ICT/융합

중국과기대, 강산란 환경에서 OAM 광통신 오류율 0.08% 달성

발행일 : 2019 / 03 / 14

최근 중국과기대학 물리학부 리인메이(李銀妹)/황쿤(黃坤) 연구팀은 생물조직 강산란을 극복해 생체세포 광제어를 달성한 연구성과를 기반으로 복잡 매질 라이트 필드 제어 기술을 OAM 광통신에 응용해 강산란 환경에서의 고품질 광통신을 구현했다. 해당 성과는 “Optical orbital-angular-momentum-multiplexed data transmission under high scattering”란 제목으로 “Light Science & Application”에 게재되었다.

최근에 궤도각운동량(Orbital Angular Momentum, OAM)은 고전통신 및 양자통신에 광범위하게 응용되고 있다. OAM은 이론상 무한 다차원의 직교기저(orthogonal basis)를 제공하므로 정보 부호화에 응용 가능하다. OAM 다중화 기술 기반 광통신은 통신속도를 향상시킬 수 있다. 하지만 무선 광통신에서 OAM을 지닌 광빔이 공간에서 전파시 대기 난류, 스모그 또는 공기속 먼지의 영향을 쉽게 받는다. 미세입자의 다중 산란은 광빔의 질량을 심각하게 저하시켜 수신단에서 광빔의 무작위 스펙클로의 변화를 초래해 통신 오류율을 증대시킨다. 따라서 강산란 조건에서 광정보의 정확한 전송 및 복원의 문제를 해결하는 것은 광통신 연구 및 응용에 중요한 의미가 있다.

상기 문제를 감안해 연구팀은 산란행렬 기반 정보복원 기술(scattering matrix-assisted retrieval technique, SMART)을 제안했다. 연구팀은 SMART 플랫폼을 이용해 여러 번 산란된 광학장에서 다수 OAM 신호채널속 정보를 추출했다. 광학 전송 실험에서 연구팀은 8개 신호채널과 24개 신호채널을 각각 사용해 그레이스케일 이미지와 컬러 이미지를 정확하게 전송했는데 오류율은 기존 보고 수치에 비해 20배 낮은 0.08% 이하에 도달했다. 연구팀이 제안한 SMART는 산란환경에서의 자유공간 광통신, 광섬유통신 및 양자통신을 위해 효과적인 기술수단을 제공했다.