초소형·초고효율 마이크로레이저 개발, 원자의 무질서 구조에서 답을 찾다
초소형·초고효율 마이크로레이저 개발, 원자의 무질서 구조에서 답을 찾다
  • 이웃집과학자
  • 승인 2021.07.22 20:04
  • 조회수 2181
  • 댓글 2
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성균관대학교(총장 신동렬)는 화학공학과 김동환 교수 연구팀(제1저자 문병석 박사)이 한국과학기술원(KAIST) 김영진 교수, 울산과학기술원(UNIST) 곽상규 교수와의 공동연구를 통해, 원자 단위의 무질서 구조를 갖는 새로운 상향변환 재료를 활용하여 마이크로레이저의 초소형화 및 초고효율화에 성공했다고 밝혔습니다.

 

이번에 개발된 마이크로레이저는 머리카락 두께의 수십 분의 일만큼 작음에도 불구하고 광 집적회로(Photonic Integrated Circuits)의 광원 역할을 하는 핵심적인 소자로, 인텔의 광통신 칩(Intel® Silicon Photonics)에 사용되는 등 광학 소자의 새로운 미래로 주목받고 있는데요. 많은 국내외 연구진은 마이크로레이저를 초소형화하고, 적은 에너지로 구동할 수 있도록 노력해왔지만 레이저는 소형화할수록 빛을 가두고 증폭시키기기 어려워 소형화와 효율성을 모두 만족하는 레이저 개발에 어려움이 있었다.

(a) 액화-급랭 비정질화를 활용한 상향변환 마이크로레이저 제조 모식도. (b) 상향변환 마이크로레이저의 SEM 이미지. (c) 상향변환 마이크로레이저의 속삭임회랑모드 레이저 발광 모식도. 출처 : 성균관대학교
(a) 액화-급랭 비정질화를 활용한 상향변환 마이크로레이저 제조 모식도. (b) 상향변환 마이크로레이저의 SEM 이미지. (c) 상향변환 마이크로레이저의 속삭임회랑모드 레이저 발광 모식도. 출처 : 성균관대학교

공동연구진은 이와 같은 기존 과학계의 한계를 레이저 재료 내에서 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 기술을 통해 극복했습니다. 본 연구를 통해 개발된 상향변환 마이크로레이저는 실용화 단계를 거쳐 ‘단일 분자 수준 생체분자 검출’, ‘살아있는 세포 내부 생체분자 농도 실시간 모니터링’ 등 의료 진단기술의 수준을 끌어올릴 수 있습니다. 또한 광 집적회로의 광원으로도 사용이 가능해 차세대 고부가가치 분야의 핵심기술로 활용될 것으로 기대되고 있습니다.

 

김동환 교수는 “본 연구는 기존에 널리 사용되어온 결정질 구조의 상향변환 재료의 고정관념을 벗어나 재료의 무질서 구조를 적극적으로 활용함으로써 마이크로레이저의 소형화뿐만 아니라 효율성 한계까지 극복한 최초의 사례이며, 향후 제조 공정 자동화 및 집적화를 통해 활용성을 극대화할 수 있을 것으로 기대한다”고 연구 의의를 밝혔습니다.

 

본 연구는 과학기술정보통신부 지원 중견연구자사업, 휴먼플러스융합연구개발챌린지사업, 집단연구지원사업(ERC), 개인기초연구, 세종과학펠로우십 및 교육부 지원 박사후국내연수사업으로 수행되었으며, 성균관대학교-한국과학기술원-울산과학기술원의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 과학전문지인 Nature Communications(IF: 14.919, JCR 분야 상위 4.79%)에 7.21(수) 게재되었습니다.

논문명 : Continuous-wave upconversion lasing with a sub-10 W cm-2 threshold enabled by atomic disorder in the host matrix

 

#용어설명

1. 액화-급랭 비정질화 기술 

   물질을 녹인 후 빠르게 냉각함으로써 재료의 결정구조를 깨뜨리는 기술

2. 상향변환 소재 

   낮은 에너지를 갖는 빛(적외선 등)을 여러 번 흡수하여 높은 에너지를 갖는 빛(가시광선 또는 자외선)을 내는 재료

3. 광 집적회로 

   빛으로 데이터를 주고받음으로써 기존 전자기반 집적회로 대비 고속·고효율을 구현할 수 있는 기술

4. 속삭임회랑모드 

   구형의 공진기가 내부의 전반사를 활용해 빛을 가두고 증폭시켜 레이저를 구현하는 광학 현상

5. 이득 매질 

   빛이 통과함에 따라 레이저 특성을 강하게 만들어주는 물질로 레이저 소자의 핵심 소재


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윤진한 2021-07-23 10:28:33
주권.자격.학벌이 없어온 왜구잔재 서울대(100번),왜구 초급대출신 부산대.경북대.전남대.이리농림고 후신 전북대 농대가 기반이며 초급대등 병합한 전북대,왜구 초급대출신 시립대,연세대(일본강점기 연희전문 후신 연세대. 국시 110브 연세대), 고려대(구한말 서민출신 이용익이 세운 보성전문이 모태, 동학란을 일으킨 천도교 소속이다가, 해방후 친일파 김성수가 인수 고려대로 변경).

http://blog.daum.net/macmaca/3154

윤진한 2021-07-23 10:27:58
수능,대학은 국민적인 관심사입니다.

법이나 교과서자격이 없으면, 입시점수!. 왜구잔재대학은 주권.자격.학벌이 없음.

Royal성균관대(국사 성균관 자격, 한국최고대)와 서강대(성대다음 Royal대 예우)는일류,명문끝. 法(헌법,국제관습법).교과서(국사,세계사)>입시점수 중요.여기서부터는 이이제이에 적응해 버티는게 생명력이 오래갈것. 어떻게 정리해야 할지 잘 모르겠음. 주권.자격.학벌없는 왜구 서울대밑에서 대중언론으로는 밑에있던 대학들이라 주권.학벌없이 이이제이가 적당함. 논란必要. 국가주권.자격.학벌없이 임시정부요인 개인설립 국민대,신흥대(경희대),인하대(공대)>완충女 이화여대. 중앙대, 한양대(공대만),가톨릭대(醫),항공대, 後포항공대,특목대로는 육사,後경찰대,카이스트. 그리고 패전국 일본 잔재로 주권

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