한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 김승우·김영진 교수 공동연구팀은 레이저 전송 중 왜곡 현상을 보정하는 초정밀 원천기술을 개발에 성공했다.

22일 공동연구팀은 레이저는 대기의 온도·압력·습도 등 영향을 받으면 광 주파수나 위상 안정도 성능 저하 현상을 보인다고 설명했다.

고도 10㎞ 이하 대류권에서는 특히 이런 상황이 잘 발생한다는 것.

▲ 펨토초 레이저 광 빗 기반 광 주파수 대기 전송 설명도.

혹독한 대기 환경을 극복하는 방안으로 KAIST 연구팀은 펨토초(1천조분의 1초) '레이저 광 빗'에서 레이저를 추출했다.

레이저 광 빗은 많은 주파수 파형을 조밀하게 합친 형태를 일컫는다. 주파수 모습이 마치 빗처럼 촘촘하게 형성돼 있어서 광 빗이라는 이름이 붙었다.

연구팀은 펨토초 레이저 광 빗에서 추출한 파장 하나를 이용해 대기 환경 변화를 실시간으로 추적했다.

이어 음향 광학 장치를 통해 대기 환경 변화를 살피는 방식으로 레이저 특성을 유지했다.

실제 연구팀은 1천조분의 1초 오차를 갖는 우수한 안정도의 펨토초 레이저 광 빗을 대기에 전파한 뒤 대기 영향을 정밀하게 제어할 수 있었다.

대기 통과 전후의 레이저 성능에 큰 차이는 관찰되지 않았다고 연구팀은 강조했다.

이 기술은 기존 마이크로파를 통한 지구∼우주 간 인공위성 통신 용량 한계를 극복하는 데 도움을 줄 것으로 평가받는다.

연구팀은 "대기 중으로 전파하는 레이저가 대기 영향을 받아도 레이저 특성을 그대로 유지해 전송될 수 있다는 것을 보여줬다"며 "차세대 항법장치 성능을 개선하거나 인공위성과 지상 간 광대역 초고속 광통신 구현에 도움이 될 것"이라고 설명했다.

연구는 한국연구재단 과학기술 분야 기초연구사업·개인 연구사업·리더 연구(국가과학자) 지원을 받아 수행했다.

KAIST 강현재 연구원이 1저자로 이름을 올린 논문은 지난달 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature communications) 온라인판에 실렸다.

과학팀  press@jeonpa.co.kr

<저작권자 © 전파신문, 무단 전재 및 재배포 금지>