초고속 광통신에 널리 사용되는 광 송신기(Transmitter)를 구현할 수 있는 '장파장(1.55㎛ 파장대역) 표면방출 레이저'가 국내연구진에 의해 개발됐다. 또한 1.55㎛ 표면방출 레이저소자 기술을 바탕으로 일정한 파장 간격의 8개 레이저를 방출, 8개 채널의 광신호를 생성하는 WDM(파장분할다중) 표면방출 레이저어레이 제작기술을 함께 개발됐다.

한국전자통신연구원(ETRI) 집적광원소자팀(팀장 유병수)은 정보통신부 과제로 초고속 광인터넷을 위한 새로운 신호광원기술로 각광받고 있는 1.55㎛대역 표면방출 레이저(VCSEL)를 개발했다고 27일 발표했다.

이번 기술개발로 대용량, 초고속 광통신용 핵심부품 분야에 대한 기술력을 확보할 수 있고 지적재산권 출원을 통해 광통신용 광소자 기술분야에서 경쟁력을 확보할 수 있게 됐다고 ETRI는 설명했다. 이와 관련 ETRI는 국제특허 4건, 국내특허 12건을 각각 출원했다.

기판에 수직방향으로 빛을 방출하는 표면방출레이저는 레이저가 기판의 측면에서 방출되는 기존기술과 달리 광섬유를 통한 빛의 전달이 쉽고 이차원 어레이광원의 제작이 가능한 특징을 갖고 있다. 따라서 소자의 제작 및 패키징 비용이 저렴해 초고속광통신 시스템에 활용될 저가형 차세대 광원으로 각광받고 있다.

이번 기술개발은 미국, 유럽, 일본이 좌우하고 있는 광소자 분야에서 표면방출 레이저 소자 분야에서는 선진국과 같은 기술력을 보유하게 됐음을 의미한다. 이에따라 국산대체효과는 물론 앞으로 각 가정까지 광케이블이 깔려(FTTH) 광통신 서비스가 보편화 될때 저렴한 국산 장비를 활용할 수 있는 길이 열렸다.

현재 표면방출 레이저기술은 단파장에 해당하는 850㎚파장레이저의 광원기술로 상용화돼 광시스템의 내부배선과 LAN으로 활용되고 있으나 전송거리가 짧아 인터넷통신망 구축에는 사용할 수 없었다.

단파장인 850㎚ 파장레이저는 전송거리가 100m에 불과하지만 장파장인 1.55㎛ 파장대역 레이저는 보통 20-40km의 전송거리를 갖고 있다. 이에따라 근거리 및 중거리용 광송신기를 저렴한 가격에 구현할 수 있는 장파장(1.3 - 1.55㎛) 표면방출 레이저기술이 대안으로 부각돼 미국 산업체(UCSB, Bandwidth9), 독일 산업체(WSI) 등과 일부 대학에서만 이 기술개발에 성공, 시제품이 나오고 있다.

이같은 산업체에서 개발한 장파장 표면방출 레이저 제작방법보다 훨씬 빠르고 간단한 공정으로 재현성 높은 방식으로 장파장 표면방출 레이저를 구현함으로써 상용화에 가장 가까이 다가섰다고 ETRI는 설명했다.

처음으로 화합물 반도체물질로 레이저기판을 제조할 때 보다 간편하고 빠른 방법인 MOCVD(유기금속화학기상증착법)을 적용하고 단일체 레이저구조를 채택해 유전체를 덧씌우는 과정이 필요없어 이 과정에서 발생하는 오차를 줄일 수 있다.

ETRI는 1.55㎛ 표면방출 레이저소자기술을 바탕으로 일정한 파장간격의 8개 레이저를 방출, 8개의 채널의 광신호를 생성하는 WDM 표면방출레이저 어레이 제작기술도 개발했다. 이 기술은 선택적 식각방법을 이용해 공진거리를 일정하게 조절하는 독창적 방법으로 8개 채널에서 일정한 파장간격의 레이저어레이 발진구조를 재현성에게 구현했다.

기존에는 8개채널 레이저 광송신기를 만들기 위해 8개의 레이저소자들을 하나씩 패키징해야 했지만 이를 이용할 경우 WDM 표면방출레이저 어레이를 담은 1개의 패킷만으로 광송신기를 만들 수 있어 비용을 크게 줄일 수 있다.

집적광원소자팀 유병수팀장은 "이번 기술은 광통신용 광원산업은 물론 초고속 인터넷 부품분야 전반에 걸쳐 많은 파급효과가 기대된다"며 "차세대 광원시장의 기술경쟁을 위한 독자기술 확보가 가능하게 됐다"고 말했다. 유팀장은 이 아이템을 가지고 벤처창업을 준비중이다.

한편 ETRI는 광통신용 표면방출 레이저송신기 세계시장은 올해 6천4백만달러에서 2004년 4억8천6백만달러로 연평균 1백% 이상 성장할 전망이라고 설명했다.

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