광섬유의 기본 구조
광섬유의 베어 파이버는 일반적으로 코어, 클래딩 및 코팅의 세 가지 레이어로 나뉩니다.
섬유 코어와 클래딩은 굴절률이 다른 유리로 구성되며 중앙은 고굴절률 유리 코어(게르마늄 첨가 실리카), 중간은 저굴절률 실리카 유리 클래딩(순수 실리카)입니다. 빛은 특정 입사각으로 섬유에 들어가고 섬유와 클래딩 사이에서 전체 방출이 발생하므로(클래딩의 굴절률이 코어보다 약간 낮기 때문에) 섬유 내에서 전파될 수 있습니다.
코팅의 주요 기능은 광섬유의 유연성을 높이는 동시에 외부 손상으로부터 광섬유를 보호하는 것입니다. 앞서 언급했듯이 코어와 클래딩은 유리로 만들어져 구부러지거나 깨지기 쉽습니다. 코팅층을 사용하면 섬유의 수명이 연장되고 보호됩니다.
비베어 섬유에 외부 피복 층이 추가됩니다. 이를 보호하는 것 외에도 다양한 색상의 외부 피복을 사용하여 다양한 광섬유를 구별할 수 있습니다.
광섬유는 전송방식에 따라 단일모드 광섬유(Single Mode Fiber)와 다중모드 광섬유(Multi Mode Fiber)로 구분된다. 빛은 특정 입사각으로 섬유에 들어가고 섬유와 클래딩 사이에서 전체 방출이 발생합니다. 직경이 작으면 빛의 한 방향, 즉 단일 모드 광섬유만 통과할 수 있습니다. 섬유 직경이 크면 빛이 허용될 수 있습니다. 여러 입사각으로 주입하고 전파하는데, 이번에는 다중 모드 광섬유라고 합니다.
광섬유 전송 특성
광섬유에는 손실과 분산이라는 두 가지 주요 전송 특성이 있습니다. 광섬유 손실은 광섬유의 단위 길이당 감쇠량(dB/km)을 나타냅니다. 광섬유 손실 수준은 광섬유 통신 시스템의 전송 거리 또는 중계국 간의 거리에 직접적인 영향을 미칩니다. 섬유 분산은 섬유에 의해 전송되는 신호가 다른 주파수 구성 요소와 다른 모드 구성 요소에 의해 전달되고 다른 주파수 구성 요소와 다른 모드 구성 요소의 전송 속도가 다르기 때문에 신호 왜곡이 발생한다는 사실을 나타냅니다.
섬유 분산은 재료 분산, 도파관 분산 및 모드 분산으로 구분됩니다. 처음 두 종류의 분산은 신호가 단일 주파수가 아니기 때문에 발생하고 후자의 분산은 신호가 단일 모드가 아니기 때문에 발생합니다. 신호는 단일 모드가 아니므로 모드 분산이 발생합니다.
단일 모드 광섬유에는 기본 모드가 하나만 있으므로 재료 분산과 도파관 분산만 있고 모드 분산은 없습니다. 다중 모드 광섬유에는 모드 간 분산이 있습니다. 광섬유의 분산은 광섬유의 전송 용량에 영향을 미칠 뿐만 아니라 광섬유 통신 시스템의 중계 거리를 제한하기도 한다.
단일 모드 광섬유
단일 모드 광섬유 (Single Mode Fiber), 빛은 특정 입사각으로 광섬유에 들어가고 광섬유와 클래딩 사이에서 전체 방출이 발생합니다. 직경이 짧아지면 빛의 한 방향, 즉 단일 모드 광섬유만 통과할 수 있습니다. 모드 광섬유의 중앙 유리 코어는 매우 얇고 코어 직경은 일반적으로 8.5 또는 9.5μm이며 1310 및 1550nm 파장에서 작동합니다.
다중모드 광섬유
다중 모드 광섬유(다중 모드 광섬유)는 다중 유도 모드 전송을 허용하는 광섬유입니다. 멀티모드 광섬유의 코어 직경은 일반적으로 50μm/62.5μm입니다. 다중 모드 광섬유의 코어 직경은 상대적으로 크기 때문에 하나의 광섬유에서 다양한 모드의 빛을 전송할 수 있습니다. 멀티모드의 표준 파장은 각각 850nm와 1300nm입니다. 850nm에서 953nm 사이의 파장을 사용하는 WBMMF(Wideband Multimode Fiber)라는 새로운 다중 모드 광섬유 표준도 있습니다.
단일 모드 광섬유와 다중 모드 광섬유 모두 클래딩 직경이 125μm입니다.
단일 모드 광섬유 또는 다중 모드 광섬유?
전송거리
단일 모드 광섬유의 직경이 작을수록 반사가 더 촘촘해져서 한 가지 모드의 빛만 이동할 수 있으므로 광 신호가 더 멀리 이동할 수 있습니다. 빛이 코어를 통과함에 따라 빛의 반사량이 감소하여 감쇠가 감소하고 신호 전파가 더 많이 발생합니다. 모드 간 분산이 없거나 모드 간 분산이 작기 때문에 단일 모드 광섬유는 신호에 영향을 주지 않고 40km 이상을 전송할 수 있습니다. 따라서 단일모드 광섬유는 일반적으로 장거리 데이터 전송에 사용되며, 통신사, 케이블 TV 제공업체, 대학 등에서 널리 사용됩니다.
다중 모드 광섬유는 더 큰 직경의 코어를 가지며 여러 모드에서 빛을 전송할 수 있습니다. 다중 모드 전송에서는 코어 크기가 크기 때문에 모드 간 분산이 더 커집니다. 즉, 광 신호가 더 빠르게 "확산"됩니다. 장거리 전송 중에는 신호 품질이 저하되므로 다중 모드 광섬유는 일반적으로 단거리, 오디오/비디오 애플리케이션 및 근거리 통신망(LAN)에 사용되며 OM3/OM4/OM5 다중 모드 광섬유는 높은 신호를 지원할 수 있습니다. - 속도 데이터 전송.
대역폭, 용량
대역폭은 정보를 전달하는 능력으로 정의됩니다. 광섬유 전송 대역의 폭에 영향을 미치는 주요 요인은 다양한 분산이며, 그 중 모드 분산이 가장 중요합니다. 단일 모드 광섬유는 분산이 작아 넓은 주파수 대역의 빛을 장거리 전송할 수 있습니다. 다중 모드 광섬유는 간섭, 간섭 및 기타 복잡한 문제를 일으키기 때문에 대역폭과 용량면에서 단일 모드 광섬유만큼 좋지 않습니다. 최신 세대의 다중 모드 광섬유 대역폭 OM5는 28000MHz/km로 설정되는 반면 단일 모드 광섬유 대역폭은 훨씬 더 큽니다.