광통신이론 1

스넬의 법칙 : N1sinθ1= N2sinθ2

( N=굴절율 , θ=입사각, 굴절각 ) 

 

굴절율 : 자유공간광속 / 물질광속

 

임계각 : θcritical = arcsin(n2/n1)

 

dB : 10log(P/Pref)

(P:현재 관심 에너지 ,Pref: 기준 에너지)

 

 

입사각을 구하는 방법

1.스넬의 법칙 이용

 N1Sin(90- θcritical)=sin(입사각)

(여기서 N1은 코어의 굴절율)

 

2.개구수 이용

입사각 : arcsin NA

 

▷입사각의 수용뿔 범위 밖의 입사광선이 들어오더라도, 클래딩과 공기층과의 굴절율 차로 전반사가 일어날 수 있다.

 

광섬유의 손실

1.흡수

광섬유 속에 수산기 이온과 금속찌꺼기에 의해 빛 에너지가 감쇠됨.

 

 

2.레일리 산란 (레일리 산란의 예 : 하늘)

전자기파가 파장보다 작은 입자에 의하여 탄성 산란되는 현상.

광섬유 재료의 혼합과정에서 일어나는 작은 변화나, 실리카의 밀도 변화로 일어남.

레일리 산란의 양은 주파수의 4 제곱에 비례한다.( 파장이 짧을수록 손실이 큼 )

 

 

3.프레넬 반사

 

(n은 각 물질의 굴절율)

빛이 다른 굴절율을 갖는 매질 경계면에서의 반사, 투과

프레넬 반사는 빛의 큰 손실을 일으키며, 이를 방지하기 위해 광섬유간의 올바른 접속이 필요

 

프레넬 반사를 이용해서 광 케이블의 길이를 측정할 수 있다. ( OTDR )

 

 

4.구부림 손실( Bending losses )

 

광섬유가 구부러지면, 광섬유 내부의 법선의 위치도 기울어짐으로,

광섬유의 진행 각도가 구부림에 의해 새로 정의된 법선을 기준으로 한 임계각 이하로 변화되어

광섬유 밖으로 굴절하여 빠져나갈 수 있음.

 

 

5.접속손실 및 반사손실 표현식

 

 

모드

광섬유 내에서 전송되는 빛을 전송모드(Transmission mode)라고 한다.

즉, 모드의 수란 광섬유내의 빛의 전체 경로의 수를 의미한다.

여기서 말하는 모드(Mode)란 빛을 보다 효율적으로 전송 할 수 있는 방법을 말하며,

광섬유 케이블 하나에서 여러 개의 모드가 사용되는 것을 멀티모드(Multimode)라고 한다.

 

 

모드의 수

모드의 수는 광섬유에 따라 결정되는데, 이는 자기장 및 전기장의 물리적 크기 때문이다.

 

 

 

분산

1.인터모달분산 ( 멀티모드에서의 분산 )

 

 

굴절률이 일정한 광섬유에 2가지 방향으로 광선이 들어간다 가정했을 때, 두 방향이 다른 광선은   전송 구간의 차이가 생기게 된다.(왼쪽그림) 이러한 확산현상을 분산이라고 부르며, 이와 같은 분산을 이른바 인터모달분산(Intermodal dispersion)이라고 말한다.

 

2.굴절형 광섬유(Graded index fiber)

( 옆 그림은 광섬유 내의 굴절률의 크기를 나타냄 )

광섬유의 진행거리에 따라 굴절률을 달리해 인터모달분산 현상을 해결할 수 있다.

 

3.싱글모드 파이버    

앞에 모드의 수 식에서, (거의 코어의 지름을 변화시켜서) 광섬유와 광의 파장을 바꾸어 모드의 수를 1가지로 만들 수 있다.

인터모달분산은 각기 다른 속도의 모드로 인해 발생하는 것으로 하나의 모드만 사용하면 매우 쉽게 문제를 해결할 수 있다.

 

 

4,인트라모달분산 (싱글모드에서의 분산)

 

빛은 파장에 의해 각기 다른 량으로 굴절 된다. 위 사진은 LED와 Laser의 파장범위를 나타낸 것이다.이러한 범위로 인해 서로 다른 파장들이 존재하게 되며 이는 광섬유 내에서 속도차이를 발생시키는 원인이 된다. 이러한 분산을 크로매틱 분산(Chromatic dispersion)이라 한다.

 

<-크로매틱분산 특성 그래프

이러한 크로매틱 분산은 멀티모드에서도 발생하지만, 인터모달 분산 결과에 포함되어 있으므로  별도로 표시하지 않는다.

 

 

 

 

 

 

 

 

@ 대부분의 정보는 정보통신기술용어해설(http://www.ktword.co.kr/)사이트에서 가져왔습니다