- “5G 이동 통신 기지국을 위한 디지털 기반 프론트홀 광링크 기술 개발” (협약과제번호: 18MB1100)사업의 결과물인 c-band 대역의 InGaAsP 기반의 “25G EML 반도체 레이저 칩 기술“ 기술 이전 하고자 함.
- 기술이전내용은 25G EML (Electro-absorption modulated Laser) 칩 구현과 관련된 기술을 포함함.
○ 25Gb/s 통신모듈 개발 동향 및 EML 개발 필요성
- 2019년부터 5세대 이동통신망 (5G) 구축 본격화 예상되며, 이를 계기로 통신 모듈 전송속도가 기존 2.5~10Gb/s에서 25Gb/s로 전환 예상됨.
- 분산이 적은 O-band 대역부터 직접변조 laser 이용한 파장 다중화 진행 중. 이후 C-band 대역 확장 위해 chirp 제어 가능한 외부변조 방식의 광원이 필요하며, 크기 및 가격 고려 시 EML 개발이 필요함.
- 향후 50Gb/s 전송속도는 직접변조 laser 한계로 EML 기반 개발이 예상됨.
- 5G 확장 대비, 차세대 50Gb/s 광원 선점 위해 25Gb/s EML 상품화 필요.
○ 25Gb/s 용 EML 개발 기술적 이슈
- 변조 주파수 확보 위한 parasitic capacitance 및 누설 전류 최소화
. short length, high extinction ratio modulator Epi 구조 및 Fab 공정 설계 (InGaAaP 재성장 및 ridge 구조 최적화)
- 고정 전류 구동하는 laser 출력 및 파장의 Back-reflection 영향성 감소
. laser cavity 내 optical mode 안정화 위한 DFB (distributed feedback) 설계
- 25Gb/s 변조 시 chirp 측정 기술 및 modulator 구동 조건별 chirp 변화 분석 등이 요구됨
○ EML (Elctro-absotptive Modulated Laser) 소자의 특징
- 고정 전류 laser와 전압에 따라 광 흡수율 변하는 변조기 집적 소자
- laser 전류 직접 변조 대비, 변조 신호의 파장 떨림 (chirp)이 작기 때문에 장거리 전송 시 광섬유 내 분산에 의한 신호왜곡을 줄일 수 있음.
○ Butt-joint 기반 EML chip 구조 설계 기술
: Laser 및 modulator 각각 최적화 가능한 재성장
: 재성장 계면 성장 패턴 제어 및 계면 defect passivation 기술
: 재성장 MQW 파장 및 물성 검증 위한 측정 기술
○ InGaAsP 에피 최적화 기술
; 능동(active)/수동 도파(passive waveguide)로 Butt-joint 기술 확보
; laser MQW(multipl quantum wells) 및 modulator MQW Butt-joint 기술
; 활성층 위 grating 이용한 DFB LD 제작 기술 개발
○ Chip 제작 공정 개발
; InGaAsP Wet/Dry 식각 공정기술 개발
; Deep ridge형 EAM(electro-absorption modulator) 소자 제작 기술 개발
; 반사율 저감 위한 Spot size converter 설계/제작 기술 개발
; DFB laser 및 EAM (electro-absorption modulator) 집적화 기술 연구
○ 25G EML 칩 특성 최적화
- Modulator 특성 최적화
; EAM (electro-absorption modulator) 적용 활성층 성장/특성 평가 기술
; High strained Multiple quantum well 설계
; Lumped electrode 기반의 25GHz이상의 고속 소자 설계
; Low chirp EAM (electro-absorption modulator) 설계
- DFB laser 최적화
; Grating 선폭 제어 기술 개발
; DFB (distributed feed back) LD 파장 미세 제어 기술
가. 기술이전의 내용
- 기술명: 25G EML 반도체 레이저 칩 기술
; c-band 대역
; Lumped 전극구조, DFB/EAM/SSC 집적구조에서 25Gbps 동작
; f3dB > 25 GHz
; 신호 소광비 > 8dB
; SMSR > 35dB 이상
- 세부 기술: 25G급 통신용 광트랜시버 개발을 위한 칩 기술 제공
1) ETRI 개발 25G EML 반도체 레이저 칩 기술 관련 지재권 제공
; 특허, 기술문서 등
2) 25G EML 반도체 레이저 칩 기술 관련 교육 제공
(업체 요청에 따라 기술이전 교육 및 기술개발 연구원 파견 등)
; 교육 및 시험용 공정 설계서 및 관련 문서
; 기술 지도를 통하여 발생한 연구 개발 결과물 등
나. 기술이전의 범위
1) ETRI 개발 25G EML 반도체 레이저 칩 기술 관련 지재권 제공
- C-밴드내에 단일모드 동작 반도체 광원 칩 (ETRI 자체개발 구조)
- 칩 개수: 25G TOSA 제작을 위한 수량
- 적용 칩/TOSA에 대해 업체 사용 실시권
2) 25G EML 반도체 레이저 칩 기술 관련 교육 제공
- 월 1회 이상 기술이전 관련 교육
- 25G EML칩 기술 개발 연구원 파견 및 교육
; 설계 기술, 공정기술 및 시험분석기술 등
- 기술이전 일정 계획
* 기간: 2018. 8.1 ~ 2018. 11. 30
(1) 기술적 측면
- Laser와 변조기가 포함된 광집적 소자 개발 및 생산 능력 보유
- InGaAlAs를 이용한 laser 제품 Product의 다양화
- 1550nm C-band 외 1310nm O-band 대역으로 파장 확장 가능
- PAM4용 50Gb/s EML 개발의 초석
(2) 경제적, 산업적 측면
- 5세대 무선 통신용 핵심 광원 확보: 국내 산업 경쟁력 확보
- EML 소자의 국산화에 따른 해외 수입 의존 탈피
- 향후 3~5년 당사 주 매출 수입원 확보
(3) 사회적 측면
- 5세대 무선 통신망에 도입에 따른 4차 산업 활성화
- 유비쿼터스 통신망 구현으로 정보 통신 사업의 활성화
- 국가적 정보 인프라 업그레이드