다양한 광섬유의 종류와 활용

다양한 광섬유의 종류

소산보상광섬유

단일 모델의 광섬유 간선 시스템은 대부분 1.3pm 파단색상을 이용해 분산된 광섬유로 구성된다.그러나 가장 적게 손실된 1.55pm은 EDFA의 실용화로 인해 1.3pm의 산발적인 광섬유에서도 1.55pm 파장 작업을 할 수 있다면 매우 유익할 것이다.1.3Pm의 분산된 광섬유에서 1.55Pm의 색산은 약 16ps/km/nm에 이르기 때문이다.이 광섬유 선로에 이 색산표와 반대되는 광섬유를 삽입하면 전체 빛의 색을 영(0)으로 분산시킬 수 있다.이를 위해 광섬유는 색산보상광섬유(DCF:DisPersion Compe-nsation Fiber)라고 부른다.DCF는 표준 1.3pm의 산광섬유보다 섬심 직경이 가늘고 굴절률 차이가 크다.DCF는 WDM 광회로의 중요한 구성요소이기도 하다.

 

편진 유지 광섬유

광섬유에서 전파되는 광파는 전자파의 성질을 가지고 있기 때문에 기본적인 광파 단일 모드 외에 실질적으로 전자기장(TE, TM)이 분포하는 두 개의 직교 모드가 존재한다.일반적으로 광섬유 단면의 구조는 원 대칭이기 때문에 이 두 편진모드의 전파 상수가 같고 두 다발의 편진광은 서로 간섭하지 않지만 실제로 광섬유는 완전히 둥근 대칭이 아니어. 예를 들어 휨모드가 있으면 두 편진모드 사이의 결합요소가 생겨 광축에 불규칙한 분포를 보여.편광의 이런 변화로 인한 색산(色産)을 편광모드(PMD)라고 한다.이미지 배포 위주의 케이블TV는 아직 영향이 크지 않지만 일부 미래 초광역에는 다음과 같은 특수한 요구사항이 있다.

 

①상간통신에 외차검파를 적용하여 광파 편진이 더 안정적이어야 하는 경우

②광 기계 등 입출력 특성에 대한 요구사항이 편진상관인 경우

③ 편진유지 광결합기 및 편진기, 편광기 등을 제작할 때

④ 광간섭을 이용한 광섬유민감기 등을 제작,

편진파가 일정하게 유지되는 경우 광섬유에 대한 개선으로 편진상태가 변하지 않는 광섬유를 편진유지 광섬유(PMF:Polarization Maintaining fiber)라 하거나 고정편진광섬유라고 해.

 

이중 굴절 광섬유

이중 굴절 광섬유는 단일 모델의 광섬유에서 서로 직교하는 두 개의 고유 편광 패턴을 전송할 수 있는 광섬유를 가리킨다.굴절률이 편진 방향에 따라 변이하는 현상을 쌍굴절이라고 한다.편진유지 및 흡수 저감광섬유(Polarization-maintai-ning AND Absorption- reducing fiber)라고도 한다.섬심(纤心)의 가로 두 갈래로 열팽창계수가 크고 단면이 둥근 유리부분을 설치한다.이 부분들은 고온의 광섬유 필라멘트 과정에서 수축되며, 그 결과 섬심 y 방향으로 인장되면서 x 방향으로 압축 응력이 나타난다.섬유의 광탄성 효과가 나타나면서 굴절률이 X방향과 y방향에서 차이가 나게 된다.이 원리로는 편진이 일정하게 유지되는 효과가 있다.

 

항악 환경 광섬유

광섬유는 통상적인 작업환경의 온도가 -40~+60℃일 수 있고, 방사선 피폭도 많이 받지 않도록 설계됐다.이에 비해 저온이나 높은 온도와 높은 압력이나 외력에 의해 방사선이 노출될 수 있는 열악한 환경에서도 일할 수 있는 광섬유는 항악환경 광섬유(Hard Condition Resistant Fiber)라고 부른다.일반적으로 광섬유 표면을 기계적으로 보호하기 위해 비닐을 한 겹 더 코팅한다.하지만 온도가 높아지면서 플라스틱 보호 기능이 떨어져 사용온도 제한이 생겼다.내열성 플라스틱으로 바꿔 테플론(Teflon) 등 수지를 모아 300℃에서 작업할 수 있다.석영 유리 표면에 니켈(Ni)과 알루미늄(Al) 등 금속을 코팅한 것도 있다.이런 광섬유를 내열 광섬유(Heat Resistant Fiber)라고 부른다.또 광섬유는 방사선에 노출될 경우 빛의 손실이 증가한다.이는 석영유리가 방사선에 노출될 경우 유리에서 구조적 결함(색심:Colour Center라고도 함)이 발생할 수 있으며, 특히 0.4~0.7pm의 파장 때 손실이 커지기 때문이다.OH나 F소가 섞인 석영유리로 바꾸면 방사선 손실로 인한 결함을 억제할 수 있다.이 광섬유를 항방사성 광섬유(Radiation Resistant Fiber)라고 하며 핵발전소의 감시용 광섬유경 등에 많이 사용된다.