더 정확하고 더 빠른 초연속광

‘초연속’ 레이저광의 등장으로 현재 기술 수준에서 가장 정밀한 주파수 및 시간 측정이 가능해졌고 장차 광통신 속도가 기록적으로 빨라질 것이다.
글 | Robert R. Alfano













빛은 자연에서 가장 중요하고 용도가 많은 현상 중 하나이다. 빛은 택배원처럼 한 곳에서 다른 곳으로 정보를 전달하고 연금술사처럼 물질을 바꿀 수 있다. 좀더 구체적으로 빛은 화학, 생물학 및 응축물질에서 주요 반응을 일으키거나 조종한다. 하지만 물론 눈으로 볼 순 없다.
빛의 다채로운 성질은 빛이 짧은 섬광, 초점에 모인 집중광, 폭넓고 연속된 광선, 희미하거나 강한 빛, 편광, 진동수가 낮거나 높은 빛, 여러 진동수를 동시에 가진 빛 등 많은 형태를 취할 수 있기 때문에 생긴다. 가시광선의 경우 주파수는 색깔을 결정하며 빛의 파장과 밀접한 관계가 있다. (파장이 짧을수록 진동수가 높다.) 인공광원 중 가장 흔한 백열등은 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 빛을 내기 때문에 백색으로 보인다.

하지만 온화한 실내조명 이외의 용도일 경우 백열등이 내는 빛에는 몇 가지 단점이 있다. 세기가 비교적 낮고, 동일한 방향으로 진행하는 평행광으로 만들 수 없고, 결이 맞지 않는 것이다. 결이 맞지 않는다는 것은 빛을 구성하고 있는 개별 알갱이들(광자)이 똑같은 위상으로 진동하지 않음을 의미한다. 레이저는 이 세 가지 문제를 모두 해결해주지만 백색광이 아니라 기껏해야 진동수 대역이 좁은 빛을 방출한다. 단일 진동수를 가졌거나 진동수 대역이 좁은 결맞음 빛(coherent light)으로 용도는 다양하다. 하지만 레이저의 성질과 백열등의 넓은 대역폭을 함께 가진 광원이 .....