KAIST, 비공진 방식의 新레이저 원천 기술 개발
KAIST 물리학과 박용근, 이상민, 신소재공학과 김도경 교수 공동연구팀이 새로운 비공진 방식의 레이저 제작기술을 개발했다. 

일반적인 레이저는 거울 등을 이용해 빛을 가두는 구조(공진기) 내부에 빛을 증폭시키는 레이저 소재(이득 물질)를 배치하는 방식을 활용하는데, 이때 공진기 내부에서 빛의 경로가 일정하게 유지돼야 레이저가 작동하기 때문에 매우 투명한 크리스탈 구조의 이득 물질에서만 레이저가 구현된다는 한계가 있었다. 

따라서 자연계에 존재하는 많은 재료 중에 투명한 크리스탈로 제작할 수 있는 특수한 레이저 소재들만 활용됐다. 

연구팀은 불투명한 이득 물질에서도 빛을 가둘 수 있는 공진기 구조를 내부에 만드는 새로운 방식의 레이저를 개발했고, 마치 '통발' 형태의 공간에서 빛이 갇힌 채로 주변 이득 물질에 의해 계속 산란되면서 증폭되는 원리다. 

이 새로운 레이저는 이득 물질이 꼭 투명할 필요가 없으므로 다양한 불투명 소재들을 활용한 새로운 레이저 제작이 가능하다. 

연구팀은 제안한 형태의 '빛 통발'에서 성공적인 레이저 발진을 구현하는 데 성공했다. 3차원 공간에서 무작위로 형성되는 공동 내 빛의 경로 때문에 구현된 레이저는 일반적인 공진(resonant) 기반 레이저와 다르게 비공진(non-resonant) 형태로 발진됐다. 

기존에 활용되지 못하던 새로운 소재를 레이저 이득 물질로 활용할 수 있으므로 레이저에서 나오는 빛의 파장을 크게 확장할 수 있고, 국방 목적과 같은 고출력 레이저로도 활용할 수 있다. 

KAIST 물리학과 이겨레 박사는 "구현한 레이저는 비공진 레이저이면서 동시에 높은 에너지 효율과 방향성을 가지는 것이 장점"이라며 "고된 소재의 결정화 과정 없이도 효율적인 레이저를 제작할 수 있다면 이득 물질로 사용될 수 있는 소재의 폭이 월등히 넓어질 것이며, 기존에는 레이저로 활용하지 못했던 새로운 재료로 레이저를 발진시킬 수 있어 여러 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대한다"라고 말했다. 

KAIST 물리학과 이겨레 박사, 신소재공학과 마호진 박사가 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 1월 4일 字 출판됐다.
KAIST 공동연구팀이 개발한 기술은 어떤 신소재를 활용해 레이저를 만들 수 있어
다양한 불투명 소재들