모래알 만한 칩으로 빛 파장, 밝기 마음대로 바꾼다 작성일 12-16 20 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">빛 파장은 ‘각도’, 밝기는 ‘전기’로 독립 제어 초소형 광소자 개발<br>도청 불가한 양자 통신·정밀 바이오 센서 기술 응용</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="Xv04ucKpls"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="818f385c744abc86e43b7b1fd08dcbf5c78f2292b0f5bbfef84e979a15a31bfb" dmcf-pid="ZuPNMWnQTm" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="메타표면 소자가 빛의 색(파장)과 밝기(세기)를 조절하는 원리를 보여주는 개념도. 연구그림=UNIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/16/seouleconomy/20251216151524814famp.png" data-org-width="640" dmcf-mid="HuGzZi0HyO" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/16/seouleconomy/20251216151524814famp.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 메타표면 소자가 빛의 색(파장)과 밝기(세기)를 조절하는 원리를 보여주는 개념도. 연구그림=UNIST </figcaption> </figure> <div contents-hash="2a244c88a40043e47d7db9cb9192ae884ce07e869c407927da030e67b4b7b867" dmcf-pid="57QjRYLxTr" dmcf-ptype="general"> [서울경제] <p>빛의 파장과 세기(밝기)를 서로 간섭 없이 조절할 수 있는 모래알만 한 칩이 나왔다. 실시간으로 파장과 세기를 조절해야 하는 ‘양자 얽힘 광원’이나, 소형화가 필수적인 ‘광신호 처리 장치’ 등을 만들 수 있게 됐다.</p> </div> <p contents-hash="c6d509cc1b3722a39b6ea5d6ed9f2980654560cf61f3dfff429e7b0fdee9d915" dmcf-pid="1zxAeGoMhw" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 전기전자공학과 이종원 교수 연구팀은 빛의 ‘세기’와 ‘파장’을 각각 독립적으로 제어할 수 있는 새로운 ‘메타표면’ 소자를 세계 최초로 개발했다고 16일 밝혔다.</p> <p contents-hash="4fc0442fe39eed7bb38ab004a806412f5812f1f17fffd3a82a876d75471168cc" dmcf-pid="tqMcdHgRSD" dmcf-ptype="general">메타표면(Metasurface)은 빛의 파장보다 훨씬 작은 나노 구조물을 표면에 배열해, 빛의 광학적 성질을 자연계에 없는 방식으로 조절하는 미세 인공 소자다. 상용 광변조 기술에 쓰는 부피가 큰 매질을 대체해 각종 기기를 경량화할 수 있고, 기존 광변조 기술로는 불가능한 광학 현상을 만들 수 있다.</p> <p contents-hash="7d5efa611a60ae5ee4f0e66d32c333f35db9366685eaa04e89297cd9635ea7a9" dmcf-pid="FBRkJXaeCE" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 메타표면은 ‘제2고조파 생성(SHG)’이라는 특수한 광학 현상을 제어한다. 제2고조파 생성은 입력된 빛(기본 파장)의 에너지를 두 배로 증폭시켜, 파장이 절반인 새로운 빛(제2고조파)으로 변환해 출력하는 기술이다. 예를 들어 적외선 영역의 빛을 입력하면 파장이 다른 빛으로 변환되어 나오는데, 이는 미량의 생체 분자 감지하는 센서나, 도청이 불가능한 양자 통신 기술 개발에 쓸 수 있다.</p> <p contents-hash="45691561edc973a463212ae9a8cc02768b35318b6d5ad5d2a3d43fd4418496d8" dmcf-pid="3beEiZNdSk" dmcf-ptype="general">하지만 지금까지 이 기술은 빛의 파장과 세기가 서로 복잡하게 얽혀 있다는 단점이 있었다. 변환 효율을 높여 빛의 세기를 강하게 만들려고 하면 파장을 조절할 수 있는 범위가 좁아지고, 반대로 파장 제어 범위를 넓히려면 효율이 급격히 떨어지는 상충 관계에 빠진 것이다.</p> <p contents-hash="db0ed3c9f65eb8d5041b308b0d9278299235a98ca01bc9b9b343bbc45c64b627" dmcf-pid="0KdDn5jJTc" dmcf-ptype="general">연구팀은 메타표면 안에서 빛이 처리되는 과정을 ‘입구’와 ‘출구’로 분리하는 소자 설계 전략으로 이를 해결했다. 빛이 칩 안으로 들어와 에너지가 모이는 과정(생성)과 변신을 마치고 밖으로 나가는 과정(방출)을 서로 다른 제어 방식이 담당하도록 역할을 분담시킨 것이다. 연구팀은 이를 ‘로컬-투-논로컬(local-to-nonlocal)’ 방식이라고 명명했다.</p> <p contents-hash="d184011c3999f17d5f97f329f5762c5adb15a19278f6ba41aea7446bcddc1530" dmcf-pid="p9JwL1AihA" dmcf-ptype="general">이렇게 설계된 메타표면 칩은 두 가지 독립된 제어 방식을 갖는다. 우선 칩에 흐르는 전압을 조절하면 빛의 파장은 변하지 않은 채 ‘세기’만 독립적으로 변하게 된다. 반대로 빛이 칩에 들어오는 각도를 살짝 비틀어주면 이번에는 세기는 그대로 유지되면서 빛의 ‘파장’만 변한다. 서로 간섭 없이 빛의 성질을 완벽하게 분리하여 조절하는 셈이다.</p> <p contents-hash="27b7091700aafa1dd89c769e8d76797142b15affa379bbe39b02f0e5d066dd7e" dmcf-pid="U2irotcnlj" dmcf-ptype="general">실제 실험 결과, 연구팀이 빛의 입사각을 조절하자 출력되는 빛의 파장이 연속적으로 변했고, 특정 파장을 고정한 상태에서 전기 신호만 바꾸자 파장은 그대로 유지된 채 세기만 달라지는 것이 확인됐다.</p> <p contents-hash="87c9f97eaba0b86d059c84fb8fa521cd53cb6cd0b6269064613cdce4c380df0e" dmcf-pid="uoOZh4WIvN" dmcf-ptype="general">이종원 교수는 “기존 연구들이 빛을 가두거나(로컬 모드) 흐르게 하는(논 로컬 모드) 한 가지 방식에만 의존했다면, 이번 기술은 두 방식을 결합해 소자 설계를 훨씬 자유롭게 만들고, 그동안 피하기 어려웠던 효율과 조절 능력 사이의 딜레마를 해결했다”고 설명했다.</p> <p contents-hash="52a63d39cfabfb461769587779cc4f32d60989386bc0b280a7ce6b6fa666a752" dmcf-pid="7gI5l8YCya" dmcf-ptype="general">이교수는 이어 “양자 정보를 실시간으로 제어하거나, 양자 통신의 핵심인 ‘얽힘 광자’의 파장 스펙트럼을 자유자재로 조절하는 등 차세대 능동형 양자 광원 기술을 완성하는 데 기여할 것”이라고 기대했다.</p> <div contents-hash="27148c8a744db3ca08e2061a7dd7c92d0511767e058a65a44fea5eebd3d0275b" dmcf-pid="zaC1S6GhCg" dmcf-ptype="general"> <p>이번 연구는 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 11월 29일 일자로 게재됐으며, 정보통신기획평가원과 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.</p> 울산=장지승 기자 jjs@sedaily.com </div> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 겨울에는 역시 ‘신캐’…신규 클래스로 바람몰이 나서는 게임업계 12-16 다음 삼성전자, 글로벌 전략회의 돌입…AI 격변 속 사업 점검 12-16 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
