화학연, 프로젝션 TV 등에 적용 가능한 단결정·광소자 제조기술 개발

차세대 영상매체로 각광받고 있는 프로젝션TV, 고출력 초소형 전고체 레이저 등에 적용 가능한 광소자가 한러 연구진에 의해 공동으로 개발됐다.

한국화학연구소(소장 김충섭) 화학공정연구센터 유영문 책임연구원은 과학기술부의 지원을 받아 러시아과학원 일반물리연구소(소장 쉐르바코프)와 공동연구를 통해 최대 1.55㎛ 파장의 레이저광을 발생시키는 새로운 레이저 단결정과 광소자 제조기술을 세계 처음으로 개발했다고 15일 밝혔다.

이번에 개발된 단결정 소자는 Nd:YCOB, Yb:YCOB, Er, Yb:YCOB, Yb:YAG 단결정 등 6종으로 모두 노트북 크기만한 레이저 장치를 제작할 수 있도록 설계됐다. 특히 레이저 기능에 지장을 주는 결함없는 양질의 결정을 성장시킨 이들 소자는 국내외 기초물성센터의 실험결과 흡수 스펙트럼과 형광방출 스펙트럼, 형광수명 측면에서 모두 우수한 것으로 평가받은 것으로 알려졌다.

1.06㎛ 파장의 레이저광을 발생하는 Nd:YCOB는 비선형 결정소자로 주파수 변조기능을 갖고 있어 자기주파수체배(SFD:Self Frequence Doubling)나 총자기주파수 혼합(SSFM:Sum Self Frequence Mixing) 방식, 위상정합각에 따라 적·청·녹색의 레이저광이 발생된다.

이에따라 이 단결정에 레이저 시스템 기술을 적용할 경우 고화질의 프로젝션TV을 만들 수 있는 것은 물론 노트북 만한 레이저 장치를 제작, 가정에서도 화면 크기가 200인치이고 선명한 영상을 즐길 수 있는 안방극장시스템 구성이 가능하다.

또 미국 및 국내 특허를 출원한 Er, Yb:YCOB 결정은 1.55㎛의 레이저광을 발생시키는 광소자로, 광통신 광원 레이저로 활용이 기대되는 핵심부품이다.

전고체 레이저용 광소자인 Yb:YAG는 열전도와 파장특성이 우수하고 레이저 다이오드에 의한 구동이 가능해 초소형 고출력 레이저의 핵심부품으로 레이저 장치의 소형화에 혁신을 가져올 전망이다.

유영문 박사는 『예산부족으로 실험실 수준의 연구결과를 낼 수밖에 없었지만 광전자나 전자업계의 지원만 있으면 산업화에도 결코 손색없는 연구성과물』이라며 『일본의 국립연구소에서도 이 제품을 요구하는 등 공동연구에 관심을 나타내고 있다』고 말했다.

<대전＝박희범기자 hbpark@etnews.co.kr>