[인더스트리뉴스 최정훈 기자] 로옴(ROHM)이 레이저 광원용 VCSEL를 고출력화해, 공간 인식 · 거리 측정 시스템의 정밀도를 크게 향상시킨 VCSEL 모듈 기술을 확립했다.

3D TOF(Time of Flight) 시스템에서의 VCSEL 모듈 채용 [사진=로옴]

VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)은 수직 공진기 면발광 레이저로서 주로 통신용으로 씌여 왔는데 최근에 스마트폰의 안면 인증 시스템, 태블릿PC의 공간 인식 시스템 등의 레이저 광원으로도 안착되는 양상이다. 앞으로 AGV(무인운반로봇), 로봇청소기, VR·AR 단말기, 안면 인증 시스템 등에서 VCSEL의 수요가 꾸준히 증가할 것으로 전망된다. 

VCSEL이 폭넓게 적용될 수록 고정밀도 센싱을 구현하기 위한 어플리케이션 기기들도 단펄스로 구동되면서 고출력을 내는 레이저 광원을 요구할 것으로 예상된다. 하지만 기존의 VCSEL을 사용한 레이저 광원의 경우, 광원이 되는 VCSEL 제품과 광원을 구동하는 MOSFET 제품을 각각 개별적으로 기판에 실장함으로 인해 고정밀도 센싱에 필요한 단펄스 및 고출력 광원을 만들어 내는데 한계가 있었다. 일반적으로 제품 간의 배선 길이가 광원의 구동 시간 및 출력에 영향을 주기 때문이다.

이에 로옴은 모듈용의 새로운 VCSEL 소자와 MOSFET 소자를 1패키지에 집적 모듈화 하는 방식으로 돌파구를 마련했다. 소자간 배선 길이를 극소화하고 각 소자의 성능을 최대화시켜 이에 태양광으로 인한 외부 노이즈의 영향을 배제할 수 있는 광원의 단펄스(10nsec. 이내) 구동과 기존 구성 대비 약 30%의 고출력화를 한꺼번에 구현해 냈다. 

로옴의 레이저 광원 분야에 대한 활동 전개 [사진=로옴]

실제로 이 기술을 채용한 VCSEL 모듈은 레이저 광원, TOF 센서(이미지 센서 등의 수광 센서), 컨트롤 IC로 구성되는 공간 인식·거리 측정 시스템에서 평가하는 경우, TOF 센서에 대한 반사광의 양도 기존 구성 대비 30% 가량 높일 수 있어 TOF 시스템의 고정밀도화에 기여할 수 있는 것으로 나타났다.

로옴은 LED를 비롯해 Fabry-Perot 타입 레이저 다이오드 및 VCSEL도 개발해 제공하고 있다. 로옴은 다양한 제품화를 통해 축적해 온 옵티컬 디바이스의 개발 노하우를 활용해, VCSEL 소자의 성능을 최대화시키고 한층 더 고출력화하기 위해 거침없는 도전을 수행하고 있다.

로옴은 이러한 기술을 채용한 VCSEL 모듈을 2021년 3월까지 제품화한다는 방침이다. 또한, 차량용 LiDAR 등에 사용되는 고출력 레이저 기술 개발도 추진해 나간다는 계획이다.

[최정훈 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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