이상신 전자공학과 교수팀, 메타표면·광섬유 결합…최대 75Gbps 양방향 전송 검증
원통형 벡터 빔 다중화 단일 소자 구현…'Laser & Photonics Reviews' 게재
광운대학교는 이상신 전자공학과 교수 연구팀의 루시펑(Xipeng Lu) 석박통합과정생이 6G 자유공간 광통신 시스템의 초소형·고집적화를 위한 집적형 광학 플랫폼을 개발했다고 21일 밝혔다.
자유공간 광통신은 광섬유 없이 공간에서 빛으로 데이터를 전송하는 기술로, 대용량 통신망 구축의 핵심으로 꼽힌다. 다만 복수의 광신호를 동시 처리하려면 다수의 광학 소자가 필요해 시스템 구조가 복잡해지고 정밀한 얼라인먼트(정렬) 작업이 동반되는 한계가 있었다.
연구팀은 광섬유 배열과 2개의 메타표면을 하나의 소형 플랫폼으로 결합해 이 문제를 해결했다. 개발된 메타표면은 여러 광채널의 진행 방향과 편광, 공간적 특성을 동시에 제어해 원통형 벡터 빔(CVB)의 다중화 및 역다중화를 구현한다. 기존 개별 부품으로 나누어 다루던 제어 기능을 단일 모듈로 통합해 양방향 통신을 실현했다.
연구팀은 이 플랫폼을 적용해 여러 CVB 채널을 동시에 보내는 양방향 자유공간 광통신을 실증하고 최대 75Gbps의 데이터 전송 속도를 확인했다. 모듈형 구조를 통해 복잡한 정렬 과정을 축소함으로써 향후 초소형 6G 통신 장비 및 광인터커넥트 시스템에 적용하기 쉽다고 설명했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 'Laser & Photonics Reviews'에 게재됐다. 연구는 교육부 이공분야 대학 중점연구소 지원사업과 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐으며, 광운대 연구진을 비롯해 김진태 한국전자통신연구원(ETRI) 박사, 최덕용 호주국립대 교수가 공동 참여했다.
이 교수는 "다수의 광학 부품을 모듈화해 물리적 공간과 정렬 정확도 문제를 동시에 개선했다"며 "차세대 6G 광통신 장비와 데이터센터 내부 광연결 시스템의 초소형화에 기여할 것"이라고 말했다.
