실리콘 포토닉스 기술은 컴퓨터를 비롯한 여러 전자, 통신 기기들이 광 정보를 송수신하는 데 표준 실리콘을 이용하는 기술로, 기존 실리콘 반도체 기술과 호환될 수 있는 기술이다. 전자와 광의 융합기술로 실리콘 칩 사이, 또는 칩 내에서 빛으로 데이터를 주고받아, 데이터 전송속도를 획기적으로 올리면서도 전력 소모량을 크게 줄일 수 있는 것이 가능하다. 고성능, 저 생산비용과 낮은 소비전력 등의 장점 때문에, 전 세계적으로 실리콘 포토닉스 핵심기술/실용적 플랫폼 연구개발 및 상용화 경쟁이 이루어지고 있다. 본지에서는 실리콘 포토닉스 기술의 간략한 개요, 현재 동향 및 기술 이슈, 그리고 ETRI에서 연구개발된 실리콘 포토닉스 기술과 더불어 그 발전 전망에 대해 기술한다.
실리콘 포토닉스 기술은 차세대 실리콘 기술로서 optoelectronic integrated circuit을 위한 실리콘 기반 광기술에 대한 것이다. 본 고에서는 이러한 실리콘 포토닉스 기술을 이용한 단일 집적화에 있어서 응용과 문제점 및 연구개발 동향에 대해 알아본다. 특히, 세부 기술들에 대한 현재의 기술적 수준을 단일 집적화 측면에서 검토하였으며, 가장 큰 문제점으로 인식되는 실리콘 발광원의 국내외 기술 현황을 살펴보았다.
화석연료 사용에 따른 클린에너지 및 "carbon footprint" 절감을 위해 태양광발전과 같은 직접적인 에너지 대안기술에서부터 조명 및 표시소자로서의 LED 고효율화 기술, 레이저를 이용한 비접촉성, 고속, 초정밀 측정 기술을 바탕으로 하는 공정 관리기술, 그리고 오염원검출 및 추출기술 관련 등 그린 포토닉스 기술 활용에 관심이 급증하고 있다. OIDA 보고 2010년경 100억 달러 수준의 부품시장이 형성될 것으로 예측되는 그린 포토닉스 분야의 기술개발 동향을 설명한다.
광기술이 발전됨에 따라 광집적회로(photonic integrated circuit) 구성에 요구되는 고기능성소자 등 나노포토닉스(nano-photonics) 기술에대한 요구가 급격히 증대되고 있습니다. 나노포토닉스는 그 어휘가 의미하는데로 나노구조의 재료나 소자를 활용하는 광자기술을 통칭한다고 보면 될 것입니다.(중략)
바이오포토닉스는 생물학과 포토닉스의 융합학문으로 특히, 최근 바이오이미징기술, 광바이오센서, 광조절 및 바이오칩의 광학센서시스템 및 광학집게 개발등에 큰 관심을 받고 있고 다양한 융합연구를 창출하고 있다. 미세기전시스템(MEMS: Microelectromechancial system)은 센서나 구동기를 초소형화 하기 위해 매우 유용한 기술로서 지난 10여년간 광통신분야에서 미세광학소자 및 집적광통신 반도체소자개발에 응용되어왔다. 최근 이러한 MEMS 기술을 이용하여 고감도 바이오센서나 고분해능, 실시간 바이오 이미징시스템을 초소형하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 바이오포토닉스 응용을 위한 광학소자의 초소형화 기술의 장점과 응용가능분야에 관해 소개하고자 한다.
포토닉스 기술에 기반한 테라헤르츠 발생/검출 소자 기술은 광대역/저잡음 테라헤르츠 시스템 기술의 기반이 된다. 이것은 주파수 대역의 특성으로 인해 소자의 설계와 제작에 있어서 반도체, 광소자 관련 기술에서 RF 회로 및 안테나에 이르는 광범위한 분야의 기술이 통합적으로 적용되어야 하는 흥미로운 분야인 동시에, 향후의 기술발전에 따라 새로운 주파수 대역이 개척됨으로써 많은 응용기술이 파생될 수 있는 중요한 분야이다. 본고는 현재 본 센터에서 개발 중인 소자들을 중심으로 포토닉스 기반 테라헤르츠 기술 전반의 현황을 요약하고, 향후의 발전방향을 예측해 보고자 한다.
Recently, LNOI photonics technology has attracted attention as a photonics platform capable of integrating ultra-high-speed, low power consumption, and high nonlinearity optical devices, as it is possible to manufacture LiNbO3 optical waveguides with ultra-low optical loss and a radius of curvature of several tens of micrometers. Here, we will briefly compare various photonics platforms, such as Si, InP, SiN, and LNOI, describe the current research trends of LNOI photonics, and discuss the direction of photonics technology at the conclusion.
각종 통계자료에 근거하여 반도체산업이 국가 전체 산업에 차지하는 비중과 경쟁국가, 경쟁 기업들의 성장 쇠퇴 과정을 고려하면 '차세대 반도체 못 찾으면?' 이라는 질문은 10년 뒤 국가경제의 사활이 걸린 문제일 수 있다. 세계 반도체 선두그룹의 연구개발 방향과 최근 연구성과를 분석함으로써 차세대 반도체를 유추한다. 유력한 해답 중 하나가 포토닉스 시스템 반도체라고 한다면 이를 구현하기 위한 우리의 연구방향과 핵심기술에 대해 논의한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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