광위상-가간섭 광링크 구현을 위한, 자유공간 레이저 빔의 정밀 제어기술 개발

Abstract

자유공간 광 링크 시스템(FSOL) 기술은 대기를 매질로 한 광 신호의 장거리 전송 시스템을 말한다. 초 광대역, 초소형, 비면허대역 등의 장점을 바탕으로 한 자유공간 광 링크는, 모바일/지상-위성 간 광통신, 광 주파수 표준 전송 등 여러 분야에서 높은 잠재성을 인정받아 그 활용성을 넓혀 나가고 있다. 하지만 대기를 통해 전파되는 반송파의 저해된 위상 잡음 수준은, 수신되는 광 신호의 품질의 저해를 초래하기 때문에 대기의 불규칙적인 환경 요인 (빔 원더링, 신틸레이션, 위상 피스톤)을 극복하는 광 위상 제어 기술이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는, 광 신호가 대기를 전파하며 겪는 공간적, 시간적 외란을 억제하는 광 링크 시스템을 3가지 단계로 제시하여 원거리에서 수신된 광 신호의 신뢰성과 안정성을 확보하고자 한다. Feed-forward 타입의 포인팅 피드백 시스템, 파면 보상 시스템을 통해 저주파 대역의 위상 잡음 억제와 송수신부의 안정된 지향 효과를 확보한 후, 수신된 광 신호의 시간적 위상잡음을 다시 한 번 정밀하게 측정하여 시간적 외란 보상 시스템을 통해 저주파~고주파 대역의 전체적인 위상 잡음의 발생을 억제하여 원 신호의 위상 잡음 특성을 복원하고자 한다. 이를 통해 대기의 환경 요인을 극복하고 건물, 드론 등 여러 원거리 위치에서의 자유 공간 광 통신이 가능할 것으로 생각되며, 더 나아가 지상-인공위성, 인공위성-인공위성 간의 통신 품질에 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 기대한다.