Science
다수의 방향에서 빔을 생성하는 레이저
장종엽엔에스
2010. 1. 20. 12:08
| KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-15 | |
연구진은 이전에도 금속 격자(grating)를 따라 형성된 QCL 구조에 서브파장(subwavelength)의 틈(aperture)을 도입하였었다. 이들의 조합은 레이저 에너지의 일부를 표면 플라즈몬에 결합시키게 된다. 플라즈몬 격자가 표면 플라즈몬 파장과 같은 주기를 갖고 있다면 원거리 장에 존재하는 구조 간섭의 파동과 같은 수준으로 레이저 출력의 이탈이 줄어들 수 있다는 것을 연구진은 입증하려 했었다. 격자가 표면 플라즈몬 파장과 같이 않은 다중 빔을 방출하는 레이저는 유용하며 학계에서 많은 관심을 받고 있다. 한편, 상이한 주기의 두 격자는 플라즈몬, 즉, 레이저 출력을 양 방향에 결합시켜 간섭(interference)을 유용하게 이용한다. 8마이크로미터에서 작동하며 7.8과 6 마이크로미터 격자 간격을 갖는 QCL은 거의 20 만큼 각도가 분리된 출력을 형성하게 된다. 본 방법은 각 빔의 세기 관점에서 추가적인 조절이 가능한데, 홈의 총 개수 관점에서 격자가 길어질수록 방출된 빔은 보다 강력해진다. 두 빔 모두에 대해 적절히 디자인된 단일 플라즈몬 격자를 갖는 활성 영역을 구축함으로써, 연구진은 공간적으로 분리되어 평평한 출력을 갖는 QCL을 생성할 수 있었다. 이를 위해 그들은 10.5 및 9.3 마이크로미터에서 작동하며 8.5 마이크로미터 격자를 갖는 적층 구조를 생성하였다. 다른 파장은 상이한 최적 격자 특성을 갖기 때문에 단일 격자 방식은 평행화(collimation)의 관점에서 항상 상호중재가 발생한다. 그럼에도 불구하고 개발된 장치는 아이디어를 구체화한 명확한 사례이다. 또한 원리가 검증된 우수한 예이며, 같거나 혹은 다른 색을 갖는 다중 빔을 방출하는 레이저를 제조하는데 큰 문제가 없다고 연구진은 말한다. 또한 개발된 장치는 중적외선 표면 플라즈몬에 대한 근본적 관점을 입증하는 것이다. 가시광선에서 표면 플라즈몬은 흡수 혹은 산란되기 전 단지 몇 개의 파장 거리로 전파되는 것으로 알려져 있지만, 적외선은 보다 오랫동안 존재하는 것으로 계산된다. 그러나 어느 누구도 이를 입증하지는 못했었다. 이번에 개발된 장치의 성공적 작동은 장치의 넓은 면적에 대해 표면 플라즈몬의 확장에 주로 의존한다. 동일한 색의 두 빔을 방출하는 장치는 검침과 비교의 두 정합 빔을 필요로 하는 간섭계에서 매우 유용하게 사용될 수 있다. 상이한 색의 두 빔을 방출하는 장치는 두 파장간의 흡수 차이를 통해 농도 정량화가 가능한 시스템에 이상적이다. 한편 연구진은 표면 플라즈몬의 확장을 보다 완벽히 조절하기 위해 보다 복잡한 방식에 대한 조사를 진행 중에 있다. [그림] 하나의 플라즈몬 격자와 두 개의 출력 혹은 두 개의 격자와 하나의 출력 파장을 갖는 QC 레이저는 두 방향에서 빛을 방출함. |
