초록 ▼

□ 연구개요
차세대 초고속 광학 신호 응용 신스템에서의 핵심요소인 초고속 고해상도 고출력 광학 위상 배열 기술을 제안한다. 광학 위상 배열 기술은 광학 신호의 높은 주파수 특성을 기초로 이에 광학 신호의 고해상도 변조를 더하여 고속 광신호의 크기/위상의 정밀 제어, 빔 정형(shaping) 및 조향(steering)을 구현할 수 있는 새로운 개념의 광학 신호 시공 제어 및 광학적 배열 기술(optical phased array, OPA)로서 차세대 3D imaging (LiDAR, 무인자동차/드론), free-space com

□ 연구개요
차세대 초고속 광학 신호 응용 신스템에서의 핵심요소인 초고속 고해상도 고출력 광학 위상 배열 기술을 제안한다. 광학 위상 배열 기술은 광학 신호의 높은 주파수 특성을 기초로 이에 광학 신호의 고해상도 변조를 더하여 고속 광신호의 크기/위상의 정밀 제어, 빔 정형(shaping) 및 조향(steering)을 구현할 수 있는 새로운 개념의 광학 신호 시공 제어 및 광학적 배열 기술(optical phased array, OPA)로서 차세대 3D imaging (LiDAR, 무인자동차/드론), free-space communication, 초고속 광집적 회로, 대용량 광유무선 통합 시스템(5G 시스템) 기술과 같은 다양한 광학 응용 시스템에서의 핵심 기술로 대두되고 있다. 본 연구에서는 기존 연구의 제한점을 획기적으로 극복하고 이를 통하여 차세대 초고속 고출력 광학 배열 신호 기술을 실현하기 위하여 다음의 연구 목표를 제시하고 이를 체계적으로 수행하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 이론 연구, 레이저의 locking 현상 및 광학 신호 변조에 대한 관련 당초 제안한 아래의 핵심 이론 규명
○ 광주입 레이저의 주입 조건별 크기/위상 변조 이론 구축
○ 광주입 조건 변화에 의한 locking transient 해석
○ 종레이저의 전류제어를 이용한 광주입 조건 제어 이론 구축
○ 광 주입 잠금 레이저를 이용한 광학적 위상 배열 이론

2. 다음 조건을 만족하는 주입 조건 안정화를 위한 광학 피드백 루프 개발
○ 정밀 광주입 조건 제어 및 이를 이용한 광주입 레이저 변조 시스템 구축
○ 정밀 광주입 조건별 크기/위상 변조 주파수 응답 해석
○ 광주입 레이저 배열 및 다단 구조를 이용한 광학 위상 배열 기술 개발(8배열 array)
○ 고출력/고정밀 위상 제어를 이용한 광학 신호 조향

3. 광학 위상 배열 성능 향상 핵심 기술 개발 완료
○ 고정밀 변조 성능 평가를 위한 transient-trajectory법 개발
○ 주입 조건 안정화를 위한 광학 피드백 루프 개발
○ 위상 제어 정밀도 향상을 위한 위상 잠금용 피드백 회로

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
무인 자동차/드론/IoT 장비의 급속한 증가, 인터넷/스트리밍 데이터 트래픽의 지속적인 증가, 범세계적인 스마트폰 사용자의 증대, 빅 데이터/고속 컴퓨팅의 수요 증대 등의 차세대 IT 응용에 대응하여 광학 기술을 주도적인 역할을 담당하고 있다. 그럼에도 불구하고 대용량 초고속 신호변조, 광학 신호의 초정밀 위상/크기/조향/정형 제어, 소자의 고능률화/소형화는 여전히 해결 해야할 당면 과제이다. 본 연구가 진행하는 광학 신호 파장 잠금(optical inejction locking)기술을 기반으로 한 광학 신호의 초고속/고성능 광학 신호 위상 배열 기술은 위의 당면 과제를 해결할 수 있는 중요한 기반 기술이며, 다음과 같은 응용 분야에서의 핵심요소 기술이다. 위에서 언급한 산업적 측면 뿐 아니라 레이저를 포함한 발진기 상호 간에 발생하는 물리현상을 이해 및 응용을 기반으로 한 원천 기술 보유, 교육, 학술적 측면에서도 그 파급효과가 크다고 할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 5
• 가. 1단계: 레이저의 locking 현상 및 광학 신호 변조에 대한 관련 핵심 이론 규명 (2019년도) ... 5
• 나. 2단계: 고속 광신호의 크기/위상 변조 실험 연구 수행 및 전기 제어 광학 위상 배열 실험 연구 (2020년도) ... 8
• 다. 3단계 : 광학 위상 배열 성능 향상 (2021년도) ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 참고문헌 ... 16
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 28