광섬유 도파원리

1. 개요

2. 광섬유 구조

3. 광도파 원리

  가. 스넬의 법칙

  나. 전반사 및 임계각

  다. 도파 원리

4. 결론

1. 개요

 - 광섬유란 광에너지의 직진, 반사, 굴절에 의해 전파되는 비전도성 도파관임

 - 코아와 클래드의 경계면에서 전반사를 통해 광에너지를 전파함

 - 1970년에 20dB/Km의 손실을 갖는 광케이블이 제작된 이래, 현재는 0.2dB/Km 수준의 광케이블이 사용되고 있고, 이보다 성능이 좋은 특수광케이블이 개발되고 있음

2. 광섬유 구조

 - G. 652 표준의 SMF(Single Mode Fiber)

 - 광섬유는 중앙의 코어와 클래딩으로 구성되어 있으며, 외부에 코팅으로 보호됨

 - 코어는 빛이 전달되는 통로

 - 클래딩은 코아를 통과하는 빛이 광섬유 밖으로  새어나오지 못하도록 가두는 역할

3. 광 도파원리

 가. 스넬의 법칙

   - 파동이 하나의 등방성 매질에서 굴절률이 다른 매질로 진행할 때, 입사각과 굴절각의 사인값의 비율이 굴절률에 비례하여 항상 일정하다는 법칙

   - n1*sinθi=n2*sinθr 관계가 있음

http://cafe.naver.com/globalscience/575

 

  나. 전반사 및 임계각

    - 전반사: 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사할 때 어느 특정 각도 이상이면, 그 경계면에서 빛이 투과, 굴절됨이 없이 전부 반사되는 현상

    - 임계각: 전반사가 일어날 수 있는 최소 입사각

 

  다. 광섬유 도파 원리

    - 빛이 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질(n1>n2)로 입사하는 경우, 입사각 (θi)이 어떤 임계각(θc)보다 크게되면 입사되는 모든 광선은 굴절하지 않고 전부 반사하게 된다.

    - 결국 전반사는 광섬유 내의 광의 도파원리  

    - 스넬의 법칙에 의해 n1*sinΘi=n2*sinΘr이므로 전반사시, 입사각과 출사각은 같음

    - 전반사하게 되는 θr=90도인 임계각 θc를 구하려면, n1*sinθi=n2*sin90이므로 sin θc=n2/n1

 

4.결론

 - 광섬유는 가장 광대역 트래픽을 안정적으로 멀리 전송할 수 있는 전송매체로서, 1970년대 이후 대표적인 통신 매체로 자리 잡았음

 - 고가의 케이블 단가와 구축비용으로 장거리/백본구간에 사용되어 오다가, 2000년대 이후로 FTTx, FTTH 솔루션의 확장으로 가입자망에 까지 영역을 넓히고 있는 매체로서 앞으로도 무궁무진한 발전이 예상되고 있음

출처

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=2523&m_search=%C0%FC%B9%DD%BB%E7

http://stbiho.daegu.ac.kr/~reforest/s1-13.htm