광섬유의 원리와 종류를 알고 계십니까?

광섬유의 종류:

광섬유의 종류는 다양하며 용도에 따라 요구되는 기능과 성능이 다릅니다. 그러나 케이블 및 통신 광섬유의 경우 설계 및 제조 원칙은 다음과 같이 기본적으로 동일합니다.

① 작은 손실;

② 그것은 일정한 대역폭과 작은 분산을 가지고 있습니다.

③ 쉬운 배선;

(4) 시리즈를 형성하기 쉽다;

(5) 높은 신뢰성;

⑥ 제조가 간단하다.

⑦ 싸다 등등.

광섬유의 분류는 주로 작동 파장, 굴절률 분포, 전송 모드, 원료 및 제조 방법으로 요약됩니다.다음은 다양한 분류의 몇 가지 예입니다.

(1) 작동 파장: 자외선 섬유, 관측 섬유, 근적외선 섬유, 적외선 섬유(0.85μm, 1.3μm, 1.55μm).

(2) 굴절률 분포: 스텝(SI) 섬유, 근접 스텝 섬유, 구배(GI) 섬유, 기타(삼각형, W, 오목 등).

(3) 전송 모드: 단일 모드 광섬유(편광 고정 광섬유, 비편광 고정 광섬유 포함), 다중 모드 광섬유.

(4) 원료: 석영 섬유, 다성분 유리 섬유, 플라스틱 섬유, 복합 섬유(예: 플라스틱 클래딩, 액체 섬유 코어 등), 적외선 재료 등. 코팅 재료는 무기 재료( 탄소 등), 금속 재료(구리, 니켈 등), 플라스틱.

(5) 제조 방법: 사전 성형에는 기상 축 증착법(VAD), 화학 기상 증착법(CVD) 등이 있으며, 드로잉 방법에는 튜브 내 로드 및 이중 도가니 방식이 포함됩니다.

석영 섬유

Silica Fiber는 실리카(SiO2)를 주원료로 하여 다양한 도핑량에 따라 코어와 클래딩의 굴절률 분포를 제어합니다. 석영(유리) 계열 광섬유는 저소비 전력과 광대역 특성을 갖고 있어 케이블 텔레비전과 통신 시스템에 널리 사용되고 있다.

석영 유리 섬유의 장점은 손실이 적다는 것입니다. 광 파장이 1.0-1.7μm(약 1.4μm)일 때 손실은 1dB/km에 불과하고 1.55μm에서는 손실이 0 .2dB/km.

불소 첨가 섬유

Doped Fluorine Fiber는 석영 광섬유의 대표적인 제품 중 하나입니다. 일반적으로 이산화 게르마늄(GeO2)은 1.3μm 파동 도메인에서 통신 광섬유의 제어 코어의 도펀트이며 클래딩은 SiO2로 구성됩니다. 그러나 불소 섬유의 코어는 대부분 SiO2를 사용하며 클래딩에는 불소가 혼합되어 있습니다. Rayleigh 산란 손실은 굴절률의 변화로 인한 산란 현상이기 때문입니다. 따라서, 도핑 인자의 굴절률을 형성하는 것이 바람직하며, 적을수록 좋다. 불소의 작용은 주로 SIO2의 굴절률을 낮추는 것이다. 따라서 도핑 클래딩에 자주 사용됩니다.

석영섬유는 다른 섬유소재에 비해 자외선부터 근적외선까지 광투과율이 넓어 통신용 외에도 광전도 및 영상전송에 활용될 수 있다.

적외선 섬유

광통신용으로 개발된 석영 계열 광섬유의 작동 파장은 짧은 전송 거리에 사용되지만 2μm에 불과합니다. 이러한 이유로 더 긴 적외선 파장 분야에서 일할 수 있으며 개발된 섬유를 적외선 섬유라고 합니다. 적외선 광섬유는 주로 빛 에너지를 전송하는 데 사용됩니다. 예를 들어 온도 측정, 열 화상 전송, 레이저 메스 치료, 열 에너지 처리 등은 아직 인기가 낮습니다.

복합 광섬유

복합섬유는 SiO2 원료에 산화나트륨(Na2O), 산화붕소(B2O3), 산화칼륨(K2O) 등의 산화물을 혼합해 만든 다성분 유리섬유의 일종이다. 다성분 유리는 석영 유리보다 연화점이 낮고 코어와 클래딩 사이의 굴절률 차이가 큽니다. 광섬유 내시경은 주로 의료 작업에 사용됩니다.

불소 섬유

불소 섬유는 불소 유리로 만들어집니다. 불소 섬유의 대표는 ZBLAN 섬유로 그 원료는 불화 지르코늄(ZrF2), 불화 바륨(BaF2), 불화 란탄(LaF3), 불화 알루미늄(AlF3), 불화 나트륨(NaF) 및 조합의 특정 비율. 광전송은 주로 2 ~ 10μm 파장에서 이루어진다. 초저손실 광섬유의 가능성으로 인해 ZBLAN 광섬유는 장거리 통신 광섬유의 실현 가능성을 위해 개발되고 있습니다. 예를 들어 이론적으로 낮은 손실은 3μm 파장에서 10^-2 ~ 10^-3 dB/km에 도달할 수 있는 반면 석영 섬유는 1.55μm에서 0.15~0.16dB/Km에 도달할 수 있습니다. 파장. ZBLAN 섬유는 산란 손실을 줄이기 어렵고 2.4 ~ 2.7μm 온도 증감제 및 열화상 전송에만 사용할 수 있으며 널리 사용되지 않았습니다. 최근 장거리 전송을 위해 ZBLAN을 사용하기 위해 1.3μm PDFA(Praseodymium doped fiber amplifier)가 개발되고 있다.

플라스틱 코팅 광섬유

플라스틱 클래드 파이버(Plastic Clad Fiber)는 고순도 석영 유리를 섬유 코어로 하고, 클래딩 단차형 섬유로 실리카겔 등 석영보다 굴절률이 약간 낮은 플라스틱을 사용한다. 석영 섬유에 비해 코어가 두껍고 개구수(NA)가 높은 특징이 있습니다. 따라서 LED 광원과 결합하기 쉽고 손실이 적습니다. 따라서 LAN(Local Area Network) 및 근거리 통신에 매우 적합합니다.

단일 모드 광섬유

단일 모드 광섬유 작동 파장에서 한 가지 모드만 전송할 수 있는 광섬유를 말합니다. 단일 모드 광섬유(SMF: Single-ModeFiber)라고도 합니다. 광섬유는 케이블 TV 및 광통신에 널리 사용됩니다. 섬유 코어가 매우 얇고(약 10μm) 굴절률이 계단식 분포이기 때문에 정규화 주파수 V 매개변수 < 2.4는 이론적으로 단일 모드 전송만 형성할 수 있습니다. 또한 SMFS에는 다중 모드 분산이 없으므로 더 많은 전송 대역으로 광섬유를 넓힐 뿐만 아니라 SMFS의 재료 분산 및 구조적 분산을 추가로 취소하여 합성 특성이 정확히 제로 분산 특성을 형성합니다. , 따라서 전송 대역을 확장합니다. 도펀트와 제조 방법이 다르기 때문에 SMFS에는 여러 유형이 있습니다. 사용된 Clad Fiber에서 클래딩은 이중 구조이며 코어에 인접한 클래딩은 외부 접힌 클래딩보다 굴절률이 낮습니다.

다중 모드 광섬유

다중 모드 광섬유 작동 파장에 따라 전파 모드가 여러 개인 광섬유를 다중 모드 광섬유(MMF: MUlti ModeFiber)라고 합니다. 코어 직경은 50μm이며 수백 가지 전송 모드로 인해 SMFS에 비해 전송 대역폭이 모드 분산에 의해 지배됩니다. 역사적으로 케이블 TV 및 통신 시스템에서 단거리 전송에 사용되었습니다. SMF 섬유가 등장한 이래 역사적인 제품을 형성한 것 같습니다. 실제로 MMFS는 SMFS보다 코어 직경이 더 크고 LED 및 기타 광원과 쉽게 결합할 수 있기 때문에 LAN보다 유리합니다. 그 결과 근거리 통신 분야에서 MMFS가 새롭게 주목받고 있다. 굴절률 분포에 따라 MMFS를 분류하면 GI(gradient)형과 SI(step)형이 있다. GI 유형의 굴절률은 코어 센터에서 가장 높고 클래딩을 따라 천천히 감소합니다. 섬유의 반사 및 진행 과정에서 SI 유형의 광파로 인해 각 광 경로의 시간차가 발생하여 나가는 광파의 왜곡과 더 큰 색상 여기가 발생합니다. 결과적으로 전송 대역폭이 좁아지고 SI MMF의 적용이 적습니다.

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