투명한 크리스탈 소재 쓰지 않고 레이저 구현 성공

KAIST, '물고기 통발'에 착안해 공진기로 활용
다양한 소재 활용한 레이저 발진에 적용 가능

KAIST 박용근 교수 연구팀이 '물고기 통발' 구조에 착안해 사방을 모두 산란체로 막고 통발 내부의 빈 공간을 공진기로 활용, 불투명 소재에서 레이저를 구현할 수 있는 기술을 개발했다. KAIST 제공

불투명한 소재를 활용해 새로운 레이저 제작 기술을 개발한 이겨레 박사(왼쪽부터), 김도경 교수, 이상민 교수, 박용근 교수가 기념촬영을 하고 있다. KAIST 제공

투명한 크리스탈 소재를 사용하지 않고 파우더, 필름, 세리막 등 다양한 불투명 소재를 활용해 레이저를 구현할 수 있는 기술이 개발됐다.

KAIST는 박용근·이상민·김도경 교수 연구팀이 투명한 기존에 사용하지 않았던 새로운 소자와 재료로 레이저를 구현할 수 있는 '비공진 방식의 레이저 제작 기술'을 개발했다고 12일 밝혔다.

일반적인 레이저는 거울 등을 이용해 빛을 가두는 구조(공진기) 내부에 빛을 증폭시키는 레이저 소재(이득물질)를 배치해 구현한다.

하지만, 공진기 내부에 빛의 경로를 일정하게 유지해야 레이저가 작동하기 때문에 매우 투명한 크리스탈 구조의 소재를 써야 하는 한계가 있다.

연구팀은 물고기 통발 구조처럼 사방이 산란체로 막혀 있고, 좁은 입구를 가진 '빛 통발' 형태의 텅 빈 공간을 공진기로 활용했다. 이어 불투명한 레이저 소재로 제작한 산란체 내부에 작은 공간을 파 레이저 공진 공간을 만들어 벽면에서 빛이 반사될 때마다 증폭되도록 설계했다.

이를 통해 연구팀은 불투명한 레이저 소재에서도 빛을 가둬 빛을 산란·증폭시켜 비공진 방식의 레이저를 구현하는 데 성공했다.

공동 1저자인 이겨례 KAIST 박사는 "기존에 활용하지 못한 새로운 소재를 활용해 다양한 레이저를 개발할 수 있게 됐다"며 "레이저 빛의 파장을 확장하면 고출력 레이저로 활용할 수 있어 의료, 생명과학, 산업기술, 국방 등 다양한 분야에 적용할 수 있다"고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(지난 4일)'에 실렸으며, 연구재단의 지원을 받아 연구가 수행됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr