빛의 특성과 광섬유의 원리

빛의 특성

1. 빛은 일종의 전자파이다.

가시광선 파장 범위는 390~760nm(나노미터)다.760nm보다 큰 부분은 적외광, 390nm보다 작은 부분은 자외광이다.광섬유는 850nm, 1310nm, 1550nm 등 세 종류가 사용된다.

 

2.빛의 굴절, 반사, 전반사.

빛은 물질마다 전파 속도가 다르기 때문에 한 물질에서 다른 물질로 빛을 쏠 때 두 물질의 교계면에 굴절과 반사가 발생한다.굴절광의 각도는 들어오는 빛의 각도에 따라 달라진다.입사광의 각도가 도달하거나 어느 한 각도 이상일 때 굴절광은 사라지고 입사광은 모두 반사되는 것이 전반사다.같은 파장광에 대한 물질의 굴절 각도는 서로 다르며(즉, 다른 물질은 다른 빛의 굴절률을 가진다), 같은 물질은 다른 파장광에 대한 굴절각도 다르다.광섬유 통신은 이러한 원리에 기초하여 형성된 것이다.

광섬유 나체는 일반적으로 3층으로 나누어진다. 중심 고굴절율 유리심(심경의 경우 50 또는 62.5μm), 중앙의 경우 저굴절율 실리콘 유리 피복층(지름은 125μm)으로 강화용 수지 코팅이다.광선은 섬심(纤心)에서 전송되며, 광섬유가 섬심(纤心)과 외층 경계면까지의 각도가 전(全)반사를 일으키는 임계각보다 클 경우, 빛이 계면을 통과하지 못하면 모두 반사되어 계속 섬심(芯心) 안에서 앞으로 전송되며, 포층은 주로 보호 작용을 한다.

 

2.수치공경

광섬유 단면에 투사된 빛이 광섬유에 모두 전달되는 것은 아니며, 다만 어느 각도 범위의 입사광에만 해당된다.이 각도를 광섬유의 수치공경이라고 부른다.광섬유의 수치인 구멍이 크면 광섬유의 도킹에 유리하다.제조업체별로 광섬유 수치가 다르다(AT&T코닝).

 

3. 광섬유의 종류

광섬유는 종류가 다양하고 용도에 따라 필요한 기능과 성능에 차이가 있다.그러나 케이블TV와 통신용광섬유에 대해서는 다음과 같이 설계와 제조의 원칙이 거의 같다.

 

② 대역폭은 일정하고 색은 분산되어 있다.

③접선은 쉽게 접선접하기 쉽다.

쉽게 통솔할 수 있다.

⑤ 신뢰성이 높다.

⑥ 제조는 비교적 간단하다.

 

가격이 저렴하다. 광섬유의 분류는 주로 작업 파장, 굴절률 분포, 전송 패턴, 원자재와 제조 방법에서 요약하는 것으로, 각종 분류를 예를 들면 다음과 같다.

(1) 작업파장: 자외 광섬유, 관광가능섬유, 근적외 광섬유, 적외 광섬유(0.85μm, 1.3μm, 1.55μm)

(2) 굴절률 분포: 계단식(SI)형 광섬유, 근단약형 광섬유, 그라데이션형 광섬유, 기타(예를 들어 삼각형, W형, 함몰형 등).

(3) 전송모드 : 단일모형 광섬유(편진유지 광섬유, 비편진 유지 광섬유 포함), 다모형 광섬유.

(4) 소재: 석영광섬유, 다성분 유리광섬유, 플라스틱 광섬유, 복합재료 광섬유(비닐피복층, 액체섬유심지 등), 적외재료 등피복재로는 무기재(탄소 등), 금속재(구리니켈 등), 플라스틱 등으로 나뉜다.

(5) 제조방법: 기상축방향침착(VAD), 화학기상침착(CVD) 등이 있으며, 인견법으로는 관율법(Rod intube)과 양도가마법 등이 있다.