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Photonics Research Lab

광운대학교 전자공학과

이상신 교수

Metasurface

Metasurfaces

Non-invasive Glucose Sensors

Photonics Research Lab

전자공학과 이상신

Photonics Research Lab(광전자 연구실)은 첨단 광전자 및 집적광학 소자, 실리콘 포토닉스, 메타표면, 광센서 등 다양한 광학 기반 기술을 선도적으로 연구하는 국내 대표 연구실 중 하나입니다. 본 연구실은 전자공학과를 기반으로, 빛의 생성, 변조, 전송, 검출 등 광학의 전 영역을 아우르는 융합 연구를 수행하고 있습니다. 실리콘 포토닉스와 광반도체 기술을 통해 차세대 고속·저전력 데이터 통신, 인공지능 및 빅데이터 시대에 필수적인 초고속 정보처리 인프라 구축에 기여하고 있습니다. 특히, 메타표면 및 나노광학 소자 분야에서 세계적인 경쟁력을 보유하고 있습니다. 나노미터 단위의 미세구조를 활용한 메타표면 기반 광소자, 메타렌즈, 컬러필터, 광위상배열(OPA), 광트래핑, 소용돌이 빔 생성 등 다양한 혁신적 광전자 소자를 개발하고 있습니다. 인공지능 기반의 역설계, 하이브리드 집적, 첨단 나노가공 등 최신 기술을 적극 도입하여, 기존 광학 소자의 한계를 뛰어넘는 성능과 집적도를 실현하고 있습니다. 또한, 본 연구실은 고감도 광센서, 바이오센서, 온도·압력·굴절률 센서 등 다양한 집적광학 센서 시스템을 연구하고 있습니다. 메타표면과 AI 영상 인식 기술을 결합한 분광계 없는 센싱, 실시간 액체 식별, 바이오마커 검출 등 차세대 센싱 플랫폼을 선도적으로 개발하고 있습니다. 펨토초 레이저 가공, 나노임프린트, 하이브리드 집적 등 첨단 공정기술을 활용하여 소형화, 집적화, 고신뢰성 센서 시스템을 구현하고 있습니다. 본 연구실은 국내외 특허, SCI급 논문, 산학협력, 국제 공동연구, 정부 및 산업체 과제 수행 등 다양한 성과를 바탕으로, 광전자 및 집적광학 분야의 세계적 리더로 자리매김하고 있습니다. 연구실 출신 졸업생들은 국내외 유수 기업, 연구소, 대학 등에서 활발히 활동하고 있으며, 지속적인 산학협력과 기술이전을 통해 산업적 파급효과를 극대화하고 있습니다. Photonics Research Lab은 앞으로도 광반도체, 실리콘 포토닉스, 메타표면, 집적광학 센서 등 첨단 광전자 기술의 연구개발을 통해, 미래 정보통신, 바이오·의료, 환경, 에너지 등 다양한 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공하며, 대한민국을 넘어 세계 광전자 산업의 발전을 선도할 것입니다.

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Non-invasive Glucose Sensors
광반도체 및 실리콘 포토닉스
광반도체, 특히 실리콘 포토닉스는 전통적인 전자 기반 반도체의 한계를 극복하기 위한 차세대 기술로 주목받고 있습니다. 기존의 반도체 칩은 구리 등 금속 전선을 통해 데이터를 주고받았으나, 데이터 폭증과 발열, 연산 저하 등으로 인해 병목 현상이 심화되고 있습니다. 이에 따라 빛을 이용한 정보 전달 방식인 광반도체가 새로운 해결책으로 부상하고 있습니다. 실리콘 포토닉스는 전기 신호 대신 광 신호를 사용하여 데이터 전송 속도를 획기적으로 높이고, 에너지 효율을 극대화할 수 있습니다. 본 연구실에서는 실리콘 포토닉스 기반의 광반도체 소자 설계, 제작 및 응용에 대한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 광학적 신호 처리, 광통신, 고속 데이터 전송, 광센서 등 다양한 분야에 적용 가능한 실리콘 포토닉스 칩 개발을 목표로 하고 있습니다. 특히, 하이브리드 본딩, 고대역폭 메모리(HBM), 컴퓨트익스프레스링크(CXL) 등 첨단 후공정 기술과의 융합을 통해 차세대 반도체 패키징 및 시스템 통합 기술을 선도하고 있습니다. 이러한 연구는 글로벌 반도체 시장에서의 경쟁력 확보와 더불어, 인공지능 및 빅데이터 시대에 필수적인 초고속, 저전력, 대용량 데이터 처리 인프라 구축에 기여할 것으로 기대됩니다. 또한, 국내외 주요 기업 및 연구기관과의 협력을 통해 실리콘 포토닉스 기술의 상용화 및 산업적 파급효과를 극대화하고 있습니다.
광전자 및 메타표면 기반 광소자
광전자 및 메타표면 기반 광소자는 나노미터 단위의 미세구조를 활용하여 빛의 전파, 집속, 변조, 분광 등 다양한 광학적 특성을 정밀하게 제어할 수 있는 첨단 기술입니다. 본 연구실은 유전체 메타표면, 금속-유전체 하이브리드 구조, 나노공진기, 메타렌즈 등 다양한 메타표면 소자를 설계 및 제작하고, 이를 기반으로 한 고효율 컬러필터, 광센서, 광통신 소자, 광위상배열(OPA) 등 혁신적인 광전자 소자 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 메타표면을 이용한 빔 조향, 편광 제어, 소용돌이 빔 생성, 광트래핑, 광센싱 등 다양한 기능을 집적한 다기능 광소자를 구현하고 있습니다. 인공지능(AI) 기반의 역설계 기법을 도입하여, 복잡한 광학 소자 구조의 최적화와 성능 향상을 신속하게 달성하고 있습니다. 또한, 메타표면과 광섬유, 실리콘 포토닉스, 리튬나이오베이트 등 다양한 소재 및 플랫폼과의 하이브리드 집적 기술을 통해 실용성과 확장성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 디스플레이, 바이오센서, 라이다(LiDAR), 광통신, 양자광학 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공할 수 있습니다. 본 연구실은 국내외 특허 및 논문 발표, 산학협력, 국제 공동연구 등을 통해 메타표면 기반 광전자 기술의 세계적 경쟁력을 확보하고 있습니다.
광센서 및 집적광학 센서 시스템
광센서 및 집적광학 센서 시스템은 빛의 특성을 활용하여 다양한 물리적, 화학적, 생물학적 정보를 정밀하게 측정하는 핵심 기술입니다. 본 연구실은 마이크로링 공진기, 브래그 격자, 광도파로, 메타표면 등 다양한 집적광학 소자를 기반으로 고감도, 고정밀 광센서 개발에 주력하고 있습니다. 예를 들어, 굴절률 센서, 온도센서, 압력센서, 바이오센서(글루코스 센서 등) 등 다양한 센서 플랫폼을 연구하고 있습니다. 특히, 메타표면과 AI 기반 영상 인식 기술을 결합한 분광계 없는 센싱, 실시간 액체 식별, 바이오마커 검출 등 차세대 센싱 기술을 선도하고 있습니다. 펨토초 레이저 가공, 나노임프린트, 하이브리드 집적 등 첨단 공정기술을 활용하여 소형화, 집적화, 고신뢰성 센서 시스템을 구현하고 있습니다. 또한, 산업 현장 및 의료 분야에서의 실시간 모니터링, 자동화, 스마트 팩토리 등 다양한 응용을 위한 맞춤형 센서 솔루션을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 미래 지능형 센서 네트워크, 바이오·의료 진단, 환경 모니터링, 산업 자동화 등 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 이끌고 있습니다. 본 연구실은 국내외 특허, 산학협력, 정부 및 산업체 과제 수행을 통해 광센서 및 집적광학 센서 시스템의 실용화와 산업적 확산에 기여하고 있습니다.
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Cycle cGAN-driven inverse design of 1x2 MMI couplers with arbitrary power-splitting ratios and high efficiency
Shaoyan Li, Menglong Luo, Sang-Shin Lee
Optics Express, 2025.04
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Practical In-Situ Beamforming Method for Optical Phased Array LiDAR Monitoring a Single Far-Field Point
Jinung Jin, Eun-Su Lee, Kwon-Wook Chun, Sang-Shin Lee, Min-Cheol Oh
Journal of Lightwave Technology, 2025.01
3
High-resolution, high-speed, chromotropic color printing based on fs-laser-induced gold/graphene HSFLs
Shiru Jiang, Woo-Bin Lee, Stuart Aberdeen, Sang-Shin Lee
Photonics Research, 2024.12
1
메타표면 집적형 온칩 써큘레이터가 통합된 실리콘포토닉 단일파장 빔스캐너(1/4)
한국연구재단
2024년 05월 ~ 2025년 04월
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나노 소자 응용 연구소(3단계 1차년도)
한국연구재단
2024년 03월 ~ 2025년 02월
3
나노 소자 응용 연구소(2단계 3차년도)
한국연구재단
2023년 03월 ~ 2024년 02월