차세대 6G 광통신 시스템 소형화 앞당길 메타표
− 광섬유 배열과 이중 메타표면을 결합한 초소형·고집적 광통신 플랫폼 개발
− 다채널 양방향 자유공간 광통신 및 75 Gbps 데이터 전송 실험적 구현
− 국제 저명 학술지 Laser & Photonics Reviews (IF: 9.7, Q1)에 게재
광섬유 배열과 이중 메타표면을 집적하여 원통형 벡터 빔(CVB)의 다중화·역다중화를 구현하는 다채널 양방향 자유공간 광통신 시스템의 개념도.
왼쪽부터 이상신 교수, 루시펑 석박통합과정(광운대)
광운대학교 이상신 교수 연구팀(전자공학과)의 루시펑(Xipeng Lu) 석박통합과정생이 차세대 6G 자유공간 광통신 시스템의 초소형화와 고집적화를 위한 새로운 광학 플랫폼을 개발하였다. 이번 연구 성과는 국제 저명 학술지 Laser & Photonics Reviews에 “Dual-Metasurface-Integrated Fiber Array for Bidirectional Cylindrical-Vector-Beam Multiplexed Communication Using Off-Axis Spatial Manipulation”이라는 제목으로 게재되었다.
자유공간 광통신(Free-Space Optical
Communication, FSO)은 광섬유를 이용하지 않고 자유공간에서 빛으로 정보를 전달하는 기술로, 대용량 데이터 전송이 요구되는 차세대 통신망의 핵심 기술로 주목받고 있다. 그러나 여러 광신호를 동시에 처리하기 위한 기존 시스템은 다수의 광학 소자가 필요해 구조가 복잡하고, 정밀한 정렬이 요구된다는 한계가 있었다.
연구팀은 이를 해결하기 위해 광섬유 배열과 두 개의 메타표면을 하나의 소형 플랫폼으로 집적하였다. 개발된 메타표면은 여러 광채널의 진행 방향과 편광 및 공간적 특성을 동시에 제어하여 원통형 벡터 빔(Cylindrical Vector
Beam, CVB)의 다중화와 역다중화를 구현한다. 이를 통해 기존에 여러 개의 광학 부품으로 구현하던 기능을 하나의 집적형 구조로 단순화하고 양방향 광통신이 가능하도록 하였다.
연구팀은 개발된 플랫폼을 이용해 여러 CVB 채널을 동시에 전송하는 양방향 자유공간 광통신을 실험적으로 구현하고, 최대 75 Gbps의 데이터 전송 성능을 검증하였다. 특히 광섬유와 메타표면이 하나의 모듈로 결합된 구조를 통해 복잡한 광학 정렬을 줄일 수 있어 향후 초소형·고집적 6G 광통신 장비와 광인터커넥트 시스템에 활용될 것으로 기대된다.
한편, 이번 연구는 교육부가 지원하는 이공분야 대학 중점연구소 지원사업과 과학기술정보통신부가 지원하는 중견연구자지원사업 등을 통해 수행되었으며, 광운대학교의 Xipeng Lu, Jinke Li,
Shaoyan Li, Hongliang Li, 한국전자통신연구원의 김진태 박사, 호주국립대학교의 최덕용 교수가 참여했으며, 광운대학교 이상신 교수가 교신저자로 연구를 이끌었다.
논문명: Dual-Metasurface-Integrated
Fiber Array for Bidirectional Cylindrical-Vector-Beam Multiplexed Communication
Using Off-Axis Spatial Manipulation
게재 학술지: Laser &
Photonics Reviews
DOI: 10.1002/lpor.71734
