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통신 혁명을 준비하는 새로운 레이저 기술
광섬유 기술이 지속적으로 발전하고 있지만, 그것의 물리적 속성과 인프라 사용 모두에서 도전에 직면하고 있다. 스티븐스 공대에서 최근 개발하고 있는 고속 통신 해결책은 공간을 통해서 신속하게 데이터를 전송하는 데 레이저를 사용하고 있으며, 광학적 자유 공간 통신이라고 알려진 시스템으로 광섬유의 한계를 극복할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. Rainer Martini 박사는 고속 통신 기술을 개발하기 위하여 몇가지의 자유 공간이 만드는 도전들을 극복하였다. 충분히 안정적인 광학 시스템을 가진 위성 통신이 언젠가는 레이저 기술을 이용할 것이며, 대중을 위한 빠른 인터넷뿐만이 아니라 좀 더 기동력 있고 민감한 군사용 스캐너와 군사용 모바일화에도 많은 기여를 할 것이다.
이러한 연구를 담은 논문인 Optically induced fast wavelength modulation in a quantum cascade laser"가 최근 Applied Physics Letters지에 게재되었다. 이 논문은 Nature Photonics에서 연구 하이라이트에 추천되었다. 또한, Laser Focus World 저널은 지난 11월호에 그들의 결과에 대한 특집 기사를 실었다. 스티븐스 공대의 초고속 레이저 현미경 및 통신 연구소 책임자이자 물리학 교수인 Martini 박사는 테라헤르쯔 스팩트럼 분야까지 그 연구를 확대하고자 한다. 그러나 초창기 그의 연구진은 광학적으로 유도하는 레이저의 변조라는 근본적인 문제에 직면해 있었다.
레이저 광선은 대량의 데이터를 전송하기 위하여 광학적으로 변조되어야 한다. 중 적외선 레이저의 광학적으로 유도된 진폭변조(AM)은 몇 년전 스티븐스 공대의 연구진에 의해서 인식되었지만, AM 신호는 먼지나 안개에 의해서 영향을 받는다. Martini박사가 이끄는 스티븐스 공대 연구진은 주파수 변조(FM)과 마찬가지로 광선의 주파수를 광학적으로 변조하는 기술을 개발했으며, 이것은 환경에 훨씬 덜 방해를 받는다. 이것은 환경적 방해물을 의미없게 만들었으며 광 통신 케이블에 연결된 모바일 장치가 초당 100기가바이트의 데이터에 맞먹는 100GHz의 범위를 넘어설 수 있게 하였다.
중 적외선 양자 폭포 레이저의 전조 변조는 10GHz에 제한되어 있으며, 주파수와 진폭의 광학적 변조는 가능한 대한을 제공한다. 지난해, Martini와 그의 연구진은 양자 폭포 레이저에서 광학적으로 유도된 빠른 진폭 변조를 개발했다. 그들의 진폭변조 시스템은 중 적외선 레이저의 진폭을 변조하기 위하여 두 번째 레이저를 적용했으며, 본직적으로 빛을 제어하기 위하여 빛을 사용했다. 그러나 연구진은 여전히 신뢰성의 문제에 직면하였고, 그래서 그들은 광학적 주파수 변조로 눈을 돌렸다. “FM 전송 데이터는 AM데이터에 영향을 미치는 환경적 요소에 영향을 받지 않는다.”라고 Martini는 말했다. 특히 레이저의 주파수를 변조하는 최근의 성공은 좀 더 안정적인 전송을 가능하게 하였다.“그러나 이것은 달성하고 증명하기가 매우 힘들었다.”라고 그는 말했다.
그들의 광학적 접근 방식은 중 적외선 자유공간 통신 시스테에서의 주파수 변조를 포함하여 근 적외선 신호를 직접 중 적외선 신호로 전환하는 파장 변환 그리고 주파수 변조 현미경에 이르기까지 다양한 응용에 적용할 수 있다. “Martini박사의 창조성과 지속성은 레이저 광학에 위대한 발전을 끼쳤다. 진폭과 푸자수 변조를 탐구한 첫 번째 사람으로서, 그는 더 빠르고 명확한 자유 공간 통신의 문을 열었다. 오늘날, 그는 그가 연구하는 분야에서 계속적인 발전을 할 것이다.”라고 Charle V. Sshaefer, Jr. 공학 및 과학 연구소의 Michael Bruno 박사가 말했다.
발전하는 자유 공간 광 통신 세계의 선구자로써, Martini박사와 그의 연구진은 그들의 연구가 일상의 현실로 옮겨질 수 있기 위한 새로운 해결책을 찾아서 계속 연구할 것이다. 그들이 중점을 두고 있는 한 부분은 이러한 시스템을 기존의 광 섬유 네트워크와 통합함으로써 지하의 레이저를 끌어 오리는 것인데, 이것은 지상과 지하 모두에서 고속 레이저 통신을 가능하게 할 것이다. 연구진은 또한 그들이 최근에 만든 위상 제어 방출기를 보완하기 위하여 위상 제어 검출기를 개발했다. 그리고 연구진은 이를 이용하여 이 시스템의 모든 측면을 제어할 수 있을 것이다. 그러한 제어는 리어더나 무선 시스템에서는 자 알려져 있지만, 광 시스템에서는 전례가 없는 일이다. 이것은 강화 화학을 포함하여 백 만배나 향상된 생물학적 감지 그리고 제품에 통합한 시설 등 새로운 세계에 문을 열 가능성이 있다.
출처 : http://www.physorg.com/news/2011-03-laser-technology-revolutionize.html
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