기사제목 서울대 이병호 교수 공동연구팀, 고해상도.광시야각홀로그램 재생 소자 개발
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서울대 이병호 교수 공동연구팀, 고해상도.광시야각홀로그램 재생 소자 개발

기사입력 2018.02.14 14:22
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서울대공대.JPG
좌측부터 서울대 이병호 교수, 포항공대 노준석 교수, 경북대 이승열 교수,고려대 김휘 교수 | 서울대

 

 
[비즈트리뷴=김상진 기자]서울대 공대는 전기정보공학부 이병호 교수, 포항공대 기계공학.화학공학과 노준석 교수, 경북대 전자공학부 이승열 교수, 고려대 전자.정보공학과 김휘 교수로 구성된 공동 연구팀이 고해상도.광시야각으로 완전하게 홀로그램 이미지를 구현할 수 있는 소자를 개발했다고 14일 밝혔다.   

 
홀로그램은 빛을 통해3차원 영상을 재생하는 기술로 ,미래에 주목받고 있는 유망한 기술 중 하나다. 홀로그램 이미지를 재생하기 위해서는 빛의 세기과 위상을 동시에 제어해야 한다.
그러나 현재까지 개발된 홀로그램 소자들은 빛의 세기와 위상 중 하나만 제어할 수 있다는 한계점을 가지고 있었다.

이러한 이유로 현재까지 개발된 소자로는 불완전한 홀로그램 재생만이 가능했다. 불완전한 홀로그램은 이미지에 심각한 결함이 생기거나 정보 계산에 필요한 시간이 기하급수적으로 늘어나는 문제 때문에 홀로그램 기술 개발에 큰 어려움이 있었다.

이 교수 공동 연구팀은  빛의 파장크기보다 작은 수백 나노미터(1나노미터는 10억 분의 1 미터) 소자들로 이뤄진‘메타표면’으로 새로운 홀로그램 소자를 개발했다. 연구팀이 개발한 X자 형태의 실리콘 나노 구조를 응용하면 소자 표면에 픽셀별로 빛의 세기와 위상 정보를 온전히 기록할 수 있다.

기존에 액정이나 마이크로 거울을 이용한 홀로그램 소자들의 픽셀 크기는 수 마이크로미터(백만 분의 1 미터)다.이에 비해이 교수 공동 연구팀이 개발한 소자는 픽셀 크기가 수백 나노미터에 불과하여 기존 홀로그램 소자보다100배 이상 높은 해상도를 가진다는 장점이 있다.
 
서울대공대자료.JPG
제작된 메타표면 홀로그램 소자의 전자현미경 사진(좌),홀로그램 이미지 재생 개념도 및 실험적으로 재생된 홀로그램 이미지(우)

 


홀로그램을 얼마나 넓은 범위에서 관측할 수 있느냐를 따지는 수치인 ‘시야각’도 월등히 높다.기존 홀로그램의 시야각은 10°이하에 불과하지만, 메타표면 소자로 재생된 홀로그램 이미지는 100° 이상의 광시야각을 가질 수 있다.
 
이를 이용하면 근사적 방법 없이 완전한 빛의 재생이 가능하다.또한 고해상도의 깨끗한 홀로그램 이미지를 만들 수 있기 때문에 미래 홀로그램 기술의 발전에 큰 발판이 될 것으로 예상된다.또한 빛의 정보를 완전히 복원할 수 있어서 홀로그램 정보 저장 기술에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

이병호 교수는 “이번 연구를 통해 홀로그램 소자 개발을 위한 중요 난제 해결의 발판을 마련했다”며, “앞으로 이를 실시간으로 변조하는 기술을 개발하는 것이 실용화를 위한 관건”이라고 말했다.

한편 본 연구는 최근 영국 왕립화학회에서 출판하는 국제 학술지 ‘나노 스케일’(Nanoscale)인터넷판에 게재 됐으며, 미국광학회(OSA)가주관하는 특별 웨비나(웹 세미나)를 통해 세계적으로 소개됐다.

 

[김상진 기자 newtoy@biztribune.co.kr]
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