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미세먼지 '초안정 광주파수'로 측정한다
기사작성: 2020-04-08 09:18:23

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 광섬유 광학기술을 활용해 고성능 주파수 안정화 기술을 개발했다.
기존 고가의 대형 장치를 활용해야 가능했던 광주파수의 안정화가 저렴한 소형 장치로도 가능해져, 빛을 이용한 다양한 정밀측정 분야에 활용될 것으로 예상된다.
한국과학기술원(KAIST)는 8일 김정원 기계공학과 교수의 연구팀의 연구 결과에 대해 이같이 밝혔다.

광섬유 활용해 고성능 주파수 안정화

연구팀이 개발한 것은 광통신용 광섬유 광학 기술을 이용한 고성능 주파수 안정화 기술이다.
이 기술을 이용하면 150테라헤르츠(THz)의 넓은 대역폭에 걸쳐 일정한 간격으로 분포한 60만 개 이상의 광주파수 모드들의 선폭을 동시에 1헤르츠(Hz) 수준으로 낮출 수 있다.


이 기술을 활용하면 수억원 상당의 고주파수 안정화 장치를 사용하지 않아도 된다.
연구팀은 이 기술을 활용해 A4용지 절반 이하의 소형장치를 구축해 주파수 안정화 실험을 성공적으로 마쳤다.
이 장치에 사용되는 광통신용 광섬유는 부품의 신뢰성과 가격 경쟁력이 확보된 재료다.


원자시계, 대기오염물질 측정 등 광원 활용 정밀 측정에 활용

연구팀은 이 기술을 활용하면 고성능 광원을 확보할 수 있어, 다양한 분야의 정밀 측정이 가능하다고 밝혔다.


레이저의 선폭과 광주파수의 안정도는 시간·주파수 표준, 양자광학, 분광학 등 기초과학 분야뿐 아니라 거리 측정, 형상 이미징·분산형 센서 등 다양한 공학 응용에서의 정밀 측정을 하는데 활용할 수 있다.


예를 들어, 원자 내 전자에서 발생하는 전자기파의 진동수를 통해 시간을 재는 원자시계에 적용하거나, 대기 중 오염물질을 고성능 광원으로 측정하는 핵심 기술 역할을 할 수 있을 것이라는 게 연구팀의 설명이다.


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


이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐으며 지난달 국제학술지 사이언스 어드밴시스에 실렸다.


황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr
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