UNIST, 전기로 조절하는 다기능 광학 메타표면 개발

기사내용 요약
이종원 교수팀, 전압으로 파면·편광 제어 가능 모델 개발
빛의 세기와 위상까지 조절…홀로그램 기술 등에도 응용

[울산=뉴시스] UNIST 연구진이 개발한 위상 변조 메타표면과 핵심 구조인 다중양자우물 구조의 작동 원리를 나타낸 연구그림 *재판매 및 DB 금지

[울산=뉴시스]구미현 기자 = 전기로 빛의 세기를 조절할 수 있는 광학 메타표면이 개발됐다. 홀로그램 기술 등 다양한 방식으로 응용이 가능해질 전망이다.

UNIST(울산과학기술원)는 전기전자공학과 이종원 교수팀이 전기로 빛의 세기와 위상을 독립적으로 조절해 파면·편광상태를 조절할 수 있는 ‘중적외선 영역 능동 메타표면’을 개발했다고 17일 밝혔다.

이를 통해 하나의 소자에서 선형편광의 빛을 원형편광의 빛으로 변조시킬 수 있는 파장판과 전압에 따라 빛의 진행 방향을 조절할 수 있는 메타표면도 구현했다. 이번 연구를 통해 종이처럼 얇으며 전기로 조절하는 다중 초점 렌즈, 홀로그램 기술 등이 현실화될 것으로 보인다.

중적외선 영역 능동 메타표면은 전압으로 조절 가능하며 국부적인 빛의 세기와 위상을 독립적으로 조절할 수 있다. 따라서 제작한 이후에도 다양한 방식으로 활용 가능하다. 즉 하나의 광소자를 통해 렌즈, 편광자, 빔조향기 등 다양한 기능을 동시에 구현할 수 있다.

[울산=뉴시스] 이번 연구를 진행한 연구진의 모습. 윗줄 왼쪽부터 박성진, 김범준, 김대익, 김재성 연구원, 아랫줄 왼쪽부터 유재연 연구원, 이종원 교수, 제1저자 정형주 연구원, 증명사진은 제1저자 황인용 연구원. *재판매 및 DB 금지

또 개발된 메타표면은 빛의 편광을 변화시키는 기존의 광학기기인 편광자 및 파장판과 비교해 두께가 얇아 경량화가 가능하다. 특히 파장판의 경우 작동범위가 단일파장인 것에 비해 광범위한 파장에서 작동할 수 있는 장점이 있다.

이종원 전기전자공학과 교수는 “이번에 개발된 메타표면 기반 광소자는 빛의 편광 상태를 자유자재로 변조시킬 수 있는 능동 파장판, 빛의 초점 거리를 다양하게 가질 수 있는 능동 메타렌즈, 더 나아가 빛 세기뿐만 아니라 위상까지 실시간으로 조절해야 움직이는 홀로그램 기술 등에도 응용할 수 있을 것이다”고 전망했다.

이번 연구결과는 와일리(Wiley)에서 출판하는 세계적인 학술지인 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 4월 7일 자로 온라인 공개됐다.

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