좌우로 빛 분리하는 광학 기술…디스플레이 화질 향상

작성일 08-04

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         <section dmcf-sid="4wUJhUdzLR">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f83929a48d1ba1a21ba0e14b93b7c22fcdcd99b6e71f235d8140e796e359e94e" dmcf-pid="8ruiluJqnM" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="(왼쪽부터) 노준석 포스텍 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 교수, 정민수 기계공학과 통합과정생, 이지해 화학공학과 통합과정생. 포스텍 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/dongascience/20250804112550922woge.png" data-org-width="680" dmcf-mid="f32AH2j4ne" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/dongascience/20250804112550922woge.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            (왼쪽부터) 노준석 포스텍 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 교수, 정민수 기계공학과 통합과정생, 이지해 화학공학과 통합과정생. 포스텍 제공.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="09dd2ea166b2000aca33fdd8b2a9ffa1d10343e1347e2716d0abf575bcb436f5" dmcf-pid="6m7nS7iBMx" dmcf-ptype="general">빛의 방향성을 좌우로 구분해 정밀하게 제어할 수 있는 광학 기술이 개발됐다. 차세대 디스플레이, 의료진단센서 등에 응용될 것으로 기대된다. </p>
          <p contents-hash="5cec22853bebf36721a212aeb0942445adc45ba64c9efd9eb5410df67e01bbf3" dmcf-pid="PszLvznbJQ" dmcf-ptype="general">포스텍은 노준석 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 교수 연구팀이 나노미터(nm, 10억분의 1m) 두께의 평면 구조 위에서 빛의 방향성을 조절하는 광학 기술을 개발하고 연구결과를 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 게재했다고 4일 밝혔다. </p>
          <p contents-hash="7096a1154c57c4a3abc86ddc6b00093b98d6d3eafa0de4f9a63c5d10c63ac2ce" dmcf-pid="QOqoTqLKJP" dmcf-ptype="general">스마트폰 화면이나 3차원 영화관 안경에는 '편광'이라는 빛의 특별한 특성이 숨어있다. 편광은 빛이 진동하는 방향을 말한다. 편광 중 '원편광'은 나사처럼 시계 방향이나 반시계 방향으로 빙글빙글 돌면서 나아가는 특별한 형태의 빛이다.</p>
          <p contents-hash="0828a621579a80830640c25a62572f520cb1c961a4cf5b864d61e96addcb132d" dmcf-pid="xIBgyBo9J6" dmcf-ptype="general">원편광을 이용하면 디스플레이 화질을 높이거나 의료진단센서 정밀도를 높일 수 있다. 기존 광학 장치는 좌·우 원편광을 분리하기 위한 두꺼운 부품과 복잡한 설계가 필요하다. 원하는 성능을 얻기 위한 품질 조절이 어렵다. </p>
          <p contents-hash="f08c23ef0d9b02cdabe966a6990019253f967443ff71070d13e02a0f0ed5cea2" dmcf-pid="yVwFxwtsJ8" dmcf-ptype="general">연구팀은 '광결정'이라는 특수한 구조 기반의 메타표면 기술을 활용해 좌·우 원편광을 분리하는 방법을 찾았다. 광결정은 빛보다 작은 구멍들이 규칙적으로 배열된 판 구조로, 빛이 이 구조를 통과할 때 특정한 공명 현상이 일어난다. </p>
          <p contents-hash="073688f4e8d7dc0071626980a78c75c041546c43e546a0981a7abc638be5caa5" dmcf-pid="Wfr3MrFOL4" dmcf-ptype="general">연구팀은 광결정에 ‘이중 비대칭 섭동(약간의 변동)’을 적용해 의도적으로 두 가지 방향의 비틀림을 가했다. 좌원편광과 우원편광이 서로 간섭 없이 각각 다른 공간에서 독립적으로 공명하도록 만든 것이다. </p>
          <p contents-hash="77f1dd22d9fce17090ac218ad760adb7b63dea8a62b5d5961a513a51d8f21c96" dmcf-pid="Y4m0Rm3Idf" dmcf-ptype="general">연구팀은 물리학 기법인 '브릴루앙 존 폴딩(Brillouin zone folding)'을 도입해 외부에서 관측할 수 없던 빛의 속박된 상태를 자유공간으로 방출되도록 전환하는 데 성공했다. 이를 통해 좌·우 원편광을 100도 이상 떨어진 각도로 완전히 분리할 수 있었다.</p>
          <p contents-hash="0891d9c02f247faa10504ba60a458a9393448f2ca70c32e441cb06b566fa8d81" dmcf-pid="GbcZ8cXDiV" dmcf-ptype="general">연구팀의 기술은 실험을 통해 응용 가능성도 입증됐다. 2차원 반도체 물질과 빛의 공명 모드를 결합해 서로 다른 방향으로 빛을 내는 '공간 분리형 발광'이 구현됐다. 편광 상태를 정밀하게 제어할 수 있다는 것이 입증된 것이다. </p>
          <p contents-hash="be9b690144cb9184fde71f5da8b9092879c0d7f34faf0cad1aa39f14c3858316" dmcf-pid="HKk56kZwJ2" dmcf-ptype="general">연구팀은 구조의 비대칭 강도에 따라 공명 품질을 정량적으로 조절할 수 있다는 사실도 밝혀 복잡한 3차원 가공 없이 원하는 성능을 손쉽게 설계할 수 있다는 점을 입증했다.</p>
          <p contents-hash="b58009078173b8d34821b0b0a6a434962913fcece46157c827ad579092107511" dmcf-pid="X9E1PE5rL9" dmcf-ptype="general">노준석 교수는 "고정밀 공정이 필요한 3차원 구조에서만 가능한 것으로 여겨졌던 공명 품질인자 조절이 단순한 평면 구조 설계만으로 가능하다는 점에서 기술적 차별성과 확장성을 동시에 확보했다"며 "이 연구는 편광 기반 광원 제어, 고감도 바이오센서, 양자광학 소자 등 다양한 광기반 응용 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다. <br>  <br> &lt;참고 자료&gt;<br> doi.org/10.1126/sciadv.adu4875</p>
          <p contents-hash="0b4becfad1bcd6724ad863e51036356162f3df5621bad3fd19fb80f1f6758c1b" dmcf-pid="Z2DtQD1mdK" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p>
         </section> 
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