중국 연구자 그룹이 차세대 레이저 기술의 기반을 마련하는 새로운 이론을 사용하여 에너지 효율적이고 새로운 초박형 광학 결정을 발명했습니다.
연구팀이 개발한 뒤틀린 질화붕소는 마이크로미터의 두께를 갖고 있어 세계에서 가장 얇은 것으로 알려진 광학 결정이라고 북경대학교 물리학과의 Wang Enge 교수가 최근 신화통신에 말했습니다. 동일한 두께의 기존 결정에 비해 에너지 효율이 100~10,000배 증가했습니다.
중국과학원(China Academy of Sciences)의 학자 Wang은 이번 결과가 중국의 광학 결정 이론에 대한 독창적인 혁신이며 경원소 2차원 박막 재료로 광학 결정을 만드는 새로운 분야를 열었다고 말했습니다.
이번 연구 결과는 최근 Physical Review Letters 저널에 게재됐다.
레이저는 정보사회의 기본 기술 중 하나입니다. 광결정은 주파수 변환, 파라메트릭 증폭, 신호 변조 등의 기능을 구현할 수 있으며 레이저 장치의 핵심 구성 요소입니다.
지난 60년 동안 광학 결정의 연구 및 개발은 주로 미국 과학자들이 제안한 두 가지 위상 일치 이론에 따라 진행되었습니다.
그러나 기존의 이론 모델과 재료 시스템의 한계로 인해 기존 결정은 향후 개발을 위한 레이저 장치의 소형화, 고집적화 및 기능화 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. 차세대 레이저 기술의 개발에는 광학결정 이론과 재료의 획기적인 발전이 필요합니다.
Wang Engo와 북경 대학교 물리학과 응집 물질 및 재료 물리학 연구소 소장인 Liu Kaihui 교수는 팀을 이끌고 가벼운 요소 재료 시스템을 기반으로 하는 3차 위상 정합 이론, 즉 비틀린 위상 정합 이론을 개발했습니다.
"광결정에서 생성된 레이저는 행진의 개별 기둥으로 볼 수 있습니다. 비틀림 메커니즘은 각 개인의 방향과 속도를 고도로 조율할 수 있어 레이저의 에너지 변환 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다."라고 부국장이기도 한 Liu는 설명합니다. 베이징 화이러우 국립종합과학센터의 광원자 양자재료 교차연구소 소장.
그는 이번 연구가 완전히 새로운 디자인 모드와 재료 시스템을 열어 기본 광학 이론부터 재료 과학 및 기술에 이르기까지 독창적인 혁신의 전체 체인을 실현했다고 말했습니다.
"TBN 결정의 두께는 1~10 마이크로미터 범위입니다. 이전에 우리가 알고 있던 대부분의 광학 결정은 1 밀리미터 또는 심지어 센티미터 수준의 두께를 가졌습니다"라고 Liu는 덧붙였습니다.
TBN 생산기술은 현재 미국, 영국, 일본 등에서 특허를 취득 중이다. 이 팀은 프로토타입 TBN 레이저를 생산했으며 기업과 협력하여 차세대 레이저 기술을 개발하고 있습니다.
Wang은 "광결정은 레이저 기술 개발의 초석이며, 레이저 기술의 미래는 광학 결정의 설계 이론과 생산 기술에 의해 결정됩니다"라고 말했습니다.
초박형 크기와 우수한 집적도, 새로운 기능을 갖춘 TBN 결정은 향후 양자광원, 광칩, 인공지능 등 분야에서 새로운 응용 혁신을 실현할 것으로 기대된다.
