본 기술은 "양자암호통신망 구축을 위한 신뢰성 검증기술 및 QKD 고도화를 위한 핵심 요소기술 개발(협약과제번호: 18HB3100)"와 "선형모드 InGaAs/InP APD 2차원 배열을 이용한 능동형 3차원 광검출기 및 신호처리 기술 개발(협약과제번호: 16DB1600)" 과제에서 개발되었으며, 과제들의 결과물인 "광검출기의 칩 설계"와 "마이크로렌즈 제작 기술" 이전을 통해 양자암호통신과 초고속 통신을 위한 핵심인 APD chip 구현과 관련된 기술을 포함함.
○ 아발란치 광검출기 개발 동향 및 개발 필요성
- IoT, 스마트폰 등 인터넷 연결 디바이스의 수량 증가뿐만 아니라 대용량 멀티미디어 서비스로 데이터 수요량이 폭발적으로 증가하고 있으며, 증가하는 데이터 수요량을 맞추기 위해 모바일 프론트홀 인터페이스 규격인 CPRI CPRI(Common Republic Radio Interface) : 기지국이 Digital Unit(DU)와 안테나의 Radio Unit(RU) 사이의 전송 규격으로 2003년 Ericsson, NSN, ALU, NEC, Huawei 주도로 제정되었음.
에서 Option 10을 추가하면서 24.33Gbps으로 전송용량을 규격화하였음.
- 국내 5G 회의체인 5G Forum에서 댁내 가입자당 1Gbps 데이터를 받을 수 있는 표준안을 제정하였고, 차세대 EPON 관련하여 테스크포스팀(802.3ca)이 구성되어 25G, 50G, 100g EPON에 대한 표준화가 진행되고 있음.
- 시장변화 및 표준화 일정에 부합하는 광전송 시스템을 구축하기 위해서 25Gbps의 고감도 수광소자의 개발이 절실한 상황임.
- 향후 50Gbps 전송속도의 수광소자 개발을 위해서 마이크로렌즈 적용 칩 개발 필요
○ 초고속 광검출기(APD) 개발 기술적 이슈
- 초고속 광검출기 제작을 위한 에피 구조 설계 및 전산모사
· Hole에 의한 증폭은 그 한계치가 10Gbps에 머무를 것으로 예상하며, electron에 의한 증폭은 그 이상의 변조속도를 가짐.
· InAlAs를 증폭층으로 이용하며, electron에 의한 아발란치 증폭이 발생함
· InAlAs 증폭층은 shot noise 특성이 InP에 비해 좋으며, background doping 이 낮을수록 두께가 정확하게 제어되어야 우수한 동작 특성을 확보할 수 있음
- InP 기판의 식각을 통한 마이크로렌즈 설계 및 제작 기술
· 후면 집광의 최대화를 위한 마이크로렌즈를 굴절률의 차이가 없는 InP 기판에 직접 제작하기 위한 설계 및 제작
초고속 아발란치 광검출기의 칩(에피) 설계 기술과 마이크로렌즈 설계 및 제작 기술의 기술이전을 통해 100G, 200G 광트랜시버 모듈의 핵심소자인 25Gbps, 50Gbps APD의 성능 향상에 큰 역할을 할 것으로 예상됨.
-기술명: 광검출기의 칩 설계 및 마이크로렌즈 제작 기술
-세부기술: 광검출기의 에피 설계 및 마이크로렌즈 제작 기술
1) Mesa-type APD의 에피 설계 방법 제공
2) 요구사항을 반영한 기판에 직접 제작하는 마이크로렌즈 제작 방법 제공
1) Mesa-type APD의 에피 설계 방법 제공
-Mesa-type APD의 에피 설계시 여러 번수를 입력하여 설계 가능한 엑셀프로그램 제공
-적용 구조에 대해 업체 사용 허가 및 인증
2) 기판에 직접 제작하는 마이크로렌즈 제작 방법 제공
-APD의 후면 기판에 마이크로렌즈 제작을 위한 Photoresist 형성 조건 제공
-건식식각을 하여 마이크로렌즈를 형성하는 조건 및 방법 제공
(1) 기술적 측면
- Mesa-type 아발란치 광검출기의 에피 및 칩 설계 기술 보유
- 마이크로렌즈 설계 및 제작 기술 보유
- 25Gbps 이상의 변조속도를 가지는 아발란치 광검출기 제작 기술 보유
(2) 경제적, 산업적 측면
- 장거리 광통신, 모바일 프론트홀, PON 시스템 등 차세대 광통신에 필수 부품으로서 역할을 가지며, 광통신 기반의 사물인터넷(IoT) 및 자율주행자동차 산업, 가상/증강현실의 소프트웨어 산업의 기반 기술 확보
- 아발란치 광검출기의 성능 향상에 따른 해외 수입 의존 탈피
- 향후 당사의 주 매출 수입원 확보
(3) 사회적 측면
- 수년 안에 사물인터넷과 가상/증강현실(VR/AR)을 경험하고 스마트폰으로 클라우드와 연결하여 교육, 문화, 의료, 보안, 자율주행 등 다양한 서비스를 제공받는데 있어 25/50Gbps 아발란치 광검출기가 기초적인 부품 역할 기대