한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)이 빛으로 데이터를 처리하는 차세대 칩 핵심 부품인 '광집적 공진기'를 개발했다. 이 기술은 데이터 처리와 양자통신 등 차세대 보안 기술 핵심 기반이 될 전망이다.
KAIST는 김상식 전기 및 전자공학부 교수팀이 윤재웅 한양대 물리학과 교수팀과 빛 간섭 현상을 활용해 광신호를 자유롭게 제어할 수 있는 광집적 공진기를 개발했다고 15일 밝혔다.
광집적 공진기는 빛을 일정 공간에 가둬 증폭하거나 특정 색(파장)만 선택하는 핵심 광학 소자인데, 기존 단일 통로 구조 공진기는 광신호 위상·스펙트럼을 정밀 조절하기 어려웠다.
연구팀은 이런 문제를 해결하고자 '이중 도파로' 구조를 도입했다. 공진기를 통과한 빛과 통과하지 않은 빛을 다시 만나게 해 간섭을 정밀 조절하는 방식이다. 이로써 광신호를 원하는 형태로 자유롭게 설계할 수 있으며, 기존에 구현이 어려웠던 다양한 형태의 빛 신호 제어가 가능해졌다.
이 기술을 적용해 연구팀은 빛 파장 특성을 보다 정밀하게 조절할 수 있는 새로운 특성을 확보했으며, 비선형(빛의 색을 바꾸는) 주파수 변환 연구의 새로운 가능성을 제시했다. 여러 데이터를 더 빠르고, 더 정확하게 처리할 수 있어 향후 초고속 데이터센터 및 AI 가속기, 양자통신 시스템 성능 향상 밑거름이 될 전망이다.
이번 연구는 학부생이 주도했다. KAIST 학부 연구 프로그램(URP)으로 연구를 수행한 김태원 학사과정은 “집적광학개론 수업에서 배운 공진기 원리를 실제 소자 설계와 논문 성과로 발전시킬 수 있었다”고 말했다.
김상식 교수는 “이번 연구는 새로운 소자를 제안한 것을 넘어, 기존에 간과되었던 광학적 특성을 정밀하게 분석해 물리적 한계를 극복할 수 있음을 보여준 사례”라며 “향후 광학 기반 AI 가속기와 광통신 기술 발전에 폭넓게 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.
이번 연구는 광학 국제 학술지 '레이저 앤 포토닉스 리뷰스'에 3월 6일 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
