그래핀 이용한 광결정 나노레이저의 특이점 측정.미래창조과학부 제공
연구팀은 반도체 물질을 이용해 수백 나노미터 크기의 동일한 광결정 레이저 2개를 제작했다.
이 레이저 한 쪽에만 그래핀을 덮어서 빛의 발생과 손실을 각각의 레이저에서 효과적으로 분리했다.
그 결과 그래핀을 덮기 전에는 광결정 레이저에서 두 가지 다른 색깔을 갖는 빛이 동시에 관측됐지만 한 쪽 레이저에 그래핀을 덮으면 레이저 빛이 하나로 합쳐지면서 하나의 색깔이 관측됐다.
이 때 레이저 색깔은 그래핀을 덮기 전 두 레이저의 중간 색깔이 됐다.
그래핀의 덮은 면적을 조절하면 이러한 특성을 자유롭게 조절할 수 있는데 그래핀이 레이저 면적의 1/3만 덮으면, 두 가지 레이저 색깔의 경우 혹은 한 가지 레이저 색깔의 경우를 선택해 구현할 수 있었다.
이 두 경우가 전환되는 지점이 바로 레이저의 특이점이며 실험을 통해 최초로 직접적으로 관측됐다.
연구팀은 이번 연구성과가 광학컴퓨터에 들어가는 나노크기의 소형레이저에 활용할 수 있을 것으로 내다보고 있다.
박홍규 교수는 “이 연구는 그래핀을 이용하여 나노레이저의 특이점을 제어할 수 있음을 최초로 발견한 것이다. 물리 현상의 새로운 발견이다. 레이저 빛의 특성을 효과적으로 바꿀 수 있어 미래 광학컴퓨터 개발 등에 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 12월 21일자에 게재됐다.
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