과학기술부 국가지정연구실 사업의 일환으로 1999년 10월부터 발족한 KAIST(원장 홍창선) 물리학과 나노레이저연구실의 이용희 교수 연구팀이 빛의 파장보다 작은 크기의 극미세 "2차원 광결정 나노레이저"를 연구 개발했다. 반도체 레이저는 광통신, 정보처리, 가전, 의료기기 등 다양한 분야에 응용되면서 현대 사회의 발전에 기여하고 있고, 특히 초고속 광통신에서의 광원으로 사용되고 있는 레이저는 소형 다이오드의 형태를 취하고 있어 사용하기가 쉽다는 장점을 지니고 있으며, 정보화 사회의 근간을 이루는 초고속 정보고속도로 형성의 핵심소자로 주목받고 있다. 미래의 초고속 병렬 광통신이나 광컴퓨터에서는 아주 많은 수의 광원들을 동시에 고속으로 동작시켜야 하는데 이 때 어쩔 수 없이 발생되는 열을 어떻게 최소화시킬 수 있느냐가 결정적인 문제가 된다. 실제로 전력소모가 극히 적으면서 가장 효율적인 광원으로 존재하는 것이 바로 레이저이다. 특히, 레이저의 크기를 빛의 파장 정도로 작게 만들고, 동시에 레이저 공진기의 손실을 최소화시킬 수 있다면 전력소모가 거의 없는 이상적인 극미세 레이저를 실현시킬 수 있다. 초소형 레이저 내부에 빛을 효율적으로 가두어 놓기 위해서 빛의 반파장 정도의 주기를 가지면 계속적으로 반복되는 광결정 구조가 가장 효과적이다. 지금까지 알려진 재래식의 레이저는 1차원 광결정에 근거를 하고 있으나, 연구팀이 성공시킨 레이저 구조는 2차원 광결정 구조를 근간으로 하고 있다. 이론적으로 가능한 가장 작은 레이저의 크기는 빛의 반파장의 삼승 정도이다. 연구팀은 2차원 광결정을 사용해 통신용 파장인 1550nm에서 동작하는 궁극적인 형태에 매우 근접된 나노레이저 발진에 성공했다. 특히, 개발된 극미세 레이저는 전력소모가 매우 적고, 초고속통신이 가능한 구조라는 점에서 그 의미가 더 크다고 할 수 있다. 연구팀은 새로운 광결정 레이저 관련 연구결과를 Applied Physics Letters, Physical Review 등 국제 유명 학술지에 10여편 게재해 학계의 주목을 받고 있으며, 연구와 관련된 내용으로 국제학술대회에서 2년간 6회의 초청강연을 했으며, 2002년에도 미국 2, 일본 2, 독일, 영국, 캐나다 등 7회의 초청강연이 예정돼 있다. 또 IEEE Circuits & Devices(IEEE 홍보잡지) 5월호는 관련 연구내용을 특집으로 소개할 예정이다. 이용희 교수 연구팀이 개발한 2차원 광결정 나노레이저는 나노포토닉스의 핵심소자가 될 뿐만 아니라 빛이 주도하는 미래 초고속 정보 사회에서의 고효율 초고속 광원으로 그 중요성이 인식되고 있다. <Chemical Daily News 2002/04/23> |
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