광섬유 광학 기술을 이용한 다수의 펄스 레이저 주파수 안정화 기술과 응용. KAIST 제공

[동양일보 정래수 기자]한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 김정원 교수 연구팀이 광섬유 광학 기술을 이용한 고성능 주파수 안정화 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

연구진은 이 기술을 이용해 150T㎐의 넓은 대역폭에 걸쳐 일정한 간격으로 분포한 60만개 이상의 광주파수 모드들의 선폭을 동시에 1㎐ 수준으로 낮출 수 있다고 설명했다. 이를 통해 원자시계나 주파수 분광학에 활용할 수 있고, 광주파수를 기반으로 한 양자 센서의 성능도 크게 높일 것으로 보인다.

연구팀의 기술은 다양하게 활용 가능해, 특히 최근 대기 중 유해물질 모니터링 등의 분야에서 활용되고 있는 듀얼콤 분광학을 위한 고성능 광원으로 활용할 수 있다.

연구팀은 하나의 광섬유 링크에 두 펄스 레이저를 동시에 안정화하는 방식을 통해 150T㎐의 넓은 주파수 대역에 걸쳐 1㎐ 수준의 선폭으로 흡수 스펙트럼을 측정할 수 있는 고분해능 듀얼콤 분광학 광원을 선보였다.

불변하는 원자의 특성을 이용해 고정확도 측정이 가능한 양자 센서의 경우도 광주파수 분광학 기반이기 때문에, 광주파수의 선폭과 안정도가 측정의 정확도와 신뢰도에 매우 중요하다. 이번 연구는 지난달 27일 국제학술지 '사이언스 어드밴시스' 에 게재됐다.

김정원 교수는 "이번 연구 결과를 활용하면 소형, 경량, 저가의 장치로 1000조분의 1 수준의 광주파수 안정화가 가능해 다양한 양자 센서를 센서 네트워크 형태로 확장하는 데 기여할 수 있을 것"이라고 말했다. 정래수 기자


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