이상신 교수 연구팀, 4차산업혁명 핵심 기술인 ‘초박형 다기능 광 집적회로’ 개발

- 큰 부피의 광부품을 초박형 고밀도 나노 광 집적회로로 개발 가능성 제시 -

- 향후 자율주행차용 라이다 (LiDAR) 센서 모듈, 지능형 드론 등에 적용 ‘기대’ -

[광운대학교 전자공학과 이상신 교수 (오른쪽) 와 주상의 박사과정 (왼쪽) 

본교 전자공학과 이상신 교수 연구팀이 호주국립대 최덕용 박사와의 공동연구를 통해 메타표면 적층형 평면 렌즈 기반 초박형 다기능 광 집적회로를 개발하는데 성공했다. 이를 통해 기존 큰 부피의 광부품을 초박형으로 구현해 향후 자율 주행 자동차 등에 사용되는 라이다, 사물인터넷, 지능형 드론, 차세대 무선광통신 모듈 등에 적용이 가능할 것으로 기대되고 있다.  

이상신 교수 연구팀은 최근 초박형 메타표면 적층 구조를 도입하여 다기능 광 집적회로 소자를 개발했으며, 특히 단일 평면 렌즈 구조를 통해서 빔의 편광, 크기 및 경로 등을 동시에 제어하는데 성공했다. 지금까지의 나노 메타표면 소자는 단층으로 이루어져 있어 구조가 단순했지만 기본적으로 디자인이나 기능적인 다양성에 제한이 있었다. 연구팀은 이번 연구를 통해 적층 구조의 단일 메타표면 소자를 통해 다양한 기능을 동시에 수행할 수 있도록 개선하였다.

근적외선 파장대역에서 구현된 이 기술은 초소형 나노 광 디바이스 및 모듈의 고밀도 집적화에 핵심적으로 적용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 향후, 제안된 메타표면 적층 구조는 실리콘 기반 광위상배열 칩과 결합되어 빔 조향 성능을 획기적으로 향상시키는데 유용하며, 궁극적으로 자율주행차 관련 초소형 비기계식 라이다 센서, 차세대 무선광통신 모듈 구현에 핵심적인 역할을 할 것으로 예상된다.

이상신 교수는 “다기능 메타표면 적층 구조 기술 개발을 통해서 기존의 부피가 큰 이미징, 광통신, 광센서, 디스플레이 관련 광부품을 초박형의 단일 고밀도 광 집적회로로 구현할 수 있는 기반을 마련했다는데 의의가 있다”고 말했다.

[광운대 연구팀이 개발한 메타표면 적층 렌즈 기반의 다기능 광 집적회로 소자]

한편, 이번 연구는 교육부가 지원하는 이공분야 대학중점연구소 지원사업과 과학기술정보통신부가 지원하는 중견연구자지원사업을 통해 수행됐으며, 결과는 성과를 인정받아 와일리 (Wiley) 에서 발행하는 광학/재료 분야의 국제학술지인 어드밴스드 옵티컬 머티리얼스 (Advanced Optical Materials, IF=8.286) 온라인판 8월호 표지논문으로 선정되었다.

[논문 게재 정보]

제목: Multifunctional Beam Manipulation at Telecommunication Wavelengths Enabled by an All­ Dielectric Metasurface Doublet

출판정보: 2020년 8월 5일 (volume 8, issue 15)

커버정보: https://doi.org/10.1002/adom.202070062

최초공개: 2020년 5월 28일

논문링크: https://doi.org/10.1002/adom.202000645