우주에서도 광통신이 가능한 광스위치 개발
우주에서도 광통신이 가능한 광스위치 개발
  • 이웃집과학자
  • 승인 2021.11.16 23:44
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DGIST(총장 국양)는 로봇공학전공 한상윤 교수·KAIST 유경식 교수 공동연구팀이 광 반도체를 미세하게 움직이는 기술을 활용하여 광신호를 공기 중으로 전송할 수 있는 광 스위치를 개발했다고 16일 밝혔습니다. 이 기술을 이용하면 자율 주행차, 드론 등의 이동체와 초고속 데이터 통신이 가능해 짐은 물론 인공위성과 지상 간의 초고속 광통신이 가능해질 것으로 기대되는데요.

 

광통신 기술은 빛을 이용해 정보를 먼 거리로 전달하는 기술입니다. 대량의 정보를 원거리에서 송·수신할 수 있도록 다양한 형태로 발전을 거듭해왔습니다. 현재 광통신을 가능하게 하는 기술 중 가장 널리 쓰이는 것은 광섬유 기술인데요. 광섬유는 빛을 전달하기 위해 만든 섬유 모양의 전선으로 매우 빠른 속도와 신호의 왜곡이 적다는 장점이 있는 반면, 보수가 힘들고 구부림에 약하다는 단점 또한 가지고 있습니다. 

 

이에 한상윤 교수 연구팀은 광섬유 없이도 초고속 광통신이 가능한 광스위치를 개발했습니다. 이번 연구에서 개발한 광스위치는 원하는 파동 신호를 출력할 수 있는 소재인 푸리에 렌즈에 기반해 기존의 시스템보다 더 간단하고 직관적으로 조정할 수 있습니다. 또한, 근적외선 신호를 다양한 각도로 동시다발적으로 송출 가능하게 해 자유공간상 통신에서 용이하게 사용할 수 있어, LiDAR, 광통신, 우주 광통신 등 다양한 분야에서의 활용이 기대되는데요.

 

연구의 핵심이 되는 광학 스위치는 DGIST 한상윤 교수 연구팀이 이전에 개발한 silicon photonic MEMS 기반의 기술로 만들어졌습니다. 이 방식을 사용하면 광 반도체의 전력 소모를 기존 방식인 열 광학 방식에 비해 1,000배 이상 낮출 수 있습니다. 

 

특히 이번 연구는 DGIST의 학생들을 중심으로 DGIST-KAIST간의 협업을 통해 이루어낸 성과입니다. 한상윤 교수 연구실의 김동욱(박사과정), 홍명석(기초학부)학생이 주도적으로 연구하였고, DGIST의 한상윤 교수와 KAIST의 유경식 교수가 공동교신저자로 참여했습니다. 

DGIST 로봇공학전공 한상윤 교수, 김동욱 박사과정생, 홍명석 기초학부생. 출처 : DGIST
DGIST 로봇공학전공 한상윤 교수, 김동욱 박사과정생, 홍명석 기초학부생. 출처 : DGIST

이번 연구에 주도적 역할을 한 김동욱, 홍명석 학생은 “보다 간단하고 효율적으로 사용할 수 있는 스위치의 개발을 통해 국민들이 실생활에서 해당 기술의 발전을 통한 편의를 누릴 수 있게 하는 것이 최종적인 목표다”는 포부를 밝혔습니다.

 

이번 연구는 세계최고광학회 중 하나인 OFC (Optical Fiber Communications Conference and Exhibition)에서 상위 10% 논문에 수여하는 Top-scored paper에 선정됐다. 또한, IEEE Journal of Lightwave technology (IF=4.288) 의 special issue에 초청을 받기도 했습니다.

논문명 : 8×8 Programmable Multi-Beam Pattern Projection Based on Multicast Silicon Photonic MEMS Switches


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