[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 기계공학과 김승우·김영진 교수 공동연구팀이 6G 통신 기기 간 주파수 표준으로 이용될 수 있는 넓은 대역의 테라헤르츠파(THz) 대역에서 세계 최고 수준의 안정도를 갖는 초안정 테라헤르츠파 생성 원천기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

기존 테라헤르츠파 생성 방식은 상대적으로 낮은 주파수 안정도를 갖는 마이크로파 원자시계에 기반한 것으로 최근 개발된 광 시계와 비교해 수천 배 이상 낮은 안정도를 보인다.

이에 따라 KAIST 연구팀은 '천조분의 일'의 안정도를 보이는 매우 정밀한 광주파수 대역의 시간 표준을 안정화할 수 있는 펨토초 레이저 광빗으로부터 두 개의 레이저를 추출·합성해 테라헤르츠파를 생성했다.

이 과정에서 연구팀은 다양한 잡음을 면밀히 분석하고 광빗의 우수한 안정도를 유지키 위해 잡음 보상·제어기술을 개발했다.

이어 광빗의 넓은 대역폭 특성을 활용해 테라헤르츠파를 생성하고 전대역에서 시간표준 수준의 안정도(1천조분의 1)를 가지는 것을 실험으로 검증했다.

이는 세계 최고 수준의 광 시계 안정도를 테라헤르츠 대역에서도 실현할 수 있음을 의미한다.

펨토초 레이저 광 빗은 시간·주파수 표준으로 활용할 수 있는 광대역(수백만 개의 주파수의 중첩) 레이저로 빛의 스펙트럼이 머리빗과 닮아 붙여진 이름이다.

이 기술은 광 시간 표준에 기반한 세계 최고 수준의 초안정 테라헤르츠파를 생성할 수 있어 차세대 6G 통신 대역에서 초고속 통신을 실현하고 6G 통신 기기 간 주파수 표준으로 이용될 수 있다.

KAIST 기계공학과 신동철 연구원이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난달 11일 게재됐다.(논문명: Photonic comb-rooted synthesis of ultra-stable terahertz frequencies)

신동철 연구원은 "펨토초 레이저 광빗을 매개로 한 테라헤르츠 생성 기술 개발을 통해 세계 최고 수준의 광 시계 안정도를 테라헤르츠 영역으로 확장할 수 있음을 실험적으로 증명했다"면서 "차세대 6G 무선통신 대역에서 가장 우수한 안정도를 선점한 것에 큰 의미가 있고 테라헤르츠 대역 표준 확립에도 도움이 될 것"이라고 말했다.


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