몇 년간의 어려움 끝에, 신축성 있고 구부릴 수 있는 상호접속부(interconnections)를 이용하는 최초의 광 회로가 마련되고 있다. 앞으로 이 기술은 착용형 인체 감지기 네트워크, 로봇 관절과 같은 움직이는 기계 부품, 그리고 변형될 수 있는 가전제품 등의 제작에 응용될 수 있을 것이다. 

벨기에 겐트대(Ghent University) 연구팀은 탄력성 있는 물질인 PDMS(poly-dimethylsiloxane)로 제조된 2가지 재료로 새로운 상호접속부를 개발하고 있다. 그 중 하나는 빛이 진행하는 투명한 중심부 재료이고, 나머지 하나는 중심부 둘레에 있는 굴절률이 좀 더 낮은 투명한 층이다. 이러한 구성에 의해서 빛은 도파로의 중심부에 포획되고, 상호접속부의 길이 방향을 따라서 진행하게 된다. 심지어는 도파로가 30퍼센트까지 잡아당겨지거나 사람 손가락 직경의 물건 둘레로 구부려 질 때에도 빛이 전파된다. 수직공동 표면방출 레이저(vertical cavity surface-emitting laser : VCSEL)는 광원의 역할을 하며, 광다이오드는 검출기 역할을 한다. 

지금까지, 이러한 재료가 잡아당겨졌을 때에도 빛을 운반할 수 있도록 하는 방법은 가능하지 않았다. 과거에도 어느 정도 견고한 유리 광섬유로 만든 매립형 도파로를 신축성 물질 속에 집어넣는 방식의 시도가 있었지만, 이번 새 방식은 신축성 물질 자체가 도파로 역할을 한다는데 차이가 있다. 

특정한 정도 이상으로 도파로를 구부리면 전형적으로는 도파로 중심부에 포획된 빛의 일부가 탈출하게 된다. 이번 연구진은 이 문제를 계속 연구해 왔다. “잡아늘려도 도파로에는 거의 영향을 주지 않고 도파로의 기계적 성능도 매우 우수하다는 점에 우리는 놀랐다. 이 도파로의 신뢰성은 획기적”이라고 겐트대와 imec 소속이자 이번 논문의 주저자인 예로엔 미신(Jeroen Missinne)은 말했다. 도파로를 10퍼센트까지 기계적으로 8만 번이나 늘인 뒤에도 재료에는 어떠한 열화도 관찰되지 않았다고 그는 말했다. 

연구진은 직경을 지금의 50 μm에서부터 수 μm에 불과하도록 줄여서 더 작은 도파로를 개발할 계획이다. 그렇게 하기 위해서는 도파로에 빛이 들어가고 나오는 부분들을 다시 설계해야 할 것이다. 이번 연구는 ‘Optics Express(doi: 10.1364/OE.22.004168)’에 발표되었다. 

* 자료 - KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』