ETRI, 광원장치 캡 상용화

엘디스(주)와 25Gbps 전기흡수 변조기 일체형 레이저 국산화 /5G 모바일, 데이터센터 네트워크 등 100Gbps 네트워크 시장 확대 예정

국립과학기술연구회

이미지: ETRI, 25Gbps 30km 전송 가능한 광원장치 상용화더보기

출처 : 한국전자통신연구원(ETRI)

국내 연구진과 중소기업이 국내 최초로 초당 250억 비트의 속도를 장거리 전송이 가능한 광원1) 상용화에 성공했다.1) 광원 : 전기적 신호를 광신호로 변환하는 소자로, 화합물반도체 공정을 통해 제조된다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 ㈜엘디스와 함께 25Gbps의 속도로 30km 이상 데이터를 전송할 수 있는 전기흡수변조기 일체형 레이저(EML)2) 상용화에 성공했다고 밝혔다. III-V 반도체 레이저 다이오드 칩 제조업체. 최근 5G 모바일 및 AI 기반 서비스의 확산으로 인해 네트워크 트래픽이 폭발적으로 증가함에 따라 고속 EML 칩의 수요가 급증하고 있습니다.2) EML(Electro-absorption Modulated Laser), 광학적 신호를 변조하는 화합물 반도체 광원소자 전계 흡수 방식을 이용한 신호

일반적으로 대용량 데이터 트래픽을 수용하기 위해 네트워크 장비는 인가 전류에 의해 변조되어 ON/OFF되는 직접 변조 레이저(DML)를 채택해 왔습니다. 그러나 더 빠른 속도와 더 긴 도달 거리의 데이터 전송에 있어서 DML은 전류 충전 및 방전 시간의 지연으로 인해 변조 속도가 크게 감소하고 신호 품질이 저하된다는 한계가 있었습니다.

ETRI는 더 빠른 속도와 더 긴 도달 거리 요구 사항을 해결하기 위해 DML을 대체하는 EML을 개발했습니다. EML은 출력부 끝에 내장된 EAM(electro-absorption modulator)3)을 사용해 DML보다 훨씬 빠르게 출력광의 세기를 변조하며, 인가된 전압에 비례하여 순간적으로 빛을 흡수한다. 이러한 전압 변조는 레이저 다이오드의 전기적 용량으로 인해 변조 속도가 제한되는 DML의 전류 변조에 비해 변조 속도를 획기적으로 향상시켰습니다.3) EAM: Electro-Absorption Modulator, 빛을 흡수하여 광신호를 변조하는 소자 적용된 전압의 강도에 비례하는 소스

현재 EML을 시장에 공급할 수 있는 업체는 전 세계적으로 소수에 불과해 선도적인 칩 메이커로 도약했다는 것은 매우 의미 있는 성과다.

아울러 연구팀은 ETRI의 시범연구가 극히 민감한 파운드리 임무임에도 불구하고 산업계로 이전돼 상용제품으로 구현된 사례를 보여주는 성공적인 전략 사례로 평가했다. 레이저다이오드의 출력강도, 고온 변조속도 등 성능면에서는 유리하지만 신뢰성이 떨어지는 In-Al-Ga-As(인듐-알루미늄-갈륨-비소) 화합물 조성을 In으로 대체했다. -Ga-As-P(인듐-갈륨-비소-인) 구성. 향후 양산 과정에서는 빠른 상용화를 고려하고 조기 신뢰성을 확보하는 방향으로 변화한 전략이 유효했다.

(주)엘디스의 양산과정에서 생산된 EML은 상온은 물론 55℃의 고온에서도 25Gbps 전송이 가능하다.

또한, 데이터센터 네트워크에 적용할 수 있는 100Gbps 변조 속도도 확보해 글로벌 경쟁 제품과 동등한 수준이다.

엘디스는 우선 25Gbps 제품의 양산 수율을 높여 국내외 5G 시장에 공급하고, 내년 상반기에는 100Gbps 제품 출시를 목표로 하고 있다.

앞으로도 ETRI와 (주)엘디스는 EML의 성능 개선과 다양화를 통한 제품 경쟁력 강화를 위해 지속적으로 협력할 계획이다. 광모듈 적용과 공정 후 특성, 신뢰성 등 평가 기술을 적용해 성능 최적화에도 노력할 예정이다.