광위상배열 기술의 뜻과 특징 확인

광위상배열 기술의 뜻과 특징 확인

광위상배열에 대해서 알아보기 전에 우선은 전통적인 기계식 라이다의 문제점을 알아봐야 합니다. 3D 레이더는 고정형 스캔 또는 기계적 모션으로 스캔할 수 있습니다. 많은 라이다 공급업체들이 솔리드 스테이트 기능을 주장하고 있지만, 현재 시장에 출시된 대부분의 라이다 센서는 마이크로 또는 매크로 규모의 기계적 모션을 사용하여 작동합니다. 이러한 라이다 센서는 일반적으로 회전 또는 진동 메커니즘 또는 미세 전자 기계시스템인 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 미러를 사용하여 기계적 스캔 기능을 수행합니다. 기계적인 움직임으로 작동하는 라이다 센서는 일부 산업과 응용 분야에서 사용되지만 자동차 시장에서는 한계를 보이고 있습니다. 예를 들어, 회전 또는 진동 라이다 센서는 스캔 메커니즘을 수용하기 위해 상대적으로 크고 부피가 큽니다. 또한 기계식 라이다 센서는 새로운 유형의 라이다에 비해 제조 비용이 더 높습니다. 두 가지 요소 모두 자율 주행 자동차에서 광범위한 배치를 하기 위해서는 기계식 라이더는 터무니없는 비용을 가져옵니다. 또한 기계식 스캔은 충격이나 진동에 노출되었을 때 일찍 마모되거나 정렬이 흐트러질 가능성이 높은 움직이는 부품이 많다는 것을 의미합니다. 그리고 기계식 스캔은 자동차의 주행과 같이 급변하는 상황에 적응적으로 대응하는 센서의 능력을 제한하는 경향이 있습니다. 미세 전자 기계 시스템을 이용하는 라이더는 자동차 등급 준수를 위해 상당한 엔지니어링 노력을 투자해야 합니다. 그리고 이런 단점들을 해소하기 위해 광위상배열, 즉 OPA 기술의 개발 필요성도 높게 나타나고 있습니다. 그렇다면 OPA란 무엇일까요? 광위상배열(Optical Phased Array, OPA)은 조절 가능한 표면 요소를 사용하여 2차원 표면에 의해 전송, 반사하거나 또는 수신받는 광파의 위상과 진폭을 제어하는 기술로써, 이런 광위상배열은 전파 위상 배열의 광학 아날로그 기술입니다. 위상 배열에는 동일한 강도의 일관성 있는 신호를 공급하고 각 요소에서 가변 위상 또는 시간 지연 제어를 사용하여 임의의 원거리 방사 패턴을 생성하고 공간에서 이를 스위프 하는 여러 안테나 요소가 있습니다. 즉 이는 현미경 스케일로 표면의 광학적 특성을 동적으로 제어함으로써 움직이는 부품 없이 OPA 송신기의 라이트 빔의 방향 또는 OPA 수신기의 센서의 시야 방향 등을 조정하는 것이 가능해집니다. 위상 배열 빔 스티어링은 광전자 장치의 광 스위칭 및 멀티플렉싱, 그리고 거시적 스케일의 조준 레이저 빔에 이용됩니다. 위상 변동의 복잡한 패턴은 조준 외에도 빔 포커싱 또는 분할을 위해 동적 가상 렌즈와 같은 회절 광학 요소를 생성하는 데 사용될 수 있습니다. 동적 위상 변화는 또한 실시간 홀로그램을 생성할 수 있습니다. 2차원에 대한 상세 주소 지정 위상 제어를 허용하는 장치는 공간광변조기(Spatial Light Modulator, SLM)의 한 유형입니다. 이런 OPA 라이다 기술은 새로운 기술처럼 보일 수도 있겠지만, 이미 수십 년간의 연구결과에 기초한 기술입니다. 또한 회전하는 라이다 제품을 위해 개발된 전자 장치와 소프트웨어 등도 고정형 라이다에 적용할 수 있습니다. 이를 이용한다면 보다 빠르게 상용화 속도를 높일 수 있습니다. 그러나 다른 신흥 기술과 마찬가지로 OPA 기반의 라이다도 향후 몇 년 동안 기술을 지속적으로 개선하여 보다 광범위하게 적용 가능하고, 비용 효율적으로 만들어 상용화에 박차를 가해야 한다는 중요한 개발 과제들이 남아 있습니다.