특허 개요
본 특허는 칩 위에서 전압으로 빛의 입자인 광자를 저장하거나 꺼낼 수 있도록 설계한 광자 저장용 광 집적 회로 소자입니다. 실리콘 기판과 실리콘 산화물 버퍼 층 위에 리튬 니오베이트(LiNbO3) 신호 도파로와 공진 도파로를 형성하고, 신호 도파로 양측 전극의 전기장으로 두 도파로 사이의 결합 계수를 조절하는 자기 간섭 공진 구조를 사용합니다. 임계결합 조건에서는 광자를 공진 도파로에 저장하고, 임계 전압보다 높은 전압을 인가하면 신호 도파로 출력단으로 독출하도록 구성됩니다. 메인·보조 공진 도파로와 추가 공진 전극을 통해 공진 상태와 모드를 조절하는 구조도 제시합니다.
- 핵심 기능
신호 도파로 양측 전극에 전압을 인가해 공진 도파로와의 결합 계수를 변화시키고, 임계결합 조건에서 광자를 공진 도파로에 저장하도록 합니다. 이후 임계 전압 이상의 전압을 인가해 저장된 광자를 신호 도파로 출력단으로 꺼내며, 추가 공진 전극으로 결합 계수와 공진 주파수를 조절할 수 있습니다.
- 차별 강점
광자 저장·독출에는 신호 도파로와 공진 도파로 사이의 결합을 고속으로 제어할 필요가 있으며, 본 특허는 양측 신호 전극을 통한 전기적 결합 제어 구조를 제시합니다. J자형 테이퍼 보조 공진 도파로는 고차 모드 제거를, 디스크형 메인 공진 도파로는 링형 레이스 트랙 공진기 대비 손실 특성 개선을 목표로 하지만, 구체적인 속도와 손실 개선량은 검증되지 않았습니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 광자 저장, 양자 메모리, 전기광학 결합 제어 및 광 집적 회로 연구에 활용 가능합니다. 사업 측면에서는 양자통신 광학 시스템, 광학 신호 스위칭·독출 소자, 광자 저장용 집적 광학 부품으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
명세서는 전극 전압에 따른 도파로 결합 변화와 임계결합에서의 광자 저장, 임계 전압 이상의 전압에서의 독출 원리를 설명합니다. 실험 구성과 실제 소자 제작 결과는 제공되지 않았으며, 저장 시간·삽입 손실·동작 전압·속도에 대한 측정 검증도 확인되지 않습니다.
현재 성과
신호 전극의 전압으로 도파로 사이의 결합 계수를 조절하여 광자 저장 상태와 독출 상태를 전환하는 원리입니다. 명세서는 임계결합에서 저장하고 임계 전압 이상의 전압에서 출력하는 동작을 제시하며, 실제 저장 시간과 전환 속도는 PoC에서 확인해야 합니다.
리튬 니오베이트 도파로, 신호 전극 및 공진 도파로의 구성과 전압에 따른 저장·독출 조건이 명세서에 설명되어 있습니다. 실험 대상·조건과 측정 결과는 제공되지 않아, 이를 실제 소자의 성능 검증 결과로 볼 수는 없습니다.
신호 도파로 양측 전극으로 인접 공진 도파로와의 결합 계수를 가변하고 이를 광자 저장·독출에 이용하는 구조가 핵심 차별점입니다. J자형 테이퍼 보조 공진 도파로를 통한 고차 모드 제거와 디스크형 메인 공진 도파로의 손실 특성 개선 가능성도 제시되지만, 기존 구조 대비 정량 비교 결과는 확인되지 않습니다.
상용화까지 남은 부분
실제 소자 제작 및 전압 제어에 따른 광자 저장·독출 동작 실증
저장 시간, 삽입 손실, 동작 전압·속도의 정량 측정과 목표 응용 적합성 검증
장기 안정성 및 대면적 광집적 공정의 재현성 검증
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
자기 간섭 공진구조를 이용한 광자 저장 광집적회로 소자
Optical integrated circuit device and optical system including the same
10-2022-0176311 (2022.01.01)
미등록 (심사 중)