광섬유의 종류 (석영광, 불소 혼합, 복합광섬유 등)

석영광섬유

실리카 광섬유(Silica Fiber)는 이산화규소(SiO2)를 주원료로 하고 혼합량에 따라 코어와 포층의 굴절률 분포를 제어하는 광섬유다.쿼츠(유리) 계열의 광섬유는 소모율이 낮고 광대역도 높다는 특징이 있어 케이블과 통신시스템에 널리 사용되고 있다.

석영유리 광전도섬유의 장점은 광파장이 1.01.7μm(약 1.4μm 부근)일 때 1dB/km로 1.55m에서 0.2dB/km로 가장 낮다는 점이다.

 

불소 혼합 광섬유

석영광섬유의 대표적인 제품 중 하나인 불소광섬유(Fluorine Doped Fiber)를 섞은 것이다.통상 1.3m의 주파수로 사용되는 통신광섬유에서 제어섬유는 이산화게르마늄(GeO2)으로 포층은 SiO2로 만들어진다.그러나 불소 광섬유를 접합하는 섬심은 대부분 SiO2를 사용하지만 포층에는 불소를 섞는다.라일리 산란 손실은 굴절률의 변동에 따른 빛 산란 현상으로 보인다.따라서 굴절률 변동 요소의 혼합물을 형성하는 것이 바람직하다고 본다.플루오린의 작용은 주로 SIO2의 굴절률을 낮출 수 있다.따라서 포층의 혼합에 자주 사용된다.

석영광섬유는 다른 원료의 광섬유에 비해 자외선 광선부터 근적외선 광선까지 투광광광 스펙트럼을 갖추고 있어 통신용도 외에 도광과 영상전도 등의 분야에서 활용된다.

 

적외선 광섬유.

광통신 분야에서 개발된 쿼츠 계열의 광섬유는 짧은 전송거리에도 불구하고 2μm에 불과하다.이를 위해 더 긴 적외 파장 분야에서 일할 수 있도록 개발된 광섬유를 적외 광섬유라고 한다.적외선 광섬유(Infrared Optical Fiber)는 빛의 에너지 전송에 주로 사용된다.예를 들어 온도계량, 열영상 전송, 레이저 메스 의료, 열에너지 가공 등은 아직 보급률이 낮다.

 

복합광섬유

복합광섬유(Compound Fiber)는 SiO2 원료에 산화나트륨(Na2O), 산화붕소(B2O3), 산화칼륨(K2O) 등 산화물들을 적절히 혼합해 여러 조의 분유리로 만든 것으로 여러 조의 분유리가 석영유리의 연화점보다 낮고 섬심 및 포층의 굴절률 차이가 큰 것이 특징이다.주로 의료 업무의 광섬유 내시경에 쓰인다.

 

불화물 광섬유

플루오린화물 광섬유(Fluoride Fiber)는 불화물 유리로 만들어진 광섬유다.불화물 광섬유는 불화지르코늄(ZrF2) 불화바륨(BaF2) 불화란탄(LaF3) 불화알루미늄(AlF3) 불화나트륨(NaF) 등 불화물을 일정 비율로 조합한 것이 대표적인 ZBLAN 광섬유다.주로 2~10μm 파장에서 광전송이 이뤄진다.ZBLAN 광섬유는 초저소모 광섬유의 가능성이 있기 때문에 장거리 통신 광섬유의 이용가능성 개발을 진행하고 있는데, 예를 들어 이론상 최저 손실이며 3μm 파장일 때는 10^-210^-3 dB/km, 석영 광섬유는 1.55μm일 때는 0.15~0.16dB/Km 사이이다.ZBLAN 광섬유는 산란손실을 줄이기 어려워 2.42.7cm의 온민기와 열영상 전송에만 쓸 수 있어 아직 널리 실용화되지 않았다.최근에는 ZBLAN을 이용한 장거리 전송을 위해 1.3m짜리 오디뮴 혼합 광섬유 증폭기(PDFA)를 개발하고 있다.

 

소포광섬유

플라스틱 광섬유(Plastic Clad Fiber)는 순도 높은 석영유리를 섬심(纤心)으로 만들고 굴절률이 석영보다 낮은 실리콘과 같은 플라스틱을 포개어 만든 계단형 광섬유다.쿼츠 광섬유와 비교하여 슬리밍이 굵고 수치공경(NA)이 높은 것이 특징이다.이 때문에 발광다이오드(LED) 광원과 결합하기 쉽고, 손실도 적다.따라서 랜(LAN)과 근거리 통신에 매우 유용하다.