광섬유

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Optical Fiber

1. 개요2. 광섬유의 종류3. 광섬유가 주로 사용되는 곳

1. 개요[편집]

직진을 하는 을 섬유 내부를 통해 원하는곳으로 이동하게 할 수 있는 섬유.

파일:external/www.pacificcable.com/Fiber-Optic-Diagram.png
원리는 광섬유 내부와 외부를 다른 밀도를 가지는 유리섬유로 제작하여, 한 번 들어간 빛이 외부와 내부 사이에서 반사하며 반대편 끝까지 진행하게 만든 것이다.
현재 주로 통신과 관련하여 전기 신호를 으로 변환하여 도착지까지 말 그대로 빛의 속도로 데이터를 송신하는데 사용하고 있으며, 전기신호를 중간변환 없이 그대로 보내는 구리선과 비교하면 '변화' 과정이 필요하지만, 대신 중간에 외부의 간섭에 의한 데이터 손실이 0에 가깝다는 장점때문에 구리선을 대체할 새로운 유선통신 기술로 곳곳에서 실용화 되고있다. 또한 전선은 중간에 신호를 낚아채 도감청을 할 수 있지만 광섬유는 그렇지 못하다[1]는 점에서 보안성도 뛰어나다.

구리선과 더 비교 하자면, 구리선의 대역폭은 수백MHz수준이지만 1550nm[2]를 사용하는 광섬유의 대역폭은 수십THz까지도 올라갈 수 있으며, 차원이 다른 대역폭을 자랑한다. 다만 가격등등의 이유로 해저 광케이블 같은데 외에는 상용화는 매우 힘든것이 현실...

주로 사용하는 광섬유는 대략 0.1 밀리미터 정도로 가늘고(SMF를 기준으로 코어 지름은 8.3 ㎛이며 클래딩 지름은 125㎛이다), 유리나 플라스틱으로 만든다. 초창기에는 내시경[3]과 환자의 환부(치아 등)를 들여다 보는 용도로 사용되다가 요즘은 광섬유를 통신, 액세서리[4]등에 사용하는 등 다양한 용도로 활용한다.

광섬유는 낱개로 사용하거나 다발로 사용하며, 수 센티미터에서 160km 이상까지 빛을 전송한다. 이 중에는 지름이 0.004mm의 아주 가는 것도 있다. 광섬유는 중심에 유리나 플라스틱으로 된 투명한 심이 있고 이 심을 코어보다 굴절률이 낮은 재질로 된 클래딩으로 감싸고 있다. 클래딩 위에는 버퍼라고 하는 피복으로 광섬유를 일차적으로 보호하며 자켓을 씌워 이차적인 보호를 한다. 이를 통해 직경 125㎛의 광섬유는 버퍼까지 250㎛, 자켓까지 400㎛ 수준으로 두꺼워진다. 여전히 1mm도 되지않는다

레이저, 전구 등의 광원에서 나온 이 광섬유의 한쪽 끝으로 들어가면 빛이 심을 통과해서 전송되는 동안 클래딩이 섬유 내부의 표면을 때리는 빛을 다시 안쪽으로 반사시켜(전반사) 빛이 심 속에서 계속 나아가게 한다. 광섬유의 다른쪽 끝에서는 광검출기나 사람의 으로 빛을 감지한다. 대부분의 용도에서는 광검출기를 사용한다.

현재 최대전송용량 최고 기록은 22코어 멀티코어 광섬유를 사용한 2.15Pbps이다. 31km 거리 케이블에서 초당 전송속도는 2.15Pbps. 인간 두뇌의 총 용량이 약 2.5페타바이트로 예상되는데 참고자료 이 광섬유를 사용하면 한 인간의 모든 기억을 약 10초 안에 전송할 수 있다. 또는 여기에 따르면 2014년 구글 데이터센터는 약 15엑사바이트 가량의 데이터를 저장하고 있는데 저 광섬유를 사용하면 구글을 약 20시간만에(8b/10b 인코딩을 사용했다고 가정, 청크 오버헤드 무시) 복사할 수 있다! 구글을 다운로드받아서 오프라인에서 써보자

2. 광섬유의 종류[편집]


광섬유의 종류는 모드, 재질, 코팅, 분산보상 등 여러 특징에 따라 분류되지만 여기서는 제일 대표적인 모드에 따른 분류를 기준으로 서술한다.

  • 멀티모드 광섬유 (Multi Mode Fiber) : 코어의 직경이 50~62.5㎛

    • 계단형 굴절율 광섬유 (Step Index Fiber)

    • 언덕형 굴절율 광섬유 (Graded Index Fiber)

  • 단일모드 광섬유 (Single Mode Fiber) : 코어의 직경이 5~10㎛

    • 표준 SMF (SSMF)

    • 분산천이형 광섬유 (DSF)

    • 비영분산 광섬유 (NZ-DSF)


3. 광섬유가 주로 사용되는 곳[편집]


[1] 주위에 전기장이나 자기장이 생기지 않기 때문이다. 전선이 아니라서 직접 선을 연결해도 중간에 낚아챌수도 없다.[2] 적외선이라 보이지는 않는다. 다른 파장도 아니고 굳이 1550nm를 쓰는 이유는 유리나 수분에서 흡수되는 적외선 곡선에서 제일 손실이 적기 때문이다.[3] endoscope[4] 심지어는 광'섬유'로 직조하여 천을 만들고, 그것으로 을 만들기도 한다!

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