하나의 소자로 다양한 파장의 레이저를 발생시키는 액정레이저 개발

액정레이저 개발 

- 온도안정성과 파장 가변성이 향상된 신광학소자 개발 -

국내 연구진이 액정의 3차원 나노구조를 이용하여 하나의 레이저발진장치로 다양한 파장의 레이저를 발생시키는 액정레이저 제작에 성공하였습니다. 

간단한 온도조절만으로 다양한 파장의 레이저를 만들 수 있어 의료기기, 광통신, 디스플레이 등에 활용되는 레이저 발진장치의 소형화와 간편화에 이바지할 것으로 예상합니다. 

* 레이저 발진장치 : 일반적으로 가늘고 긴 공진기 양쪽에 거울을 달고 있으며, 그 사이에 액체, 고체, 기체, 반도체 등의 다양한 레이저 매질을 채워 놓습니다. 외부에서 에너지를 받은 매질이 빛을 발하면 이 빛이 거울로 구성된 공진기 안에서 증폭되어 레이저가 발진하게 됩니다.

* 액정레이저 : 레이저 매질로 액체, 기체, 고체, 반도체를 사용하는 레이저와 달리 액정을 매질로 사용하는 레이저입니다. 뛰어난 가공성, 파장 가변성, 초소형화 등의 장점이 있어, 유연한 면 발광의 레이저 소자연구가 활발합니다.  

<온도 변화에 따라 BP에서 반사되는 빛의 변화입니다.>

○ 경희대학교 정보전자신소재공학과 최석원 교수와 울산과학기술대 송명훈 교수 연구팀이 수행한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 서남수)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 일반연구자지원사업(신진) 및 중견연구자지원사업(핵심)의 지원으로 수행되었으며, 

○ 연구성과는 재료분야 권위지 어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials) 3월 11일 자 온라인판에 게재되었으며 표지 논문(Frontispiece)으로 출판될 예정입니다. 

* 논문명 : Liquid-Crystalline Blue Phase Laser with Widely Tunable Wavelength

일반적으로 레이저소자 하나가 한가지 파장의 빛을 발생시키기 때문에 여러 파장의 레이저광을 얻으려면 여러 개의 레이저 발진장치가 필요합니다.

이에 본 연구팀은 자체 개발한 3차원의 나노 구조를 가지는 BP의 광결정*(Photonic Crystal)으로서의 가능성에 착안하여 이를 공진기의 거울처럼 이용하여 레이저 발진 시험에 성공하였으며,

BP에 굽은 형 분자를 혼합하여 유연성을 크게 높임으로써 25도 이상의 온도변화에도 액정상태를 유지하는 액정재료를 개발하여 기존 대비 10배 이상의 온도 안정성을 확보하였습니다.

* 광결정 : 서로 다른 굴절률을 가진 물질들이 주기적으로 배열되어 그 주기성이 가시광 영역의 파장 길이와 상호 작용(반사)을 일으킬 수 있는 결정입니다.

최 교수는 “이번 연구결과는 자체개발한 Blue Phase 혼합물의 광결정(Photonic Crystal)을 마치 거울처럼 이용하여 거울 없는 공진기(mirror-less)를 이용한 레이저의 발진 가능성을 확인한 데 큰 의의가 있으며, 이렇게 개발된 액정레이저는 의료용, 홀로그래피, 광통신, 차세대 레이저 디스플레이 등 다양한 분야에 적용이 기대된다”고 밝혔습니다.

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