광운대 연구진, '원통형 벡터 빔 다중화'로 차세대 광통신 기술 개발

광섬유 메타표면 기반 기술 제안 및 실험적 검증

고속·저지연 데이터 전송 및 양자통신으로의 확장 기대

[서울=뉴시스] 광운대 전자공학과 이상신(왼쪽) 교수, 이진가 박사. (사진=광운대 제공) 2026.02.10. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 광운대학교는 전자공학과 이상신 교수 연구팀 이진가 박사가 차세대 광통신을 위한 새로운 양방향 전송 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

기존의 광통신은 하나의 광섬유를 통해 비교적 단순한 형태의 빛 신호를 주고받는 방식이 대부분이었는데, 최근 데이터 사용량이 급증하면서 동일한 광 경로에서 더 많은 정보를 더 빠르게 전달할 수 있는 기술의 필요성이 커지고 있다.

이에 따라 빛의 세기뿐 아니라, 빛이 퍼지는 형태나 회전 방향과 같은 빛의 성질 자체를 정보 전달에 활용하려는 연구가 주목받고 있다. 이러한 흐름 속에서 이번 연구는 빛의 형태를 정밀하게 제어함으로써, 하나의 광섬유에서 여러 신호를 동시에 주고받을 수 있는 새로운 양방향 광통신 방식에 주목했다.

연구진은 광섬유 끝단에 나노미터 크기의 구조를 인위적으로 배열해 빛의 위상과 편광을 정밀하게 제어할 수 있는 인공 광학 구조인 메타표면(Metasurface)을 집적했다. 이를 통해 빛의 모드를 정밀하게 제어하고 동일한 장치에서 신호의 송수신을 동시에 수행할 수 있는 양방향 광통신 시스템을 구현한 것이다.

개발된 시스템은 원통형 벡터 빔(CVB)과 자유공간 가우시안 빔 간의 모드 변환을 가능케 했으며, 여러 신호를 동시에 전송함으로써 통신 용량과 효율을 증가시키는 다중화를 비롯해 역다중화까지 모두 수행할 수 있음을 입증했다.

나아가 이번 연구는 양자통신 분야로의 응용 가능성도 지니고 있다. CVB 모드를 활용하면 얽힌 광자쌍의 안정적인 전송이 가능해 장거리 양자 키 분배(QKD) 및 초보안 데이터 전송 등 미래 양자 인터넷 구축에도 중요한 기반 기술이 될 수 있다.

해당 기술을 적용하면 통신 속도와 효율을 크게 높일 수 있을 뿐 아니라, 하나의 장치로 송신과 수신을 동시에 수행할 수 있어 차세대 고속·저지연 통신 시스템 구현에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

한편 이번 연구는 교육부의 이공분야 대학 중점연구소 지원사업과 과학기술정보통신부의 중견연구자지원사업 등을 통해 수행됐으며, 연구 성과는 국제 학술지 '레이저＆포토닉스 리뷰(Laser＆Photonics Reviews)'에 발표됐다.


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