광 시간 표준 기반 초안정 테라헤르츠파 생성 기술 / KAIST

[더팩트 | 대전=박종명 기자] KAIST는 기계공학과 김승우, 김영진 교수 공동연구팀이 최고 수준의 안정도를 갖는 초안정 테라헤르츠파 생성 원천기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

차세대 테라헤르츠파 기술을 선점하기 위해서는 핵심 테라헤르츠 소자들에 대한 개발·평가 및 선점이 필수적이다. 하지만 테라헤르츠 전송, 변조 및 검출 소자들에 대한 평가를 수행할 수 있는 초안정 표준급 테라헤르츠 신호 생성에 어려움이 있다. 기존의 테라헤르츠파 생성 방식은 상대적으로 낮은 주파수 안정도를 갖는 마이크로파 원자시계에 기반해 최근 개발된 광 시계와 비교할 때 수천 배 이상 낮은 안정도를 보여왔다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 천조분의 일(1/1,000,000,000,000,000)의 안정도를 갖는 매우 정밀한 광주파수 대역의 시간 표준을 안정화하는 펨토초 레이저 광빗으로부터 두 개의 레이저를 추출·합성해 테라헤르츠파를 생성했다. 이 과정에서 다양한 잡음을 면밀히 분석하고, 광빗의 우수한 안정도를 유지하기 위해 잡음 보상·제어 기술을 개발했다. 이후 광빗의 넓은 대역폭 특성을 활용해 테라헤르츠파를 생성했으며, 전대역에서 시간 표준 수준의 안정도(천조분의 일)를 갖는다는 것을 실험적으로 검증했다

김승우, 김영진 교수, 신동철 박사(왼쪽부터) / KAIST

이 기술은 차세대 6G 통신 대역에서 초고속 통신을 실현하고, 6G 통신 기기 간 주파수 표준으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

KAIST 기계공학과 신동철 연구원이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 2월 11일 게재됐다.

이번 연구는 한국연구재단의 과학기술분야 기초연구사업-개인연구사업- 리더연구(국가과학자)지원을 받아 수행됐다.

thefactcc@tf.co.kr