성균관대, 위상 진폭 임의 제어 가능한 나노광변조기 개발
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성균관대, 위상 진폭 임의 제어 가능한 나노광변조기 개발
  • 조명의 기자
  • 승인 2020.10.29 18:45
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[테크월드=조명의 기자]

성균관대는 신소재공학부 최병룡 교수가 삼성전자 종합기술원 연구팀과 공동연구를 통해 위상과 진폭을 임의로 조절할 수 있는 나노광변조기를 개발했다고 밝혔다.

나노광변조기 원리와 단위픽셀 단면도 
나노광변조기 원리와 단위픽셀 단면도 

광변조기는 광의 기본적인 특성을 조절해 원하는 형태를 만들어 줌으로써 디스플레이, 광센서, 광통신 등 다양한 응용이 가능하다. 최근 빛의 파장보다 작은 단위의 나노 구조물에서 빛의 밝기와 위상을 조절할 수 있는 소자에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다. 또한 이를 활용한 3차원 공간 인식이 가능한 로봇, 드론, 자동차 등의 자율주행용 센서(Light Detection and Ranging, LiDAR)가 기대를 모으고 있다.

하지만 기존의 나노광변조기에서는 표현 가능한 위상의 범위가 제한적이고 밝기가 균일하지 못한 문제가 있었다. 그 결과 광변조기에서 나온 빛의 효율이 떨어지고 잡음(noise) 성분이 높아서 실제적으로 응용하는데 어려운 점이 있었다.

이에 연구진은 하나의 나노광변조기 픽셀에 두 개의 게이트 전압을 인가해, 위상을 360° 범위에서 자유자재로 조절하면서도 진폭을 독립적으로 표현할 수 있는 기술을 제안했다. 개발된 나노광변조기는 반사된 빛의 방향을 조절할 수 있으며, 회전식 거울을 사용하는 기존의 기계적인 LiDAR 기술에 비해 속도와 내구성 측면에서 우수한 특징을 갖는다.

성균관대 신소재공학부 최병룡 교수는 “나노광변조기를 제어해 각기 다른 방향으로 광을 보낸 후 반사된 빛의 펄스 지연시간을 측정함으로써 최초로 3차원 공간 정보를 획득하는 데에 성공했다”라며 “향후 반도체공정 기반으로 칩 형태의 초소형 LiDAR 개발 가능성을 제시한 데 의미가 있다”라고 말했다.

본 연구 결과는 ‘Nature Nanotechnology’지에 10월 26일 온라인 게재됐다.


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