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ABSTRACT
In this study, we investigate the trends and prospects of spatial light modulation (SLM) technology that enables full complex modulation as a next-generation SLM. Current SLM technology, which is used as a key element in holography, augmented reality (AR), XR, and realistic displays, has performance limits that modulate only amplitude or phase. Notably, SLM capable of full complex modulation does not produce diffraction noise, unlike DC and twin image, and thus has a high-efficiency performance. In the future, the application field of next- generation SLM, which can be full-complex modulated, is expected to cover a wide range of holography-AR and- XR devices, optical artificial intelligence, and 6G free space optics communications, which will greatly contribute to the development of a super-realistic metaverse platform and service. 

KEYWORDS     공간    광    변조기(SLM),    복소변조,    위상변조,    진폭변조,    홀로그래피

메타버스 서비스는 홀로그래피·AR·XR과 같은 3 차원 실감 디스플레이 장치를 이용하여 실현될 수 있다. 이때 고품질 실감 영상을 제공하는 대면적 초 고해상도 3D 디스플레이를 구현하기 위한 필수적인 부품은 공간 광 변조 장치(SLM: Spatial Light Modulator) 이다. SLM은 빛의 공간적 분포를 제어함으로써 3차원 공간에서의 광 이미지 형성뿐만 아니라 넓은 의미 에서 빛의 공간 분포를 제어하는 능동형 광학 소자 이다[1-4].

현재 상용화된 4K급 초고해상도 SLM은 홀로그 래피, AR 디바이스, HUD 등과 같은 실감 디스플 레이뿐만 아니라 다양한 정보통신 분야에 핵심 부 품 소자로서 그 활용도가 점차 높아지고 있다. 의료 기기로서 홀로그래피 광 집게(Optical Tweezer), 홀로그래피 현미경, 토모그래피와 같은 의료기기 이외 에도 광학 AI 컴퓨팅 엔진 구현에서도 SLM의 활용 이 주목받고 있다. 또한 광 통신 분야에서는 SLM 을 이용한 파장 선택 스위치(WSS: Wavelength Selective Switch)뿐만 아니라 최근 초대역·초고속 6G 위성통 신을 위한 자유공간 광 통신(FSO: Free-Space Optics) 기술 구현에서도 SLM의 활용에 대한 연구가 진행 되고 있다[5]. 
현재 가장 널리 사용되는 SLM은 크게 액정을 이용 한 투과형 또는 반사형 SLM과 MEMS 기술을 이용한 DMD로 구분될 수 있으며 모두 픽셀화된(Pixelated) 구 조를 가진다. 

픽셀화되지 않은 SLM으로는 음파와 상호작용 에 의해 빛을 변조시키는 음향 광학 변조기(AOM: Acousto-Optic Modulator), 빛에 의해 광 변조 기능이 구동되는 EASLM(Electrically Addressable SLM)을 이용 한 OASLM(Optically Addressed SLM), 초미세 픽셀의 자기 광소자(Magneto-Optics) SLM 등이 있다. 이러 한 픽셀화되지 않은 SLM은 연속적인 광 변조가 가 능하고 픽셀화된 SLM에서는 필연적으로 발생하는 고차항의 회절 특성에 의한 잡음이 없다는 장점이 있으나 구현 시 부피가 커지므로 집적화가 어려워 지는 단점이 있다[2,3].

그러나 현재 SLM을 이용한 3차원 실감형 디스 플레이의 성능 수준은 영상 크기와 시야각 측면에 서 TV, PC 모니터, 휴대폰 화면과 같은 2D 디스플 레이와 비교해보면 성능 한계가 존재한다. 특히 대 화면 광시야각 홀로그래픽 디스플레이 구현을 위해 서는 고해상도와 미세픽셀을 가지는 SLM이 요구되 며, 이러한 성능 수준은 공간대역폭(Space-Bandwidth Product)으로서 정의될 수 있다[6]. 그러나 영상 크기 와 시야각이라는 디스플레이의 성능 규격적 요소 이외에도 실제 재현되는 홀로그램 영상 품질, 즉 화 질(Image Quality)을 고려하면 SLM의 광 변조 방식과 그 성능이 상당한 영향을 미친다.

본고에서는 대용량 데이터의 고밀도 집적 처리가 가능하며 현재 휴대폰, TV, 모니터 등 다양한 대면 적 디스플레이로서 가장 널리 사용되고 있는 픽셀 화된 SLM 기반의 복소변조 기술개발에 대한 최근 동향과 전망에 대하여 살펴본다.