경희대, 하나의 소자로 다양한 파장의 레이저를 발생시키는 액정레이저 개발

경희대학교 정보전자신소재공학과 최석원 교수

국내 연구진이 간단한 온도조절로 하나의 레이저발진장치에서 다양한 파장의 레이저를 발생시킬 수 있는 액정레이저 제작에 성공했다. 의료기기 및 광통신, 디스플레이 등에 활용되는 레이저 발진장치의 소형화와 간편화에 기여할 것으로 예상된다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 경희대학교 정보전자신소재공학과 최석원 교수 연구팀이 차세대 액정재료인 '블루 페이즈(BP)'를 활용해 하나의 레이저장치로 다양한 파장대의 빛을 발생시킬 수 있는 레이저 발진장치를 개발했다고 18일 밝혔다.

기존 레이저소자는 한가지 파장의 빛만 발생시켜 여러 파장의 레이저광을 얻으려면 여러 개의 레이저 발진장치가 필요했다. 따라서 하나의 레이저장치로 다양한 파장대의 빛을 발생시키고 초소형화 등에 적합한 액정을 매질로 하는 액정레이저에 대한 연구가 활발히 이뤄졌다.

그 결과 초고소소자에서 응용가능성이 높은 BP가 차세대 액정재료로 꼽혔다. 하지만 BP는 온도가 1~2℃만 변해도 액정상태를 잃어버리는 등 안정성이 낮고 발생시킬 수 있는 레이저의 파장 가변성이 20㎚ 미만이라는 한계가 있었다.

최 교수 연구팀은 BP를 서로 다른 굴절률을 가진 물질과 섞은 3차원 나노 구조의 광결정으로 만들고 이에 발광색소를 혼합해 25℃ 이상의 온도변화에도 액정상태를 유지하는 액정재료를 개발하고 이를 활용해 레이저 발진 시험을 한 결과 온도에 따라 150㎚ 이상 변화가능한 다양한 파장의 레이저를 발생시켰다. 이는 기존의 소재에 비해 파장 가변성이 7배 높다.

최석원 교수는 "이번 연구결과는 자체개발한 BP 혼합물의 광결정을 마치 거울처럼 이용해 레이저의 발진 가능성을 확인한 데 큰 의의가 있다"며 "이렇게 개발된 액정레이저로 의료용, 홀로그래피, 광통신, 차세대 레이저 디스플레이 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

[e-mail] 박지현 기자