KAIST는 기계공학전공 민범기 교수(사진)팀이 자연에 존재하지 않는 인공적인 메타물질을 이용해 빛의 편광을 광대역에서 제어하는 데 성공했다고 25일 밝혔다.
빛의 편광을 조절하기 위해서는 파장판이나 광활성 물질 등을 사용하는데, 빛의 파장에 따라 성능이 달라져 광대역에서 빛의 편광 조절기로 활용하기엔 한계가 있었다.
민 교수팀은 빛의 파장보다 작은 인공물질로 구성된 메타물질을 이용해 빛 파장의 10분의 1 수준의 매우 얇은 두께에서도 편광을 파장에 상관없이 일정하게 회전시킬 수 있다는 사실을 증명했다. 이 메타물질은 입사된 마이크로파의 편광을 0.1㎓부터 40㎓까지 주파수에 상관없이 45도 회전시켰으며, 빛의 성질도 변하지 않는 것으로 나타났다. 또 편광 회전량을 결정하는 성질인 '나사선성'을 파장에 비례한 값을 갖도록 메타물질의 구조를 인위적으로 설계해 광대역 비분산 편광 회전성질을 구현해 냈다.
이 연구결과는 네이처 자매지인 '네이처 커뮤니케이션스(17일자)' 온라인판에 실렸다.
민 교수는 "이번 연구는 파장보다 매우 얇은 두께에서도 빛의 편광을 광대역에서 효과적으로 조절할 수 있어 광대역 통신 및 디스플레이에 적용 가능한 다양한 초박형 광대역 광소자를 구현할 수 있는 가능성을 열었다는 데 의미가 있다"고 말했다.
이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 파동에너지극한제어사업 지원을 받아 진행됐으며, 박현성 박사과정 학생이 주도했다.
대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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