만 배 이상 빠른 광집적스위치 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 빛으로 연결되는 신호 입출력 처리를 기존 방식보다 1만배 이상 빠르게 할 수 있는 광집적스위치가 개발됐다.

광주과학기술원(GIST, 총장 김기선)은 전기전자컴퓨터공학부 석태준 교수가 美버클리대학과 공동으로 광섬유를 통한 빛의 정보교환을 기존보다 빠르고 효과적으로 재구성할 수 있는 새로운 광스위치를 개발하는데 성공했다고 25일 발표했다.

개발된 광스위치는 240개의 광입력과 240개의 광출력 간 연결을 1초에 백만번 이상 처리할 수 있다. 이는 지금까지 발표된 광집적스위치의 입출력 단자 수로는 세계 최대 규모이며 속도도 현재 상용화된 광스위치에 비해 1만배 이상 빠르다.

연구팀은 실리콘 광반도체 위에 2x2 스위치를 다단계로 연결하는 기존 방식 대신 5만개가 넘는 나노구조체를 반도체 칩 위에 집적해 입체적인 광도파로(빛이 이동하는 길)를 구성했다. 이를 미세전자기계시스템으로 물리적으로 이동시켜 빛의 경로를 전환하는 방식을 구현해 냈다.

이를 통해 기존 방식에서 스위치를 거칠 때마다 광손실이 누적되는 것을 피하고 스위치 크기의 한계도 극복했다.

광스위치는 기존의 전기스위치를 대체할 것으로 전망되는 차세대 네트워크 스위치이다. 네트워크 스위치란 인터넷 정보의 흐름을 관리하는 장치다. 현재 사용되고 있는 전기 신호 기반의 네트워크 스위치는 전력소모가 크고 많은 열을 발생시킨다. 이 때문에 반도체 칩 안에서 빛을 진행시키고 그 진행경로를 재배열할 수 있는 광집적스위치가 최근 세계적으로 활발하게 연구되고 있다.

GIST 석태준 교수는 “이번 연구는 기존의 반도체 칩 크기 한계를 뛰어넘어 대규모 광집적회로를 가능하게 해주는 혁신적인 기술로, 광집적스위치 뿐 아니라 광소자 양자컴퓨팅, 광기반 프로세서, 광인공신경망 등 현재 활발하게 연구되고 있는 차세대 대규모 광집적회로 분야에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구에는 미국 버클리대학 권경목 박사, Ming C. Wu 교수가 함께 참여했다. 연구결과는 광학분야 국제학술지인 옵티카(Optica)에 4월 12일 온라인으로 게재됐다.

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