나노기술 및 정책 정보

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도쿠시마대학(徳島大學) 포스트 LED 포토닉스 연구소, 프랑스 ULCO 대학 등의 국제 공동 연구그룹이 ‘테라헤르츠 콤(Terahertz comb)’에 의해 가스 분광에서 고정밀성 및 범용성을 양립하는 기술을 개발하는 데 성공함. 매우 정확하고 정밀한 빗살 모양 스펙트럼을 갖는 ‘테라헤르츠 콤’을 이용한 분광법(듀얼 테라헤르츠 콤 분광법)은 높은 분광 정확도(고정확도, 고분해능, 광대역)를 제공하지만, 테라헤르츠 콤의 발생 및 검출을 위해서는 주파수 안정화 제어된 특수 레이저 2대를 이용해야 했으며, 광원부가 복잡하면서 고가인 문제가 있었음. 한편, ‘듀얼 광 콤 파이버 레이저’는 하나의 레이저에서 2개의 광 콤을 발생시킬 수 있으며, 주파수 안정화 제어가 필요하지 않기 때문에 광원부의 간소화·저가격화를 가능하게 하지만, 레이저 비제어에 의한 주파수 흔들림 때문에 듀얼 테라헤르츠 콤 분광법의 높은 분광 정밀도를 포기해야 했음. 연구진은 ‘듀얼 광 콤 파이버 레이저’와 ‘어댑티브 샘플링법(Adaptive-sampling)’을 융합한 ‘듀얼 테라헤르츠 콤 분광 장치’를 개발함. 이 분광 장치는 듀얼 광 콤 파이버 레이저의 주파수의 흔들림을 감지하고 그 흔들림에 따라 스펙트럼 파형의 왜곡을 보정함으로써, 분광 정밀도 저하를 방지함. 본 성과를 통해 높은 분광 정밀도와 유연성을 갖춘 ‘듀얼 테라헤르츠 콤 분광법’이 가능해졌으며, 향후 대기 환경오염 모니터링에 도움이 될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Advanced Photonics’ (“Adaptive-sampling near-Doppler-limited terahertz dual-comb spectroscopy with a free-running single-cavity fiber lase”)에 게재됨.