京都대학의 野田進 교수 등과 과학기술진흥사업단(JST)는 공동으로 새롭게 ‘내면 헤테로 구조’라는 개념을 도입, 포토닉 결정으로 7파의 광합분파기의 개발에 성공했다. 주기구조가 상이적으로 다른 복수의 포토닉 결정을 내면에 어레이 배치하는 것으로 최초로 분파한 빛이 취출 효율과 파장분해능을 일정하게 만들 수 있었다. 사방 몇 센티미터의 어레이 도파로 회절격자(AWG)와 비교해 1만분의 1로 작게 만들 수 있는 포토닉 결정에 의한 광나노디바이스의 실용화에 길을 여는 성과. 내면 헤테로 구조는 매립 산화막 실리콘(SOI)기판을 이용하여 전자선 노광기술로 1.25나노미터씩 주기구조에 차이를 갖게 한 포토닉 결정을 면 안에 패턴화하여 만들어 넣었다. 포토닉 결정은 어떤 파장에 대응한 굴절률 차가 있는 주기구조를 가진 의사(疑似)결정. 그 파장의 빛은 전반사하여 존재하지 못하고 결정 내에 점결함과 선결함을 도입함으로써 그 특정파장의 빛을 가두거나 도파하거나 할 수 있기 때문에 나노광 디바이스의 유력한 기술. 이번에는 파장에 대응하여 각각 주기구조를 상사적(相似的)으로 바꾸게 되면 광디바이스 성능을 최대한 끌어낼 수 있을 것이라는 데에 주목했다. 이로써 폭넓은 파장영역에서 자유자재로 다른 파장을 다룰 수 있게 되어 포토닉 결정의 개념이 넓어지게 된다. 野田 교수 등은 이미 실리콘에 의한 2차원 포토닉 결정에서 2파장의 합분파 실험에 성공했다. 같은 주기구조에서 결함의 크기를 바꿀 수 있는 방법이었기 때문에 파장에 의해 분파효율 등이 달라 포토닉 결정 실용화의 걸림돌이 되어 왔다. 이번에 7파 모두 분파효율이 일정하여 파장분해능은 종래의 10분의 1인 0.4나노미터. 파장간격은 5나노미터이지만 이것을 1나노미터 이하로 좁히면 현재의 AWG의 대체가 가능하다고 한다. 이로써 전광(全光)교환기나 의료, 바이오 등 폭넓은 분야에 포토닉 결정을 응용할 수 있을 것 같다. (NK)