었다. 또한 비선형 응답의 크기는 약 0~30 nm/V 범위에서 조정됐다. 이는 비선형 응답이 극좌표상의 모든 조합에 도달할 수 있으며, 곧 복소 위상–세기 공간에서 완전한 전기 제어가 가능함을 뜻한다고 연구진은 설명했다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c0214c48b6436cc05a1316408b2dfd3d081ef8c8bf5080dfcb1beaab7c9d6d39" dmcf-pid="8tAbfj8tH0" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이종원(왼쪽부터) 교수, 김재성·유재연 연구원.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/ned/20250825154239556ijml.png" data-org-width="1280" dmcf-mid="BTxZ3QphZb" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/ned/20250825154239556ijml.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이종원(왼쪽부터) 교수, 김재성·유재연 연구원.[UNIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="64ed7d8256d03db333ad1e50ae2cc677bcd94053b4c6ee53cc7d050d5a42b4b8" dmcf-pid="6FcK4A6FG3" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 기술로 위상 격자(phase grating)와 세기 격자(amplitude -grating)를 구현하고, 출력 신호의 회절 패턴을 제어하는 데도 성공했다. 실시간 광파면 제어, 고속 정보 인코딩, 비접촉형 스위칭 등 다양한 분야에서 잠재력을 보여주는 결과다.</p>
          <p contents-hash="e41b194968b4536fe043989232016131e6c211019939a7f6392ee2892ad49c92" dmcf-pid="P3k98cP3tF" dmcf-ptype="general">이 같은 기술이 가능한 이유는 광소자 표면 구조 설계에 있다. 광소자 표면에는 다중양자우물과 금속 나노공진기가 결합된 나노 구조가 배열돼 있는데, 서로 반대 위상(180도 차이)을 갖는 두 구조가 한 쌍을 이루도록 설계됐다.</p>
          <p contents-hash="7fc2eedc7c5dada9031929476427a346ed76c240b4156a99984c2e06067d01fd" dmcf-pid="Q0E26kQ05t" dmcf-ptype="general">이종원 교수는 “기존 비선형 광학 장치의 물리적 한계를 뛰어넘어, 전기적 제어만으로 완벽한 고속·정밀한 광파면 조절을 가능하게 하는 초소형 비선형 광학 플랫폼을 세계 최초로 제시했다”며 “양자 얽힘 광원이나 양자 간섭 제어 등 능동형 양자광학 시스템의 기반 기술로 확장될 수 있을 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="6457e3e5edfe414cd06359ceb1ed2aa8ff00869b0c826921f1d64dc60cf1731c" dmcf-pid="xpDVPExpZ1" dmcf-ptype="general">정보통신기획평가원과 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 2025년 7월 25일 자로 출판됐다.</p>
         </section> 
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