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종이와 피부를 태울만큼 강력한 레이저가 공기 중에 보이지 않는 통로를 만들어 45m 뻗어 나가는 데 성공했다. 이는 광섬유를 사용하지 않고 빛을 장거리 전송하는 새로운 방식이 될 수 있다. 

미국 메릴랜드대 연구팀은 대학 내 복도에서 레이저가 공기 중에 생성한 공기 도파관을 통해 45m 진행하는 것을 시연하고 그 결과를 국제학술지 ‘물리학 리뷰X’ 1월 23일자에 발표했다. ^{doi: 10.1103/PhysRevX.13.011006}

레이저를 단순히 공기 중으로 쏘면 점차 퍼져서 빛의 강도가 매우 떨어진다. 광섬유를 이용하면 이런 문제 없이 먼 곳까지 빛을 전송할 수 있지만, 통신망을 구축하고 유지보수하는 비용 부담이 따른다. 

연구팀은 광섬유 없이 빛을 전달하는 방법을 찾고자 2014년 공기 도파관(air waveguide) 기술을 시연했다. 연구팀은 강력한 레이저가 공기와 만나면 플라즈마를 생성해 밀도가 낮은 공기 통로가 만들어진다는 사실을 알아냈다. 밀도가 낮은 공기는 주변 공기보다 굴절률이 낮다. 때문에 광섬유가 하는 역할처럼 흩어지려는 레이저를 다시 중심부로 반사할 수 있다. 연구팀은 이 저밀도의 공기 경로를 필라멘트라고 칭했다. 2014년에는 필라멘트 4개를 구축해 레이저를 약 70cm 진행시키는 데 성공했다.

이번 실험에서는 레이저를 더 먼 곳까지 전송하기 위해 대학 내 복도에 커다란 실험실을 만들었다. 레이저가 복도 밖으로 새나가지 않도록 레이저 흡수 커튼과 테이프 등을 이용해 막고, 빛을 내는 물체는 모두 가렸다. 그리고 레이저의 출력 에너지에 따라 필라멘트의 수가 자동으로 늘어나는 시스템을 구축하고 레이저의 출력강도를 높였다. 

실험 결과, 레이저는 약 45m 거리를 뻗어나갔다. 레이저의 말단 에너지는 출력 에너지의 약 20%를 유지했다. 연구팀은 이 기술이 아직 이론적 한계에 도달하지 않았으며 향후 더 먼 곳까지 빛을 전송할 수 있을 것이라고 기대했다. 

하워드 밀치버그 메릴랜드대 물리학과 교수는 “새로운 레이저를 이용해 1km 거리까지 전송할 수 있는 방법을 찾았다”고 말했다.