1차년도: - WDM에 의한 채널 간섭 현상 분석을 통한 양자암호통신 동작 요구 조건 확립 - WDM 간섭 영향을 반영한 채널 모델 분석 - 양자암호 상용화를 위한 WDM 요구 조건 분석 - WDM에 의한 이종채널간 간섭 영향 분석 - CWDM 환경에서 양자키 오류 발생률 5% 이하를 만족시키기 위한 간섭 요구 조건 확립 - CWDM기반 광통신 신호에 의한 양자암호 프로토콜 영향 분석 - CV 기반 양자암호 프로토콜 분석 및 연구 2차년도: - 광통신 신호의 특성에 따른 Raman Scattering Noise 의 모델링 및 이론적 분석 - WDM 환경에서 채널 간섭 억제 기법을 광신호 처리부와 디지털/RF 신호처리부로 나누어 분석 및 설계 - 다중화 간섭 최소화를 위한 저전력, 저잡음 송신기 및 수신기 회로 설계 및 1차 칩 제작 - 채널 간 간섭을 회로적으로 해결하기 위해 채널 간 간섭 spice 레벨 모델링 - 이종채널간 간섭을 극복하기 위한 양자통신 프로토콜 및 광통신 변복조 기법 연구 - CWDM 기반 양자통신-광통신 테스트베드 시스템 설계 - CV 기반 양자암호 프로토콜 송신부 연구 및 알고리즘 구현 - CWDM 간섭 채널 모델링 및 양자암호 프로토콜 시뮬레이션 프로그래밍 3차년도: - CWDM 기반 다중화 통신에서 Raman Scattering에 의한 QKD 채널 성능 저하 분석 연구 및 개선 방법 도출 - CWDM 환경에서 Raman Scattering에 의한 양자통신과의 간섭 억제를 위한 수신단 최적화 및 광학 필터 설계 기법 연구 - 1차 칩 제작 측정 결과를 바탕으로 송신기 및 수신기 회로 성능 개선 - 송신기 및 수신기에서 신호 간 간섭을 제거하는 기법 연구 및 2차 칩 제작 - CWDM기반 양자통신 및 광통신 테스트 시스템 구축 - CV 기반 양자암호 프로토콜 수신부 연구 및 알고리즘 구현 - CWDM에 적용한 BB84 프로토콜 모델링 및 시뮬레이터 전송 모델 구현 - CWDM 간섭억제 기법 구현을 통한 성능 향상 검증 - CWDM 환경 기반 광통신-양자암호 성능 시뮬레이션 환경 구축 - 회로설계 기법을 통한 간섭억제 기법 발굴 - 양자암호 신호생성을 위한 신호생성모듈 구축 및 키 생성률 분석 - CWDM 환경에서 신호전송거리 5km 이상을 만족시키기 위한 양자채널 신호 세기 규명 및 간섭 억제 기법 발굴

o 양자암호와 광통신의 멀티플렉싱 기술 개발에 의한 개인 스마트폰의 완전한 보안 실현(세부목표1) 고비용의 광 선로 자원을 효율적으로 이용하여 통신보안 실용화 실현(세부목표2) 초고속 회로설계 기반의 차별화된 간섭 회피 기술 구현(세부목표3) 양자/반도체/차세대통신 융합 연구를 바탕으로 상용화 원천특허 확보

본 연구에서는 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유를 기반으로 하는 2.8 μm 대역 광섬유 레이저 기술을 개발을 최종 목표로 한다. 연차별 목표는 다음과 같다.* 1차년도 (2021년) : 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유 광학적 특성 분석 및 2.8 μm 대역 레이저 이론적 모델링* 2차년도 (2022년) : 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유 기반 레이저 공진기를 이용...

■ 1차년도 (2021년) ▷ 연구목표: 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유 광학적 특성 분석 및 2.8 μm 대역 레이저 이론적 모델링 ▷ 연구 내용 및 범위: ◦ 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유 및 광소자들의 광학적 특성 분석 - 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유의 2.8 μm 대역 손실, 흡수, 발광 파라미터 측정 및 분석 - Quantum Efficiency를 고려한 최적의 펌핑 파장 선정 - 2.8 μm 대역 레이저 공진기 구성을 위한 광소자 선정 및 특성 측정 ◦ 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유 레이저 이론적 Modeling 및 시뮬레이션 수행 - Fabry-Perot 캐비티를 기반으로 한 레이저 Modeling - Rate Equation과 Propagation Equation 정립 - 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유의 Amplified Spontaneous Emission (ASE) 측정 데이터를 기반으로 한 시뮬레이션 코드 검증 - 이론적 레이저 출력 특성 분석 ▷ 평가 착안점: - 광섬유 레이저 시뮬레이터 정확도 ■ 2차년도 (2022년) ▷ 연구목표: 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유 기반 레이저 공진기를 이용한 2.8 μm 대역 CW 레이저의 실험적 연구 ▷ 연구 내용 및 범위 ◦ 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유 기반 레이저 공진기 설계 및 실험적 구현 - Fabry-Pérot 캐비티 기반 공진기 설계 - Fabry-Pérot 공진기의 실험적 구현 - 2.8 μm 대역 CW 레이저 출력 측정 및 스펙트럼 분석 - 펌프 세기 변화에 따른 출력 변화 측정 ◦ 출력 성능 향상을 위한 광섬유 레이저 성능 최적화 - 평균 출력 파워 향상을 위한 레이저 공진기 최적화 연구 - 이론적 출력 특성과 실험 측정치와 비교 분석을 통한 공진기 구조 최적화 ▷ 평가 착안점: - 레이저 출력 파장 - 레이저 출력 파워 ■ 3차년도 (2023년) ▷ 연구목표: 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유 기반 수동형 펄스 레이저 구현을 위한 포화흡수체 연구 ▷ 연구 내용 및 범위 ◦ 2.8 μm 대역에서 동작하는 포화흡수 소자 제작을 위한 포화흡수 물질 선정 및 광학적 특성 분석 - 2.8 μm 파장 대역에서 흡수를 가지는 포화흡수 물질 비교 분석 및 최적 물질 선정 - 선정된 포화흡수 물질을 기반으로 하는 박막 제작 및 박막의 포화흡수 성능 측정 및 분석 ◦ 2.8 μm 대역 펄스 레이저 발생을 위한 포화흡수 소자 실험적 구현 - 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유 레이저에 삽입하기 위한 포화흡수 소자 설계 - 미러 타입 및 투과형 타입 고려 - 구현된 포화흡수 소자의 광학적 특성 분석 - 삽입 손실 및 Modulation Depth 측정 ▷ 평가 착안점: - 제작된 포화흡수 소자의 삽입 손실 - Modulation Depth ■ 4차년도 (2024년) ▷ 연구목표: 어븀 첨가 ZBLAN 광섬유 기반 2.8 μm 대역 수동형 Q-switching 펄스 레이저 연구 ▷ 연구 내용 및 범위 ◦ 수동형 Q-switching 2.8 μm 대역 광섬유 레이저 실험적 구현 - 제작된 포화흡수 소자의 Cavity 삽입을 통한 펄스 레이저 공진기 완성 - Q-switching 펄스의 펄스 특성 및 스펙트럼 특성 분석 ◦ 출력 성능 향상 위한 광섬유 레이저 성능 최적화 - 평균 출력 파워와 펄스 에너지 향상을 위한 레이저 공진기 최적화 연구 - 안정된 펄스 출력을 위한 연구 ▷ 평가 착안점: - 레이저 출력 파워와 펄스 에너지 - 레이저 안정도