광섬유란 무엇입니까?
광섬유는 전선이 전기를 전달하는 것처럼 거리에 걸쳐 빛을 전송하는 머리카락처럼 얇은 유리 또는 플라스틱 가닥입니다. 통신, 데이터통신, 레이저 빔 전달, 감지, 의료 응용 분야 등에 광범위하게 사용됩니다.
광섬유는 현대 생활에 큰 영향을 미쳤습니다. 사실, 지금 읽고 있는 단어는 웹 서버에서 장치로 이동하는 동안 적어도 일부 과정에서 광섬유를 통해 전송된 것이 거의 확실합니다.
통신 외에도 광섬유는 수술 시스템 및 고출력 산업용 레이저 시스템의 레이저 빔 전달을 포함하여 다양한 방법으로 사용됩니다. 또한 건물, 교량, 발전소용 내비게이션 시스템 및 감지 시스템의 구성 요소이기도 합니다. 다른 특수한 용도도 많이 있습니다.
작동 원리
광섬유 케이블은 수도관과 거의 같은 방식으로 기능합니다. 빛은 한쪽 끝으로 들어가서 다른 쪽 끝으로 나옵니다. 그리고 송수관과 마찬가지로 섬유가 이동하는 경로는 말 그대로 수 킬로미터에 달할 수 있으며 굴곡과 곡선을 통과할 수 있습니다. 이 속성은 시스템에서 광섬유를 구현할 수 있는 방식에 있어 엄청난 유연성(말 그대로!)을 제공합니다. 매우 낮은 손실로 장거리에서도 빛을 전송할 수 있는 능력과 함께 이는 광섬유의 광범위한 활용과 상업적 성공을 설명합니다.
광섬유의 기본 작동 메커니즘은 실제로 매우 간단합니다. 가장 기본적인 광섬유는 낮은 굴절률을 갖는 클래딩이라는 두 번째 재료로 둘러싸인 원형 단면 코어로 구성됩니다.
적절한 각도로 광섬유의 한쪽 끝으로 유입된 빛은 코어를 통과하여 다른 쪽 끝으로 나올 때까지 코어 내부에 유지됩니다. 이는 내부 전반사 때문에 발생합니다. 이는 물질 내에서 이동하는 빛이 굴절률이 더 낮은 두 번째 매질과의 경계면을 만날 때 발생합니다. 빛이 충분히 낮은 각도로 인터페이스에 닿으면 완전히 반사되어 빛이 빠져나가지 않습니다. 물 속에서 수면을 올려다 본 사람이라면 누구나 같은 현상을 경험하게 될 것이다. 바로 위에서는 볼 수 있지만, 수직에서 충분히 멀리 떨어진 각도에서 표면을 보려고 하면 밖을 볼 수 없습니다.
개념적으로는 단순하지만 실제 섬유는 디자인과 제조 측면에서 실제로 매우 정교합니다. 이는 특정 애플리케이션에 대한 다양한 성능 및 비용 목표를 충족하는 데 필요합니다.
섬유 유형
광섬유는 서비스 시장뿐만 아니라 다양한 성능 또는 구성 특성에 따라 분류될 수 있습니다. 가장 간단한 그룹화는 애플리케이션별입니다. 이는 일반적으로 통신/데이터통신과 그 밖의 모든 것으로 분류됩니다. 후자 그룹을 종종 "특수 섬유"라고 합니다.
디자인 및 기능 측면에서 섬유에는 여러 가지 기본 유형이 있으며 이러한 유형 내에서 셀 수 없이 많은 디자인 변형이 있으며 이에 대해서는 아래에 설명되어 있습니다. 종종 섬유는 이러한 그룹 중 여러 그룹에 속할 수 있습니다. 예를 들어, 단일 모드 광섬유는 편광을 유지하고 초고속을 유지할 수도 있습니다.
섬유 유형 |
특성 및 용도 |
단일 모드 |
단일 모드 광섬유는 코어 직경이 너무 작아서 가장 낮은(물리적으로 가장 작은) 가로 모드만 전파할 수 있습니다. 이는 여러 면에서 성능에 영향을 미칩니다. 통신 애플리케이션의 경우 광섬유 감쇠 및 분산을 줄입니다. 이것이 바로 단일 모드 광섬유가 장거리 통신에 가장 널리 사용되는 유형인 이유입니다. 단일 모드 광섬유의 출력은 가능한 가장 작은 스폿 크기에 집중될 수 있습니다. 이는 많은 과학 및 산업 레이저 응용 분야, 특히 파이버 레이저 구성에 유용합니다. |
다중 모드 |
이것들은 고차원 가로 모드가 섬유를 통과할 수 있을 만큼 충분히 큰 코어 직경을 가지고 있습니다. 이를 통해 일반적으로 더 많은 광 출력을 전송할 수 있지만 분산도 더 높아집니다. 또한 일반적으로 단일 모드 광섬유보다 제조 비용이 저렴합니다. 이러한 특성으로 인해 단거리 데이터 통신 애플리케이션에 널리 사용됩니다. 또한 재료 가공, 수술 및 분광학 응용 분야에서 고출력 레이저를 사용한 빔 전달에도 널리 사용됩니다. |
편광 유지 |
일반적으로 광섬유 내의 복굴절은 케이블을 따라 이동할 때 입력 편광을 뒤섞습니다. 편광 유지 섬유는 이것이 바람직하지 않은 용도로 사용됩니다. 여기에는 일부 고급 네트워킹 애플리케이션, 레이저 증폭기, IFOG 및 다양한 감지 시스템이 포함됩니다. 편광 유지 섬유는 복굴절을 제거하도록 설계되지 않았습니다. 대신, 이는 매우 특정한 방식으로 이를 극대화하도록 구성된 단일 모드 광섬유입니다. 결과적으로 전력이 전파될 때 한 분극 상태에서 다른 분극 상태로 결합되지 않습니다. 이는 편광의 입력 상태를 유지합니다. |
감지 섬유 |
감지 섬유는 실제로 디자인보다는 응용 분야에 더 기반을 둔 카테고리이지만 순수 실리카 코어 구조를 가장 자주 사용합니다. 또한 감지 섬유가 높은 수준의 열적, 화학적, 수소 저항성을 제공하는 재료와 디자인을 활용하는 것이 일반적입니다. 온도, 압력, 흐름, 음향 및 변형에 대한 대부분의 섬유 센서는 섬유 길이에 따른 Brillouin 또는 Rayleigh 산란이나 특정 위치에 내장된 FBG(Fiber Bragg Gatings)에서 파생된 신호를 기반으로 합니다. |
레이저 및 증폭기 |
이들은 광섬유 레이저 및 기타 여러 유형의 광 증폭기의 기초를 형성하는 "활성 섬유"입니다. 그들은 섬유 길이를 따라 레이저 작용(광 증폭)을 생성하기 위해 도펀트를 통합합니다. 일반적으로 펌프광은 클래딩에 결합되며, 이 에너지는 광섬유 끝단에 유입되는 시드라이트를 증폭하는 데 사용됩니다. 능동 광섬유에 특별히 맞춰진 수동 빔 전달 광섬유를 함께 사용하여 생산되는 것이 일반적입니다. 수동형 광섬유는 능동형 광섬유에서 나오는 빛의 광학적 특성을 유지하고 가능한 최고의 전송 및 전력 처리 기능을 제공하며 종종 수 kW 수준까지 가능합니다. |
초고속 |
여기에는 짧은 펄스 폭과 높은 피크 전력에 사용하도록 특별히 설계된 능동 및 수동 광섬유가 모두 포함됩니다. 응용 분야에는 초고속 광섬유 레이저, 처프 펄스 증폭, 좁은 선폭 증폭기 및 주파수 배가가 포함됩니다. 특정 용도에 따라 초고속 섬유의 디자인 형태가 다양합니다. 그러나 이들 모두는 일반적으로 엄격한 편광 및 분산 제어, 높은 빔 품질, 낮은 광암화를 요구합니다. |
광섬유는 어떻게 만들어지나요?
길이가 수 킬로미터에 달하는 단일 광섬유 케이블은 길이가 1~2미터에 불과한 유리관으로 시작됩니다. 튜브 내부 직경의 재료를 변환하고 굴절률을 높이기 위해 화학적 공정이 사용됩니다. 그런 다음 튜브가 단단한 원통형으로 무너지고 이 막대의 중심 부분을 잘라내어 프리폼이라고 부르는 것을 만듭니다.
프리폼이 드로잉 타워에 배치되었습니다. 부드러워질 때까지 가열한 후 끝부분을 잡아당겨 얇은 가닥을 만듭니다. 스트랜드는 풀리에 연속적으로 감겨 케이블을 생성합니다. 이 과정에서 폴리머 코팅이 섬유 외부에 적용됩니다. 이렇게 하면 완성된 섬유가 더욱 견고해지고 다루기가 쉬워집니다.
일부 광섬유는 원형 대칭이 아닙니다. 이에 대한 예는 "팬더" 유형의 편광 유지 섬유입니다. 이러한 유형의 섬유에 대한 프리폼을 제작하려면 보다 복잡한 일련의 단계가 사용됩니다.
바카라 카지노는 다음을 포함하여 광범위하고 다양한 특수 섬유를 제공합니다.레이저 및 증폭기 섬유, 고출력 레이저 빔 전달 섬유, 의료용으로 최적화된 섬유, 감지 응용 분야용 섬유및더 많은 것. 특정 고객 요구 사항을 충족하도록 섬유를 맞춤화하고 이를 통합할 수 있습니다.광섬유 어셈블리, 커넥터, 광학 장치 등 포함.