실리콘 포토닉스 / Channel Density (멀티 채널) vs. Spectral Bandwidth (스펙트럴 대역폭, 멀티 Wavelength) 개념 비교

 

 

 

Channel Density vs. Spectral Bandwidth

 

초기에 실리콘 포토닉스나 CPO(Co-Packaged Optics) 스터디를 하다보면, 아래 두 개념이 서로 혼동되는 경우가 있다.

 

• Channel density (멀티 채널 정도?)
• Spectral bandwidth: 스펙트럴 대역폭 (멀티 웨이브랭스 정도?)

이 둘은 모두 광 통신 시스템에서의 데이터 전송 효율과 관련된 개념이지만, 서로 완전히 다른 의미를 갖고 있다.

 

 

개념 요약

Channel Density는 얼마나 많은 다발의 광-경로를 가지고 있느냐에 대한 개념이고,

Spectral Bandwidth는 하나의 광-경로에서 얼마나 많은 파장을 사용할 수 있느냐에 대한 개념

 

Channel Density가 커지는 건 광섬유가 많아지는 것이고,

Spectral Bandwidth가 커지는 건, 하나의 광섬유에서 여러 파장이 다니는 것 (파장이 다르면 굴절률이 달라지기 때문에 하나의 광섬유에서도 여러 파장이 존재할 수 있는 것)

 

멀티 채널 (Multi-channel / Channel density)	독립적인 광 경로의 개수	여러 광 신호를 물리적으로 병렬 처리	칩에 광섬유 여러 개 붙여서 각각 다른 신호 전달
멀티 웨이브랭스 (Spectral bandwidth / Wavelength division)	한 채널 안에서 다양한 파장(색)의 빛을 사용하는 것	한 경로로 여러 개의 파장을 동시에 전송 (→ WDM)	하나의 광섬유에 1310nm, 1550nm 신호를 동시 전송

 

 

세부 설명

1. Channel Density

• 하나의 칩에서 몇 개의 광 경로(coupling path)를 쓸 수 있는지를 의미
• 물리적인 광 입출력 경로의 개수:
  예를 들어, 8채널이면 8개의 광섬유가 각각 따로 데이터를 주고받음
• 보통 Grating Coupler 같은 surface-normal coupling에서 2D array 형태로 구성하면 높은 채널 밀도 가능

경부고속도로가 부족하니, 경부고속도로2, 3을 만드는 개념
고속도로가 광-경로 혹은 광 채널에 해당

2. 멀티 웨이브랭스 (Spectral Bandwidth, WDM)

• 하나의 광 채널 안에서 여러 개의 서로 다른 파장(빛의 색, 굴절률이 다름)을 사용해서 데이터 전송
• 대표적 기술이 WDM (Wavelength Division Multiplexing)
• 다양한 파장을 동시에 사용하기 때문에 대역폭이 넓어야 하고, 파장 간 간섭이 적어야 함

경부고속도로 내에서 차선을 늘리고, 버스전용차로, 승용차로, 화물차로로 구분하여 차 유형에 맞게 달리게 함
파장이 차선과 대응

 

 

 

예를 들면...

예를 들어, 칩에 4개의 광 포트가 있고, 각 포트에서 4개의 파장을 사용한다고 하면?

 

• 총 데이터 채널 수 = 4 (포트 수) × 4 (파장 수) = 16개
• 여기서:
  • 포트 수 = Channel Density → 멀티 채널
  • 파장 수 = Spectral Bandwidth → 멀티 웨이브랭스

 

적용 분야 및 중요도

	Channel Density	Spectral Bandwidth
고속 패키지용 집적 (Co-packaged optics)	매우 중요 (많은 채널)	중요
WDM 기반 광 통신	보통	매우 중요 (넓은 대역폭)
이미지 센서 / 센싱	매우 중요 (멀티 채널 어레이)	낮음 (파장 민감도 낮음)
광학 분광 (Spectroscopy)	낮음	중요 (넓은 스펙트럼 감지)