본 기술이전은 “통신용 10Gbps 반도체 레이저 칩 상용화 연구 및 생산기술 개발사업” (과제번호: 10048998)의 결과물인 “고속 DFB laser 개발을 위한 소자 simulation 기술“에 관한 것으로서 "밴드갭 엔지니어링에 기반한 광이득 해석", "모드 및 빔 전파방법에 기반한 광도파로 해석", "전달메트릭스 방법에 기반한 열린 광 공진기 해석"을 포함한다.
? 광트랜시버의 구성은 그림1에서와 같이 TOSA, ROSA, PCB, housing으로 구성되며, 소정의 form-factor 내에 모두 실장되어 지며, 본 기술이전의 내용은 TOSA에 들어가는 고속변조 DFB-LD 소자특성 분석을 위한 simulation 기술임.
? DFB-LD의 변조속도 및 전송거리는 소자의 변조대역폭과 처핑량에 의해 결정되며, 고속 장거리 전송용 DFB-LD 구현을 위해서는 동작 바이어스 전류에서 고속 광신호를 생성하기에 충분한 변조대역폭으로 구현되어야 하며, 전송거리 확장을 위해 처핑량은 전송후 신호의 퍼짐이 최소화되도록 충분히 적게 구현되어야 함.
? 현재 10Gbps 및 25Gbps 급 직접변조광원의 수요가 크게 증대하고 있어, 한국전자통신연구원이 보유하고 있는 특성분석 및 평가기술을 기업에 전수하여, 업체의 칩 개발을 앞당기고자 함.
? 광트랜시버 제작시 원재료 비용은 광원칩 (39.5%), IC (12.4%), isolator (10.4%), PD (10.2%) 순이며, 광원칩은 단가면에서도 여타 부품에 비해 매우 높은 가격으로 기존에는 100% 전량 수입에 의존하고 있었으나, 최근 SKT 망에 국산 DFB-LD 제품이 적용됨.
? 국내 광트랜시버 업체 (㈜오이솔루션, ㈜빛과 전자)의 광원칩 수요는 약 200억이 넘고 있으며, ㈜큐에스아이, ㈜ARTECH 등 비통신용 광원칩 혹은 기능성 트랜시버 생산업체를 고려할 경우 년 300억 이상의 내수가 추정됨.
? 그림 2는 2014년도 Infonetics사의 광트랜시버 시장 예측으로 향후 40G 및 100G 시장의 확대가 예상되나, 그림 3에서 보듯이 LR4 (long reach 4×25 Gbps), SR4(short reach 4×25 Gbps)와 같이 어레이 형이 대세를 이루고 있어, 현재와 향후의 큰 시장으로, 빠른 시일 내에 업체가 시장에서 요구하는 시제품을 구현시킬 필요성이 있음.
? LD의 고속 변조특성을 얻기 위하여 LD 성능개선 뿐만 아니라 기생효과를 억제하는 형태로 소자를 구현하여야 하며, 20km 이상의 전송거리를 확보하기 위해서는 변조시 발생하는 처핑을 최소화하여야 하며, 대역폭 확대를 위한 동적특성 시뮬레이션 기술과 전송거리 확대를 위한 시분할 광신호 측정 및 특성시뮬레이션 기술이 소자개발의 중요한 핵심기술로 활용되고 있음.
? 현재 국내업체는 6 Gbps급 20km 전송용 DFB LD 칩을 개발하여, SK 텔레콤망에 적용하였나, 시급히 10Gbps, 25Gbps 급 직접변조 DFB LD의 개발이 절실히 요구되고 있어, 한국전자통신연구원이 보유하고 있는 소자 특성 시뮬레이션 기술의 전수가 필요함.
한국산업단지공단 주체로 한국전자통신연구원-한국산업단지공단 (광주전남지역본부)- 오이솔루션 간 기술이전 업무협약서 체결 (2016-6-8)
ETRI 보유 설계 프로그램과 특허를 활용하여, 교육을 통해 관련 기술을 제공
통신용 파장영역에 대한 고속 변조광원 (DFB laser)에 대한 개발을 위한 소자 design 및 simulation
1. 밴드갭 엔지니어링에 기반한 광이득 해석 시뮬레이션
2. 물질 굴절율 분포에 기반한 광도파로 해석 시뮬레이션
3. 시영역 응답모델에 기반한 공진기 해석 시뮬레이션
* 전반적인 기전 모델과 함께 시뮬레이션 결과 제공
1. 밴드갭 엔지니어링에 기반한 광이득 해석 시뮬레이션
- III-V 물질계 : InP wafer내 성장가능 물질 (binary, ternary, quaternary)
- 동작파장범위: 1271 ~ 1611nm
2. 물질 굴절율 분포에 기반한 광도파로 해석 시뮬레이션
- 도파모드: ridge waveguide, buried wavegduide
- 결합효율: fiber-coupling, monolithic integration
3. 시영역 응답모델에 기반한 공진기 해석 시뮬레이션
- static, small signal, large signal, transmission 해석
? 지난 몇 년간 SKT CWDM 망 기반 3G-PP LTE 및 LTE-A의 국내 무선 이동통신 상용 서비스의 시행으로 인해 파장고정 Gb/s급 광원의 수요가 폭발적으로 증가하였으며, ㈜오이솔루션은 국내 대표의 광통신 반도체 레이저다이오드 및 모듈회사로 CWDM용 DFB-LD 칩을 납품한 경험을 보유하고 있어, 신규로 형성되는 이동통신 시장에 진입가능성이 높음.
? 세계적으로 수직계열 인수합병을 통해 칩 수급이 어려워지고 있는 상황에서 상용화 경험을 보유한 ㈜오이솔루션을 통한 시장요구에 대응하는 제품개발시 국내시장 활성화뿐아니라, 세계시장 진입도 가능할 것으로 판단됨.
? ㈜오이솔루션에서 기보유하고 있는 제작기술과 ETRI의 성능평가기술이전과 결합하여 고속 DFB LD 상용화 제품개발의 성공 가능성 높음.