온칩 구현을 위한 광 다중화 기술 및 이들의 결합: 개요

온칩 및 광학 다중화 기술과 이들의 결합광섬유 통신: 리뷰

광 다중화 기술은 시급한 연구 주제이며, 전 세계 학자들이 이 분야에 대한 심도 있는 연구를 진행하고 있습니다. 지난 수년간 파장 분할 다중화(WDM), 모드 분할 다중화(MDM), 공간 분할 다중화(SDM), 편광 다중화(PDM), 궤도 각운동량 다중화(OAMM) 등 다양한 다중화 기술이 제안되었습니다. 파장 분할 다중화(WDM) 기술은 서로 다른 파장을 가진 두 개 이상의 광 신호를 단일 광섬유를 통해 동시에 전송할 수 있도록 하여, 넓은 파장 범위에서 광섬유의 낮은 손실 특성을 최대한 활용할 수 있게 합니다. 이 이론은 1970년 Delange에 의해 처음 제안되었으며, 통신 네트워크 응용 분야에 초점을 맞춘 WDM 기술의 기초 연구는 1977년에 시작되었습니다. 이후 지속적인 발전과 함께 WDM 기술은 더욱 발전해 왔습니다.광섬유, 광원, 광검출기그리고 다른 분야에서도 WDM 기술에 대한 연구가 가속화되고 있습니다. 편광 다중화(PDM)의 장점은 동일한 광선의 직교하는 편광 위치에 두 개의 독립적인 신호를 분산시킬 수 있기 때문에 신호 전송량을 늘릴 수 있다는 것입니다. 수신단에서는 두 개의 편광 채널이 분리되어 독립적으로 식별됩니다.

데이터 전송 속도 향상에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라, 지난 10년간 다중화의 마지막 자유도인 공간에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔습니다. 그중에서도 모드 분할 다중화(MDM)는 주로 N개의 송신기에 의해 생성되며, 이는 공간 모드 다중화기(SMM)를 통해 구현됩니다. 최종적으로, 공간 모드에 의해 지원되는 신호는 저모드 광섬유로 전송됩니다. 신호 전파 과정에서 동일한 파장의 모든 모드는 공간 분할 다중화(SDM) 슈퍼 채널의 한 단위로 처리되어 증폭, 감쇠 및 합산이 동시에 이루어지며, 개별 모드 처리가 불가능합니다. MDM에서는 패턴의 서로 다른 공간 윤곽(즉, 서로 다른 모양)이 서로 다른 채널에 할당됩니다. 예를 들어, 삼각형, 사각형 또는 원형 모양의 레이저 빔을 통해 채널이 전송됩니다. 실제 응용 분야에서 MDM이 사용하는 모양은 더욱 복잡하며 고유한 수학적 및 물리적 특성을 지닙니다. 이 기술은 1980년대 이후 광섬유 데이터 전송 분야에서 가장 혁신적인 발전이라고 할 수 있습니다. MDM(다중 채널 다중화) 기술은 단일 파장 캐리어를 사용하여 더 많은 채널을 구현하고 링크 용량을 증가시키는 새로운 전략을 제공합니다. 궤도 각운동량(OAM)은 전자기파의 물리적 특성으로, 전파 경로는 나선형 위상 파면에 의해 결정됩니다. 이 특성을 활용하여 여러 개의 독립적인 채널을 설정할 수 있으므로, 무선 궤도 각운동량 다중화(OAMM)는 높은 지점 간 전송(예: 무선 백홀 또는 포워드)에서 전송 속도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.