작지만 강력한 새로운 레이저 기술, 소통·의료·양자 기술 혁신의 열쇠로 떠오르다

Seoul과학자들이 작은 녹색 레이저를 발사하는 기술에서 큰 진전을 이루었습니다. '녹색 간극'이라고 알려진 문제로 인해 안정적인 소형 녹색 레이저를 개발하는 데 어려움이 있었습니다. 이전에 반도체에서 전류를 사용하여 빨강 및 파랑 레이저는 성공적으로 만들었지만, 녹색 레이저에는 효과가 없었습니다. 이제 미국 국립표준기술연구소(NIST)의 연구진이 마이크로공진기라는 작은 광학 부품을 변경하여 이 문제를 해결했습니다.

팀은 공기 노출량을 조절할 수 있는 칩 크기의 작은 장치를 개발했습니다. 이를 통해 장치는 다양한 빛의 파장을 생성할 수 있으며, 이는 전체적인 '녹색 갭'을 포함합니다. 이 개선은 여러 흥미로운 방식으로 활용될 수 있습니다.

• 수중 통신은 물이 청록색 파장에 투명하기 때문에 가능하다
• 당뇨병성 망막증 치료와 같은 의료 레이저 치료
• 풀컬러 레이저 프로젝션 디스플레이
• 양자 컴퓨팅 및 통신

본 연구에서 사용된 마이크로 공진기는 질화 규소로 제작되었습니다. 적외선이 고리 모양의 장치에 들어가면 여러 번 순환하면서 매우 강해지고 질화 규소와 상호작용하게 됩니다. 이 상호작용으로 인해 광자기 변조 진동(OPO)이 발생하여 신호와 아이들러라는 두 개의 새로운 빛의 파장이 생성됩니다. 연구팀은 마이크로 공진기를 조정하여 150가지 이상의 서로 다른 파장을 생성했습니다.

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칩 위에서 제작된 녹색 레이저는 이제 다른 기기와 협력하여 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 양자 컴퓨팅에서는 작은 녹색 레이저가 큐비트에 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 기존의 양자 시스템에서는 더 크고 무거운 레이저를 사용했기 때문에 실험실 외부에서는 사용하기 어려웠습니다.

녹색 틈새 레이저 색상을 만드는 에너지 효율성을 개선하는 것은 매우 중요합니다. 현재 입력 레이저의 에너지 중 소량만이 출력 에너지로 변환되고 있습니다. 입력 레이저와 빛을 마이크로 공진기로 유도하는 웨이브가이드 간의 연결성을 개선하면 이러한 효율성을 크게 높일 수 있습니다.

이 발전은 소형 레이저의 범위를 완성하여 다양한 첨단 기술 분야에서 더욱 유용하게 만듭니다. 따라서 NIST 팀의 작업은 여러 분야에서 새로운 기회와 보다 나은 활용을 제공함으로써 중요한 의미를 가집니다.