나노기술 및 정책 정보

• 목록

미세한 공간에 빛을 가둘 수 있는 이론적 원리가 규명됐음. 새로운 광소재 개발에 응용해 나노 레이저의 효율을 높이거나 보안성 높은 미래 통신 기술인 양자암호통신 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대됨.

광주과학기술원(GIST)은 기철식 고등광기술연구소 집적광학연구실 수석연구원과 이성구 연구원팀이 0.001mm 두께의 얇은 막을 이용한 구조를 이용해 빛을 영원히 가둘 수 있는 상태를 만들 수 있음을 이론적으로 밝히고 원리를 규명했다고 19일 밝혔음.

연구팀은 두께가 0.001mm인 얇은 막으로 빛을 가둬 전파시킬 수 있는 ‘박막도파로’ 광결정에 주목했음. 광결정은 굴절율이 주기적으로 변하는 구조물로 특정 주파수 영역의 빛을 강하게 반사하는 성질이 있음. 연구팀은 서로 다른 특성을 지닌 박막도파로를 결합시켜서 빛을 그 안에 영원히 가둘 수 있게 만들 수 있다는 사실을 입증했음.

박막도파로는 중심을 기준으로 자기장이 위아래로 대칭인 모드와 비대칭인 모드가 있는데, 연구팀은 서로 같은 대칭성을 갖는 모드 사이에서 소멸간섭이라는 현상이 나타나고 이 경우 빛 알갱이가 미세한 공간에 갇히는 상태가 형성된다는 사실을 이론적으로 밝혔음.

이렇게 입자가 미세한 공간에 갇힌 상태를 속박상태라고 함. 보통 에너지가 바닥상태(속박에너지)보다 큰 입자는 불안정해 속박상태를 보이지 않는데, 에너지가 여러 수준(준위)에 걸쳐 있는 빛 알갱이(광자)가 광결정에서 이런 현상을 발생시킨다는 사실이 최근 발견됐음. 연구팀은 이 현상을 생성해 다양한 광구조물에 적용할 가능성을 열었음.

연구팀은 “광결정 나노레이저나 고감도 광센서, 양자암호통신기술 개발 등에 활용될 수 있을 것”이라고 밝힘.

본 연구 성과는 ‘Nanophotonics’ 지에 게재됨.