Science
270킬로미터 길이의 레이저
장종엽엔에스
2009. 12. 21. 09:59
| KISTI 『글로벌동향브리핑』 2009-12-18 | ||||||
현재 빛으로 변환되어 일반적인 광섬유를 통해 진행하는 원거리통신이나 데이터전송은 진행하는 동안 매 킬로미터마다 광 전력의 약 5퍼센트 정도가 손실된다. 이러한 신호들은 목적지까지의 도달을 보장하기 위해 증폭되어야만 하는데, 그 과정에서 배경잡음이 발생되어 신호의 품질에 영향을 받는다. 그런데 이제, 대단히 긴 광섬유 레이저 분야의 연구를 주도하고 있는 영국 버밍엄(Birmingham) 소재 애스턴대(Aston University) 공학자들은 라만효과(Raman effect)와 광섬유 브래그 회절격자(fiber Bragg gratings)를 이용하여 대단히 긴 광섬유 속의 공동 내부에 균일한 광분포를 만들었다. 라만효과는 물질을 통과하는 빛에 영향을 주는 자연현상이다. 또한 이들은 이 레이저를 결맞음 광원으로 사용하기보다는 전송매체로 사용하였다. 연구팀은 레이저로 광섬유의 양 끝에 빛을 주입함으로써, 광섬유의 원자들이 더 많은 에너지를 내놓고 좀 더 긴 파장의 광자들을 방출하게 만들었다. 이 광자들은 광 링크의 양 끝에 있는 특수한 거울들에 의해서 다시 광섬유 속으로 반사되었다. 그러자 광섬유 속에는 신호와 함께 진행하면서 신호를 강화시키는 안정적이고 균일한 양의 레이저 광이 비축되었다. 그 결과 신호는 어떠한 손실도 없이 최대 전력으로 광섬유를 가로지를 수 있었으며, 신호를 증폭할 필요가 없었다. 이 기술은 또한 광섬유를 대단히 긴 라만 광섬유 레이저로 변형시킴으로써, 초고속 통신을 높은 운용용량으로 처리하기 위한 새로운 기회도 제공한다. 애스턴대 포토닉스연구팀의 세르게이 투리친(Sergei Turitsyn) 교수는 이 270 km 길이의 초장 라만 광섬유 레이저가 레이저 기술을 완전히 새로운 영역으로 확장시켰다고 생각하고 있다. 이번 레이저는 연구팀이 2006년에 발표하여 달성했던 75킬로미터 길이의 레이저라는 이전 기록을 3배나 증가시킨 것이다. “특히 인터넷 트래픽의 엄청난 성장으로 인해, 통신시스템에 대한 요구는 크게 증가하고 있다. 이 기술은 미래 광통신시스템의 속도, 신뢰성, 그리고 운용용량을 높이기 위한 새로운 기반을 제공한다. 하지만 더 흥미로운 것은 레이저가 결맞음 광원으로서가 아닌 전송매체로서 사용됨으로써 근본적으로 새로운 방식으로 이용되었다는 것이다. 레이저 과학의 대단한 발전에도 불구하고, 레이저 공동의 길이에 대한 근본적 한계는 최근에 이르러서야 탐구의 영역이 되었다. 여기서 한 가지 중요한 개념은 광섬유 속에 구현된 대단히 긴 레이저 공동을 새로운 종류의 전송매체로 고려할 수 있다는 것이다. 이러한 개념은 정보전송과 안전한 통신에 대한 근본적이고 새로운 전망으로 이끌 것이다.”라고 투리친은 말했다. 애스턴 팀은 스페인 마드리드 소재 광학연구소(Instituto de Optica) 및 러시아 노보시비르스크(Novosibirsk) 소재 자동화전자계측연구소(Institute of Automation and Electrometry)와 협력하여 이 기록적인 결과를 달성하였으며, 이번 성과는 ‘Physical Review Letters’ 최신호에 발표되었다. * 그림 : 270 km 광섬유를 세계에서 가장 긴 라만 광섬유 레이저로 바꾼 애스턴대 공학자들
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