CLEO 2023 川西悟基

2023-06-02 2024-01-23 마쓰야마하야토

Research

CLEO 2023 참가 보고

5월 7일 - 5월 12일, 미국 산호세 컨벤션 센터, 미국 산호세

특임교수가와니시 고키

1. 개요

Conference on Lasers and Electro-optics (CLEO) 국제회의는 미국물리학회(APS), IEEE 포토닉스 소사이어티 및 미국광학회(Optica) 주최로 3년 만에 대면 형식으로 개최됐다.

　회의 첫날인 5월 7일에는 광집적회로에 대한 설계 및 시뮬레이션 교육을 진행하는 특별 이벤트가 열렸다. 또한 5월 7일부터 5월 9일까지는 레이저 및 전기광학 분야에 대해 설명하는 단기 코스(19개 강좌)가 열렸다. 또한, 5월 9일부터 5월 11일까지는 전시회도 열렸다.
　기술 세션은 18개 세션으로 나뉘어 오전 8시부터 오후 6시까지 강연이 진행되었으며, 마지막 날 전날인 5월 11일 오후 7시부터 9시까지 포스트 데드라인 세션(세션 수 3)에서 최신 연구 성과가 보고되었다.
　다음은 회의 내용 중 보고자의 연구내용과 관련된 강연을 중심으로 보고한다.

2. 평상시 대화

JTu1A.1 광학 메타표면을 이용한 극한의 빛 제어(Andrea Alu, CUNY Advanced Science
연구센터, 미국)

　유전체 등 물질의 표면에 특정 구조를 형성하면 광학 특성에 새로운 성질을 발생시킬 수 있다. 여기서는 메타표면에 대한 원리와 응용이 소개되었다.

JTu1A.2 지구 건강과 기후 변화에서 광학 및 포토닉스의 긴급한 역할 (Thomas Baer, 미국 스탠포드 대학교)

　광학 기술을 이용한 지구환경변화와 건강을 위한 노력들이 소개되었는데, 1988년 레이저를 이용한 빙하 두께를 처음 측정한 이래로 지구환경변화와 건강(암 진단이었나?)에 대한 응용사례가 소개되었다. 에 대한 적용 사례가 소개되었다.
특히 LIDAR 기술이 효과적이라고 했다.

JTu1A.3 초고속 레이저에서 DEI까지: 40년간의 여정 (우르술라 켈러, 스위스 취리히 공과대학, ETH 취리히)

　스위스 여성 연구자가 여성의 입장에서 연구 분야에서의 남녀 처우 격차에 대해 상당히 비판적으로 강연을 했다. 스위스에도 처우에 남녀 격차가 있다는 것을 처음 알았다.

JW1A.1 열역학과 빛 (Shanhui Fan, 미국 스탠포드대학교)

　열역학의 입장에서 빛과의 관계에 대해 소개되었다. 태양전지에 의한 24시간 발전 등의 사례가 소개되었다.

JW1A.2 스케일링 광 양자 시스템 (Christine Silberhorn, Paderborn University, Germany)

　집적광학과 시간-스펙트럼 공학에 기반한 미래 다차원 광양자 시스템의 실험적 검토가 소개되었다.

JW1A.3 비선형 포토닉스의 민주화 (Alexander Gaeta, 미국 컬럼비아대학교)

칩 기반 광학을 통해 밀리와트 수준의 전력으로 비선형을 발생시키는 기술의 지난 20년간의 발전이 소개됐다. 자동차 주파수 통신이 소개되었다.

3. 보고자 발표

　보고자는 회의 3일째인 5월 9일 오후 4시부터 진행된 세션(Stu4G.2)에서 보고했다. 정원은 약 150명 정도인데, 오후 마지막 세션임에도 불구하고 40명 정도가 청강을 하러 왔다.
　이번 회의에서는 MgF2 마이크로 공진기로 발생시킨 콤의 스펙트럼을 야카미-신가와사키 사이에 깔려 있는 왕복 9km의 상용 파이버를 통해 파장 다중 전송시킨 후, 스펙트럼의 한 부분을 필터로 잘라내어 부호화
오차율 특성을 측정한 글자 실험 결과를 중심으로 보고했다. 질의응답은 다음과 같다.
Q1: 예비 실험에서 오류 없는 전송을 위해서는 신호 속도를 FSR 이하로 해야 한다고 했는데요.
있었는데, 현장 전송에서는 FSR과 동일한 10Gbit/s로 전송할 수 있었던 이유는 무엇일까?
A1: 현장 전송은 FSR20GHz 공진기를 사용했기 때문입니다. (이것은 예비 실험과 현장 실험의 조
건을 통일했어야 했다).
(아래는 세션 종료 후 받은 질문입니다.)
Q2:MgF2 공진기와 테이퍼 파이버는 어떻게 접근합니까?
A2: 한 번 접촉한 후 떼어내는 등 다양한 노력을 하고 있다.
Q3:컴의 지속시간은 얼마나 되나요?
A3: 바람과 진동을 막는 등의 노력을 통해 몇 시간 정도 안정화시켰다. (이 점이 훌륭하다는 말을 들었다).
Q4: 변조는 전체 통신 스펙트럼을 한꺼번에 변조합니까?
A4: 이번 실험에서는 그렇습니다.

4. 주목할 만한 발표

전송 관계

기자가 발표한 세션(Stu4G)은 단거리 전송 관련 강연이 진행되었다.

STU4G.1(초청강연) Advanced Modulation Formats for Short-Reach Systems (Xi Chen, Nokia Bell Labs, United States)

단거리 전송을 위한 신호 포맷으로 싱글 사이드 밴드 변조, 스토크스 리시버, 단일 캐리어 인터리브 변조법 등을 소개했다.

STU4G.3 PAM 4 단거리 전송을 위한 리저버 컴퓨팅 기반 다중 기호 균등화
(예베니 오사드추크, 덴마크 덴마크 공과대학교, 덴마크)

덴마크 공과대학에서 스펙트럼 슬라이스와 reservoir computing을 이용한 32 GBd PAM4의 전송 실험을 보고했다. 기호 수를 17로 설정하면 출력의 복잡성을 줄일 수 있음을 보여주었다.

STU4G.4 100km 길이의 O-밴드 WDM 증폭 코히어런트 전송 시연 (Natsupa Taengnoi, 영국 옵토일렉트로닉스 리서치 센터, 영국 )

　영국 사우샘프턴 대학에서 O밴드 대역에서 편파다중 4값 PSK의 WDM 100km 전송 실험을 보고했다. 광증폭기에는 비스무스 도핑된 광섬유 증폭기를 사용했으며, FEC 한계 이하의 부호오차율을 달성했다고 한다.

STU4G.5 비선형성 억제 SOA를 이용한 100km 편광-직교 자기 동조성 코히어런트 WDM 전송 (Weihao Li, Huazhong Univ. 중국 화중과학기술대학교)

　중국 Huazhong대 그룹은 편파 의존 이득이 작은 반도체 광증폭기를 사용하여 800Gbit/s, 4-ch. 편파 직교 자기 호모다인 코히어런트 WDM 전송 실험을 보고했다. 단, 수신측의 로컬 발진기는 송신측에서 공급하고 있다.

SM2I.1 1 μm 데이터 전송을 위한 게인 평탄화 광대역 YDFA (영국 사우샘프턴 대학교, 정용민)

　영국 사우샘프턴대 그룹은 2대의 YDFA 사이에 이득 평탄화 필터를 사용하여 이득 변동을 1dB 이하로 억제하는 이득 평탄화 YDFA를 보고했다. 강연에서는 2.2 km 중공 코어 파이버에 의한 1μm 파장 전송 실험에 대해서도 보고했다.

마이크로컴 관계

　마이크로컴 관계는 5월 11일에 2개의 세션(STh1J, STh3J)이 열렸다. 주요 보고를 소개한다.

STh1J.2 Kerr 주파수 빗 생성용 저응력 이중층 LPCVD-PECVD SiN 도파관 (Karl McNulty, 미국 컬럼비아대학교)

　미국 컬럼비아대 연구진은 SiN의 두 개의 CVD 층으로 구성된 마이크로 링을 제작하여 컴 발생을 보고했다. 제작한 공진기를 1548nm, 125mW로 여기시켜 300nm 파장대역의 컴 발생을 보고했다.

STh3J.3 역설계 실리콘 멀티모드 광회로와 분광평탄화 마이크로콤을 이용한 광데이터 전송 (양기열, 미국 스탠퍼드대 미국 스탠포드대학교)

　미국 스탠포드대 연구팀은 Inverse-design이라는 기법으로 제작한 모드 다중화 소자와 마이크로 공진기를 조합하여 콤을 발생시켜 WDM 전송 실험을 보고했다. 이 장치와 Si3N4 마이크로 공진기에서 발생한 콤을 조합하여 총 전송 용량 1.76 Tbit/s, Ta2O5 마이크로 공진기에서 발생한 콤을 조합하여 총 전송 용량 1.12 Tbit/s를 달성했다.

포스터 세션
　포스터 세션은 5월 9일부터 5월 11일 낮에 진행되었으며, 5월 9일에는 160건, 5월 10일에는 153건, 5월 11일에는 142건의 포스터 발표가 이루어졌다.
　포스터 발표에서는 전송 관련 내용은 아래와 같은 무선 시스템(JTh2A) 정도였다.

JTh2A.101 이중 편광 방식 및 단일 캐리어 광을 지원하는 5G NR 광 무선 시스템
변조 (Hsu-Hung Huang, 대만 국립 타이베이 공과대학교, 대만)

이번 발표에서는 5G 시대의 새로운 파이버 무선 시스템의 목표를 달성할 수 있는 이중 편파 단일 캐리어 광 변조를 수행한 결과가 발표되었다.

포스트 데드라인 세션
　포스트 데드라인 세션은 5월 11일 오후 7시부터 개최되었으며, 3개의 세션으로 나뉘어 총 23편의 발표가 있었다. 이 중 세 번째 세션(Post Deadline III)에서는 전송 관련 논문이 발표되어 소개하고자 한다.

STh5C.7 1V 이하 π-전압을 갖는 극저온 실리콘 유기 하이브리드(SOH) 마하-젠더 변조기의 첫 시연 (Adrian Schwarzenberger, 독일 칼스루이스 독일 칼스루에 공과대학(KIT), Adrian Schwarzenberger)

　독일 KIT 그룹은 실리콘과 유기물 하이브리드 구성의 마흐츠엔더 변조기로 낮은 구동 전압의 변조기를 보고했다. 변조기의 단면도를 그림에 나타낸다. 사용된 유기물은 퍼킨아민(Perkinamine)을 기반으로 한다. 동작은 극저온(11K)에서 동작하지만, 파장 1532nm에서의 반파장 전압은 0.9V로 지금까지 보고된 것 중 가장 낮다고 주장하고 있다. 이 변조기를 이용하여 70 GBd의 PAM4 신호의 실내 송수신 실험을 보고하고 있다.

STh5C.8 320GBd 32QAM 전송을 가능하게 하는 광 임의파형 생성 및 측정(OAWG/OAWM) (Huanfa Peng, KIT, 독일)

　위 발표에 이어 독일 KIT 그룹은 광컴을 이용한 임의 광파형 발생(OAWG)과 임의 광파형 측정(OAWM)에 대해 보고했다. 320GBd의 16QAM 신호를 발생시켜 87km 파이버를 통해 전송하고 OAWM으로 수신하여 부호오차율을 측정한 결과, FEC 한계 이하의 특성을 구현했다.

전시회
　이번 전시회는 플레너리 세션이 열리는 전시장의 뒤쪽 절반을 행사장으로 사용하면서 이전 참가 때보다 참가업체 수가 적었다. 그 중 Aerodiode사(www.aerodiode.com)의 전시에서는 520nm-1650nm의 LD, 1310nm와 1550nm의 슈퍼발광다이오드, SOA의 변조기 등 다양한 레이저 관련 장비들이 전시되어 있었다.

5. 정리 및 향후 전망

　6년 만의 CLEO였지만, 3년 만의 대면 형식의 강연으로 참석자들도 반가워하는 모습이었다. 앞으로도 대면 형식의 회의가 계속 이어졌으면 하는 바람이다.
　한편, 차기 CLEO2024는 5월 5일부터 5월 10일까지 노스캐롤라이나주 샬럿에서 개최될 예정이다.