【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=POSTECH(포항공과대학교)은 최근 기계공학과 · 화학공학과 노준석 교수, 인공지능대학원 트레본 배드로(Trevon Badloe)씨, 기계공학과 통합과정 성준화 씨 연구팀이 하나의 메타렌즈로 초점 위치를 자유롭게 조절하는 데 성공했다고 5일 밝혔다.
 ▲ 빛의 회전 방향(편광 상태) 기반 세 가지 기능을 수행할 수 있는 단일 메타렌즈 (C) 포스텍 |
이번 연구는 나노 · 재료 · 화학 분야 국제 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 게재됐다.
나노미터(nm) 크기의 인공 구조체인 메타렌즈는 다양한 빛의 특성을 제어하고, 기존 렌즈의 두께를 획기적으로 줄일 수 있는 광학 소자다. 광학 기기의 소형화 추세에 따라 이러한 특성을 가진 메타렌즈가 큰 주목을 받고 있으며, 최근 들어 여러 기능을 하나의 메타렌즈에 담는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이번 연구에서 연구팀은 메타렌즈를 구성하는 구조체 설계 방법에 변화를 주었다. 구조체의 너비와 길이 등을 조절해 입사 · 투과되는 빛의 회전 방향에 따라 초점의 위치를 변경할 수 있는 렌즈를 설계한 것이다. 연구팀은 시뮬레이션을 통해 새로운 설계 방법의 가능성을 확인한 후, 실제로 사용할 수 있는 렌즈를 개발했다.
실험 결과, 연구팀이 개발한 렌즈는 빛이 회전하는 방향에 따라 초점의 위치를 변화시켰다. 일반적인 메타렌즈의 기능을 수행하는 것은 물론, 빛을 굴절시켜 왼쪽 또는 오른쪽 위치에 초점을 모으거나 도넛 모양으로 이미지의 초점을 맞추는 데 성공한 것이다.
이번 연구를 이끈 노준석 교수는“기존 렌즈의 한계를 넘어 하나의 렌즈로 초점 위치를 다양하게 조절하는 데 성공했다”며, “카이랄 생체 분자 이미징이나 광학 컴퓨팅, 컴퓨터 비전분야에서 큰 도움이 되길 바란다”는 말을 전했다.
한편, 이 연구는 포스코 산학연 융합연구소 사업, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 미래유망 융합기술 파이오니아사업 등의 지원으로 수행됐다.
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POSTECH Professor Noh Jun-seok's team succeeded in freely adjusting the focus position with a single metalens.
POSTECH (Pohang University of Science and Technology) recently announced that the research team of Professor Jun-seok Noh of the Department of Mechanical Engineering and Chemical Engineering, Trevon Badloe of the Graduate School of Artificial Intelligence, and Jun-hwa Seong of the Integrated Department of Mechanical Engineering have developed the ability to freely adjust the focus position with a single metalens. It was announced on the 5th that it was successful.
This study was published in ‘Nano Letters,’ an international academic journal in the fields of nano, materials, and chemistry.
Metalens, a nanometer (nm)-sized artificial structure, is an optical element that can control various light characteristics and dramatically reduce the thickness of existing lenses. With the trend toward miniaturization of optical devices, metalenses with these characteristics are receiving great attention, and research on incorporating multiple functions into a single metalens has been actively conducted in recent years.
In this study, the research team changed the design method of the structure that makes up the metalens. We designed a lens that can change the position of the focus according to the direction of rotation of incident and transmitted light by adjusting the width and length of the structure. After confirming the potential of the new design method through simulation, the research team developed a lens that could actually be used.
As a result of the experiment, the lens developed by the research team changed the position of the focus depending on the direction in which the light rotated. It not only performs the function of a general metalens, but also refracts light to focus on the left or right position or focuses the image in a donut shape.
Professor Noh Jun-seok, who led this research, said, “We succeeded in controlling the focus position in various ways with a single lens, going beyond the limitations of existing lenses.” He added, “We hope it will be of great help in the fields of chiral biomolecular imaging, optical computing, and computer vision. “He said.
Meanwhile, this research was conducted with support from the POSCO Industry-Academia-Research Convergence Research Institute Project and the Future Promising Convergence Technology Pioneer Project of the Ministry of Science and ICT and the National Research Foundation of Korea.
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