19ZH1700, Development of Core Technology for THz short distance transmission based on Photonics ,
Cho-Seung-Hyun
Abstract
IV. 1차년도 연구 결과 □ 1차년도(2019.01.01. ~ 2019.12.31.) 연구 내용 및 범위 ○ 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원 기술 · THz 전송 기술에 대한 링크 버짓 분석 및 설계 THz 무선 링크 구현을 위해 물리계층 및 요소 부품 성능 요구사항을 도출하고, 링크 버짓 및 SNR을 확보할 수 있는 방안을 제시 · 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기 선행 기술 분석 - 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기에 대한 선행 기술을 분석하고 정리 · 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기 요구사항 정의 및 구조 설계 - 과제의 정량적 목표를 달성하기 위한 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기의 요구사항을 정리하고 이를 달성하기 위한 구조 설계 · 실리콘 포토닉스 기반 THz 신호 생성 기 구조 설계 - 포토닉스 기반 THz 발생기의 상용화를 위해서는 성능안정화/저가화/소형화가 가능한 집적화가 필수적으로 요구되므로 THz 생성기 및 광수신기 집적화 관련 기술 동향 분석 후 실리콘 포토닉스 기반 THz 생성기에 대한 구조 설계 수행
○ 포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 기술 · 포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 선행 기술 분석 - 과제의 정량적 목표를 달성하기 위한 포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 요구사항을 정립하고, 프론트엔드 요소 기술 구현을 위한 공정 기술을 분석하여 프론트엔드 제작을 위한 공정 기술 선정 · THz 송수신 프론트엔드 요구사항 정의 및 구조 설계 - THz 송수신 프론트엔드 기술 구현을 위한 요구사항을 정의하였고, 수행 과제 요구사항을 만족하기 위해, 정합 손실 (transition loss)을 최소화하는 THz 송신단 프론트엔드 구조 및 수신 성능을 개선하기 위한 THz 프론트엔드 수신단 구조 제안 · THz 수신용 증폭기 선행 기술 분석 및 요구사항 정의 - THz 프론트엔드 모듈 정합 과정에서 야기될 손실을 최소화하기 위해 THz 대역 정합 장치의 선행기술 분석을 수행하였으며, 도출된 결과를 통해 기술 구현에 적합한 THz 정합 기술 제시 · THz 수신용 증폭기 선행 기술 분석 및 요구사항 - THz 링크 버짓을 개선하기 위한, THz 대역 수신용 증폭기 선행 기술 분석 및 요구사항을 정의하였으며, 이를 기반으로 한 기초회로 설계 및 레이아웃 도출
○ THz 근거리 PoC 플랫폼 기술 · 신호처리 기능 선행 기술 분석 - PoC 플랫폼의 주요 기능인 신호처리 기능의 선행 기술을 분석하여 시스템 요구사항에 적합한 기술을 개발하고, 정량적 목표를 달성하기 위한 신호처리 기능 구조를 설계 · 신호처리 기능 요구사항 정의 및 구조 설계 - 사용자 기능 요구사항에서 THz 전송 채널에서 발생하는 오류를 정정하기 위한 기능 제공 - LDPC (Low Density Parity Check) 코드 기반의 오류 정정 기능 구조 설계 · 전송성능 열화보상 기능 선행 기술 분석 - THz 근거리 통신 환경에서 발생할 수 있는 성능열화 요인을 분석하고, 이를 보상하기 위한 DSP (Digital Signal Processing) 선행 기술에 대한 분석 결과를 제시 · 전송성능 열화보상 기능 요구사항 정의 및 구조 설계 - THz 근거리 통신 환경에서 발생할 수 있는 성능 열화 요소에 대한 예측 방법과 이를 보상할 수 있는 보상 기능의 요구사항을 정의하고, 요구사항에 부합하는 각 기능의 구조와 전체 구조의 설계 방법을 제시 · THz PoC 플랫폼 선행 기술 분석 - THz 대역 PoC 플랫폼 구축을 위해 선행 기술을 조사하고, 이를 플랫폼 분류 및 개발 로드맵 구성에 활용 · THz PoC 플랫폼 요구사항 정의 - THz 대역 PoC 플랫폼 설계를 위한 요구사항을 정의
○ THz 발생/수신용 부품 기술 · THz 발생 칩/모듈 기술 분석, 요구사항정의, 설계 및 프로토타입 제작 (출력파워 50uW급) - 고출력 UTC-PD 칩 개발을 위하여 설계 및 공정 기술을 분석하고, 칩/공정 기술, 모듈 개발, THz 무선 링크 전송거리 증대 등을 위한 주요 핵심 요소 기술들을 도출 - 300 GHz 대역 THz 무선통신에서 많이 사용되고 있는 planar antenna (bowtie, ring slot) 및 Si lens에 따른 안테나 이득을 3D EM simulator을 이용하여 설계 - 300 GHz 대역 THz 무선통신에서 많이 사용되고 있는 planar antenna (bowtie, ring slot) 및 Si lens에 따른 안테나 이득을 3D EM simulator을 이용하여 설계 · 반도체 콤 레이저 칩/모듈 기술 분석, 요구사항정의, 설계 및 제작 (채널 출력 –5dBm급, 선폭 500kHz 이하) - 다채널 THz 통신을 위한 4 채널 이상을 지원하는 콤 광원 구성 방안 제시 · THz 수신 칩/모듈 선행 기술 분석, 요구사항 정의 및 구조 설계 - SBD 기반 THz 대역 서브하모닉 믹서 (SHM, Sub-Harmonic Mixer)의 선행 기술을 조사하고, 동향 분석을 통하여 믹서를 구성하는 각 요소 부품들의 현황과 개발 방향을 제시 - Mixer를 구성하는 주요 RF부품 (LO 필터, IF 필터, WR-3.4 도파관과 선로의 트랜지션, WR-6도파관과 선로의 트랜지션)을 HFSS를 활용하여 설계 - THz 수신용 Mixer 개발을 위한 Mixer의 블록별 구조 및 회로 시뮬레이션에 대한 것으로, 상용 모듈의 구조를 분석하고 수동소자에 대한 시뮬레이션을 바탕으로 Anti-paralleled Schottky Barrier Diode를 포함한 Sub-harmonic Mixer 시뮬레이션을 수행하고 설계 개선 방안을 제시 - GaAs 기반 THz mixer의 물성확인 및 HFSS와 ADS에 사용되는 파라미터 추출을 위한 박막구조와 소자구조 설계 및 제작 · 고이득 신호 전송 모듈(40dBi급) 선행 기술 분석 및 요구사항 정의 - 근거리 테라헤르츠 무선통신을 위한 고이득 안테나 선행기술 분석 · 파면제어 기술 개념 정의 - 테라헤르츠 파면제어 기술의 개념을 정립하고 본 과제에서 THz 파면제어 기술의 개발 필요성 제시 - 테라헤르츠 파면제어 기술의 개발 방향 도출 · THz 생체 스트레스 평가 - 포토닉스 기반 THz파의 생체 스트레스 검증 기술을 개발하고 평가함 - THz 전자기파가 생체 세포의 유전자와 단백질에 미치는 열적 스트레스 평가 기술 개발 및 포토닉스 기반 THz 파의 열적 스트레스 평가를 수행
(출처 : 요약문 9p)
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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