| 메타소재 광자 집적회로 칩 연구에서 최신 성과 | ||
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 난징(南京)대학교 물리대학 류후이(劉輝) 교수가 이끄는 연구팀은 광자 집적회로 분야의 국가 수요와 메타소재의 국제 프론티어 분야를 결합하여, 메타소재의 광자 집적회로 칩 연구를 통해 최초로 나선형 나노 편광계를 제안하여 편광 정보를 제어하는데 사용하였다. 최초로 자기공명 나노 도파관을 제안하여 나노 척도에서 광자 정보를 전달하였으며 새로운 기술을 이용해 광자 블랙홀 마이크로 공동의 제조와 고효율 광자 포획 및 탐지 등을 실현하였다. 이를 통해 광자 신호의 변조, 전송, 탐지 등 3개 단계의 발전을 거두었다. 메타소재는 자연계의 소재를 시뮬레이션하여 설계 및 제조한 미세구조를 갖춘 새로운 인공 소재이다. 미세구조를 갖춘 광전자 기능 소자와 소재 연구에 주력해온 류후이 교수는 메타소재 광학 칩 분야에서 간단하고 정교한 스핀코팅 가열기술, 마이크로스피어(microsphere)와 폴리머 박막이 맞닿는 접촉면의 표면 장력 등을 이용하여 하나의 작은 칩에서, 중심 중력장에 분포한 굴절률과 비슷한 굴절률을 갖춘 광학 마이크로 공동을 얻었다. 연구 결과, 마이크로 공동은 블랙홀 주위 중력장의 “시야”와 비슷하였으며, 이러한 마이크로 공동에도 임계 반지름이 존재하였다. 광자 전파 경로가 임계 반지름으로 에워싼 지역을 통과할 때 광자는 마이크로 공동에 의해 포획되었다. 광자 전파 경로가 임계 반지름 지역 밖에 있을 때 광자는 포획되지 않았으며 단지 경로에 굽힘현상이 발생하였다. 실험 결과는 이론에 부합되었다. 세계적으로 저명한 메타소재 전문가인 Leonhardt 교수는 해당 작업을 “최초로 광학칩을 이용해 간단한 실험으로 아인슈타인의 일반상대성이론(general relativity)에 기술된 일부 사상을 정확하게 추리하였다''고 평가하였다. 해당 성과는 2013년에 Nature Photonics 국제광학잡지에 발표되었다. 또 2014년 미국 물리학연회에서 제안 보고로 선정되었으며, 중국 레이저잡지로부터 “2013년 중국 중요 광학 성과”로 선정되었다. 기존의 대다수 협대역 공진 광학 마이크로 공동에 비해, 비공진 광학 마이크로 공동은 광대역 특성을 갖고 있으며, 비교적 넓은 연속 주파대 내 광자를 포획할 수 있다. 이는 광학 마이크로 공동의 새로운 기능을 발전시켰으며, 광학 칩 위의 광대역 레이저, 광전 탐지, 광전 변환 소자 등에 응용할 수 있다. 현재, 류후이 연구팀은 광 송신기의 반도체 발광소재를 메타소재에 집적시켜 초미세 광학 칩의 나노 레이저를 개발하는데 전념하고 있다. 동시에, 단일 광자 소자를 완전한 메타소재 광학 칩에 집적시켜 완전한 정보 처리 기능을 실현할 수 있는 메타소재 광학 칩을 연구 개발하고 있다. 해당 메타소재 광학 칩이 광 컴퓨터에 응용되기를 기대해본다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2014-12/18/content_286863.htm?div=-1 |
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