세계 최고 출력 펨토초 레이저 개발

이종민 광주과기원 교수…쿼크 등 미세입자 연구 활성화 기대
광주과학기술원 고등광기술연구소 이종민 교수팀은 티타늄 사파이어 레이저를 이용해 세계 최고 출력의 펨토초 초강력 레이저를 개발하는데 성공했다고 14일 밝혔다.

이 교수팀이 개발한 펨토초 레이저는 티타늄 사파이어 레이저 시스템으로부터 펄스폭이 30펨토초(1천조분의 1초), 펄스당 에너지 30(Jule) 이상을 얻어 1페타와트(Petawatt, 1천조 와트)이상의 세계 최고 출력 기록을 달성했다.

이 레이저를 물체에 입사시켜 발생된 다양한 2차선원을 이용하면 너무 작고 빨라서 눈으로 볼 수 없는 미시 세계의 현상을 사람들이 걸어 다니고 자동차가 지나가는 것처럼 볼 수 있다. 또 이 레이저를 국가 이용자 연구시설로 활용하면 원자, 전자, 반물질 및 쿼크(Quark) 등 물리학의 근간을 이루는 입자들에 대한 생성과 가속, 우주천체 물리, 핵물리 및 거대과학 등 관련 분야의 학문발전에 큰 기여를 할 것으로 예상된다.

그동안 1000조 와트 이상의 레이저 출력을 달성하기 위해서는 미식축구장 규모의 공간이 필요했지만 이번에 개발된 레이저는 펄스폭이 아주 짧아 작은 실내 체육관(35m×55m) 규모에서 페타와트 출력을 낼 수 있다.

앞서 이 교수는 2006년 국내 최초로 레이저를 이용한 양성자빔 및 X-선 레이저를 발생시키는데 성공했다.

이 연구결과는 광학 및 레이저 분야의 최고 전문지인 '옵틱스 레터스(15일자)'에 소개될 예정이다.

이종민 교수는 "이번에 개발된 펨토초 초강력 레이저를 이용해 초소형 전자 가속기와 의료용 소형 양성자 및 이온 가속기, 의료 및 과학용 고분해능 X-선 레이저 현미경, X-선 레이저 등을 실용화하는데 큰 역할을 하게 될 것"이라고 말했다.

이준기기자 bongchu@