아주대·카이스트, ‘빛’의 성질 제어하는 차세대 광학 소재 개발… 초고속 레이저 등에 활용 가능

아주대학교는 카이스트 연구진과 함께 물질 내에서 빛의 속도와 특성을 제어할 수 있는 새로운 타입의 ‘비선형 광학 결정 소재’를 개발하는 데 성공했다고 24일 밝혔다.

 

이 소재는 빛의 성질을 조절해 활용해야 하는 초고속 광통신과 레이저, 테라헤르츠 발생기 등에 활용될 전망이다. 이 소재를 통해 고효율 광 변환 소자(optical transducer)를 구현할 수 있어서다.

 

광 변환 소자는 전기적 신호를 빛의 신호로 바꿔 전기적 정보를 광통신 케이블을 통해 송수신할 수 있게 한다. 빛의 파장을 바꾸거나 선택적으로 추출해 다양한 광원으로도 사용할 수 있다.

그동안은 고효율의 광 변환 소자를 개발하기 위해 다양한 종류의 무기 결정이 활용됐지만, 낮은 비선형 광학 특성으로 효율이 떨어져 상업화가 어렵다는 단점이 있었다. 또 고분자 기반의 비선형 광학 소재는 높은 비선형 광학 특성을 나타냈지만, 장기간 사용 시 비선형 광학 특성이 사라지는 문제점이 발생해 구동 안정성에도 한계가 보였다.

 

아주대 응용화학생명공학과 권오필 교수와 한국과학기술원(KAIST) 물리학과 이상민 교수 연구팀은 양이온과 음이온 사이가 수소 결합으로 연결된 직렬 구조를 도입하면 높은 비선형 광학 특성에서 기인하는 고효율 광 변환 특성을 나타낼 수 있을 것이라는 점에 주목해 이 같은 성과를 냈다.

 

연구팀은 “기존의 유기 비선형 광학 결정은 주로 양이온-음이온 병렬구조를 기반으로 하고 있어 다양한 광 변환 소자로의 적용에 어려움이 있었다”며 “이번에 개발된 양이온-음이온 직렬구조 기반의 새로운 유기 비선형 광학 결정은 기존 결정과는 다른 광학적 특성을 지니고 있어 여러 광 변환 소자에 활용될 수 있다”고 설명했다.

이연우기자