빛의 속도 조절하는 차세대 광통신 소자기술 개발

IBS·KAIST 연구팀 공동 개발
아날로그 변환기 등 응용 기대

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빛의 속도 조절하는 차세대 광통신 소자기술 개발
김튼튼 IBS 나노구조물리연구단 연구교수팀이 개발한 그래핀-메타물질 소자의 모습
IBS 제공

국내 연구진이 빛의 속도를 늦췄다가 다시 빠르게 만들 수 있는 차세대 광통신 소자 기술을 개발했다.

기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단 김튼튼 연구교수팀은 민범기 KAIST 교수팀과 공동으로 메타물질과 그래핀을 접합해 빛의 속도를 조절하는 소자를 개발했다고 15일 밝혔다.

빛은 세상에서 가장 빠른 속도를 갖고 있어 정보를 전달하는 데 가장 유용한 물질이다. 빛을 정보로 처리하려면 전기신호로 전환해야 하는데, 이 과정에서 빛의 속도는 전자소자의 신호처리 속도 한계 때문에 느려져야 원활한 정보처리가 가능하다.

연구진은 물질의 굴절 변화율이 커지면서 빛의 속도가 느려지는 '전자기 유도 투과 현상'을 중심으로 이번 연구를 설계했다. 연구진은 이 현상을 구현하기 위해 자연계에 존재하지 않는 특성을 구현하는 메타물질을 제작했다. 금으로 만들어진 뚫린 고리형 구조와 막대 구조의 인공 원자를 고분자 형태의 기판에 두 층으로 나누고, 두 구조 사이의 위치를 조절해 물질의 굴절률을 변화시키자 빛의 속도가 느려졌다.

연구진은 느려진 빛을 다시 빠르게 제어하는 방법도 구현했다.

그래핀을 메타물질과 이온젤 사이에 껴 넣고 전압을 걸자 물질의 굴절률이 변했으며, 전압의 세기가 커질수록 굴절률이 완만해지면서 빛의 속도가 다시 빨라졌다.

김튼튼 연구교수는 "낮은 에너지로 구동되는 소자나 능동형 초고속 광 아날로그 디지털 변환기 등과 같은 광통신 발전 기술에 응용될 것으로 기대된다"고 말했다. 이번 연구결과는 광학분야 전문학술지 'ACS 포토닉스'에 제대됐다.

남도영기자 namdo0@dt.co.kr

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