광메카트로닉스공학과 김승철(사진) 교수 공동연구팀이 고차조화파 생성 현상을 이용해 고체 물질의 비선형 감수율(nonlinear susceptibility)을 측정하는 데 성공했다. 이 연구 결과는 최근 국제학술지 『Nature Communications(IF: 11.880)』에 ‘Extraction of higher-order nonlinear electronic response in solids using high harmonic generation’이라는 제목으로 게재됐다.

비선형 감수율(nonlinear susceptibility) 측정은 페타헤르츠(Peta-Hertz) 수준의 신호 조작을 가능하게 해주는 초고속 광파 구동 광전자 연구에 있어 중요한 기술이다. 기존의 연구들에서는 강한 전기장이 매질을 통과하면서 일어나는 비선형 반응과 비교적 약한 전기장이 통과하면서 일어나는 선형 반응의 차이를 비교해 3차 비선형 감수율까지 측정한 적이 있다. 이번 연구에서는 더 높은 차수의 고차조화파(High harmonic generation) 생성 원리에 기반한 높은 비선형성을 이용해 사파이어 결정의 7차·9차·11차 비선형 감수율을 측정했다. 측정된 감수율은 물질의 결정 방위에 따라 변화하는 밴드 구조의 주기성을 그대로 가져 입사된 레이저 편광 각도에 따라 값이 달라지는 것을 확인했다.

해당 연구는 독일 막스-플랑크 복잡계 물리학 연구소(Max-Planck Institute for Physics of Complex Systems), 스페인 바르셀로나 대학, KAIST 등 국내·외 유수의 연구단들과의 국제공동연구를 통해 얻어진 결과로, 향후 초고속 레이저 편광에 의해 제어되는 다중 채널 신호 프로세싱 기술 개발에 응용될 수 있을 것으로 기대되고 있다