초록 ▼

연구개발
목표
【최종목표】
광섬유 모드를 이용한 공간분할다중화 (Space-Division-Multiplexing, SDM) 광전송
기술 연구를 통해 데이터 센터 등에 적용할 수 있는 차세대 대용량 단거리 광전송 원천 기술 확보
【당해연도 목표】
o SDM Mux/Demux 모드 수 증가 설계
o SDM 광섬유 수용 모드 증대 최적화 설계
o SDM 광전송 테스트베드 전송 용량 증대 설계
o SDM용 다채널 수신기 용량 증대 설계
o SDM 광전송 거리 증대 광증폭 기술 구현

연구개발
목표
【최종목표】
광섬유 모드를 이용한 공간분할다중화 (Space-Division-Multiplexing, SDM) 광전송
기술 연구를 통해 데이터 센터 등에 적용할 수 있는 차세대 대용량 단거리 광전송 원천 기술 확보
【당해연도 목표】
o SDM Mux/Demux 모드 수 증가 설계
o SDM 광섬유 수용 모드 증대 최적화 설계
o SDM 광전송 테스트베드 전송 용량 증대 설계
o SDM용 다채널 수신기 용량 증대 설계
o SDM 광전송 거리 증대 광증폭 기술 구현
o SDM용 다채널 병렬 광증폭기 용량 증대 설계
연구개발
내용
【주요 내용 및 기능】
1. SDM Mux/Demux 모드 수 증가 설계
1.1 모드 분할 다중화용 Mux/Demux 수용 모드 수 증대 설계
- 6 모드 Mux/Demux 제작을 위한 capillary tube의 구조
1.2. 모드 분할 다중화용 Mux/Demux 기능 보완 및 최적화 설계
- Photonic lantern 방식의 3-mode Mux/Demux 제작 시, 모드 및 effective index
변화 simulation
2. SDM 광섬유 수용 모드 증대 최적화 설계
2.1. Few mode fiber 기반 SDM 광섬유 수용 모드 증대 최적화 설계
- 낮은 differential modal delay (DMD)를 갖는 광섬유 굴절률 프로파일 설계
- 인접 코어 간의 누화를 최소화하는 Multi-core few-mode fiber (MC-FMF) 기반
SDM 광섬유의 설계
- 서로 다른 두 종류의 코어로 구성된 mult-core 4-mode fiber (MC-4-MF) 설계 및
누화 성능 평가
2.2. 광섬유 수용 모드 증대에 따른 DMD 및 누화 증가를 최소화하기 위한 MC-FMF
설계 및 성능 분석
- 서로 다른 두 종류의 코어로 구성된 MC-4-MF 설계
- 제안하는 6-코어 4-모드 광섬유의 단면
3. SDM 광전송 테스트베드 전송 용량 증대
3.1 모드 분할 다중화 기반 공간 다중화 테스트베드
- 테스트베드 용량 증대를 위한 송신부, 수신부 구축

4. SDM용 다채널 수신기 용량 증대
4.1 전송 용량 증대 MIMO 알고리즘 설계
- 수신부 MIMO 신호처리 속도 증대: 26Gbaud DP-QPSK 신호처리를 위해 symbol rate
56 GS/s에서 신호처리 가능한 MIMO 디지털 신호처리부 구현
5. SDM 광전송 거리 증대 광증폭 기술 구현
5.1 Distributed Raman amplification
- 양방향 펌핑을 이용한 distributed Raman amplification 설계 및 제작
- 양방향 펌핑을 이용한 distributed Raman 증폭기의 이득 특성 측정
5.2 Side pumping을 이용한 6 core- 3 모드 EDFA의 제작 및 특성 측정
- Side-pumping을 위한 pump combiner의 제작
- 6-core 3-mode Double-clad EDFA의 제작 및 특성조사
5.3 멀티모드 광증폭기의 이득 & 잡음지수 특성
- 멀티모드 광증폭기의 이득 & 잡음지수 특성조사
- 멀티모드 광증폭기의 MDG 측정
6. SDM용 다채널 병렬 광증폭기 용량 증대 설계
6.1 다채널 병렬 광증폭 모듈 용량 증대 설계
- 가변 이득기능을 포함한 80채널 DWDM 병렬 광증폭기 설계완료

연구개발성과
○ 현재까지 진행된 SDM Mux/Demux의 모드 수 증대 설계를 바탕으로 photonic
lantern 방식의 SDM Mux/Demux를 제작하고, 이의 성능 테스트를 진행.
○ 테스트베드 구현에서는 모드 간섭 억제 알고리즘 기능을 고도화한 SDM 광전송 테스트 베드를 이용하여, SDM 광전송 시험 및 SDM 광소자 특성 평가 등을 수행.
○ SDM 광섬유 기술에서는 이미 확보된 SDM 광섬유 구조 설계 기술을 바탕으로 서로
다른 두 종류의 코어로 구성된 multi-core 4-mode fiber 설계 및 누화 성능 평가를 진행. DMD, 모드별 유효 굴절률 및 굴절 손실 결과를 바탕으로 최적의 광섬유의 굴절률 프로파일을 설계하고, 코어 간의 누화를 최소화하기 위한 단일 광섬유
내 다중 코어 배치 설계.
○ SDM 광증폭 기술에서는 side pumping을 이용한 고효율 펌핑 방식을 개선하고, 다중 모드 동시 증폭이 가능한 EDFA를 제작. 또한, 용량 증대 병렬 광증폭기의 최종
사양을 결정하고, 광부품 및 전기소자 최종 선정.
활용계획 및 기대효과
【활용계획】
○ 공간다중방식 광전송 기술은 광통신 혁명을 이끌 4세대 기술임. 현재 대비 전송
용량을 증대하고 상면적 및 에너지 소모를 최소화 하는 등 한계를 극복하는 신기술 창출
○ 원천 연구 초기 단계로서 선도적 연구 개발을 통해 향후 다가올 공간 다중 광전송 기술 시대 선점
○ 광전 부품 및 초고속 광전송 장비, 광섬유 등 관련 분야 산업의 획기적인 기술
확보 및 시장 확장에 기여
○ 국내외 연구소 및 학계에 더하여, 연구 초기 단계부터 국내 산업계가 참여함으로써, 자연스럽게 초기 시장 선점이 가능
【기대효과】
○ WDM 광전송 기술이 한계에 다다를 것으로 예상됨에 따라, 향후 공간다중방식 광전송 기술이 이 시장을 대체해 나가게 될 것으로 예상
○ 공간다중방식 광전송 기술은 완전히 새로운 기술로서, 현재 기술의 방향성 등이
정립되어 있지 않으며, 향후 기술 발전에 따라 기술의 방향이 더 명확해 질 것으로 예측되며, 본 과제에서 연구하는 공간다중방식 광전송 기술을 이용하여 향후
기술 발전을 선도하고 주도해 갈 수 있음
○ 본 과제의 공간다중방식 광전송 기술의 연구를 통하여, 관련 분야의 연구 개발 및
산업화를 촉발 시킬 수 있으며, 광전송 기술은 기술집약적이면서 비교적 중소 규모의 투자로 세계 시장의 주도권을 쥘 수 있는 분야임