기계적으로 사용되는 광섬유의 활용성

여러가지 광섬유의 활용

밀봉 코팅 광섬유

광섬유의 기계적 강도와 손상을 장기간 안정화하기 위해 유리 표면에 탄화규소(SiC), 탄화티타늄(TiC), 탄소(C) 등 무기재를 코팅해 외부에서 오는 물과 수소의 확산을 막아 제조하는 광섬유(HCFHermeticallyCoated Fiber)다.화학기상증착(CVD) 기법 생산 과정에서 탄소층을 고속으로 쌓아 충분한 밀폐효과를 내는 것이 일반적이다.이런 탄소 코팅 광섬유(CCF)는 광섬유와 외부 수소 분자의 침입을 효과적으로 차단할 수 있다.그것은 실온의 수소 환경에서도 20년 동안 손실을 증가시키지 않고 유지된다고 보도되었다.물론 수분 침입을 막고 기계적 강도를 늦추는 피로 프로세스에서는 200 이상의 피로 계수(Fatigue Parameter)를 낼 수 있다.그래서 HCF는 혹독한 환경에서 높은 신뢰성을 요구하는 시스템, 예를 들면 해저 광케이블이 그 예다.

 

탄소 코팅 광섬유

석영광섬유의 표면에 탄소막을 입힌 광섬유를 탄소 코팅 광섬유(CCF:Carbon CoatedFiber)라고 한다.탄소의 치밀막층을 이용해 광섬유 표면을 외부로부터 격리시켜 광섬유의 기계 피로 손실과 수소 분자 손실을 개선하는 메커니즘이다.CCF는 밀봉 코팅 광섬유(HCF)의 일종이다.

 

금속 코팅 광섬유

메탈 코팅 광섬유(Metal Coated Fiber)는 광섬유의 표면에 Ni, Cu, Al 등 금속층을 코팅한 광섬유다.금속층 밖에서 피복한 플라스틱은 내열성을 높이고 통전 및 용접을 위해 사용된다.항악환경성 광섬유 중 하나로 전자회로의 부품으로도 사용된다.초기 제품은 실을 뽑는 과정에서 용해된 금속을 코팅해 만들었다.유리와 금속의 팽창계수 차이가 너무 커서 미세한 휨 손실이 증가하며 실용화율이 높지 않기 때문이다.최근에는 유리 광섬유 표면에 저손실 비전해 코팅법의 성공으로 성능이 크게 개선됐다.

 

혼합 희토류 광섬유

광섬유의 심에는 에르빈(Er), 친(Nd), 프레세오디뮴(Pr) 등 희토류 원소가 섞인 광섬유가 섞여 있다.1985년 영국의 서스햄프턴대 페인(Payne) 등은 희토류를 섞은 광섬유(Rare Earth DoPed Fiber)가 레이저 진동과 빛이 커지는 것을 먼저 발견했다.이에 따라 참미 등 광방대의 베일을 벗기고 이미 실용화된 1.55pmEDFA는 미끼를 이용한 모노형 광섬유로 1.47pm의 레이저를 이용해 자극해 1.55pm의 광신호를 얻어 증폭시켰다.또 프레세오디뮴이 들어간 불화물 광섬유 증폭기(PDFA)도 개발 중이다.

 

라만 광섬유

라만 효과는 한 물질에 사람 주파수 f의 단색광을 쏠 때 산란광에서 주파수 f를 제외한 f±fR, f±2fR 등의 주파수의 산란광이 발생하는 현상을 가리킨다.물질의 분자 운동과 격자 운동 사이의 에너지 교환으로 인해 발생한다.물질이 에너지를 흡수할 때 빛의 진동수가 작아지는 것을 스토크스 선이라고 한다.반대로 물질로부터 에너지를 얻고 진동수가 커지는 산란광을 반스토크스 선이라고 한다.따라서 진동수의 편차 FR은 에너지 레벨을 반영하여 물질에 고유한 수치를 나타내.이런 비선형 매체를 이용한 광섬유를 라만 광섬유(RF:Raman Fiber)라고 부른다.빛을 미세한 섬심 속에 가두기 위해 장거리로 전파하면 빛과 물질의 상호작용 효과가 나타나며, 신호 파형이 변조하지 않고 장거리 전송을 가능하게 된다.입력광이 강해질 때, 상건 유도 산란광을 얻을 수 있다.라만의 산란빔을 감지하는 장비로 라만 광섬유 레이저가 있어 분광측정 전원과 광섬유색 산란 테스트용 전원을 공급한다.또 라만 산란을 감지해 광섬유의 장거리 통신에서 광 증폭기로서의 응용도 검토하고 있다.

 

편심 광섬유

표준 광섬유의 슬리밍은 포층의 중심에 설치되어 있으며, 섬심(纤心)과 포층의 단면모양은 동심원형이다.용도에 따라서는 섬심위치와 섬심형태, 포층형상을 다른 상태로 만들거나 포층을 천공하여 이형구조를 형성하는 경우도 있어.표준 광섬유와 비교하여 이 광섬유들을 이형광섬유라고 부른다.편심광섬유(Excentric Core Fiber)로 이형광섬유의 일종이다.중심에서 벗어나 가방의 외선에 가까운 편심 위치에 설치했어.섬심이 겉으로 다가오자 일부 광장은 포층 전파(이것을 점소피(evanescent Wave)라고 한다.이를 이용하면 부착물질 유무와 굴절률의 변화를 확인할 수 있다.편심 광섬유(ECF)는 주로 검출물질의 광섬유 민감기로 사용된다.광시역 반사계(OTDR)의 테스트 메커니즘과 함께 민감도 센서 분포도 가능하다.

 

발광 광섬유

형광물질을 함유하여 제조된 광섬유를 채택하다.방사선, 자외선 등 광파(光波)를 받으면 발생하는 형광(光光)의 일부로 광섬유 폐쇄를 통해 전송할 수 있는 광섬유다.광섬유(Luminescent Fiber)는 방사선과 자외선을 검출하고 파장변환을 하거나 온도감응기, 화학민감기로 사용할 수 있다.방사선 검사에서도 스핀틸레이션 파이버(Scintillation Fiber)로 불린다.발광 광섬유는 형광 재료와 섞이는 각도에서 플라스틱 광섬유를 개발하고 있다.

 

다심 광섬유

통상적인 광섬유는 섬심(和心) 구역과 이를 둘러싼 포층 구역으로 이루어져 있다.그러나 멀티 코어 파이버(Multi Core Fiber)는 공통의 피복구역에 여러 개의 슬리밍이 존재한다.섬심 상호접근 정도 때문에 두 가지 기능이 있어.하나는 섬심 간격이 크다는 점, 즉 빛의 커플링이 일어나지 않는 구조다.이런 광섬유는 전송 회로의 단위 면적당 집적밀도를 높일 수 있기 때문이다.광통신에서는 섬심이 여러 개 있는 띠 모양의 광케이블로, 비통신 분야에서는 광섬유 빔으로 수천만 개를 만든다.하나는 섬심 사이의 거리를 가깝게 하여 광파 커플링을 발생시키는 것이다.이를 이용해 양섬심(雙纤心)의 민감기나 광회로 기물을 개발하고 있다.