고속 스티어링 미러 기술, 우주 광통신 기술 발전의 핵심!

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인터넷 구축의 핵심 요소인 RF신호 기반 장거리 광섬유 케이블은 비용이 높고 속도가 느린 위성 통신을 대체하기 위해 개발됐다. 오늘날 수천 개의 소형 위성은 글로벌 통신 인프라를 완전히 구현하고 있으며 지구상의 데이터를 효율적이고 신속하게 라우팅한다.

레이저 광통신

기존 위성 통신의 제한된 대역폭과 RF 신호의 정밀 초점 기능의 부족을 보완하기 위해 레이저 빔 기반 광통신이 개발됐다. 이는 높은 처리량, 적은 전력 소모, 높은 보안성을 제공하며 RF 범위에서 간섭 위험을 줄인다.

위성 간 링크는 섬세한 레이저 빔을 통해 이루어지며, 각 위성은 주변 위성을 추적하고 연결한다. SpaceX는 최근 레이저 장착 위성의 첫 테스트 발사를 완료했다. 단일 페이로드로 142개의 위성 발사에 위성 간 레이저 링크의 첫 구현을 포함했다.

또한 오지에도 무선 인터넷을 보급하기 위한 구글의 프로젝트 룬 및 페이스북의 드론 프로젝트 아퀼라도 레이저 기반 상호 연결 방식을 활용했다. 직접 상호 연결을 통해 까다로운 규제 및 고급 애플리케이션을 방해하는 혼잡한 스펙트럼 문제를 방지할 수 있다.
  

NASA의 목표는 태양계의 광활한 거리에 걸쳐 임무 수행에 필수적인 구동 매개변수와 HD 비디오 스트림을 제공하는 것이다. 크기 증가나 전력 소모 없이 현재 속도보다 100배 빠른 데이터 속도가 목표다. 레이저 광은 무선 주파수 및 차세대 6G 모바일 통신보다 더 많은 정보를 제공할 수 있다.

고속 스티어링 미러가 필요한 이유

레이저 빔의 발산이 낮기 때문에 위성과 위성 링크, 지상과 위성 또는 심우주 통신에서 장거리에 걸쳐 빔을 정확하게 타겟에 유지하려면 정확한 포인팅 솔루션을 찾아야 한다. 위성의 진동을 안정화하기 위해서는 고속 미세 스티어링 시스템이 필요하다.
  

지구와 위성 통신에서 대기 난류는 빔을 원래 경로에서 이탈시킬 수 있다. 수신 단부에서 레이저 빔은 광학적 전력 손실을 방지하기 위해 매우 높은 정확도의 단일 모드 섬유에 결합돼야 한다.
피에조 또는 전자기 고속 스티어링 미러는 최대 kHz 범위의 기계적 대역폭으로 나노라디안 범위까지 각도 분해능을 제공한다. 이는 애플리케이션의 일반적인 장애를 처리할 수 있을 만큼 작고 빠르며 정확하다. 피에조 구동 FSM은 더 높은 분해능과 대역폭을 제공하고 전자기 유닛(보이스코일 구동 FSM)은 더 큰 스티어링 각도를 제공한다.
  

1990년대부터 PI의 고속 스티어링 미러 기술은 지상 및 우주 기반 테스트와 구현에 활용됐다. 피에조 또는 전자기 구동을 기반으로 효율적이고 빠른 설계를 제공하는 PI의 솔루션에는 스탠다드 제품과 커스텀 제품을 제공한다.

자료 제공: PI(www.pikorea.co.kr)