POSTECH 노준석 교수팀, 임의 편광과 무편광 빛…스핀홀 효과 최초 규명

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 통합과정 김민경씨 연구팀이 최초로 임의 편광 또는 무편광된 입사 빛에서의 광스핀홀 효과를 최초로 검증했다. 

이 연구는 광학 분야 국제 과학 저널인 ‘레이저 앤 포토닉스 리뷰(Laser and Photonics Reviews)’ 7월호 표지논문(front cover)으로 선정됐다.

광스핀홀 효과는 굴절·반사 현상에서 빛이 입사 평면에 수직인 방향으로 갈라지는 현상을 뜻한다. 

지금까지의 연구에서 광스핀홀 효과는 입사 빛의 편광 상태에 의존하므로 입사 빛이 수평 또는 수직 편광일 때 일어나는 것으로 한정돼 있었다.

연구팀은 특정 반사 조건을 만족하는 경계면에서 광스핀홀 효과가 입사 빛의 편광과 무관하며 제멋대로 불규칙적인 자연 빛(무편광) 아래에서도 수평 또는 수직 편광일 때와 같은 광스핀홀 효과가 일어남을 이론적으로 검증했다. 

광스핀홀 효과는 빛을 원편광된 성분으로 나눈다는 점에서 광스위치, 광센서 등 광소자로 사용될 수 있는데, 이 연구는 선편광된 입사빛 내에서만 연구되던 광스핀홀 효과를 다양한 편광 시스템 또는 무편광 시스템으로 확장할 수 있다는 데에 의의가 있다.

노준석 교수는 “이번 연구에서는 경계면에서 특정 반사 조건이 만족된다면 광스핀홀 효과의 입사 편광 의존성이 사라진다는 것을 밝혔다”며 “이는 차세대 광소자 분야에서 광스핀홀 효과의 응용 가능성을 더 넓힌 것”이라고 전했다.

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단 중견연구자사업, 글로벌프론티어사업, RLRC선도연구센터사업의 지원으로 수행됐다.