광집적 회로(Photonic Integrated Circuits, PIC)는 전자회로와 유사하게 다양한 광학 소자를 하나의 칩 위에 집적하여 구현하는 기술입니다. 이 기술은 기존의 개별 광소자 기반 시스템에 비해 소형화, 고속화, 저전력화가 가능하다는 장점이 있습니다. PIC는 통신, 센서, 신호처리, 컴퓨팅 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 하며, 특히 데이터 센터와 클라우드 컴퓨팅 환경에서 대용량 데이터 전송과 처리를 위한 필수 기술로 주목받고 있습니다. 우리 연구실에서는 광집적 회로의 회로 및 시스템 레벨 설계에 집중하고 있습니다. 실리콘 기반의 격자 도파로, 분포 브래그 반사기, 전계 흡수 변조기 등 다양한 광학 소자와 집적 구조를 연구하여, 광신호의 효율적 결합, 변조, 증폭, 위상 제어 기술을 개발하고 있습니다. 또한, 광집적 회로의 대역폭 향상, 신호 대 잡음비 개선, 저전력 설계 등 실질적인 성능 향상을 위한 이론적 분석과 실험적 검증을 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 고속 통신, 광컴퓨팅, 라이다, 레이다, 바이오센서 등 다양한 응용 분야에 직접적으로 기여할 수 있습니다. 특히, 집적화된 광회로를 통해 시스템의 크기와 비용을 줄이고, 신뢰성과 확장성을 높일 수 있어 산업적 파급 효과가 매우 큽니다. 앞으로도 우리 연구실은 광집적 회로 분야의 선도적 연구를 지속하며, 혁신적인 광전자 시스템 개발에 앞장설 것입니다.

마이크로파 광공학(Microwave Photonics)은 광학 기술과 마이크로파 신호 처리를 융합하여, 고주파 대역의 신호를 광학적으로 생성, 변조, 전송, 검출하는 첨단 연구 분야입니다. 이 기술은 초고속, 초고주파 신호의 안정적 생성과 전송이 가능하여, 차세대 통신, 레이다, 이미징, 센서 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 특히, 광학 기반의 RF 신호 발생 및 다중 채널 신호 처리 기술은 민간 통신, 군사 보안, 우주항공 등에서 폭넓게 활용되고 있습니다. 광학 위상 배열(Optical Phased Array, OPA) 기술은 다수의 광원 또는 광소자를 배열하여, 각 소자의 위상과 진폭을 정밀하게 제어함으로써 빔의 방향과 형태를 자유롭게 조절할 수 있는 기술입니다. 우리 연구실에서는 광주입 잠금 반도체 레이저, 직접 변조 기술, 다단계 병렬형 구조 등을 활용하여, OPA의 빔 조향 해상도, 출력, 잡음 특성 등을 획기적으로 개선하는 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 광학 위상 배열을 이용한 라이다(LiDAR), 광무선통신, 보안 감시 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 핵심 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 고주파, 고출력, 고대역폭 특성을 갖는 차세대 광학 레이다 및 통신 시스템의 실현을 가능하게 하며, 저위상잡음, 신호 안정성, 에너지 효율성 등에서 기존 기술 대비 뛰어난 성능을 제공합니다. 앞으로도 우리 연구실은 마이크로파 광공학과 광학 위상 배열 기술의 융합을 통해, 혁신적인 광전자 응용 시스템 개발에 앞장설 것입니다.