1. 광섬유는 어떻게 결합되나요?
답변: 광섬유는 두 가지 기본 부분으로 구성됩니다. 투명한 광학 소재로 만든 코어와 클래딩 및 코팅 층입니다.
2. 광섬유 선로의 전송 특성을 설명하는 기본 매개변수는 무엇입니까?
답변: 손실, 분산, 대역폭, 차단 파장, 모드 필드 직경 등이 포함됩니다.
3. 광섬유 감쇠의 원인은 무엇입니까?
답변: 파이버 감쇠는 파이버의 두 단면 사이의 광 파워 감소를 말하며, 파장과 관련이 있습니다. 감쇠의 주요 원인은 커넥터와 조인트로 인한 산란, 흡수 및 광 손실입니다.
4. 광섬유 감쇠 계수는 어떻게 정의됩니까?
답변: 정상 상태에서 균일한 광섬유의 단위 길이당 감쇠량(dB/km)으로 정의됩니다.
5. 삽입 손실이란 무엇입니까?
답변: 광전송선에 광부품(커넥터나 커플러 삽입 등)을 삽입함으로써 발생하는 감쇠를 말합니다.
6. 광섬유의 대역폭은 무엇과 관련이 있습니까?
답변: 광섬유의 대역폭은 광섬유의 전달 함수에서 0 주파수의 진폭과 비교하여 광 전력의 진폭이 50% 또는 3dB 감소할 때의 변조 주파수를 말합니다. 광섬유의 대역폭은 길이에 거의 반비례하며 대역폭과 길이의 곱은 상수입니다.
7. 광섬유 분산에는 몇 가지 유형이 있습니까? 무엇과 관련이 있습니까?
답변: 광섬유의 분산은 모드 분산, 물질 분산 및 구조적 분산을 포함하여 광섬유의 그룹 지연이 넓어지는 것을 말합니다. 광원과 광섬유의 특성에 따라 달라집니다.
8. 광섬유에서 전파되는 신호의 분산 특성을 어떻게 설명합니까?
답변: 펄스 폭, 광섬유의 대역폭, 광섬유의 분산 계수라는 세 가지 물리적 양으로 설명할 수 있습니다.
9. 차단 파장은 무엇입니까?
답: 광섬유에서 기본 모드만 전송할 수 있는 가장 짧은 파장을 말합니다. 단일 모드 광섬유의 경우 차단 파장은 전송되는 빛의 파장보다 짧아야 합니다.
10. 광섬유의 분산은 광섬유 통신 시스템의 성능에 어떤 영향을 미칠까요?
답변: 광섬유의 분산으로 인해 광섬유 전송 중 광 펄스가 넓어지고, 이는 비트 오류율, 전송 거리, 시스템 속도에 영향을 미칩니다.
11. 후방산란법이란 무엇입니까?
답변: 후방 산란법은 광섬유 길이에 따른 감쇠를 측정하는 방법입니다. 광섬유의 대부분의 광 파워는 앞으로 전파되지만, 일부는 광 방출기 쪽으로 후방 산란됩니다. 광 방출기에서 분광기를 사용하여 후방 산란의 시간 곡선을 관찰하면 연결된 균일한 광섬유의 길이와 감쇠를 한쪽 끝에서 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 조인트와 커넥터로 인해 발생하는 국부적 불규칙성, 파손점 및 광 파워 손실도 측정할 수 있습니다.
12. 광 시간 영역 반사계(OTDR)의 테스트 원리는 무엇입니까? 그 기능은 무엇입니까?
답변: OTDR은 광 후방 산란 및 프레넬 반사의 원리를 기반으로 합니다. 광섬유에서 빛이 전파될 때 발생하는 후방 산란광을 사용하여 감쇠 정보를 얻습니다. 광섬유 감쇠, 접합 손실, 광섬유 결함 지점 위치를 측정하고 광섬유 길이에 따른 손실 분포를 이해하는 데 사용할 수 있습니다. 광 케이블 구축, 유지 관리 및 모니터링에 없어서는 안 될 도구입니다. 주요 지표는 다음과 같습니다. 동적 범위, 감도, 분해능, 측정 시간 및 사각 지대.
13.OTDR의 사각지대는 무엇인가? 테스트에 미치는 영향은 무엇인가? 실제 테스트에서 사각지대를 어떻게 처리해야 하는가?
답변: 일반적으로 능동 커넥터나 기계적 조인트 등의 특징점에서 발생하는 반사로 인해 OTDR 수신단이 포화되어 발생하는 일련의 "사각지대"를 사각지대라고 합니다.
광섬유 내의 사각 지대는 이벤트 사각 지대와 감쇠 사각 지대로 구분됩니다. 활성 커넥터의 개입으로 인해 반사 피크의 시작점에서 수신기 포화 피크까지의 길이 거리를 이벤트 사각 지대라고 하며, 광섬유 내 활성 커넥터의 개입으로 인해 반사 피크의 시작점에서 다른 식별 가능한 이벤트 지점까지의 거리를 감쇠 사각 지대라고 합니다.
OTDR의 경우 블라인드 영역이 작을수록 좋습니다. 블라인드 영역은 펄스 폭이 넓어짐에 따라 증가합니다. 펄스 폭을 늘리면 측정 길이가 늘어나지만 측정 블라인드 영역도 늘어납니다. 따라서 광섬유를 테스트할 때는 좁은 펄스를 사용하여 OTDR 액세서리의 광섬유와 인접한 이벤트 지점을 측정해야 하고, 넓은 펄스를 사용하여 광섬유의 먼 끝을 측정해야 합니다.
14. OTDR은 다양한 유형의 광섬유를 측정할 수 있나요?
A: 싱글모드 OTDR 모듈을 사용하여 멀티모드 파이버를 측정하거나 멀티모드 OTDR 모듈을 사용하여 코어 직경이 62.5mm인 싱글모드 파이버를 측정하는 경우 파이버 길이의 측정 결과에는 영향을 미치지 않지만 파이버 손실, 광 커넥터 손실 및 반사 손실의 결과는 정확하지 않습니다. 따라서 광섬유를 측정할 때는 측정할 측정 파이버와 일치하는 OTDR을 선택하여 모든 성능 지표에 대해 올바른 결과를 얻어야 합니다.
15. 일반적인 광학 테스트 장비에서 "1310nm" 또는 "1550nm"은 무엇을 의미합니까?
A: 광신호의 파장을 말합니다. 광섬유 통신에 사용되는 파장 범위는 근적외선 영역이며, 파장은 800nm에서 1700nm 사이입니다. 종종 단파장 대역과 장파장 대역으로 나뉘는데, 전자는 850nm 파장을 말하고, 후자는 1310nm와 1550nm를 말합니다.
16. 현재 상용 광섬유에서 가장 작은 분산을 갖는 빛의 파장은? 가장 작은 손실은?
답변: 파장이 1310nm인 빛의 분산이 가장 작고, 파장이 1550nm인 빛의 손실이 가장 작습니다.
17. 광섬유 코어의 굴절률 변화에 따라 광섬유는 어떻게 분류됩니까?
답변: 이들은 스텝 인덱스 광섬유와 그래디언트 인덱스 광섬유로 나눌 수 있습니다. 스텝 인덱스 광섬유는 대역폭이 좁고 소용량 단거리 통신에 적합하고 그래디언트 인덱스 광섬유는 대역폭이 넓고 중용량 및 대용량 통신에 적합합니다.
18. 광섬유는 광섬유에서 전송되는 다양한 광파 모드에 따라 어떻게 분류됩니까?
답변: 단일 모드 광섬유와 다중 모드 광섬유로 나눌 수 있습니다. 단일 모드 광섬유의 코어 직경은 약 1~10μm입니다. 주어진 작동 파장에서 단일 기본 모드만 전송되므로 대용량 및 장거리 통신 시스템에 적합합니다. 다중 모드 광섬유는 코어 직경이 약 50~60μm인 여러 모드의 광파를 전송할 수 있으며 전송 성능이 단일 모드 광섬유보다 나쁩니다.
다중화 보호의 전류 차등 보호를 전송할 때, 변전소 통신실에 설치된 광전자 변환 장치와 주제어실에 설치된 보호 장치 사이에 다중 모드 광섬유를 사용하는 경우가 많습니다.
19. 스텝 인덱스 광섬유의 개구수(NA)의 의미는 무엇입니까?
답변: 수치적 개구수(NA)는 광섬유의 광 수집 능력을 나타냅니다. NA가 클수록 광섬유의 광 수집 능력이 더 강해집니다.
20. 단일모드 광섬유의 복굴절은 무엇입니까?
답변: 단일 모드 광섬유에는 두 개의 직교 편광 모드가 있습니다. 광섬유가 완전히 원통형 대칭이 아닐 때 두 직교 편광 모드는 퇴화되지 않습니다. 두 직교 편광 모드의 굴절률 차이의 절대 값이 복굴절입니다.
21. 가장 일반적인 광케이블 구조는 무엇입니까?
답변: 두 가지 유형이 있습니다. 레이어 트위스트형과 스켈레톤형입니다.
22. 광케이블의 주요 구성 요소는 무엇입니까?
답변: 주로 광섬유 코어, 광섬유 그리스, 덮개재, PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 및 기타 재료로 구성됩니다.
23. 광케이블의 갑옷은 무엇을 말합니까?
답변: 특수 목적(예: 해저 광케이블 등)을 위한 광케이블에 사용되는 보호 요소(일반적으로 강철 와이어 또는 강철 벨트)를 말합니다. 아머는 광케이블의 내부 덮개에 부착됩니다.
24. 광케이블의 덮개에는 어떤 재료가 사용됩니까?
답변: 광케이블의 덮개 또는 피복은 일반적으로 폴리에틸렌(PE)과 폴리염화비닐(PVC) 재질로 만들어지며, 그 기능은 케이블 코어를 외부 영향으로부터 보호하는 것입니다.
25. 전력 시스템에 사용되는 특수 광케이블을 나열하세요.
답변: 주로 세 가지 특수 광케이블이 있습니다.
접지선 복합 광케이블(OPGW), 광섬유는 강철 피복 알루미늄 연선 구조의 전력선에 배치됩니다. OPGW 광케이블의 적용은 접지선과 통신의 이중 기능을 가지고 있어 전봇대와 타워의 활용률을 효과적으로 향상시킵니다.
GWWOP(감긴 광케이블)는 기존 전송선이 있는 경우 이 유형의 광케이블을 접지선에 감거나 매달아 놓습니다.
자립형 광케이블(ADSS)은 인장강도가 강하고, 두 개의 전력탑 사이에 직접 매달 수 있으며, 최대 길이는 1000m에 달합니다.
26. OPGW 광케이블의 적용 구조는 몇 가지가 있습니까?
답변: 주로 1) 플라스틱 튜브 층 꼬임 + 알루미늄 튜브 구조; 2) 중앙 플라스틱 튜브 + 알루미늄 튜브 구조; 3) 알루미늄 골격 구조; 4) 나선형 알루미늄 튜브 구조; 5) 단층 스테인리스 스틸 튜브 구조(중앙 스테인리스 스틸 튜브 구조, 스테인리스 스틸 튜브 층 꼬임 구조); 6) 복합 스테인리스 스틸 튜브 구조(중앙 스테인리스 스틸 튜브 구조, 스테인리스 스틸 튜브 층 꼬임 구조).
27. OPGW 광케이블 코어 외부의 연선의 주요 구성 요소는 무엇입니까?
답변: AA선(알루미늄 합금선)과 AS선(알루미늄 피복 강철선)으로 구성되어 있습니다.
28. OPGW 광케이블 모델을 선택하는 데 필요한 기술 조건은 무엇입니까?
답변: 1) OPGW 케이블의 공칭 인장강도(RTS)(kN); 2) OPGW 케이블의 광섬유 코어 수(SM); 3) 단락 전류(kA); 4) 단락 시간(s); 5) 온도 범위(℃).
29. 광케이블의 굽힘 정도는 어떻게 제한됩니까?
답변: 광케이블의 굽힘 반경은 광케이블 외경의 20배 이상이어야 하고, 시공 시(비정적 상태) 광케이블 외경의 30배 이상이어야 합니다.
30. ADSS 광케이블 엔지니어링에서 주의해야 할 점은 무엇입니까?
답변: 핵심 기술은 세 가지가 있습니다. 광케이블 기계 설계, 현수 지점 결정, 지원 하드웨어 선택 및 설치입니다.
31. 광케이블 피팅의 주요 유형은 무엇입니까?
답변: 광케이블 피팅은 광케이블을 설치하는 데 사용되는 하드웨어를 말하며, 주로 텐션 클램프, 서스펜션 클램프, 진동 분리기 등을 포함합니다.
32. 광섬유 커넥터에는 가장 기본적인 성능 매개변수가 두 가지 있는데, 무엇입니까?
답변: 광섬유 커넥터는 일반적으로 라이브 조인트로 알려져 있습니다. 단일 광섬유 커넥터의 광학 성능 요구 사항의 경우 삽입 손실과 반사 손실이라는 두 가지 가장 기본적인 성능 매개변수에 중점을 둡니다.
33. 일반적으로 사용되는 광섬유 커넥터의 유형은 몇 가지입니까?
답변: 다양한 분류 방법에 따라 광섬유 커넥터는 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 전송 매체에 따라 단일 모드 광섬유 커넥터와 다중 모드 광섬유 커넥터로 나눌 수 있으며, 구조에 따라 FC, SC, ST, D4, DIN, Biconic, MU, LC, MT 등 다양한 유형으로 나눌 수 있습니다. 커넥터의 핀 끝면에 따라 FC, PC(UPC) 및 APC로 나눌 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 광섬유 커넥터: FC/PC 유형 광섬유 커넥터, SC 유형 광섬유 커넥터, LC 유형 광섬유 커넥터.
34. 광섬유 통신 시스템에서는 일반적으로 다음 항목이 발견됩니다. 이름을 표시하세요.
AFC, FC 어댑터 ST 어댑터 SC 어댑터 FC/APC, FC/PC 커넥터 SC 커넥터 ST 커넥터 LC 패치 코드 MU 패치 코드 단일 모드 또는 다중 모드 패치 코드.
35. 광섬유 커넥터의 삽입 손실(insertion loss)은 무엇입니까?
답변: 커넥터 삽입으로 인해 전송선의 유효 전력이 감소하는 값을 말합니다. 사용자에게는 값이 작을수록 좋습니다. ITU-T에서는 값이 0.5dB를 초과해서는 안 된다고 규정하고 있습니다.
36. 광섬유 커넥터의 반사 손실(또는 반사 감쇠, 반사 손실, 반사 손실)은 무엇입니까?
답변: 커넥터에서 반사되어 입력 채널을 따라 반환되는 입력 전력 구성 요소의 측정값입니다. 일반적인 값은 25dB 이상이어야 합니다.
37. 발광 다이오드와 반도체 레이저가 방출하는 빛의 가장 두드러진 차이점은 무엇입니까?
답변: 발광 다이오드에서 생성되는 빛은 넓은 스펙트럼을 가진 비간섭성 빛입니다. 레이저에서 생성되는 빛은 매우 좁은 스펙트럼을 가진 간섭성 빛입니다.
38. 발광 다이오드(LED)와 반도체 레이저(LD)의 작동 특성의 가장 명백한 차이점은 무엇입니까?
답변: LED에는 임계값이 없지만 LD에는 임계값이 있습니다. 레이저는 주입된 전류가 임계값을 초과할 때만 생성됩니다.
39. 일반적으로 사용되는 두 가지 단일 종방향 모드 반도체 레이저는 무엇입니까?
답변: DFB 레이저와 DBR 레이저는 모두 분포 피드백 레이저이며, 이들의 광학적 피드백은 광 공동 내의 분포 피드백 브래그 격자에 의해 제공됩니다.
40. 광 수신 장치의 두 가지 주요 유형은 무엇입니까?
답변: 주로 포토다이오드(PIN 튜브)와 애벌랜치 포토다이오드(APD)입니다.
41. 광섬유 통신 시스템에서 노이즈를 발생시키는 요인은 무엇인가?
답변: 잡음에는 소광비의 불일치로 인한 잡음, 광강도의 무작위적 변화로 인한 잡음, 시간 지터로 인한 잡음, 수신기의 점 잡음 및 열 잡음, 광섬유의 모드 잡음, 분산으로 인한 펄스 확대로 인한 잡음, LD의 모드 분포 잡음, LD의 주파수 짹짹로 인한 잡음, 반사로 인한 잡음 등이 있습니다.
42. 현재 전송망 구축에 사용되는 주요 광섬유는 무엇입니까? 주요 특징은 무엇입니까?
답변: 세 가지 주요 유형이 있는데, G.652 기존 단일 모드 광섬유, G.653 분산 이동 단일 모드 광섬유, G.655 비제로 분산 이동 광섬유입니다.
G.652 단일 모드 파이버는 C-대역 1530-1565nm 및 L-대역 1565-1625nm에서 일반적으로 17-22psnm•km의 큰 분산을 갖습니다. 시스템 속도가 2.5Gbit/s 이상에 도달하면 분산 보상이 필요합니다. 10Gbit/s에서 시스템 분산 보상 비용은 비교적 높습니다. 현재 전송 네트워크에서 가장 일반적으로 사용되는 파이버입니다.
C-밴드와 L-밴드에서 G.653 분산-이동 파이버의 분산은 일반적으로 -1-3.5psnm•km이고, 1550nm에서 제로 분산입니다. 시스템 속도는 20Gbit/s 및 40Gbit/s에 도달할 수 있어 단일 파장 초장거리 전송에 가장 적합한 파이버입니다. 그러나 제로 분산 특성으로 인해 DWDM을 사용하여 용량을 확장하면 비선형 효과가 발생하여 신호 크로스토크 및 4파 혼합 FWM이 발생하므로 DWDM에 적합하지 않습니다.
G.655 비제로 분산 이동 파이버: C 대역에서 G.655 비제로 분산 이동 파이버의 분산은 1~6 psnm•km이고, L 대역의 분산은 일반적으로 6~10 psnm•km입니다. 분산이 작아서 제로 분산 영역을 피하고, 4파 혼합 FWM을 억제하며, DWDM 용량 확장 및 고속 시스템 개방에 사용할 수 있습니다. 새로운 G.655 파이버는 유효 영역을 일반 광섬유의 1.5~2배로 확장할 수 있습니다. 유효 영역이 크면 전력 밀도를 줄이고 광섬유의 비선형 효과를 줄일 수 있습니다.
43. 광섬유의 비선형성은 무엇입니까?
답변: 이는 광섬유의 광출력이 특정 값을 초과하면 광섬유의 굴절률이 광출력과 비선형적으로 연관되고 라만 산란과 브릴루앙 산란이 발생하여 입사광의 주파수가 변한다는 것을 의미합니다.
44. 광섬유의 비선형성은 전송에 어떤 영향을 미칠까요?
답변: 비선형 효과는 일부 추가 손실과 간섭을 일으켜 시스템 성능을 저하시킵니다. WDM 시스템의 광 전력은 크고 광섬유를 따라 먼 거리를 전송하므로 비선형 왜곡이 발생합니다. 비선형 왜곡에는 자극 산란과 비선형 굴절의 두 가지 유형이 있습니다. 그 중 자극 산란에는 라만 산란과 브릴루앙 산란이 포함됩니다. 위의 두 가지 유형의 산란은 입사광의 에너지를 감소시켜 손실을 발생시킵니다. 입력 광섬유 전력이 작을 때는 무시할 수 있습니다.
45. PON(Passive Optical Network)이란 무엇입니까?
답변: PON은 커플러와 스플리터와 같은 수동 광소자를 기반으로 하는 로컬 사용자 접속 네트워크 내의 광섬유 루프 광 네트워크입니다.
광섬유 감쇠의 다양한 원인
1. 섬유 감쇠를 유발하는 주요 요인은 다음과 같습니다: 내재성, 굽힘, 압출, 불순물, 불균일성 및 도킹.
본질적인 손실: 광섬유의 본질적인 손실로, 레이리 산란, 본질적인 흡수 등이 포함됩니다.
굽힘: 광섬유가 구부러지면 광섬유 내의 빛 일부가 산란으로 인해 손실되어 손실이 발생합니다.
압출: 광섬유가 압착될 때 약간 구부러져 발생하는 손실.
불순물: 광섬유의 불순물은 광섬유 내에서 전파되는 빛을 흡수하고 산란시켜 손실을 발생시킵니다.
불균일성: 광섬유 재료의 굴절률이 불균일하여 발생하는 손실.
도킹: 광섬유가 도킹될 때 발생하는 손실로, 예: 축이 다른 경우(단일모드 광섬유 동축성 요구 사항은 0.8μm 미만), 단면이 축과 수직이 아닌 경우, 단면이 고르지 않은 경우, 도킹 코어 직경이 일치하지 않는 경우, 융착 품질이 좋지 않은 경우 등이 있습니다.
빛이 광섬유의 한쪽 끝에서 들어와 다른 쪽 끝에서 나갈 때 빛의 강도는 약해집니다. 즉, 광 신호가 광섬유를 통해 전파된 후 일부 광 에너지가 감쇠됩니다. 이는 광섬유에 특정 물질이 있거나 어떤 이유로 광 신호의 통과를 막고 있음을 보여줍니다. 이것이 광섬유의 전송 손실입니다. 광섬유의 손실을 줄여야만 광 신호가 원활하게 통과할 수 있습니다.
2. 광섬유 손실의 분류
광섬유 손실은 광섬유의 내재적 손실과 광섬유가 만들어진 후 사용 조건에 의해 발생하는 추가 손실로 대략 나눌 수 있습니다. 구체적인 하위 구분은 다음과 같습니다.
광섬유 손실은 고유 손실과 추가 손실로 나눌 수 있습니다.
고유 손실에는 산란 손실, 흡수 손실, 불완전한 광섬유 구조로 인한 손실이 포함됩니다.
추가 손실에는 미세 굽힘 손실, 굽힘 손실 및 스플라이싱 손실이 포함됩니다.
그 중 광섬유를 깔 때 인위적으로 추가 손실이 발생합니다. 실제 응용 분야에서는 광섬유를 하나씩 연결하는 것이 불가피하며 광섬유 연결은 손실을 발생시킵니다. 광섬유의 미세 굽힘, 압착 및 스트레칭도 손실을 발생시킵니다. 이는 모두 광섬유의 사용 조건으로 인해 발생하는 손실입니다. 주된 이유는 이러한 조건에서 광섬유 코어의 전송 모드가 변경되었기 때문입니다. 추가 손실은 가능한 한 피할 수 있습니다. 아래에서는 광섬유의 고유한 손실에 대해서만 논의합니다.
고유손실 중 산란손실과 흡수손실은 광섬유 재료 자체의 특성에 의해 결정되며, 다른 작동 파장에서 발생하는 고유손실도 다릅니다. 손실 발생 메커니즘을 이해하고 다양한 요인으로 인한 손실 크기를 정량적으로 분석하는 것은 저손실 광섬유의 개발과 광섬유의 합리적 사용을 위해 매우 중요합니다.
3. 재료의 흡수 손실
광섬유를 만드는 데 사용되는 재료는 빛 에너지를 흡수할 수 있습니다. 광섬유 재료의 입자가 빛 에너지를 흡수한 후 진동하고 열을 발생시키고 에너지가 손실되어 흡수 손실이 발생합니다. 우리는 물질이 원자와 분자로 구성되어 있고 원자는 원자핵과 핵외 전자로 구성되어 있으며 전자는 특정 궤도에서 원자핵 주위를 돌고 있다는 것을 알고 있습니다. 이것은 우리가 살고 있는 지구와 금성, 화성과 같은 행성이 태양 주위를 돌고 있는 것과 같습니다. 각 전자는 특정 에너지를 가지고 특정 궤도에 있습니다. 즉, 각 궤도는 특정 에너지 레벨을 가지고 있습니다.
핵에 가까운 궤도 에너지 준위는 낮고, 핵에서 먼 궤도 에너지 준위는 높습니다. 궤도 간의 이 에너지 준위 차이의 크기를 에너지 준위 차이라고 합니다. 전자가 낮은 에너지 준위에서 높은 에너지 준위로 전이할 때, 해당 에너지 준위 차이의 에너지를 흡수합니다.
광섬유에서 특정 에너지 레벨의 전자가 에너지 레벨 차이에 해당하는 파장의 빛에 의해 조사될 때, 낮은 에너지 레벨 궤도의 전자는 더 높은 에너지 레벨의 궤도로 전이합니다. 이 전자는 빛 에너지를 흡수하여 빛 흡수 손실이 발생합니다.
광섬유를 만드는 기본 재료인 이산화규소(SiO2)는 빛 자체를 흡수합니다. 하나는 자외선 흡수라고 하고 다른 하나는 적외선 흡수라고 합니다. 현재 광섬유 통신은 일반적으로 0.8~1.6μm의 파장 범위에서만 작동하므로 이 작동 범위에서의 손실만 논의합니다.
석영 유리에서 전자 전이에 의해 생성되는 흡수 피크는 자외선 영역에서 파장 0.1~0.2μm 정도이다. 파장이 증가함에 따라 흡수 효과는 점차 감소하지만 영향을 받는 영역은 매우 넓어 파장 1μm 이상까지이다. 그러나 자외선 흡수는 적외선 영역에서 작동하는 석영 광섬유에 거의 영향을 미치지 않는다. 예를 들어, 파장 0.6μm의 가시광선 영역에서 자외선 흡수는 1dB/km에 도달할 수 있고, 파장 0.8μm에서는 0.2~0.3dB/km로 떨어지고, 파장 1.2μm에서는 약 0.1dB/km에 불과하다.
석영 광섬유의 적외선 흡수 손실은 적외선 물질의 분자 진동으로 인해 발생합니다. 2μm 이상의 대역에는 여러 개의 진동 흡수 피크가 있습니다.
광섬유 내의 각종 도핑 원소의 영향으로 석영 광섬유는 2μm 이상의 대역에서 낮은 손실 창을 갖는 것이 불가능하며, 파장 1.85μm에서의 이론적인 한계 손실은 ldB/km이다.
연구를 통해 석영 유리에는 문제를 일으키는 "파괴 분자"가 있다는 사실도 발견되었는데, 주로 구리, 철, 크롬, 망간 등과 같은 유해한 전이 금속 불순물입니다. 이러한 "나쁜 놈들"은 광 조사 하에서 광 에너지를 탐욕스럽게 흡수하고, 뛰어다니며, 광 에너지 손실을 일으킵니다. "문제 분자"를 제거하고 광섬유를 만드는 데 사용되는 재료를 화학적으로 정제하면 손실을 크게 줄일 수 있습니다.
석영 광섬유의 또 다른 흡수원은 하이드록실(OHˉ)입니다. 그 기간의 연구에 따르면, 사람들은 하이드록실이 광섬유의 작동 대역에서 0.95μm, 1.24μm 및 1.38μm의 세 가지 흡수 피크를 가지고 있다는 것을 발견했으며, 그 중 1.38μm 파장의 흡수 손실이 가장 심각하고 광섬유에 가장 큰 영향을 미칩니다. 1.38μm 파장에서 수산화물 함량이 0.0001에 불과하여 발생하는 흡수 피크 손실은 33dB/km에 달합니다.
이러한 수산화물은 어디에서 오는가? 수산화물의 공급원은 다양하다. 첫째, 광섬유를 만드는 데 사용되는 재료에는 물과 수산화물 화합물이 있다. 이러한 수산화물 화합물은 원료 정제 과정에서 제거하기 쉽지 않으며, 결국 수산화물 형태로 광섬유에 남는다. 둘째, 광섬유를 만드는 데 사용되는 수산화물에는 소량의 물이 있다. 셋째, 광섬유 제조 공정 중 화학 반응으로 인해 물이 생성된다. 넷째, 외부 공기가 유입되어 수증기가 유입된다. 그러나 현재의 제조 공정은 상당히 높은 수준으로 발전했으며 수산화물 함량은 광섬유에 미치는 영향을 무시할 수 있을 만큼 충분히 낮은 수준으로 떨어졌다.
4. 산란손실
어두운 밤에 하늘에 손전등을 비추면 빛줄기를 볼 수 있습니다. 사람들은 또한 밤하늘에서 탐조등에서 나오는 두꺼운 빛줄기를 보았습니다.
그렇다면 왜 우리는 이런 빛줄기를 보는 것일까요? 이는 대기 중에 연기와 먼지와 같은 작은 입자가 많이 떠다니기 때문입니다. 빛이 이런 입자에 비추면 산란되어 사방으로 날아갑니다. 이 현상은 레이리가 처음 발견했기 때문에 사람들은 이 산란을 "레이리 산란"이라고 불렀습니다.
산란은 어떻게 일어날까요? 물질을 구성하는 분자, 원자, 전자와 같은 작은 입자는 특정 고유 주파수에서 진동하고 진동 주파수에 해당하는 파장의 빛을 방출할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 입자의 진동 주파수는 입자의 크기에 따라 결정됩니다. 입자가 클수록 진동 주파수가 낮아지고 방출되는 빛의 파장이 길어지고, 입자가 작을수록 진동 주파수가 높아지고 방출되는 빛의 파장이 짧아집니다. 이 진동 주파수를 입자의 고유 진동 주파수라고 합니다. 그러나 이 진동은 그 자체로 생성되지 않으며 일정량의 에너지가 필요합니다. 입자에 특정 파장의 빛이 조사되고 조사된 빛의 주파수가 입자의 고유 진동 주파수와 같으면 공명이 발생합니다. 입자의 전자는 이 진동 주파수에서 진동하기 시작하여 입자가 모든 방향으로 빛을 산란시키고 입사광의 에너지가 흡수되어 입자의 에너지로 변환되고 입자는 그 에너지를 빛 에너지의 형태로 다시 방출합니다. 그러므로 바깥에서 관찰하는 사람에게는 빛이 입자에 부딪힌 후 사방으로 날아가는 것처럼 보입니다.
레이리 산란은 광섬유에서도 발생하며, 이로 인해 발생하는 광 손실을 레이리 산란 손실이라고 합니다. 현재의 광섬유 제조 기술 수준을 감안하면 레이리 산란 손실은 불가피하다고 할 수 있습니다. 그러나 레이리 산란 손실의 크기는 빛의 파장의 4제곱에 반비례하므로 광섬유가 장파장 영역에서 작동하면 레이리 산란 손실의 영향을 크게 줄일 수 있습니다.
5. 선천적 결핍증, 누구도 도울 수 없다
광섬유 구조는 거품, 불순물 또는 광섬유의 불균일한 두께와 같이 불완전합니다. 특히 불균일한 코어-클래딩 인터페이스입니다. 빛이 이러한 장소에 도달하면 빛의 일부가 모든 방향으로 산란되어 손실이 발생합니다. 이 손실은 광섬유 제조 공정을 개선하여 극복할 수 있습니다. 산란으로 인해 빛이 모든 방향으로 방출되고 산란된 빛의 일부는 광섬유 전파의 반대 방향으로 반사됩니다. 산란된 빛의 이 부분은 광섬유의 입사단에서 수신될 수 있습니다. 빛의 산란으로 인해 일부 광 에너지가 손실되어 바람직하지 않습니다. 그러나 이 현상은 우리도 사용할 수 있습니다. 송신단에서 수신된 빛의 강도를 분석하면 이 광섬유의 중단점, 결함 및 손실을 확인할 수 있기 때문입니다. 이런 식으로 인간의 독창성을 통해 나쁜 것을 좋은 것으로 바꿀 수 있습니다.
광섬유 손실 최근 몇 년 동안 광섬유 통신은 많은 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 광섬유 통신을 실현하는 데 중요한 문제는 광섬유의 손실을 최대한 줄이는 것입니다. 소위 손실은 단위 길이당 광섬유의 감쇠를 말하며 단위는 dB/km입니다. 광섬유 손실 수준은 전송 거리 또는 중계국 간 거리에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 광섬유 손실을 이해하고 줄이는 것은 광섬유 통신에 큰 실질적 의의가 있습니다.
1. 광섬유의 흡수손실
이는 광섬유 재료와 불순물에 의한 광 에너지의 흡수로 인해 발생합니다. 이들은 광섬유에서 열 에너지의 형태로 광 에너지를 소모하는데, 이는 광섬유 손실에서 중요한 손실입니다. 흡수 손실에는 다음이 포함됩니다.
① 재료의 고유 흡수 손실 재료의 고유 흡수로 인해 발생하는 손실입니다. 두 개의 대역이 있는데, 하나는 근적외선의 8-12μm 영역에 있습니다. 이 대역의 고유 흡수는 진동 때문입니다. 재료의 다른 고유 흡수 대역은 자외선 대역에 있습니다. 흡수가 매우 강하면 꼬리가 0.7-1.1μm 대역으로 끌립니다.
② 도펀트 및 불순물 이온에 의한 흡수 손실 광섬유 재료에는 철, 구리, 크롬 등의 전이 금속이 포함되어 있습니다. 이들은 고유한 흡수 피크와 흡수 대역을 가지고 있으며 원자가 상태에 따라 다릅니다. 전이 금속 이온의 흡수로 인한 광섬유 손실은 농도에 따라 달라집니다. 또한 OH-의 존재도 흡수 손실을 일으킵니다. OH-의 기본 흡수 피크는 2.7μm에 가깝고 흡수 대역은 0.5-1.0μm 범위에 있습니다. 순수한 석영 광섬유의 경우 불순물로 인한 손실은 무시할 수 있습니다.
③ 원자 결함 흡수 손실 광섬유 소재에 가열이나 강한 복사를 가하면 자극을 받아 원자 결함이 발생하면서 빛의 흡수와 손실이 발생하지만 일반적으로 그 영향은 매우 작습니다.
2. 광섬유의 산란손실
광섬유 내부의 산란은 전송 전력을 감소시키고 손실을 발생시킵니다. 가장 중요한 산란은 레이리 산란으로, 광섬유 재료 내부의 밀도와 구성 변화로 인해 발생합니다.
광섬유 재료의 가열 과정에서 열 교반으로 인해 원자의 압축성이 고르지 않고 재료의 밀도가 고르지 않으며 굴절률이 고르지 않습니다. 이 고르지 않음은 냉각 과정에서 고정되고 그 크기는 광파의 파장보다 작습니다. 빛이 광파의 파장보다 작고 전송 중에 무작위 변동이 있는 이러한 고르지 않은 재료를 만나면 전송 방향이 바뀌고 산란이 발생하고 손실이 발생합니다. 또한 광섬유에 포함된 산화물의 농도가 고르지 않고 도핑이 고르지 않으면 산란과 손실이 발생할 수도 있습니다.
3. 도파관 산란 손실
이것은 인터페이스의 무작위 왜곡 또는 거칠기에 의해 발생하는 산란입니다. 사실, 그것은 표면 왜곡 또는 거칠기에 의해 발생하는 모드 변환 또는 모드 결합입니다. 한 모드는 인터페이스의 변동으로 인해 다른 전송 모드와 복사 모드를 생성합니다. 광섬유에서 전송되는 다양한 모드의 감쇠가 다르기 때문에 장거리 모드 변환 과정에서 감쇠가 낮은 모드가 감쇠가 큰 모드가 됩니다. 연속 변환 및 역 변환 후 각 모드의 손실은 균형을 이루지만 모드 전체는 추가 손실을 생성합니다. 즉, 모드 변환으로 인해 추가 손실이 발생합니다. 이 추가 손실은 도파관 산란 손실입니다. 이 손실을 줄이려면 광섬유 제조 공정을 개선해야 합니다. 잘 당겨지거나 고품질의 광섬유의 경우 이 손실은 기본적으로 무시할 수 있습니다.
4. 광섬유 굽힘으로 인한 복사 손실
광섬유는 부드럽고 구부릴 수 있습니다. 그러나 어느 정도 구부린 후에는 광섬유가 빛을 안내할 수 있지만 빛의 전송 경로를 변경합니다. 전송 모드에서 복사 모드로 변환하면 빛 에너지의 일부가 클래딩으로 침투하거나 클래딩을 통과하여 복사 모드가 되어 누출되어 손실이 발생합니다. 굽힘 반경이 5~10cm보다 클 경우 굽힘으로 인한 손실은 무시할 수 있습니다.
출처: 동관 HX 섬유 기술 유한회사
1. 광섬유는 어떻게 결합되나요?
답변: 광섬유는 두 가지 기본 부분으로 구성됩니다. 투명한 광학 소재로 만든 코어와 클래딩 및 코팅 층입니다.
2. 광섬유 선로의 전송 특성을 설명하는 기본 매개변수는 무엇입니까?
답변: 손실, 분산, 대역폭, 차단 파장, 모드 필드 직경 등이 포함됩니다.
3. 광섬유 감쇠의 원인은 무엇입니까?
답변: 파이버 감쇠는 파이버의 두 단면 사이의 광 파워 감소를 말하며, 파장과 관련이 있습니다. 감쇠의 주요 원인은 커넥터와 조인트로 인한 산란, 흡수 및 광 손실입니다.
4. 광섬유 감쇠 계수는 어떻게 정의됩니까?
답변: 정상 상태에서 균일한 광섬유의 단위 길이당 감쇠량(dB/km)으로 정의됩니다.
5. 삽입 손실이란 무엇입니까?
답변: 광전송선에 광부품(커넥터나 커플러 삽입 등)을 삽입함으로써 발생하는 감쇠를 말합니다.
6. 광섬유의 대역폭은 무엇과 관련이 있습니까?
답변: 광섬유의 대역폭은 광섬유의 전달 함수에서 0 주파수의 진폭과 비교하여 광 전력의 진폭이 50% 또는 3dB 감소할 때의 변조 주파수를 말합니다. 광섬유의 대역폭은 길이에 거의 반비례하며 대역폭과 길이의 곱은 상수입니다.
7. 광섬유 분산에는 몇 가지 유형이 있습니까? 무엇과 관련이 있습니까?
답변: 광섬유의 분산은 모드 분산, 물질 분산 및 구조적 분산을 포함하여 광섬유의 그룹 지연이 넓어지는 것을 말합니다. 광원과 광섬유의 특성에 따라 달라집니다.
8. 광섬유에서 전파되는 신호의 분산 특성을 어떻게 설명합니까?
답변: 펄스 폭, 광섬유의 대역폭, 광섬유의 분산 계수라는 세 가지 물리적 양으로 설명할 수 있습니다.
9. 차단 파장은 무엇입니까?
답: 광섬유에서 기본 모드만 전송할 수 있는 가장 짧은 파장을 말합니다. 단일 모드 광섬유의 경우 차단 파장은 전송되는 빛의 파장보다 짧아야 합니다.
10. 광섬유의 분산은 광섬유 통신 시스템의 성능에 어떤 영향을 미칠까요?
답변: 광섬유의 분산으로 인해 광섬유 전송 중 광 펄스가 넓어지고, 이는 비트 오류율, 전송 거리, 시스템 속도에 영향을 미칩니다.
11. 후방산란법이란 무엇입니까?
답변: 후방 산란법은 광섬유 길이에 따른 감쇠를 측정하는 방법입니다. 광섬유의 대부분의 광 파워는 앞으로 전파되지만, 일부는 광 방출기 쪽으로 후방 산란됩니다. 광 방출기에서 분광기를 사용하여 후방 산란의 시간 곡선을 관찰하면 연결된 균일한 광섬유의 길이와 감쇠를 한쪽 끝에서 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 조인트와 커넥터로 인해 발생하는 국부적 불규칙성, 파손점 및 광 파워 손실도 측정할 수 있습니다.
12. 광 시간 영역 반사계(OTDR)의 테스트 원리는 무엇입니까? 그 기능은 무엇입니까?
답변: OTDR은 광 후방 산란 및 프레넬 반사의 원리를 기반으로 합니다. 광섬유에서 빛이 전파될 때 발생하는 후방 산란광을 사용하여 감쇠 정보를 얻습니다. 광섬유 감쇠, 접합 손실, 광섬유 결함 지점 위치를 측정하고 광섬유 길이에 따른 손실 분포를 이해하는 데 사용할 수 있습니다. 광 케이블 구축, 유지 관리 및 모니터링에 없어서는 안 될 도구입니다. 주요 지표는 다음과 같습니다. 동적 범위, 감도, 분해능, 측정 시간 및 사각 지대.
13.OTDR의 사각지대는 무엇인가? 테스트에 미치는 영향은 무엇인가? 실제 테스트에서 사각지대를 어떻게 처리해야 하는가?
답변: 일반적으로 능동 커넥터나 기계적 조인트 등의 특징점에서 발생하는 반사로 인해 OTDR 수신단이 포화되어 발생하는 일련의 "사각지대"를 사각지대라고 합니다.
광섬유 내의 사각 지대는 이벤트 사각 지대와 감쇠 사각 지대로 구분됩니다. 활성 커넥터의 개입으로 인해 반사 피크의 시작점에서 수신기 포화 피크까지의 길이 거리를 이벤트 사각 지대라고 하며, 광섬유 내 활성 커넥터의 개입으로 인해 반사 피크의 시작점에서 다른 식별 가능한 이벤트 지점까지의 거리를 감쇠 사각 지대라고 합니다.
OTDR의 경우 블라인드 영역이 작을수록 좋습니다. 블라인드 영역은 펄스 폭이 넓어짐에 따라 증가합니다. 펄스 폭을 늘리면 측정 길이가 늘어나지만 측정 블라인드 영역도 늘어납니다. 따라서 광섬유를 테스트할 때는 좁은 펄스를 사용하여 OTDR 액세서리의 광섬유와 인접한 이벤트 지점을 측정해야 하고, 넓은 펄스를 사용하여 광섬유의 먼 끝을 측정해야 합니다.
14. OTDR은 다양한 유형의 광섬유를 측정할 수 있나요?
A: 싱글모드 OTDR 모듈을 사용하여 멀티모드 파이버를 측정하거나 멀티모드 OTDR 모듈을 사용하여 코어 직경이 62.5mm인 싱글모드 파이버를 측정하는 경우 파이버 길이의 측정 결과에는 영향을 미치지 않지만 파이버 손실, 광 커넥터 손실 및 반사 손실의 결과는 정확하지 않습니다. 따라서 광섬유를 측정할 때는 측정할 측정 파이버와 일치하는 OTDR을 선택하여 모든 성능 지표에 대해 올바른 결과를 얻어야 합니다.
15. 일반적인 광학 테스트 장비에서 "1310nm" 또는 "1550nm"은 무엇을 의미합니까?
A: 광신호의 파장을 말합니다. 광섬유 통신에 사용되는 파장 범위는 근적외선 영역이며, 파장은 800nm에서 1700nm 사이입니다. 종종 단파장 대역과 장파장 대역으로 나뉘는데, 전자는 850nm 파장을 말하고, 후자는 1310nm와 1550nm를 말합니다.
16. 현재 상용 광섬유에서 가장 작은 분산을 갖는 빛의 파장은? 가장 작은 손실은?
답변: 파장이 1310nm인 빛의 분산이 가장 작고, 파장이 1550nm인 빛의 손실이 가장 작습니다.
17. 광섬유 코어의 굴절률 변화에 따라 광섬유는 어떻게 분류됩니까?
답변: 이들은 스텝 인덱스 광섬유와 그래디언트 인덱스 광섬유로 나눌 수 있습니다. 스텝 인덱스 광섬유는 대역폭이 좁고 소용량 단거리 통신에 적합하고 그래디언트 인덱스 광섬유는 대역폭이 넓고 중용량 및 대용량 통신에 적합합니다.
18. 광섬유는 광섬유에서 전송되는 다양한 광파 모드에 따라 어떻게 분류됩니까?
답변: 단일 모드 광섬유와 다중 모드 광섬유로 나눌 수 있습니다. 단일 모드 광섬유의 코어 직경은 약 1~10μm입니다. 주어진 작동 파장에서 단일 기본 모드만 전송되므로 대용량 및 장거리 통신 시스템에 적합합니다. 다중 모드 광섬유는 코어 직경이 약 50~60μm인 여러 모드의 광파를 전송할 수 있으며 전송 성능이 단일 모드 광섬유보다 나쁩니다.
다중화 보호의 전류 차등 보호를 전송할 때, 변전소 통신실에 설치된 광전자 변환 장치와 주제어실에 설치된 보호 장치 사이에 다중 모드 광섬유를 사용하는 경우가 많습니다.
19. 스텝 인덱스 광섬유의 개구수(NA)의 의미는 무엇입니까?
답변: 수치적 개구수(NA)는 광섬유의 광 수집 능력을 나타냅니다. NA가 클수록 광섬유의 광 수집 능력이 더 강해집니다.
20. 단일모드 광섬유의 복굴절은 무엇입니까?
답변: 단일 모드 광섬유에는 두 개의 직교 편광 모드가 있습니다. 광섬유가 완전히 원통형 대칭이 아닐 때 두 직교 편광 모드는 퇴화되지 않습니다. 두 직교 편광 모드의 굴절률 차이의 절대 값이 복굴절입니다.
21. 가장 일반적인 광케이블 구조는 무엇입니까?
답변: 두 가지 유형이 있습니다. 레이어 트위스트형과 스켈레톤형입니다.
22. 광케이블의 주요 구성 요소는 무엇입니까?
답변: 주로 광섬유 코어, 광섬유 그리스, 덮개재, PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 및 기타 재료로 구성됩니다.
23. 광케이블의 갑옷은 무엇을 말합니까?
답변: 특수 목적(예: 해저 광케이블 등)을 위한 광케이블에 사용되는 보호 요소(일반적으로 강철 와이어 또는 강철 벨트)를 말합니다. 아머는 광케이블의 내부 덮개에 부착됩니다.
24. 광케이블의 덮개에는 어떤 재료가 사용됩니까?
답변: 광케이블의 덮개 또는 피복은 일반적으로 폴리에틸렌(PE)과 폴리염화비닐(PVC) 재질로 만들어지며, 그 기능은 케이블 코어를 외부 영향으로부터 보호하는 것입니다.
25. 전력 시스템에 사용되는 특수 광케이블을 나열하세요.
답변: 주로 세 가지 특수 광케이블이 있습니다.
접지선 복합 광케이블(OPGW), 광섬유는 강철 피복 알루미늄 연선 구조의 전력선에 배치됩니다. OPGW 광케이블의 적용은 접지선과 통신의 이중 기능을 가지고 있어 전봇대와 타워의 활용률을 효과적으로 향상시킵니다.
GWWOP(감긴 광케이블)는 기존 전송선이 있는 경우 이 유형의 광케이블을 접지선에 감거나 매달아 놓습니다.
자립형 광케이블(ADSS)은 인장강도가 강하고, 두 개의 전력탑 사이에 직접 매달 수 있으며, 최대 길이는 1000m에 달합니다.
26. OPGW 광케이블의 적용 구조는 몇 가지가 있습니까?
답변: 주로 1) 플라스틱 튜브 층 꼬임 + 알루미늄 튜브 구조; 2) 중앙 플라스틱 튜브 + 알루미늄 튜브 구조; 3) 알루미늄 골격 구조; 4) 나선형 알루미늄 튜브 구조; 5) 단층 스테인리스 스틸 튜브 구조(중앙 스테인리스 스틸 튜브 구조, 스테인리스 스틸 튜브 층 꼬임 구조); 6) 복합 스테인리스 스틸 튜브 구조(중앙 스테인리스 스틸 튜브 구조, 스테인리스 스틸 튜브 층 꼬임 구조).
27. OPGW 광케이블 코어 외부의 연선의 주요 구성 요소는 무엇입니까?
답변: AA선(알루미늄 합금선)과 AS선(알루미늄 피복 강철선)으로 구성되어 있습니다.
28. OPGW 광케이블 모델을 선택하는 데 필요한 기술 조건은 무엇입니까?
답변: 1) OPGW 케이블의 공칭 인장강도(RTS)(kN); 2) OPGW 케이블의 광섬유 코어 수(SM); 3) 단락 전류(kA); 4) 단락 시간(s); 5) 온도 범위(℃).
29. 광케이블의 굽힘 정도는 어떻게 제한됩니까?
답변: 광케이블의 굽힘 반경은 광케이블 외경의 20배 이상이어야 하고, 시공 시(비정적 상태) 광케이블 외경의 30배 이상이어야 합니다.
30. ADSS 광케이블 엔지니어링에서 주의해야 할 점은 무엇입니까?
답변: 핵심 기술은 세 가지가 있습니다. 광케이블 기계 설계, 현수 지점 결정, 지원 하드웨어 선택 및 설치입니다.
31. 광케이블 피팅의 주요 유형은 무엇입니까?
답변: 광케이블 피팅은 광케이블을 설치하는 데 사용되는 하드웨어를 말하며, 주로 텐션 클램프, 서스펜션 클램프, 진동 분리기 등을 포함합니다.
32. 광섬유 커넥터에는 가장 기본적인 성능 매개변수가 두 가지 있는데, 무엇입니까?
답변: 광섬유 커넥터는 일반적으로 라이브 조인트로 알려져 있습니다. 단일 광섬유 커넥터의 광학 성능 요구 사항의 경우 삽입 손실과 반사 손실이라는 두 가지 가장 기본적인 성능 매개변수에 중점을 둡니다.
33. 일반적으로 사용되는 광섬유 커넥터의 유형은 몇 가지입니까?
답변: 다양한 분류 방법에 따라 광섬유 커넥터는 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 전송 매체에 따라 단일 모드 광섬유 커넥터와 다중 모드 광섬유 커넥터로 나눌 수 있으며, 구조에 따라 FC, SC, ST, D4, DIN, Biconic, MU, LC, MT 등 다양한 유형으로 나눌 수 있습니다. 커넥터의 핀 끝면에 따라 FC, PC(UPC) 및 APC로 나눌 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 광섬유 커넥터: FC/PC 유형 광섬유 커넥터, SC 유형 광섬유 커넥터, LC 유형 광섬유 커넥터.
34. 광섬유 통신 시스템에서는 일반적으로 다음 항목이 발견됩니다. 이름을 표시하세요.
AFC, FC 어댑터 ST 어댑터 SC 어댑터 FC/APC, FC/PC 커넥터 SC 커넥터 ST 커넥터 LC 패치 코드 MU 패치 코드 단일 모드 또는 다중 모드 패치 코드.
35. 광섬유 커넥터의 삽입 손실(insertion loss)은 무엇입니까?
답변: 커넥터 삽입으로 인해 전송선의 유효 전력이 감소하는 값을 말합니다. 사용자에게는 값이 작을수록 좋습니다. ITU-T에서는 값이 0.5dB를 초과해서는 안 된다고 규정하고 있습니다.
36. 광섬유 커넥터의 반사 손실(또는 반사 감쇠, 반사 손실, 반사 손실)은 무엇입니까?
답변: 커넥터에서 반사되어 입력 채널을 따라 반환되는 입력 전력 구성 요소의 측정값입니다. 일반적인 값은 25dB 이상이어야 합니다.
37. 발광 다이오드와 반도체 레이저가 방출하는 빛의 가장 두드러진 차이점은 무엇입니까?
답변: 발광 다이오드에서 생성되는 빛은 넓은 스펙트럼을 가진 비간섭성 빛입니다. 레이저에서 생성되는 빛은 매우 좁은 스펙트럼을 가진 간섭성 빛입니다.
38. 발광 다이오드(LED)와 반도체 레이저(LD)의 작동 특성의 가장 명백한 차이점은 무엇입니까?
답변: LED에는 임계값이 없지만 LD에는 임계값이 있습니다. 레이저는 주입된 전류가 임계값을 초과할 때만 생성됩니다.
39. 일반적으로 사용되는 두 가지 단일 종방향 모드 반도체 레이저는 무엇입니까?
답변: DFB 레이저와 DBR 레이저는 모두 분포 피드백 레이저이며, 이들의 광학적 피드백은 광 공동 내의 분포 피드백 브래그 격자에 의해 제공됩니다.
40. 광 수신 장치의 두 가지 주요 유형은 무엇입니까?
답변: 주로 포토다이오드(PIN 튜브)와 애벌랜치 포토다이오드(APD)입니다.
41. 광섬유 통신 시스템에서 노이즈를 발생시키는 요인은 무엇인가?
답변: 잡음에는 소광비의 불일치로 인한 잡음, 광강도의 무작위적 변화로 인한 잡음, 시간 지터로 인한 잡음, 수신기의 점 잡음 및 열 잡음, 광섬유의 모드 잡음, 분산으로 인한 펄스 확대로 인한 잡음, LD의 모드 분포 잡음, LD의 주파수 짹짹로 인한 잡음, 반사로 인한 잡음 등이 있습니다.
42. 현재 전송망 구축에 사용되는 주요 광섬유는 무엇입니까? 주요 특징은 무엇입니까?
답변: 세 가지 주요 유형이 있는데, G.652 기존 단일 모드 광섬유, G.653 분산 이동 단일 모드 광섬유, G.655 비제로 분산 이동 광섬유입니다.
G.652 단일 모드 파이버는 C-대역 1530-1565nm 및 L-대역 1565-1625nm에서 일반적으로 17-22psnm•km의 큰 분산을 갖습니다. 시스템 속도가 2.5Gbit/s 이상에 도달하면 분산 보상이 필요합니다. 10Gbit/s에서 시스템 분산 보상 비용은 비교적 높습니다. 현재 전송 네트워크에서 가장 일반적으로 사용되는 파이버입니다.
C-밴드와 L-밴드에서 G.653 분산-이동 파이버의 분산은 일반적으로 -1-3.5psnm•km이고, 1550nm에서 제로 분산입니다. 시스템 속도는 20Gbit/s 및 40Gbit/s에 도달할 수 있어 단일 파장 초장거리 전송에 가장 적합한 파이버입니다. 그러나 제로 분산 특성으로 인해 DWDM을 사용하여 용량을 확장하면 비선형 효과가 발생하여 신호 크로스토크 및 4파 혼합 FWM이 발생하므로 DWDM에 적합하지 않습니다.
G.655 비제로 분산 이동 파이버: C 대역에서 G.655 비제로 분산 이동 파이버의 분산은 1~6 psnm•km이고, L 대역의 분산은 일반적으로 6~10 psnm•km입니다. 분산이 작아서 제로 분산 영역을 피하고, 4파 혼합 FWM을 억제하며, DWDM 용량 확장 및 고속 시스템 개방에 사용할 수 있습니다. 새로운 G.655 파이버는 유효 영역을 일반 광섬유의 1.5~2배로 확장할 수 있습니다. 유효 영역이 크면 전력 밀도를 줄이고 광섬유의 비선형 효과를 줄일 수 있습니다.
43. 광섬유의 비선형성은 무엇입니까?
답변: 이는 광섬유의 광출력이 특정 값을 초과하면 광섬유의 굴절률이 광출력과 비선형적으로 연관되고 라만 산란과 브릴루앙 산란이 발생하여 입사광의 주파수가 변한다는 것을 의미합니다.
44. 광섬유의 비선형성은 전송에 어떤 영향을 미칠까요?
답변: 비선형 효과는 일부 추가 손실과 간섭을 일으켜 시스템 성능을 저하시킵니다. WDM 시스템의 광 전력은 크고 광섬유를 따라 먼 거리를 전송하므로 비선형 왜곡이 발생합니다. 비선형 왜곡에는 자극 산란과 비선형 굴절의 두 가지 유형이 있습니다. 그 중 자극 산란에는 라만 산란과 브릴루앙 산란이 포함됩니다. 위의 두 가지 유형의 산란은 입사광의 에너지를 감소시켜 손실을 발생시킵니다. 입력 광섬유 전력이 작을 때는 무시할 수 있습니다.
45. PON(Passive Optical Network)이란 무엇입니까?
답변: PON은 커플러와 스플리터와 같은 수동 광소자를 기반으로 하는 로컬 사용자 접속 네트워크 내의 광섬유 루프 광 네트워크입니다.
광섬유 감쇠의 다양한 원인
1. 섬유 감쇠를 유발하는 주요 요인은 다음과 같습니다: 내재성, 굽힘, 압출, 불순물, 불균일성 및 도킹.
본질적인 손실: 광섬유의 본질적인 손실로, 레이리 산란, 본질적인 흡수 등이 포함됩니다.
굽힘: 광섬유가 구부러지면 광섬유 내의 빛 일부가 산란으로 인해 손실되어 손실이 발생합니다.
압출: 광섬유가 압착될 때 약간 구부러져 발생하는 손실.
불순물: 광섬유의 불순물은 광섬유 내에서 전파되는 빛을 흡수하고 산란시켜 손실을 발생시킵니다.
불균일성: 광섬유 재료의 굴절률이 불균일하여 발생하는 손실.
도킹: 광섬유가 도킹될 때 발생하는 손실로, 예: 축이 다른 경우(단일모드 광섬유 동축성 요구 사항은 0.8μm 미만), 단면이 축과 수직이 아닌 경우, 단면이 고르지 않은 경우, 도킹 코어 직경이 일치하지 않는 경우, 융착 품질이 좋지 않은 경우 등이 있습니다.
빛이 광섬유의 한쪽 끝에서 들어와 다른 쪽 끝에서 나갈 때 빛의 강도는 약해집니다. 즉, 광 신호가 광섬유를 통해 전파된 후 일부 광 에너지가 감쇠됩니다. 이는 광섬유에 특정 물질이 있거나 어떤 이유로 광 신호의 통과를 막고 있음을 보여줍니다. 이것이 광섬유의 전송 손실입니다. 광섬유의 손실을 줄여야만 광 신호가 원활하게 통과할 수 있습니다.
2. 광섬유 손실의 분류
광섬유 손실은 광섬유의 내재적 손실과 광섬유가 만들어진 후 사용 조건에 의해 발생하는 추가 손실로 대략 나눌 수 있습니다. 구체적인 하위 구분은 다음과 같습니다.
광섬유 손실은 고유 손실과 추가 손실로 나눌 수 있습니다.
고유 손실에는 산란 손실, 흡수 손실, 불완전한 광섬유 구조로 인한 손실이 포함됩니다.
추가 손실에는 미세 굽힘 손실, 굽힘 손실 및 스플라이싱 손실이 포함됩니다.
그 중 광섬유를 깔 때 인위적으로 추가 손실이 발생합니다. 실제 응용 분야에서는 광섬유를 하나씩 연결하는 것이 불가피하며 광섬유 연결은 손실을 발생시킵니다. 광섬유의 미세 굽힘, 압착 및 스트레칭도 손실을 발생시킵니다. 이는 모두 광섬유의 사용 조건으로 인해 발생하는 손실입니다. 주된 이유는 이러한 조건에서 광섬유 코어의 전송 모드가 변경되었기 때문입니다. 추가 손실은 가능한 한 피할 수 있습니다. 아래에서는 광섬유의 고유한 손실에 대해서만 논의합니다.
고유손실 중 산란손실과 흡수손실은 광섬유 재료 자체의 특성에 의해 결정되며, 다른 작동 파장에서 발생하는 고유손실도 다릅니다. 손실 발생 메커니즘을 이해하고 다양한 요인으로 인한 손실 크기를 정량적으로 분석하는 것은 저손실 광섬유의 개발과 광섬유의 합리적 사용을 위해 매우 중요합니다.
3. 재료의 흡수 손실
광섬유를 만드는 데 사용되는 재료는 빛 에너지를 흡수할 수 있습니다. 광섬유 재료의 입자가 빛 에너지를 흡수한 후 진동하고 열을 발생시키고 에너지가 손실되어 흡수 손실이 발생합니다. 우리는 물질이 원자와 분자로 구성되어 있고 원자는 원자핵과 핵외 전자로 구성되어 있으며 전자는 특정 궤도에서 원자핵 주위를 돌고 있다는 것을 알고 있습니다. 이것은 우리가 살고 있는 지구와 금성, 화성과 같은 행성이 태양 주위를 돌고 있는 것과 같습니다. 각 전자는 특정 에너지를 가지고 특정 궤도에 있습니다. 즉, 각 궤도는 특정 에너지 레벨을 가지고 있습니다.
핵에 가까운 궤도 에너지 준위는 낮고, 핵에서 먼 궤도 에너지 준위는 높습니다. 궤도 간의 이 에너지 준위 차이의 크기를 에너지 준위 차이라고 합니다. 전자가 낮은 에너지 준위에서 높은 에너지 준위로 전이할 때, 해당 에너지 준위 차이의 에너지를 흡수합니다.
광섬유에서 특정 에너지 레벨의 전자가 에너지 레벨 차이에 해당하는 파장의 빛에 의해 조사될 때, 낮은 에너지 레벨 궤도의 전자는 더 높은 에너지 레벨의 궤도로 전이합니다. 이 전자는 빛 에너지를 흡수하여 빛 흡수 손실이 발생합니다.
광섬유를 만드는 기본 재료인 이산화규소(SiO2)는 빛 자체를 흡수합니다. 하나는 자외선 흡수라고 하고 다른 하나는 적외선 흡수라고 합니다. 현재 광섬유 통신은 일반적으로 0.8~1.6μm의 파장 범위에서만 작동하므로 이 작동 범위에서의 손실만 논의합니다.
석영 유리에서 전자 전이에 의해 생성되는 흡수 피크는 자외선 영역에서 파장 0.1~0.2μm 정도이다. 파장이 증가함에 따라 흡수 효과는 점차 감소하지만 영향을 받는 영역은 매우 넓어 파장 1μm 이상까지이다. 그러나 자외선 흡수는 적외선 영역에서 작동하는 석영 광섬유에 거의 영향을 미치지 않는다. 예를 들어, 파장 0.6μm의 가시광선 영역에서 자외선 흡수는 1dB/km에 도달할 수 있고, 파장 0.8μm에서는 0.2~0.3dB/km로 떨어지고, 파장 1.2μm에서는 약 0.1dB/km에 불과하다.
석영 광섬유의 적외선 흡수 손실은 적외선 물질의 분자 진동으로 인해 발생합니다. 2μm 이상의 대역에는 여러 개의 진동 흡수 피크가 있습니다.
광섬유 내의 각종 도핑 원소의 영향으로 석영 광섬유는 2μm 이상의 대역에서 낮은 손실 창을 갖는 것이 불가능하며, 파장 1.85μm에서의 이론적인 한계 손실은 ldB/km이다.
연구를 통해 석영 유리에는 문제를 일으키는 "파괴 분자"가 있다는 사실도 발견되었는데, 주로 구리, 철, 크롬, 망간 등과 같은 유해한 전이 금속 불순물입니다. 이러한 "나쁜 놈들"은 광 조사 하에서 광 에너지를 탐욕스럽게 흡수하고, 뛰어다니며, 광 에너지 손실을 일으킵니다. "문제 분자"를 제거하고 광섬유를 만드는 데 사용되는 재료를 화학적으로 정제하면 손실을 크게 줄일 수 있습니다.
석영 광섬유의 또 다른 흡수원은 하이드록실(OHˉ)입니다. 그 기간의 연구에 따르면, 사람들은 하이드록실이 광섬유의 작동 대역에서 0.95μm, 1.24μm 및 1.38μm의 세 가지 흡수 피크를 가지고 있다는 것을 발견했으며, 그 중 1.38μm 파장의 흡수 손실이 가장 심각하고 광섬유에 가장 큰 영향을 미칩니다. 1.38μm 파장에서 수산화물 함량이 0.0001에 불과하여 발생하는 흡수 피크 손실은 33dB/km에 달합니다.
이러한 수산화물은 어디에서 오는가? 수산화물의 공급원은 다양하다. 첫째, 광섬유를 만드는 데 사용되는 재료에는 물과 수산화물 화합물이 있다. 이러한 수산화물 화합물은 원료 정제 과정에서 제거하기 쉽지 않으며, 결국 수산화물 형태로 광섬유에 남는다. 둘째, 광섬유를 만드는 데 사용되는 수산화물에는 소량의 물이 있다. 셋째, 광섬유 제조 공정 중 화학 반응으로 인해 물이 생성된다. 넷째, 외부 공기가 유입되어 수증기가 유입된다. 그러나 현재의 제조 공정은 상당히 높은 수준으로 발전했으며 수산화물 함량은 광섬유에 미치는 영향을 무시할 수 있을 만큼 충분히 낮은 수준으로 떨어졌다.
4. 산란손실
어두운 밤에 하늘에 손전등을 비추면 빛줄기를 볼 수 있습니다. 사람들은 또한 밤하늘에서 탐조등에서 나오는 두꺼운 빛줄기를 보았습니다.
그렇다면 왜 우리는 이런 빛줄기를 보는 것일까요? 이는 대기 중에 연기와 먼지와 같은 작은 입자가 많이 떠다니기 때문입니다. 빛이 이런 입자에 비추면 산란되어 사방으로 날아갑니다. 이 현상은 레이리가 처음 발견했기 때문에 사람들은 이 산란을 "레이리 산란"이라고 불렀습니다.
산란은 어떻게 일어날까요? 물질을 구성하는 분자, 원자, 전자와 같은 작은 입자는 특정 고유 주파수에서 진동하고 진동 주파수에 해당하는 파장의 빛을 방출할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 입자의 진동 주파수는 입자의 크기에 따라 결정됩니다. 입자가 클수록 진동 주파수가 낮아지고 방출되는 빛의 파장이 길어지고, 입자가 작을수록 진동 주파수가 높아지고 방출되는 빛의 파장이 짧아집니다. 이 진동 주파수를 입자의 고유 진동 주파수라고 합니다. 그러나 이 진동은 그 자체로 생성되지 않으며 일정량의 에너지가 필요합니다. 입자에 특정 파장의 빛이 조사되고 조사된 빛의 주파수가 입자의 고유 진동 주파수와 같으면 공명이 발생합니다. 입자의 전자는 이 진동 주파수에서 진동하기 시작하여 입자가 모든 방향으로 빛을 산란시키고 입사광의 에너지가 흡수되어 입자의 에너지로 변환되고 입자는 그 에너지를 빛 에너지의 형태로 다시 방출합니다. 그러므로 바깥에서 관찰하는 사람에게는 빛이 입자에 부딪힌 후 사방으로 날아가는 것처럼 보입니다.
레이리 산란은 광섬유에서도 발생하며, 이로 인해 발생하는 광 손실을 레이리 산란 손실이라고 합니다. 현재의 광섬유 제조 기술 수준을 감안하면 레이리 산란 손실은 불가피하다고 할 수 있습니다. 그러나 레이리 산란 손실의 크기는 빛의 파장의 4제곱에 반비례하므로 광섬유가 장파장 영역에서 작동하면 레이리 산란 손실의 영향을 크게 줄일 수 있습니다.
5. 선천적 결핍증, 누구도 도울 수 없다
광섬유 구조는 거품, 불순물 또는 광섬유의 불균일한 두께와 같이 불완전합니다. 특히 불균일한 코어-클래딩 인터페이스입니다. 빛이 이러한 장소에 도달하면 빛의 일부가 모든 방향으로 산란되어 손실이 발생합니다. 이 손실은 광섬유 제조 공정을 개선하여 극복할 수 있습니다. 산란으로 인해 빛이 모든 방향으로 방출되고 산란된 빛의 일부는 광섬유 전파의 반대 방향으로 반사됩니다. 산란된 빛의 이 부분은 광섬유의 입사단에서 수신될 수 있습니다. 빛의 산란으로 인해 일부 광 에너지가 손실되어 바람직하지 않습니다. 그러나 이 현상은 우리도 사용할 수 있습니다. 송신단에서 수신된 빛의 강도를 분석하면 이 광섬유의 중단점, 결함 및 손실을 확인할 수 있기 때문입니다. 이런 식으로 인간의 독창성을 통해 나쁜 것을 좋은 것으로 바꿀 수 있습니다.
광섬유 손실 최근 몇 년 동안 광섬유 통신은 많은 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 광섬유 통신을 실현하는 데 중요한 문제는 광섬유의 손실을 최대한 줄이는 것입니다. 소위 손실은 단위 길이당 광섬유의 감쇠를 말하며 단위는 dB/km입니다. 광섬유 손실 수준은 전송 거리 또는 중계국 간 거리에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 광섬유 손실을 이해하고 줄이는 것은 광섬유 통신에 큰 실질적 의의가 있습니다.
1. 광섬유의 흡수손실
이는 광섬유 재료와 불순물에 의한 광 에너지의 흡수로 인해 발생합니다. 이들은 광섬유에서 열 에너지의 형태로 광 에너지를 소모하는데, 이는 광섬유 손실에서 중요한 손실입니다. 흡수 손실에는 다음이 포함됩니다.
① 재료의 고유 흡수 손실 재료의 고유 흡수로 인해 발생하는 손실입니다. 두 개의 대역이 있는데, 하나는 근적외선의 8-12μm 영역에 있습니다. 이 대역의 고유 흡수는 진동 때문입니다. 재료의 다른 고유 흡수 대역은 자외선 대역에 있습니다. 흡수가 매우 강하면 꼬리가 0.7-1.1μm 대역으로 끌립니다.
② 도펀트 및 불순물 이온에 의한 흡수 손실 광섬유 재료에는 철, 구리, 크롬 등의 전이 금속이 포함되어 있습니다. 이들은 고유한 흡수 피크와 흡수 대역을 가지고 있으며 원자가 상태에 따라 다릅니다. 전이 금속 이온의 흡수로 인한 광섬유 손실은 농도에 따라 달라집니다. 또한 OH-의 존재도 흡수 손실을 일으킵니다. OH-의 기본 흡수 피크는 2.7μm에 가깝고 흡수 대역은 0.5-1.0μm 범위에 있습니다. 순수한 석영 광섬유의 경우 불순물로 인한 손실은 무시할 수 있습니다.
③ 원자 결함 흡수 손실 광섬유 소재에 가열이나 강한 복사를 가하면 자극을 받아 원자 결함이 발생하면서 빛의 흡수와 손실이 발생하지만 일반적으로 그 영향은 매우 작습니다.
2. 광섬유의 산란손실
광섬유 내부의 산란은 전송 전력을 감소시키고 손실을 발생시킵니다. 가장 중요한 산란은 레이리 산란으로, 광섬유 재료 내부의 밀도와 구성 변화로 인해 발생합니다.
광섬유 재료의 가열 과정에서 열 교반으로 인해 원자의 압축성이 고르지 않고 재료의 밀도가 고르지 않으며 굴절률이 고르지 않습니다. 이 고르지 않음은 냉각 과정에서 고정되고 그 크기는 광파의 파장보다 작습니다. 빛이 광파의 파장보다 작고 전송 중에 무작위 변동이 있는 이러한 고르지 않은 재료를 만나면 전송 방향이 바뀌고 산란이 발생하고 손실이 발생합니다. 또한 광섬유에 포함된 산화물의 농도가 고르지 않고 도핑이 고르지 않으면 산란과 손실이 발생할 수도 있습니다.
3. 도파관 산란 손실
이것은 인터페이스의 무작위 왜곡 또는 거칠기에 의해 발생하는 산란입니다. 사실, 그것은 표면 왜곡 또는 거칠기에 의해 발생하는 모드 변환 또는 모드 결합입니다. 한 모드는 인터페이스의 변동으로 인해 다른 전송 모드와 복사 모드를 생성합니다. 광섬유에서 전송되는 다양한 모드의 감쇠가 다르기 때문에 장거리 모드 변환 과정에서 감쇠가 낮은 모드가 감쇠가 큰 모드가 됩니다. 연속 변환 및 역 변환 후 각 모드의 손실은 균형을 이루지만 모드 전체는 추가 손실을 생성합니다. 즉, 모드 변환으로 인해 추가 손실이 발생합니다. 이 추가 손실은 도파관 산란 손실입니다. 이 손실을 줄이려면 광섬유 제조 공정을 개선해야 합니다. 잘 당겨지거나 고품질의 광섬유의 경우 이 손실은 기본적으로 무시할 수 있습니다.
4. 광섬유 굽힘으로 인한 복사 손실
광섬유는 부드럽고 구부릴 수 있습니다. 그러나 어느 정도 구부린 후에는 광섬유가 빛을 안내할 수 있지만 빛의 전송 경로를 변경합니다. 전송 모드에서 복사 모드로 변환하면 빛 에너지의 일부가 클래딩으로 침투하거나 클래딩을 통과하여 복사 모드가 되어 누출되어 손실이 발생합니다. 굽힘 반경이 5~10cm보다 클 경우 굽힘으로 인한 손실은 무시할 수 있습니다.
출처: 동관 HX 섬유 기술 유한회사
