College Of Engineering
서울공대 이야기

서울대 이병호 교수팀,
머리카락보다 얇은 광대역 원편광 필터 개발

- 가시광 영역의 편광 조절하는 초박형 필터 … 광학계의 초소형화 기대


서울대 전기정보공학부 이병호 교수

▲ 서울대 전기정보공학부 이병호 교수

 
서울대 공대(학장 이건우)는 전기정보공학부 이병호 교수 연구팀이 모든 가시광 영역 빛의 편광을 조절할 수 있는 수백 나노미터(nm) 두께의 ‘초박형 원편광 필터’를 개발했다고 14일 밝혔다. 이는 대략 성인 머리카락 굵기의 250분의 1에 해당하는 두께다.
 
빛은 전기장과 자기장이 진행방향에 대하여 수직으로 진동하며 전파되는데, 이때 전기장과 자기장이 회전하는 빛을 원편광 된 빛이라고 하며, 회전하는 방향에 따라 우회전 원편광과 좌회전 원편광으로 나뉜다.
 
원편광 필터는 두 원편광 중 하나의 원편광만을 통과시키는 장치로서, 3D 안경과 디스플레이 등 다양한 광학 응용시스템에 널리 이용되는 장치다. 하지만 지금까지는 하나의 원편광만 통과시키기 위해서는 좁은 파장대역에서만 동작하는 두꺼운 물질을 이용하여 필터를 제작해야 했다. 이로 인해 플렉서플-웨어러블(flexible-wearable) 디스플레이 같은 차세대 디스플레이에 적용이 어려웠다.
 
연구팀은 이러한 기존 원편광 필터의 동작대역을 모든 가시광 영역으로 확장하고 두께를 획기적으로 줄이기 위해 빛의 파장보다 작은 나노 구조를 배열하여 자연에 존재하지 않는 물질의 특성을 만들어내는 메타(meta) 물질을 이용했다.
 
연구팀이 개발한 원편광 필터는 수십 나노미터의 얇은 알루미늄 격자구조를 회전시키며 쌓는 다층 나선형 구조로 구현됐다(그림 1). 격자구조의 회전 방향과 원편광의 회전방향이 같으면 빛이 투명하게 느끼게 되며, 반대 방향으로 회전하는 빛은 이를 반사판으로 느끼게 되는 원리를 이용한 것이다. 또한 격자구조의 비공진적(non-resonant) 특성을 이용하기 때문에 모든 가시광 영역에서 동작이 가능하다.
 
이 기술을 이용하면 기존의 수백 마이크로미터(μm)에서 수 센티미터(cm)에 이르는 두께를 갖는 원편광 필터를 수백 나노미터의 두께로 줄일 수 있으며 대량생산에 용이한 물질과 구조로 이루어져 있기 때문에 다양한 광학계의 초소형화를 이룰 수 있을 것이라 기대된다.
 
이 연구는 국제 학술지인 ‘옵틱스 익스프레스(Optics Express)’에 게재되었으며, 광학분야 최고 학술지인 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’가 연구의 중요성에 주목하고 2017년 8월호에 리서치 하이라이트(Research Highlight)로 선정하여 소개했다.
 
(a)촤회전편광, 구조의 회전방향, 최회전편광, 우회전편광 (b)제작된 원편광 필터 절삭 단면의 SEM이미지와확대 이미지
▲ 그림 1. (a) 다층의 나노격자 구조가 나선형으로 쌓여있는 초박형 광대역 원편광 필터의 개념도
(b) 제작된 원편광 필터 절삭 단면의 SEM 이미지와 확대 이미지(삽도)
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
1200 서울대 박병우 교수팀, 숨쉬는 전극을 통한 리튬 공기전지 효율성 높이는 기술 개발 lee496 2017.08.30 49
1199 서울대 홍용택 교수팀, 양면 인쇄 가능한 고성능 신축성 전자 플랫폼 개발 lee496 2017.08.30 43
1198 해동과학문화재단 김정식 이사장, 서울대 공대 학생들을 위해 ‘해동도서실’ 기증 lee496 2017.08.30 43
1197 서울대 공대 최고산업전략과정(AIP) 30년 역사를 밝혀줄 역사 공간 마련 lee496 2017.08.30 41
1196 서울대 공대 이태우·이종호·임영섭·김건희 교수, 2017년 ‘창의선도 신진연구자’ 선정 lee496 2017.08.30 18
1195 서울대 윤병동 교수팀, 고장 예지 및 건전성 관리 국제대회 1, 2위 석권 lee496 2017.08.30 15
1194 탄자니아에 서울대 적정과학기술거점센터 개소 lee496 2017.08.30 16
1193 서울대 이재진 교수팀, 국가슈퍼컴퓨팅 경진대회 대상·최우수상·우수상 수상 lee496 2017.08.30 13
» 서울대 이병호 교수팀, 머리카락보다 얇은 광대역 원편광 필터 개발 lee496 2017.08.30 14
1191 서울대 김보훈 박사, 한국인 최초로 제26회 ICDERS 젊은 연구자상 수상 lee496 2017.08.30 17
1190 서울대 하순회 교수팀, 저전력 이미지 인식 챌린지 세계대회 LPIRC 2017 우승 lee496 2017.08.30 19
1189 서울대 하순회 교수팀, DAC 2017 University Demonstration에서 수상 lee496 2017.08.30 16
1188 서울대 이경무 교수팀, 초고해상도 영상 복원 챌린지 세계대회 우승 lee496 2017.08.30 15
1187 서울대 장병탁 교수팀, 2017 국제 로보컵 대회 우승 lee496 2017.08.30 18
1186 서울대 김성재 교수 연구팀, 비파괴 세포 농축 장치 개발 lee496 2017.08.30 16
1185 서울대 황석연 교수팀, 2017 미국약물전달학회 최고논문상 수상 lee496 2017.08.30 12
1184 서울대 권성훈 교수팀, 초미세사이즈 미로문양제작 기술 개발 lee496 2017.08.30 19
1183 서울대 고승환 교수팀, 미세먼지 걸러줄 고효율 필터 개발 lee496 2017.08.30 16
1182 서울대 공대-한국무역협회, 4차 산업 수출기업 기술지원 MOU 체결 lee496 2017.08.30 9
1181 서울대 장호원 교수팀, 강유전체 활용으로 수소 생산 효율성 높이는 기술 개발 lee496 2017.08.30 14
Login
College of Engineering Seoul National University
XE Login