1.광섬유는 어떻게 결합되나요?
답변: 광섬유는 투명한 광학 재료로 만들어진 코어와 클래딩 및 코팅층이라는 두 가지 기본 부분으로 구성됩니다.
2. 광섬유 라인의 전송 특성을 설명하는 기본 매개변수는 무엇입니까?
답변: 여기에는 손실, 분산, 대역폭, 차단 파장, 모드 필드 직경 등이 포함됩니다.
3. 광섬유 감쇠의 원인은 무엇입니까?
답변: 섬유 감쇠는 파장과 관련된 섬유의 두 단면 사이의 광 출력 감소를 의미합니다. 감쇠의 주요 원인은 커넥터와 조인트로 인한 산란, 흡수 및 광 손실입니다.
4. 광섬유 감쇠계수는 어떻게 정의되나요?
답변: 이는 정상 상태에서 균일한 광섬유의 단위 길이당 감쇠량(dB/km)으로 정의됩니다.
5. 삽입 손실이란 무엇입니까?
답변: 광전송선로에 광부품(커넥터나 커플러 삽입 등)을 삽입함으로써 발생하는 감쇠를 말합니다.
6. 광섬유의 대역폭은 무엇과 관련이 있습니까?
답변: 광섬유의 대역폭은 광섬유의 전달함수에서 제로 주파수의 진폭에 비해 광전력의 진폭이 50% 또는 3dB만큼 감소할 때의 변조 주파수를 나타냅니다. 광섬유의 대역폭은 대략 길이에 반비례하며, 대역폭과 길이의 곱은 일정합니다.
7. 광섬유 분산에는 몇 가지 유형이 있나요? 그것은 무엇과 관련이 있습니까?
답변: 광섬유의 분산은 모드 분산, 재료 분산 및 구조 분산을 포함하여 광섬유의 군지연이 확대되는 것을 의미합니다. 이는 광원과 광섬유의 특성에 따라 달라집니다.
8. 광섬유에서 전파되는 신호의 분산 특성을 어떻게 설명합니까?
답변: 이는 펄스 확장, 광섬유 대역폭, 광섬유 분산 계수의 세 가지 물리량으로 설명할 수 있습니다.
9. 컷오프 파장은 무엇입니까?
답변: 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 미치나요?
대답: 광섬유의 분산으로 인해 광섬유 전송 중에 광 펄스가 넓어져 비트 오류율, 전송 거리 및 시스템 속도에 영향을 미칩니다.
11. 후방산란법이란 무엇입니까?
답변: 후방 산란 방법은 광섬유 길이에 따른 감쇠를 측정하는 방법입니다. 광섬유의 광 출력 대부분은 앞으로 전파되지만 일부는 발광체 방향으로 후방 산란됩니다. 후방 산란의 시간 곡선을 관찰하기 위해 발광체에 분광계를 사용하면 연결된 균일 광섬유의 길이와 감쇠를 한쪽 끝에서 측정할 수 있을 뿐만 아니라 국부적 불규칙성, 중단점 및 조인트와 커넥터로 인한 광 전력 손실도 측정할 수 있습니다.
12. 광시간 영역 반사계(OTDR)의 테스트 원리는 무엇입니까? 그 기능은 무엇입니까?
답변: OTDR은 빛의 후방 산란과 프레넬 반사의 원리를 기반으로 합니다. 광섬유에서 빛이 전파될 때 발생하는 후방 산란광을 사용하여 감쇠 정보를 얻습니다. 광섬유 감쇠, 연결 손실, 광섬유 결함 지점 위치를 측정하고 광섬유 길이에 따른 손실 분포를 이해하는 데 사용할 수 있습니다. 광케이블 건설, 유지 보수 및 모니터링에 없어서는 안될 도구입니다. 주요 지표에는 동적 범위, 감도, 분해능, 측정 시간 및 사각지대가 포함됩니다.
13.OTDR의 사각지대란 무엇인가요? 테스트에 어떤 영향이 있나요? 실제 테스트에서 사각지대를 어떻게 처리하나요?
답변: 일반적으로 활성 커넥터 및 기계적 조인트와 같은 특징점에 의해 생성된 반사로 인해 OTDR 수신단의 포화로 인해 발생하는 일련의 "사각지대"를 사각지대라고 합니다.
광섬유의 블라인드 영역은 이벤트 블라인드 영역과 감쇠 블라인드 영역으로 구분됩니다. 반사 피크의 시작점에서 활성 커넥터의 개입으로 인해 발생하는 수신기 포화 피크까지의 길이를 이벤트 블라인드 영역이라고 합니다. 반사 피크의 시작점부터 광섬유의 활성 커넥터 개입으로 인해 발생하는 다른 식별 가능한 이벤트 지점까지의 거리를 감쇠 사각 영역이라고 합니다.
OTDR의 경우 사각지대가 작을수록 좋습니다. 펄스 확장 폭이 증가하면 사각지대가 증가합니다. 펄스 폭을 늘리면 측정 길이가 늘어나지만 측정 사각지대도 늘어납니다. 따라서 광섬유를 테스트할 때 광섬유와 OTDR 액세서리의 인접 이벤트 지점을 측정하려면 좁은 펄스를 사용해야 하고, 광섬유의 끝 부분을 측정하려면 넓은 펄스를 사용해야 합니다.
14.OTDR은 다양한 유형의 광섬유를 측정할 수 있나요?
A: 단일 모드 OTDR 모듈을 사용하여 다중 모드 광섬유를 측정하거나 다중 모드 OTDR 모듈을 사용하여 코어 직경이 62.5mm인 단일 모드 광섬유를 측정하는 경우 광섬유 길이의 측정 결과는 영향을 받지 않지만 광섬유 손실, 광 커넥터 손실 및 반사 손실 결과는 올바르지 않습니다. 따라서 광섬유를 측정할 때에는 측정하려는 광섬유와 일치하는 OTDR을 선택해야 모든 성능지표에 대해 올바른 결과를 얻을 수 있습니다.
15. 일반적인 광학 테스트 장비에서 "1310nm" 또는 "1550nm"은 무엇을 의미합니까?
A: 광신호의 파장을 말합니다. 광섬유 통신에 사용되는 파장 범위는 근적외선 영역으로 800nm에서 1700nm 사이의 파장을 갖는다. 흔히 단파장 대역과 장파장 대역으로 나뉘는데 전자는 850nm 파장을 말하고 후자는 1310nm와 1550nm 파장을 말한다.
16. 현재 상용 광섬유에서 분산이 가장 작은 빛의 파장은 무엇입니까? 손실이 가장 작은 빛의 파장은 무엇입니까?
답: 파장이 1310nm인 빛은 분산이 가장 작고, 파장이 1550nm인 빛은 손실이 가장 작습니다.
17. 광섬유 코어의 굴절률 변화에 따라 광섬유는 어떻게 분류되나요?
답변: 스텝 인덱스 광섬유와 경사 인덱스 광섬유로 나눌 수 있습니다. 스텝 인덱스 광섬유는 대역폭이 좁아 소용량 단거리 통신에 적합합니다. 경사지수 광섬유는 대역폭이 넓어 중대형 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 대략 1~10μm입니다. 주어진 작동 파장에서는 단일 기본 모드만 전송되며 이는 대용량 및 장거리 통신 시스템에 적합합니다. 다중 모드 광섬유는 코어 직경이 약 50~60μm인 여러 모드의 광파를 전송할 수 있으며 전송 성능은 단일 모드 광섬유보다 나쁩니다.
다중화 보호의 전류 차동 보호를 전송할 때 변전소 통신실에 설치된 광전자 변환 장치와 주 제어실에 설치된 보호 장치 사이에 다중 모드 광섬유가 사용되는 경우가 많습니다.
19. 스텝-인덱스 광섬유의 개구수(NA)의 중요성은 무엇입니까?
답: 개구수(NA)는 광섬유의 집광 능력을 나타냅니다. NA가 클수록 광섬유의 빛 수집 능력이 강해집니다.
20. 단일모드 광섬유의 복굴절은 무엇입니까?
답변: 단일 모드 광섬유에는 두 가지 직교 편광 모드가 있습니다. 광섬유가 원통형으로 완전히 대칭이 아닐 때 두 직교 편광 모드는 축퇴되지 않습니다. 두 직교 편광 모드의 굴절률 차이의 절대값이 복굴절입니다.
21. 가장 일반적인 광케이블 구조는 무엇입니까?
답변: 레이어 트위스트 유형과 스켈레톤 유형의 두 가지 유형이 있습니다.
22. 광케이블의 주요 구성요소는 무엇입니까?
답변: 주로 섬유 코어, 광섬유 그리스, 외장재, PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 및 기타 재료로 구성됩니다.
23. 광케이블의 갑옷은 무엇을 의미합니까?
답: 특수용도의 광케이블(해저 광케이블 등)에 사용되는 보호소자(보통 강철선이나 강철벨트)를 말합니다. 갑옷은 광케이블의 내부 피복에 부착됩니다.
24. 광케이블의 피복에는 어떤 재료가 사용됩니까?
답변: 광케이블의 외장 또는 외장은 일반적으로 폴리에틸렌(PE) 및 폴리염화비닐(PVC) 재질로 만들어지며, 그 기능은 외부 영향으로부터 케이블 코어를 보호하는 것입니다.
25. 전력 시스템에 사용되는 특수 광케이블을 나열하십시오.
답변: 주로 세 가지 특수 광케이블이 있습니다.
접지선 복합 광케이블(OPGW)은 강철 피복 알루미늄 연선 구조의 전력선에 광섬유를 배치합니다. OPGW 광케이블의 적용은 접지선과 통신의 이중 기능을 가지고 있어 전주 및 타워의 활용률을 효과적으로 향상시킵니다.
래핑된 광케이블(GWWOP)은 기존 전송선이 있는 경우 이 유형의 광케이블을 접지선에 감거나 걸어 놓습니다.
자립형 광케이블(ADSS)은 강한 인장 강도를 가지며 두 개의 전력 타워 사이에 직접 걸 수 있으며 최대 범위는 최대 1000m입니다.
26. OPGW 광케이블의 적용 구조는 몇 가지입니까?
대답: 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 스테인레스 스틸 튜브 구조 (중앙 스테인레스 스틸 튜브 구조, 스테인레스 스틸 튜브 층 트위스트 구조); 6) 복합 스테인레스 스틸 튜브 구조 (중앙 스테인레스 스틸 튜브 구조, 스테인레스 스틸 튜브 층 트위스트 구조).
27. OPGW 광케이블 코어 외부 연선의 주요 구성 요소는 무엇입니까?
답변: AA선(알루미늄 합금선)과 AS선(알루미늄 피복 강선)으로 구성됩니다.
28. OPGW 광케이블 모델을 선택하는 데 필요한 기술 조건은 무엇입니까?
답: 1) OPGW 케이블의 공칭 인장 강도(RTS)(kN); 2) OPGW 케이블의 광섬유 코어(SM) 수; 3) 단락 전류(kA); 4) 단락 시간(들) 5) 온도범위(℃).
29. 광케이블의 굽힘 정도는 어떻게 제한되나요?
답변: 광케이블의 굽힘 반경은 광케이블 외경의 20배 이상이어야 하며, 시공 시(비정적 상태) 광케이블 외경의 30배 이상이어야 합니다.
30. ADSS 광케이블 엔지니어링 시 주의할 점은 무엇입니까?
답변: 광케이블 기계 설계, 정지 지점 결정, 지원 하드웨어 선택 및 설치의 세 가지 핵심 기술이 있습니다.
31. 광케이블 피팅의 주요 유형은 무엇입니까?
답변: 광케이블 피팅은 주로 인장 클램프, 서스펜션 클램프, 진동 절연체 등을 포함하여 광케이블을 설치하는 데 사용되는 하드웨어를 말합니다.
32. 광섬유 커넥터에는 가장 기본적인 두 가지 성능 매개변수가 있는데, 그것은 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 매개 변수에 중점을 둡니다.
33. 일반적으로 사용되는 광섬유 커넥터에는 몇 가지 유형이 있습니까?
대답: 다양한 분류 방법에 따라 광섬유 커넥터는 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 다양한 전송 매체에 따라 단일 모드 광섬유 커넥터와 다중 모드 광섬유 커넥터로 나눌 수 있습니다. 다양한 구조에 따라 FC, SC, ST, D4, DIN, Biconic, MU, LC, MT 등과 같은 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 다음과 같은 항목이 공통적으로 발견된다. 그들의 이름을 표시해 주세요.
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(또는 삽입 손실)은 무엇입니까?
답변: 커넥터 삽입으로 인해 전송선로의 유효 전력이 감소하는 값을 나타냅니다. 사용자의 경우 값이 작을수록 좋습니다. ITU-T는 그 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 요소를 측정한 것입니다. 일반적인 값은 25dB 이상이어야 합니다.
37. 발광 다이오드와 반도체 레이저에서 방출되는 빛의 가장 두드러진 차이점은 무엇입니까?
답변: 발광 다이오드에서 생성된 빛은 스펙트럼이 넓은 비간섭성 빛입니다. 레이저에 의해 생성된 빛은 매우 좁은 스펙트럼을 가진 간섭성 빛입니다.
38. 발광 다이오드(LED)와 반도체 레이저(LD)의 작동 특성 사이의 가장 분명한 차이점은 무엇입니까?
답변: LED에는 임계값이 없지만 LD에는 임계값이 있습니다. 레이저는 주입된 전류가 임계값을 초과하는 경우에만 생성됩니다.
39. 일반적으로 사용되는 단일 세로 모드 반도체 레이저 두 가지는 무엇입니까?
대답: DFB 레이저와 DBR 레이저는 둘 다 분산 피드백 레이저이며, 광학 피드백은 광 공동의 분산 피드백 브래그 격자에 의해 제공됩니다.
40. 광수신 장치의 두 가지 주요 유형은 무엇입니까?
답변: 주로 포토다이오드(PIN 튜브)와 애벌런치 포토다이오드(APD)입니다.
41. 광섬유 통신 시스템에서 노이즈를 발생시키는 요인은 무엇입니까?
답변: 부적격 소광비에 의한 잡음, 빛 세기의 무작위 변화에 의한 잡음, 시간 지터에 의한 잡음, 수신기의 점 잡음 및 열 잡음, 광섬유의 모드 잡음, 분산에 의한 펄스 확장에 의한 잡음, LD의 모드 분포 잡음, LD의 주파수 처프에 의한 잡음, 반사에 의한 잡음이 있다.
42. 현재 전송망 구축에 주로 사용되는 광섬유는 무엇입니까? 주요 특징은 무엇입니까?
답변: 세 가지 주요 유형, 즉 G.652 기존 단일 모드 광섬유, G.653 분산 이동 단일 모드 광섬유, G.655 비제로 분산 이동 광섬유가 있습니다.
G.652 단일 모드 광섬유는 C 밴드 1530-1565nm 및 L 밴드 1565-1625nm에서 일반적으로 17-22psnm·km의 큰 분산을 갖습니다. 시스템 속도가 2.5Gbit/s 이상에 도달하면 분산 보상이 필요합니다. 10Gbit/s에서는 시스템 분산 보상 비용이 상대적으로 높습니다. 현재 전송 네트워크에서 가장 일반적으로 사용되는 광섬유입니다.
C-밴드와 L-밴드에서 G.653 분산 이동 광섬유의 분산은 일반적으로 -1-3.5psnm·km이며, 1550nm에서는 분산이 0입니다. 시스템 속도는 20Gbit/s 및 40Gbit/s에 도달할 수 있어 단일 파장 초장거리 전송에 가장 적합한 광섬유입니다. 그러나 분산이 전혀 없는 특성으로 인해 DWDM을 용량 확장에 사용할 경우 비선형 효과가 발생하여 신호 누화 및 4파장 혼합 FWM이 발생하므로 DWDM에는 적합하지 않습니다.
G.655 넌제로 분산 이동 광섬유: C 대역에서 G.655 넌제로 분산 이동 광섬유의 분산은 1~6psnm·km이고, L 밴드의 분산은 일반적으로 6~10psnm·km입니다. 분산이 작아서 제로 분산 영역을 피하고 4파 혼합 FWM을 억제하며 DWDM 용량 확장 및 고속 시스템 개방에 사용할 수 있습니다. 새로운 G.655 광섬유는 유효 면적을 일반 광섬유의 1.5~2배까지 확장할 수 있습니다. 유효 면적이 크면 전력 밀도를 줄이고 광섬유의 비선형 효과를 줄일 수 있습니다.
43. 광섬유의 비선형성은 무엇입니까?
답변: 광섬유의 광 출력이 특정 값을 초과하면 광섬유의 굴절률이 광 출력과 비선형적으로 관련되어 라만 산란과 브릴루앙 산란이 발생하여 입사광의 주파수가 변경된다는 의미입니다.
44. 광섬유의 비선형성은 전송에 어떤 영향을 미치나요?
답변: 비선형 효과는 추가적인 손실과 간섭을 발생시켜 시스템 성능을 저하시킵니다. WDM 시스템의 광 출력은 크고 광섬유를 따라 장거리로 전송되므로 비선형 왜곡이 발생합니다. 비선형 왜곡에는 유도 산란과 비선형 굴절이라는 두 가지 유형이 있습니다. 그 중 유도 산란에는 라만 산란과 브릴루앙 산란이 있습니다. 위의 두 가지 유형의 산란은 입사광의 에너지를 감소시켜 손실을 유발합니다. 입력 광섬유 전력이 작은 경우 무시할 수 있습니다.
45. PON(수동형 광 네트워크)이란 무엇입니까?
답변: PON은 커플러 및 스플리터와 같은 수동 광 장치를 기반으로 하는 로컬 사용자 액세스 네트워크의 광섬유 루프 광 네트워크입니다.
광섬유 감쇠의 다양한 원인
1. 섬유 감쇠를 유발하는 주요 요인은 고유, 굽힘, 압출, 불순물, 불균일 및 도킹입니다.
고유: 레일리 산란, 고유 흡수 등을 포함하는 광섬유의 고유 손실입니다.
굽힘: 광섬유가 구부러지면 산란으로 인해 광섬유의 빛 중 일부가 손실되어 손실이 발생합니다.
압출(Extrusion): 광섬유를 눌렀을 때 약간의 구부러짐으로 인해 발생하는 손실입니다.
불순물: 광섬유의 불순물은 광섬유에 전파되는 빛을 흡수하고 산란시켜 손실을 유발합니다.
불균일성(Unevenness): 광섬유 소재의 굴절률이 불균일하여 발생하는 손실입니다.
도킹: 광섬유가 도킹될 때 발생하는 손실(예: 서로 다른 축(단일 모드 광섬유 동축 요구 사항은 0.8μm 미만), 끝면이 축에 수직이 아니고 끝면이 고르지 않고 도킹 코어 직경이 일치하지 않으며 융합 품질이 좋지 않습니다.
빛이 광섬유의 한쪽 끝에서 들어오고 다른 쪽 끝에서 나가면 빛의 강도가 약해집니다. 이는 광 신호가 광섬유를 통해 전파된 후 광 에너지의 일부가 감쇠된다는 것을 의미합니다. 이는 광섬유에 특정 물질이 있거나 어떤 이유로 광 신호의 통과를 차단하고 있음을 나타냅니다. 이는 광섬유의 전송 손실입니다. 광섬유의 손실을 줄여야만 광신호가 원활하게 전달될 수 있습니다.
2. 광섬유 손실의 분류
광섬유 손실은 크게 광섬유 고유의 손실과 광섬유 제작 후 사용 조건에 따라 발생하는 추가 손실로 나눌 수 있습니다. 구체적인 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 마이크로벤드 손실, 벤딩 손실 및 접합 손실이 포함됩니다.
그 중 광섬유를 포설하는 과정에서 인위적으로 추가적인 손실이 발생하게 된다. 실제 응용에서는 광섬유를 하나씩 연결하는 것이 불가피하며 광섬유 연결은 손실을 초래합니다. 광섬유의 미세 굽힘, 압착 및 늘어나는 현상도 손실을 유발합니다. 이는 모두 광섬유의 사용 조건으로 인해 발생하는 손실입니다. 주된 이유는 이러한 조건에서 광섬유 코어의 전송 모드가 변경되었기 때문입니다. 추가 손실을 최대한 방지할 수 있습니다. 아래에서는 광섬유의 본질적인 손실에 대해서만 논의합니다.
고유 손실 중 산란 손실과 흡수 손실은 광섬유 소재 자체의 특성에 따라 결정되며, 서로 다른 작동 파장에서 발생하는 고유 손실도 다릅니다. 저손실 광섬유의 개발과 광섬유의 합리적인 사용을 위해서는 손실 발생 메커니즘을 이해하고 다양한 요인에 의해 발생하는 손실의 크기를 정량적으로 분석하는 것이 매우 중요합니다.
3. 재료의 흡수손실
광섬유를 만드는 데 사용되는 재료는 빛 에너지를 흡수할 수 있습니다. 광섬유 소재의 입자는 빛 에너지를 흡수한 후 진동하여 열을 발생하고 에너지가 손실되어 흡수 손실이 발생합니다. 우리는 물질이 원자와 분자로 구성되어 있고, 원자는 원자핵과 핵외 전자로 구성되어 있으며, 전자는 원자핵을 중심으로 일정한 궤도를 돌고 있다는 것을 알고 있습니다. 이것은 우리가 살고 있는 지구와 같고, 금성이나 화성 같은 행성들이 태양 주위를 공전하는 것과 같습니다. 각 전자는 특정 에너지를 갖고 특정 궤도에 있습니다. 즉, 각 궤도에는 특정 에너지 수준이 있습니다.
핵에 가까운 궤도 에너지 준위는 더 낮고 핵에서 먼 궤도 에너지 준위는 더 높습니다. 이러한 궤도 간 에너지 준위 차이의 크기를 에너지 준위 차이라고 합니다. 전자가 낮은 에너지 준위에서 높은 에너지 준위로 전이할 때, 해당 에너지 준위 차이에 해당하는 에너지를 흡수합니다.
광섬유에서는 특정 에너지 준위의 전자에 그 에너지 준위 차이에 해당하는 파장의 빛이 조사되면 낮은 에너지 준위 궤도에 있던 전자가 더 높은 에너지 준위를 갖는 궤도로 천이하게 된다. 이 전자는 빛 에너지를 흡수하여 빛 흡수 손실을 초래합니다.
광섬유를 만드는 기본 물질인 이산화규소(SiO2)는 빛 자체를 흡수한다. 하나는 자외선 흡수라고 하고 다른 하나는 적외선 흡수라고 합니다. 현재 광섬유 통신은 일반적으로 0.8~1.6μm의 파장 범위에서만 작동하므로 이 작업 범위의 손실만 논의합니다.
석영 유리의 전자 전이에 의해 생성된 흡수 피크는 자외선 영역에서 약 0.1~0.2μm 파장입니다. 파장이 증가함에 따라 흡수 효과는 점차 감소하지만 영향을 받는 영역은 파장 1μm 이상까지 매우 넓습니다. 그러나 자외선 흡수는 적외선 영역에서 작동하는 석영 광섬유에 거의 영향을 미치지 않습니다. 예를 들어, 파장 0.6μm의 가시광선 영역에서는 자외선 흡수량이 1dB/km에 도달할 수 있으며, 파장 0.8μm에서는 0.2~0.3dB/km로 떨어지고, 파장 1.2μm에서는 약 0.1dB/km에 불과합니다.
석영 광섬유의 적외선 흡수 손실은 적외선 물질의 분자 진동으로 인해 발생합니다. 2μm 이상의 대역에는 여러 개의 진동 흡수 피크가 있습니다.
광섬유에 존재하는 다양한 도핑 원소의 영향으로 석영 광섬유는 2μm 이상의 대역에서 낮은 손실창을 갖는 것이 불가능하며, 1.85μm 파장에서의 이론적인 한계 손실은 ldB/km이다.
연구를 통해 석영 유리에는 문제를 일으키는 일부 "파괴적인 분자"가 있다는 사실도 밝혀졌습니다. 주로 구리, 철, 크롬, 망간 등과 같은 유해한 전이 금속 불순물이 있습니다. 이러한 "나쁜 놈"은 빛 조사 하에서 빛 에너지를 탐욕스럽게 흡수하고 뛰어다니며 빛 에너지 손실을 유발합니다. "문제 요인"을 제거하고 광섬유를 만드는 데 사용되는 재료를 화학적으로 정제하면 손실을 크게 줄일 수 있습니다.
석영 광섬유의 또 다른 흡수원은 수산기(OHˉ)입니다. 당시의 연구에 따르면 사람들은 수산기가 광섬유 작업 대역에 0.95μm, 1.24μm, 1.38μm의 세 가지 흡수 피크를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 그 중 1.38μm 파장의 흡수 손실이 가장 심각하고 광섬유에 가장 큰 영향을 미칩니다. 1.38μm의 파장에서 단 0.0001의 수산화물 함량으로 생성된 흡수 피크 손실은 33dB/km에 달합니다.
이 수산화물은 어디서 오는가? 수산화물의 공급원은 다양합니다. 첫째, 광섬유를 만드는 데 사용되는 재료에는 물과 수산화물 화합물이 있습니다. 이러한 수산화물 화합물은 원료 정제 과정에서 쉽게 제거되지 않으며 최종적으로 수산화물 형태로 광섬유에 남아 있습니다. 둘째, 광섬유를 만드는 데 사용되는 수산화물에는 소량의 물이 있습니다. 셋째, 광섬유 제조과정에서 화학반응으로 인해 물이 발생한다. 넷째, 외부 공기의 유입으로 수증기가 유입됩니다. 그러나 현재의 제조 공정은 상당히 높은 수준으로 발전했으며, 수산화물 함량은 광섬유에 미치는 영향을 무시할 수 있을 정도로 충분히 낮은 수준으로 떨어졌습니다.
4. 산란손실
어두운 밤에 하늘을 향해 손전등을 비추면 한 줄기 빛이 보입니다. 사람들은 또한 밤하늘의 탐조등에서 나오는 두꺼운 광선을 보았습니다.
그렇다면 우리는 왜 이러한 빛줄기를 볼 수 있을까요? 대기 중에는 연기나 먼지 등 작은 입자가 많이 떠 있기 때문이다. 빛이 이 입자에 닿으면 흩어지고 모든 방향으로 발사됩니다. 이 현상은 레일리(Rayleigh)에 의해 처음 발견되었기 때문에 사람들은 이 산란을 "레일리 산란"이라고 명명했습니다.
산란은 어떻게 발생합니까? 물질을 구성하는 분자, 원자, 전자와 같은 작은 입자는 특정 고유 주파수에서 진동하고 진동 주파수에 해당하는 파장의 빛을 방출할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 입자의 진동수는 입자의 크기에 따라 결정됩니다. 입자가 클수록 진동 주파수는 낮아지고 방출되는 빛의 파장은 길어집니다. 입자가 작을수록 진동 주파수는 높아지고 방출되는 빛의 파장은 짧아집니다. 이 진동 주파수를 입자의 고유 진동 주파수라고 합니다. 하지만 이 진동은 저절로 발생하는 것이 아니며 일정량의 에너지가 필요합니다. 입자에 특정 파장의 빛을 조사하면 조사된 빛의 주파수가 입자의 고유 진동 주파수와 동일해지면 공명이 발생합니다. 이 진동 주파수에서 입자 내의 전자가 진동하기 시작하여 입자가 빛을 모든 방향으로 산란하게 되고, 입사된 빛의 에너지가 흡수되어 입자의 에너지로 변환되고, 입자는 그 에너지를 빛 에너지의 형태로 다시 방출합니다. 따라서 외부에서 관찰하는 사람들에게는 빛이 입자에 부딪힌 후 모든 방향으로 날아가는 것처럼 보입니다.
레일리 산란은 광섬유에서도 발생하는데, 이로 인해 발생하는 빛의 손실을 레일리 산란 손실이라고 합니다. 현재의 광섬유 제조 기술 수준을 고려하면 레일리 산란 손실은 불가피하다고 할 수 있다. 그러나 레일리 산란 손실의 크기는 빛의 파장의 4승에 반비례하기 때문에 광섬유가 장파장 영역에서 동작할 경우 레일리 산란 손실의 영향을 크게 줄일 수 있다.
5. 선천적 결핍, 누구도 도와줄 수 없다
광섬유 구조는 기포, 불순물 또는 광섬유의 고르지 않은 두께, 특히 고르지 않은 코어 클래딩 인터페이스와 같이 불완전합니다. 빛이 이러한 장소에 도달하면 빛의 일부가 모든 방향으로 산란되어 손실이 발생합니다. 이러한 손실은 광섬유 제조 공정을 개선함으로써 극복될 수 있습니다. 산란은 빛이 모든 방향으로 방출되도록 하며, 산란된 빛의 일부는 광섬유 전파의 반대 방향으로 다시 반사됩니다. 산란된 빛의 이 부분은 광섬유의 입사 끝 부분에서 수신될 수 있습니다. 빛의 산란으로 인해 빛 에너지의 일부가 손실되는데, 이는 바람직하지 않습니다. 그러나 이 현상은 우리도 사용할 수 있습니다. 왜냐하면 송신단에서 수신된 빛 부분의 강도를 분석하면 이 광섬유의 중단점, 결함 및 손실을 확인할 수 있기 때문입니다. 이런 식으로 인간의 독창성을 통해 나쁜 일이 좋은 일로 바뀔 수 있습니다.
광섬유 손실 최근에는 광섬유 통신이 여러 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 광섬유 통신을 구현하는데 있어서 중요한 문제는 광섬유의 손실을 최대한 줄이는 것이다. 소위 손실이란 단위 길이당 광섬유의 감쇠량을 말하며 단위는 dB/km이다. 광섬유 손실 수준은 전송 거리나 중계국 간 거리에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 광섬유 손실을 이해하고 줄이는 것은 광섬유 통신에 있어 실질적인 의미가 크다.
1. 광섬유의 흡수손실
이는 광섬유 재료와 불순물이 빛 에너지를 흡수하기 때문에 발생합니다. 그들은 광섬유에서 열 에너지의 형태로 빛 에너지를 소비하는데, 이는 광섬유 손실에서 중요한 손실입니다. 흡수 손실에는 다음이 포함됩니다.
① 물질의 고유흡수손실 물질의 고유흡수로 인한 손실이다. 근적외선의 8-12μm 영역에 하나, 두 개의 대역이 있습니다. 이 밴드의 고유 흡수는 진동으로 인해 발생합니다. 물질의 다른 고유 흡수 대역은 자외선 대역에 있습니다. 흡수가 매우 강하면 꼬리가 0.7-1.1μm 대역으로 끌려갑니다.
②도펀트 및 불순물 이온에 의한 흡수손실 광섬유 소재에는 철, 구리, 크롬 등의 전이금속이 포함되어 있으며, 고유한 흡수 피크와 흡수대를 가지며 원자가 상태에 따라 다릅니다. 전이 금속 이온의 흡수로 인한 광섬유 손실은 농도에 따라 달라집니다. 또한 OH-의 존재로 인해 흡수 손실도 발생합니다. OH-의 기본 흡수 피크는 2.7μm 근처에 있고 흡수 밴드는 0.5-1.0μm 범위에 있습니다. 순수 석영 광섬유의 경우 불순물로 인한 손실은 무시할 수 있습니다.
③ 원자 결함 흡수 손실 광섬유 소재에 열을 가하거나 강하게 방사하면 자극을 받아 원자 결함이 발생하여 빛의 흡수 및 손실이 발생하지만 일반적으로 이 효과는 매우 작습니다.
2. 광섬유의 산란손실
광섬유 내부의 산란은 전송 전력을 감소시키고 손실을 발생시킵니다. 가장 중요한 산란은 레일리 산란(Rayleigh Scattering)으로, 이는 광섬유 소재 내부의 밀도와 구성 변화에 의해 발생합니다.
광섬유 재료의 가열 과정에서 열 교반으로 인해 원자의 압축성이 고르지 않고 재료의 밀도가 고르지 않으며 굴절률도 고르지 않습니다. 이러한 불균일성은 냉각 과정에서 고정되며 그 크기는 광파의 파장보다 작습니다. 빛이 광파의 파장보다 작고 전송 중에 불규칙한 변동을 보이는 이러한 요철 물질을 만나면 전송 방향이 바뀌고 산란이 발생하며 손실이 발생합니다. 또한, 광섬유에 포함된 산화물의 농도가 불균일하고 도핑이 불균일하면 산란과 손실도 발생할 수 있습니다.
3. 도파관 산란 손실
이는 경계면의 불규칙한 왜곡이나 거칠기로 인해 발생하는 산란입니다. 실제로는 표면 왜곡이나 거칠기로 인한 모드 변환 또는 모드 결합입니다. 한 모드는 인터페이스의 변동으로 인해 다른 전송 모드와 방사 모드를 생성합니다. 광섬유에서 전송되는 다양한 모드의 감쇠가 다르기 때문에 장거리 모드 변환 과정에서 감쇠가 적은 모드가 감쇠가 큰 모드가 됩니다. 연속 변환과 역변환 후에는 각 모드의 손실이 균형을 이루게 되지만, 모드 전체에서는 추가 손실이 발생하게 되는데, 즉 모드 변환으로 인해 추가 손실이 발생하게 된다. 이 추가 손실은 도파관 산란 손실입니다. 이러한 손실을 줄이기 위해서는 광섬유 제조공정의 개선이 필요하다. 잘 당겨지거나 품질이 좋은 광섬유의 경우 이러한 손실은 기본적으로 무시할 수 있습니다.
4. 광섬유 휘어짐으로 인한 방사선 손실
광섬유는 부드럽고 구부러질 수 있습니다. 그러나 어느 정도 구부린 후에는 광섬유가 빛을 안내할 수 있지만 빛의 전송 경로가 변경됩니다. 투과 모드에서 방사 모드로 전환되면 빛 에너지의 일부가 클래딩 내부로 침투하거나 클래딩을 통과하여 방사 모드가 되어 외부로 누출되어 손실이 발생하게 된다. 굽힘 반경이 5~10cm보다 크면 굽힘으로 인한 손실을 무시할 수 있습니다.
출처: 동관 HX 섬유 기술 유한 회사
1.광섬유는 어떻게 결합되나요?
답변: 광섬유는 투명한 광학 재료로 만들어진 코어와 클래딩 및 코팅층이라는 두 가지 기본 부분으로 구성됩니다.
2. 광섬유 라인의 전송 특성을 설명하는 기본 매개변수는 무엇입니까?
답변: 여기에는 손실, 분산, 대역폭, 차단 파장, 모드 필드 직경 등이 포함됩니다.
3. 광섬유 감쇠의 원인은 무엇입니까?
답변: 섬유 감쇠는 파장과 관련된 섬유의 두 단면 사이의 광 출력 감소를 의미합니다. 감쇠의 주요 원인은 커넥터와 조인트로 인한 산란, 흡수 및 광 손실입니다.
4. 광섬유 감쇠계수는 어떻게 정의되나요?
답변: 이는 정상 상태에서 균일한 광섬유의 단위 길이당 감쇠량(dB/km)으로 정의됩니다.
5. 삽입 손실이란 무엇입니까?
답변: 광전송선로에 광부품(커넥터나 커플러 삽입 등)을 삽입함으로써 발생하는 감쇠를 말합니다.
6. 광섬유의 대역폭은 무엇과 관련이 있습니까?
답변: 광섬유의 대역폭은 광섬유의 전달함수에서 제로 주파수의 진폭에 비해 광전력의 진폭이 50% 또는 3dB만큼 감소할 때의 변조 주파수를 나타냅니다. 광섬유의 대역폭은 대략 길이에 반비례하며, 대역폭과 길이의 곱은 일정합니다.
7. 광섬유 분산에는 몇 가지 유형이 있나요? 그것은 무엇과 관련이 있습니까?
답변: 광섬유의 분산은 모드 분산, 재료 분산 및 구조 분산을 포함하여 광섬유의 군지연이 확대되는 것을 의미합니다. 이는 광원과 광섬유의 특성에 따라 달라집니다.
8. 광섬유에서 전파되는 신호의 분산 특성을 어떻게 설명합니까?
답변: 이는 펄스 확장, 광섬유 대역폭, 광섬유 분산 계수의 세 가지 물리량으로 설명할 수 있습니다.
9. 컷오프 파장은 무엇입니까?
답변: 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 미치나요?
대답: 광섬유의 분산으로 인해 광섬유 전송 중에 광 펄스가 넓어져 비트 오류율, 전송 거리 및 시스템 속도에 영향을 미칩니다.
11. 후방산란법이란 무엇입니까?
답변: 후방 산란 방법은 광섬유 길이에 따른 감쇠를 측정하는 방법입니다. 광섬유의 광 출력 대부분은 앞으로 전파되지만 일부는 발광체 방향으로 후방 산란됩니다. 후방 산란의 시간 곡선을 관찰하기 위해 발광체에 분광계를 사용하면 연결된 균일 광섬유의 길이와 감쇠를 한쪽 끝에서 측정할 수 있을 뿐만 아니라 국부적 불규칙성, 중단점 및 조인트와 커넥터로 인한 광 전력 손실도 측정할 수 있습니다.
12. 광시간 영역 반사계(OTDR)의 테스트 원리는 무엇입니까? 그 기능은 무엇입니까?
답변: OTDR은 빛의 후방 산란과 프레넬 반사의 원리를 기반으로 합니다. 광섬유에서 빛이 전파될 때 발생하는 후방 산란광을 사용하여 감쇠 정보를 얻습니다. 광섬유 감쇠, 연결 손실, 광섬유 결함 지점 위치를 측정하고 광섬유 길이에 따른 손실 분포를 이해하는 데 사용할 수 있습니다. 광케이블 건설, 유지 보수 및 모니터링에 없어서는 안될 도구입니다. 주요 지표에는 동적 범위, 감도, 분해능, 측정 시간 및 사각지대가 포함됩니다.
13.OTDR의 사각지대란 무엇인가요? 테스트에 어떤 영향이 있나요? 실제 테스트에서 사각지대를 어떻게 처리하나요?
답변: 일반적으로 활성 커넥터 및 기계적 조인트와 같은 특징점에 의해 생성된 반사로 인해 OTDR 수신단의 포화로 인해 발생하는 일련의 "사각지대"를 사각지대라고 합니다.
광섬유의 블라인드 영역은 이벤트 블라인드 영역과 감쇠 블라인드 영역으로 구분됩니다. 반사 피크의 시작점에서 활성 커넥터의 개입으로 인해 발생하는 수신기 포화 피크까지의 길이를 이벤트 블라인드 영역이라고 합니다. 반사 피크의 시작점부터 광섬유의 활성 커넥터 개입으로 인해 발생하는 다른 식별 가능한 이벤트 지점까지의 거리를 감쇠 사각 영역이라고 합니다.
OTDR의 경우 사각지대가 작을수록 좋습니다. 펄스 확장 폭이 증가하면 사각지대가 증가합니다. 펄스 폭을 늘리면 측정 길이가 늘어나지만 측정 사각지대도 늘어납니다. 따라서 광섬유를 테스트할 때 광섬유와 OTDR 액세서리의 인접 이벤트 지점을 측정하려면 좁은 펄스를 사용해야 하고, 광섬유의 끝 부분을 측정하려면 넓은 펄스를 사용해야 합니다.
14.OTDR은 다양한 유형의 광섬유를 측정할 수 있나요?
A: 단일 모드 OTDR 모듈을 사용하여 다중 모드 광섬유를 측정하거나 다중 모드 OTDR 모듈을 사용하여 코어 직경이 62.5mm인 단일 모드 광섬유를 측정하는 경우 광섬유 길이의 측정 결과는 영향을 받지 않지만 광섬유 손실, 광 커넥터 손실 및 반사 손실 결과는 올바르지 않습니다. 따라서 광섬유를 측정할 때에는 측정하려는 광섬유와 일치하는 OTDR을 선택해야 모든 성능지표에 대해 올바른 결과를 얻을 수 있습니다.
15. 일반적인 광학 테스트 장비에서 "1310nm" 또는 "1550nm"은 무엇을 의미합니까?
A: 광신호의 파장을 말합니다. 광섬유 통신에 사용되는 파장 범위는 근적외선 영역으로 800nm에서 1700nm 사이의 파장을 갖는다. 흔히 단파장 대역과 장파장 대역으로 나뉘는데 전자는 850nm 파장을 말하고 후자는 1310nm와 1550nm 파장을 말한다.
16. 현재 상용 광섬유에서 분산이 가장 작은 빛의 파장은 무엇입니까? 손실이 가장 작은 빛의 파장은 무엇입니까?
답: 파장이 1310nm인 빛은 분산이 가장 작고, 파장이 1550nm인 빛은 손실이 가장 작습니다.
17. 광섬유 코어의 굴절률 변화에 따라 광섬유는 어떻게 분류되나요?
답변: 스텝 인덱스 광섬유와 경사 인덱스 광섬유로 나눌 수 있습니다. 스텝 인덱스 광섬유는 대역폭이 좁아 소용량 단거리 통신에 적합합니다. 경사지수 광섬유는 대역폭이 넓어 중대형 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 대략 1~10μm입니다. 주어진 작동 파장에서는 단일 기본 모드만 전송되며 이는 대용량 및 장거리 통신 시스템에 적합합니다. 다중 모드 광섬유는 코어 직경이 약 50~60μm인 여러 모드의 광파를 전송할 수 있으며 전송 성능은 단일 모드 광섬유보다 나쁩니다.
다중화 보호의 전류 차동 보호를 전송할 때 변전소 통신실에 설치된 광전자 변환 장치와 주 제어실에 설치된 보호 장치 사이에 다중 모드 광섬유가 사용되는 경우가 많습니다.
19. 스텝-인덱스 광섬유의 개구수(NA)의 중요성은 무엇입니까?
답: 개구수(NA)는 광섬유의 집광 능력을 나타냅니다. NA가 클수록 광섬유의 빛 수집 능력이 강해집니다.
20. 단일모드 광섬유의 복굴절은 무엇입니까?
답변: 단일 모드 광섬유에는 두 가지 직교 편광 모드가 있습니다. 광섬유가 원통형으로 완전히 대칭이 아닐 때 두 직교 편광 모드는 축퇴되지 않습니다. 두 직교 편광 모드의 굴절률 차이의 절대값이 복굴절입니다.
21. 가장 일반적인 광케이블 구조는 무엇입니까?
답변: 레이어 트위스트 유형과 스켈레톤 유형의 두 가지 유형이 있습니다.
22. 광케이블의 주요 구성요소는 무엇입니까?
답변: 주로 섬유 코어, 광섬유 그리스, 외장재, PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 및 기타 재료로 구성됩니다.
23. 광케이블의 갑옷은 무엇을 의미합니까?
답: 특수용도의 광케이블(해저 광케이블 등)에 사용되는 보호소자(보통 강철선이나 강철벨트)를 말합니다. 갑옷은 광케이블의 내부 피복에 부착됩니다.
24. 광케이블의 피복에는 어떤 재료가 사용됩니까?
답변: 광케이블의 외장 또는 외장은 일반적으로 폴리에틸렌(PE) 및 폴리염화비닐(PVC) 재질로 만들어지며, 그 기능은 외부 영향으로부터 케이블 코어를 보호하는 것입니다.
25. 전력 시스템에 사용되는 특수 광케이블을 나열하십시오.
답변: 주로 세 가지 특수 광케이블이 있습니다.
접지선 복합 광케이블(OPGW)은 강철 피복 알루미늄 연선 구조의 전력선에 광섬유를 배치합니다. OPGW 광케이블의 적용은 접지선과 통신의 이중 기능을 가지고 있어 전주 및 타워의 활용률을 효과적으로 향상시킵니다.
래핑된 광케이블(GWWOP)은 기존 전송선이 있는 경우 이 유형의 광케이블을 접지선에 감거나 걸어 놓습니다.
자립형 광케이블(ADSS)은 강한 인장 강도를 가지며 두 개의 전력 타워 사이에 직접 걸 수 있으며 최대 범위는 최대 1000m입니다.
26. OPGW 광케이블의 적용 구조는 몇 가지입니까?
대답: 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 스테인레스 스틸 튜브 구조 (중앙 스테인레스 스틸 튜브 구조, 스테인레스 스틸 튜브 층 트위스트 구조); 6) 복합 스테인레스 스틸 튜브 구조 (중앙 스테인레스 스틸 튜브 구조, 스테인레스 스틸 튜브 층 트위스트 구조).
27. OPGW 광케이블 코어 외부 연선의 주요 구성 요소는 무엇입니까?
답변: AA선(알루미늄 합금선)과 AS선(알루미늄 피복 강선)으로 구성됩니다.
28. OPGW 광케이블 모델을 선택하는 데 필요한 기술 조건은 무엇입니까?
답: 1) OPGW 케이블의 공칭 인장 강도(RTS)(kN); 2) OPGW 케이블의 광섬유 코어(SM) 수; 3) 단락 전류(kA); 4) 단락 시간(들) 5) 온도범위(℃).
29. 광케이블의 굽힘 정도는 어떻게 제한되나요?
답변: 광케이블의 굽힘 반경은 광케이블 외경의 20배 이상이어야 하며, 시공 시(비정적 상태) 광케이블 외경의 30배 이상이어야 합니다.
30. ADSS 광케이블 엔지니어링 시 주의할 점은 무엇입니까?
답변: 광케이블 기계 설계, 정지 지점 결정, 지원 하드웨어 선택 및 설치의 세 가지 핵심 기술이 있습니다.
31. 광케이블 피팅의 주요 유형은 무엇입니까?
답변: 광케이블 피팅은 주로 인장 클램프, 서스펜션 클램프, 진동 절연체 등을 포함하여 광케이블을 설치하는 데 사용되는 하드웨어를 말합니다.
32. 광섬유 커넥터에는 가장 기본적인 두 가지 성능 매개변수가 있는데, 그것은 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 매개 변수에 중점을 둡니다.
33. 일반적으로 사용되는 광섬유 커넥터에는 몇 가지 유형이 있습니까?
대답: 다양한 분류 방법에 따라 광섬유 커넥터는 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 다양한 전송 매체에 따라 단일 모드 광섬유 커넥터와 다중 모드 광섬유 커넥터로 나눌 수 있습니다. 다양한 구조에 따라 FC, SC, ST, D4, DIN, Biconic, MU, LC, MT 등과 같은 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 다음과 같은 항목이 공통적으로 발견된다. 그들의 이름을 표시해 주세요.
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(또는 삽입 손실)은 무엇입니까?
답변: 커넥터 삽입으로 인해 전송선로의 유효 전력이 감소하는 값을 나타냅니다. 사용자의 경우 값이 작을수록 좋습니다. ITU-T는 그 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 요소를 측정한 것입니다. 일반적인 값은 25dB 이상이어야 합니다.
37. 발광 다이오드와 반도체 레이저에서 방출되는 빛의 가장 두드러진 차이점은 무엇입니까?
답변: 발광 다이오드에서 생성된 빛은 스펙트럼이 넓은 비간섭성 빛입니다. 레이저에 의해 생성된 빛은 매우 좁은 스펙트럼을 가진 간섭성 빛입니다.
38. 발광 다이오드(LED)와 반도체 레이저(LD)의 작동 특성 사이의 가장 분명한 차이점은 무엇입니까?
답변: LED에는 임계값이 없지만 LD에는 임계값이 있습니다. 레이저는 주입된 전류가 임계값을 초과하는 경우에만 생성됩니다.
39. 일반적으로 사용되는 단일 세로 모드 반도체 레이저 두 가지는 무엇입니까?
대답: DFB 레이저와 DBR 레이저는 둘 다 분산 피드백 레이저이며, 광학 피드백은 광 공동의 분산 피드백 브래그 격자에 의해 제공됩니다.
40. 광수신 장치의 두 가지 주요 유형은 무엇입니까?
답변: 주로 포토다이오드(PIN 튜브)와 애벌런치 포토다이오드(APD)입니다.
41. 광섬유 통신 시스템에서 노이즈를 발생시키는 요인은 무엇입니까?
답변: 부적격 소광비에 의한 잡음, 빛 세기의 무작위 변화에 의한 잡음, 시간 지터에 의한 잡음, 수신기의 점 잡음 및 열 잡음, 광섬유의 모드 잡음, 분산에 의한 펄스 확장에 의한 잡음, LD의 모드 분포 잡음, LD의 주파수 처프에 의한 잡음, 반사에 의한 잡음이 있다.
42. 현재 전송망 구축에 주로 사용되는 광섬유는 무엇입니까? 주요 특징은 무엇입니까?
답변: 세 가지 주요 유형, 즉 G.652 기존 단일 모드 광섬유, G.653 분산 이동 단일 모드 광섬유, G.655 비제로 분산 이동 광섬유가 있습니다.
G.652 단일 모드 광섬유는 C 밴드 1530-1565nm 및 L 밴드 1565-1625nm에서 일반적으로 17-22psnm·km의 큰 분산을 갖습니다. 시스템 속도가 2.5Gbit/s 이상에 도달하면 분산 보상이 필요합니다. 10Gbit/s에서는 시스템 분산 보상 비용이 상대적으로 높습니다. 현재 전송 네트워크에서 가장 일반적으로 사용되는 광섬유입니다.
C-밴드와 L-밴드에서 G.653 분산 이동 광섬유의 분산은 일반적으로 -1-3.5psnm·km이며, 1550nm에서는 분산이 0입니다. 시스템 속도는 20Gbit/s 및 40Gbit/s에 도달할 수 있어 단일 파장 초장거리 전송에 가장 적합한 광섬유입니다. 그러나 분산이 전혀 없는 특성으로 인해 DWDM을 용량 확장에 사용할 경우 비선형 효과가 발생하여 신호 누화 및 4파장 혼합 FWM이 발생하므로 DWDM에는 적합하지 않습니다.
G.655 넌제로 분산 이동 광섬유: C 대역에서 G.655 넌제로 분산 이동 광섬유의 분산은 1~6psnm·km이고, L 밴드의 분산은 일반적으로 6~10psnm·km입니다. 분산이 작아서 제로 분산 영역을 피하고 4파 혼합 FWM을 억제하며 DWDM 용량 확장 및 고속 시스템 개방에 사용할 수 있습니다. 새로운 G.655 광섬유는 유효 면적을 일반 광섬유의 1.5~2배까지 확장할 수 있습니다. 유효 면적이 크면 전력 밀도를 줄이고 광섬유의 비선형 효과를 줄일 수 있습니다.
43. 광섬유의 비선형성은 무엇입니까?
답변: 광섬유의 광 출력이 특정 값을 초과하면 광섬유의 굴절률이 광 출력과 비선형적으로 관련되어 라만 산란과 브릴루앙 산란이 발생하여 입사광의 주파수가 변경된다는 의미입니다.
44. 광섬유의 비선형성은 전송에 어떤 영향을 미치나요?
답변: 비선형 효과는 추가적인 손실과 간섭을 발생시켜 시스템 성능을 저하시킵니다. WDM 시스템의 광 출력은 크고 광섬유를 따라 장거리로 전송되므로 비선형 왜곡이 발생합니다. 비선형 왜곡에는 유도 산란과 비선형 굴절이라는 두 가지 유형이 있습니다. 그 중 유도 산란에는 라만 산란과 브릴루앙 산란이 있습니다. 위의 두 가지 유형의 산란은 입사광의 에너지를 감소시켜 손실을 유발합니다. 입력 광섬유 전력이 작은 경우 무시할 수 있습니다.
45. PON(수동형 광 네트워크)이란 무엇입니까?
답변: PON은 커플러 및 스플리터와 같은 수동 광 장치를 기반으로 하는 로컬 사용자 액세스 네트워크의 광섬유 루프 광 네트워크입니다.
광섬유 감쇠의 다양한 원인
1. 섬유 감쇠를 유발하는 주요 요인은 고유, 굽힘, 압출, 불순물, 불균일 및 도킹입니다.
고유: 레일리 산란, 고유 흡수 등을 포함하는 광섬유의 고유 손실입니다.
굽힘: 광섬유가 구부러지면 산란으로 인해 광섬유의 빛 중 일부가 손실되어 손실이 발생합니다.
압출(Extrusion): 광섬유를 눌렀을 때 약간의 구부러짐으로 인해 발생하는 손실입니다.
불순물: 광섬유의 불순물은 광섬유에 전파되는 빛을 흡수하고 산란시켜 손실을 유발합니다.
불균일성(Unevenness): 광섬유 소재의 굴절률이 불균일하여 발생하는 손실입니다.
도킹: 광섬유가 도킹될 때 발생하는 손실(예: 서로 다른 축(단일 모드 광섬유 동축 요구 사항은 0.8μm 미만), 끝면이 축에 수직이 아니고 끝면이 고르지 않고 도킹 코어 직경이 일치하지 않으며 융합 품질이 좋지 않습니다.
빛이 광섬유의 한쪽 끝에서 들어오고 다른 쪽 끝에서 나가면 빛의 강도가 약해집니다. 이는 광 신호가 광섬유를 통해 전파된 후 광 에너지의 일부가 감쇠된다는 것을 의미합니다. 이는 광섬유에 특정 물질이 있거나 어떤 이유로 광 신호의 통과를 차단하고 있음을 나타냅니다. 이는 광섬유의 전송 손실입니다. 광섬유의 손실을 줄여야만 광신호가 원활하게 전달될 수 있습니다.
2. 광섬유 손실의 분류
광섬유 손실은 크게 광섬유 고유의 손실과 광섬유 제작 후 사용 조건에 따라 발생하는 추가 손실로 나눌 수 있습니다. 구체적인 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 마이크로벤드 손실, 벤딩 손실 및 접합 손실이 포함됩니다.
그 중 광섬유를 포설하는 과정에서 인위적으로 추가적인 손실이 발생하게 된다. 실제 응용에서는 광섬유를 하나씩 연결하는 것이 불가피하며 광섬유 연결은 손실을 초래합니다. 광섬유의 미세 굽힘, 압착 및 늘어나는 현상도 손실을 유발합니다. 이는 모두 광섬유의 사용 조건으로 인해 발생하는 손실입니다. 주된 이유는 이러한 조건에서 광섬유 코어의 전송 모드가 변경되었기 때문입니다. 추가 손실을 최대한 방지할 수 있습니다. 아래에서는 광섬유의 본질적인 손실에 대해서만 논의합니다.
고유 손실 중 산란 손실과 흡수 손실은 광섬유 소재 자체의 특성에 따라 결정되며, 서로 다른 작동 파장에서 발생하는 고유 손실도 다릅니다. 저손실 광섬유의 개발과 광섬유의 합리적인 사용을 위해서는 손실 발생 메커니즘을 이해하고 다양한 요인에 의해 발생하는 손실의 크기를 정량적으로 분석하는 것이 매우 중요합니다.
3. 재료의 흡수손실
광섬유를 만드는 데 사용되는 재료는 빛 에너지를 흡수할 수 있습니다. 광섬유 소재의 입자는 빛 에너지를 흡수한 후 진동하여 열을 발생하고 에너지가 손실되어 흡수 손실이 발생합니다. 우리는 물질이 원자와 분자로 구성되어 있고, 원자는 원자핵과 핵외 전자로 구성되어 있으며, 전자는 원자핵을 중심으로 일정한 궤도를 돌고 있다는 것을 알고 있습니다. 이것은 우리가 살고 있는 지구와 같고, 금성이나 화성 같은 행성들이 태양 주위를 공전하는 것과 같습니다. 각 전자는 특정 에너지를 갖고 특정 궤도에 있습니다. 즉, 각 궤도에는 특정 에너지 수준이 있습니다.
핵에 가까운 궤도 에너지 준위는 더 낮고 핵에서 먼 궤도 에너지 준위는 더 높습니다. 이러한 궤도 간 에너지 준위 차이의 크기를 에너지 준위 차이라고 합니다. 전자가 낮은 에너지 준위에서 높은 에너지 준위로 전이할 때, 해당 에너지 준위 차이에 해당하는 에너지를 흡수합니다.
광섬유에서는 특정 에너지 준위의 전자에 그 에너지 준위 차이에 해당하는 파장의 빛이 조사되면 낮은 에너지 준위 궤도에 있던 전자가 더 높은 에너지 준위를 갖는 궤도로 천이하게 된다. 이 전자는 빛 에너지를 흡수하여 빛 흡수 손실을 초래합니다.
광섬유를 만드는 기본 물질인 이산화규소(SiO2)는 빛 자체를 흡수한다. 하나는 자외선 흡수라고 하고 다른 하나는 적외선 흡수라고 합니다. 현재 광섬유 통신은 일반적으로 0.8~1.6μm의 파장 범위에서만 작동하므로 이 작업 범위의 손실만 논의합니다.
석영 유리의 전자 전이에 의해 생성된 흡수 피크는 자외선 영역에서 약 0.1~0.2μm 파장입니다. 파장이 증가함에 따라 흡수 효과는 점차 감소하지만 영향을 받는 영역은 파장 1μm 이상까지 매우 넓습니다. 그러나 자외선 흡수는 적외선 영역에서 작동하는 석영 광섬유에 거의 영향을 미치지 않습니다. 예를 들어, 파장 0.6μm의 가시광선 영역에서는 자외선 흡수량이 1dB/km에 도달할 수 있으며, 파장 0.8μm에서는 0.2~0.3dB/km로 떨어지고, 파장 1.2μm에서는 약 0.1dB/km에 불과합니다.
석영 광섬유의 적외선 흡수 손실은 적외선 물질의 분자 진동으로 인해 발생합니다. 2μm 이상의 대역에는 여러 개의 진동 흡수 피크가 있습니다.
광섬유에 존재하는 다양한 도핑 원소의 영향으로 석영 광섬유는 2μm 이상의 대역에서 낮은 손실창을 갖는 것이 불가능하며, 1.85μm 파장에서의 이론적인 한계 손실은 ldB/km이다.
연구를 통해 석영 유리에는 문제를 일으키는 일부 "파괴적인 분자"가 있다는 사실도 밝혀졌습니다. 주로 구리, 철, 크롬, 망간 등과 같은 유해한 전이 금속 불순물이 있습니다. 이러한 "나쁜 놈"은 빛 조사 하에서 빛 에너지를 탐욕스럽게 흡수하고 뛰어다니며 빛 에너지 손실을 유발합니다. "문제 요인"을 제거하고 광섬유를 만드는 데 사용되는 재료를 화학적으로 정제하면 손실을 크게 줄일 수 있습니다.
석영 광섬유의 또 다른 흡수원은 수산기(OHˉ)입니다. 당시의 연구에 따르면 사람들은 수산기가 광섬유 작업 대역에 0.95μm, 1.24μm, 1.38μm의 세 가지 흡수 피크를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 그 중 1.38μm 파장의 흡수 손실이 가장 심각하고 광섬유에 가장 큰 영향을 미칩니다. 1.38μm의 파장에서 단 0.0001의 수산화물 함량으로 생성된 흡수 피크 손실은 33dB/km에 달합니다.
이 수산화물은 어디서 오는가? 수산화물의 공급원은 다양합니다. 첫째, 광섬유를 만드는 데 사용되는 재료에는 물과 수산화물 화합물이 있습니다. 이러한 수산화물 화합물은 원료 정제 과정에서 쉽게 제거되지 않으며 최종적으로 수산화물 형태로 광섬유에 남아 있습니다. 둘째, 광섬유를 만드는 데 사용되는 수산화물에는 소량의 물이 있습니다. 셋째, 광섬유 제조과정에서 화학반응으로 인해 물이 발생한다. 넷째, 외부 공기의 유입으로 수증기가 유입됩니다. 그러나 현재의 제조 공정은 상당히 높은 수준으로 발전했으며, 수산화물 함량은 광섬유에 미치는 영향을 무시할 수 있을 정도로 충분히 낮은 수준으로 떨어졌습니다.
4. 산란손실
어두운 밤에 하늘을 향해 손전등을 비추면 한 줄기 빛이 보입니다. 사람들은 또한 밤하늘의 탐조등에서 나오는 두꺼운 광선을 보았습니다.
그렇다면 우리는 왜 이러한 빛줄기를 볼 수 있을까요? 대기 중에는 연기나 먼지 등 작은 입자가 많이 떠 있기 때문이다. 빛이 이 입자에 닿으면 흩어지고 모든 방향으로 발사됩니다. 이 현상은 레일리(Rayleigh)에 의해 처음 발견되었기 때문에 사람들은 이 산란을 "레일리 산란"이라고 명명했습니다.
산란은 어떻게 발생합니까? 물질을 구성하는 분자, 원자, 전자와 같은 작은 입자는 특정 고유 주파수에서 진동하고 진동 주파수에 해당하는 파장의 빛을 방출할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 입자의 진동수는 입자의 크기에 따라 결정됩니다. 입자가 클수록 진동 주파수는 낮아지고 방출되는 빛의 파장은 길어집니다. 입자가 작을수록 진동 주파수는 높아지고 방출되는 빛의 파장은 짧아집니다. 이 진동 주파수를 입자의 고유 진동 주파수라고 합니다. 하지만 이 진동은 저절로 발생하는 것이 아니며 일정량의 에너지가 필요합니다. 입자에 특정 파장의 빛을 조사하면 조사된 빛의 주파수가 입자의 고유 진동 주파수와 동일해지면 공명이 발생합니다. 이 진동 주파수에서 입자 내의 전자가 진동하기 시작하여 입자가 빛을 모든 방향으로 산란하게 되고, 입사된 빛의 에너지가 흡수되어 입자의 에너지로 변환되고, 입자는 그 에너지를 빛 에너지의 형태로 다시 방출합니다. 따라서 외부에서 관찰하는 사람들에게는 빛이 입자에 부딪힌 후 모든 방향으로 날아가는 것처럼 보입니다.
레일리 산란은 광섬유에서도 발생하는데, 이로 인해 발생하는 빛의 손실을 레일리 산란 손실이라고 합니다. 현재의 광섬유 제조 기술 수준을 고려하면 레일리 산란 손실은 불가피하다고 할 수 있다. 그러나 레일리 산란 손실의 크기는 빛의 파장의 4승에 반비례하기 때문에 광섬유가 장파장 영역에서 동작할 경우 레일리 산란 손실의 영향을 크게 줄일 수 있다.
5. 선천적 결핍, 누구도 도와줄 수 없다
광섬유 구조는 기포, 불순물 또는 광섬유의 고르지 않은 두께, 특히 고르지 않은 코어 클래딩 인터페이스와 같이 불완전합니다. 빛이 이러한 장소에 도달하면 빛의 일부가 모든 방향으로 산란되어 손실이 발생합니다. 이러한 손실은 광섬유 제조 공정을 개선함으로써 극복될 수 있습니다. 산란은 빛이 모든 방향으로 방출되도록 하며, 산란된 빛의 일부는 광섬유 전파의 반대 방향으로 다시 반사됩니다. 산란된 빛의 이 부분은 광섬유의 입사 끝 부분에서 수신될 수 있습니다. 빛의 산란으로 인해 빛 에너지의 일부가 손실되는데, 이는 바람직하지 않습니다. 그러나 이 현상은 우리도 사용할 수 있습니다. 왜냐하면 송신단에서 수신된 빛 부분의 강도를 분석하면 이 광섬유의 중단점, 결함 및 손실을 확인할 수 있기 때문입니다. 이런 식으로 인간의 독창성을 통해 나쁜 일이 좋은 일로 바뀔 수 있습니다.
광섬유 손실 최근에는 광섬유 통신이 여러 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 광섬유 통신을 구현하는데 있어서 중요한 문제는 광섬유의 손실을 최대한 줄이는 것이다. 소위 손실이란 단위 길이당 광섬유의 감쇠량을 말하며 단위는 dB/km이다. 광섬유 손실 수준은 전송 거리나 중계국 간 거리에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 광섬유 손실을 이해하고 줄이는 것은 광섬유 통신에 있어 실질적인 의미가 크다.
1. 광섬유의 흡수손실
이는 광섬유 재료와 불순물이 빛 에너지를 흡수하기 때문에 발생합니다. 그들은 광섬유에서 열 에너지의 형태로 빛 에너지를 소비하는데, 이는 광섬유 손실에서 중요한 손실입니다. 흡수 손실에는 다음이 포함됩니다.
① 물질의 고유흡수손실 물질의 고유흡수로 인한 손실이다. 근적외선의 8-12μm 영역에 하나, 두 개의 대역이 있습니다. 이 밴드의 고유 흡수는 진동으로 인해 발생합니다. 물질의 다른 고유 흡수 대역은 자외선 대역에 있습니다. 흡수가 매우 강하면 꼬리가 0.7-1.1μm 대역으로 끌려갑니다.
②도펀트 및 불순물 이온에 의한 흡수손실 광섬유 소재에는 철, 구리, 크롬 등의 전이금속이 포함되어 있으며, 고유한 흡수 피크와 흡수대를 가지며 원자가 상태에 따라 다릅니다. 전이 금속 이온의 흡수로 인한 광섬유 손실은 농도에 따라 달라집니다. 또한 OH-의 존재로 인해 흡수 손실도 발생합니다. OH-의 기본 흡수 피크는 2.7μm 근처에 있고 흡수 밴드는 0.5-1.0μm 범위에 있습니다. 순수 석영 광섬유의 경우 불순물로 인한 손실은 무시할 수 있습니다.
③ 원자 결함 흡수 손실 광섬유 소재에 열을 가하거나 강하게 방사하면 자극을 받아 원자 결함이 발생하여 빛의 흡수 및 손실이 발생하지만 일반적으로 이 효과는 매우 작습니다.
2. 광섬유의 산란손실
광섬유 내부의 산란은 전송 전력을 감소시키고 손실을 발생시킵니다. 가장 중요한 산란은 레일리 산란(Rayleigh Scattering)으로, 이는 광섬유 소재 내부의 밀도와 구성 변화에 의해 발생합니다.
광섬유 재료의 가열 과정에서 열 교반으로 인해 원자의 압축성이 고르지 않고 재료의 밀도가 고르지 않으며 굴절률도 고르지 않습니다. 이러한 불균일성은 냉각 과정에서 고정되며 그 크기는 광파의 파장보다 작습니다. 빛이 광파의 파장보다 작고 전송 중에 불규칙한 변동을 보이는 이러한 요철 물질을 만나면 전송 방향이 바뀌고 산란이 발생하며 손실이 발생합니다. 또한, 광섬유에 포함된 산화물의 농도가 불균일하고 도핑이 불균일하면 산란과 손실도 발생할 수 있습니다.
3. 도파관 산란 손실
이는 경계면의 불규칙한 왜곡이나 거칠기로 인해 발생하는 산란입니다. 실제로는 표면 왜곡이나 거칠기로 인한 모드 변환 또는 모드 결합입니다. 한 모드는 인터페이스의 변동으로 인해 다른 전송 모드와 방사 모드를 생성합니다. 광섬유에서 전송되는 다양한 모드의 감쇠가 다르기 때문에 장거리 모드 변환 과정에서 감쇠가 적은 모드가 감쇠가 큰 모드가 됩니다. 연속 변환과 역변환 후에는 각 모드의 손실이 균형을 이루게 되지만, 모드 전체에서는 추가 손실이 발생하게 되는데, 즉 모드 변환으로 인해 추가 손실이 발생하게 된다. 이 추가 손실은 도파관 산란 손실입니다. 이러한 손실을 줄이기 위해서는 광섬유 제조공정의 개선이 필요하다. 잘 당겨지거나 품질이 좋은 광섬유의 경우 이러한 손실은 기본적으로 무시할 수 있습니다.
4. 광섬유 휘어짐으로 인한 방사선 손실
광섬유는 부드럽고 구부러질 수 있습니다. 그러나 어느 정도 구부린 후에는 광섬유가 빛을 안내할 수 있지만 빛의 전송 경로가 변경됩니다. 투과 모드에서 방사 모드로 전환되면 빛 에너지의 일부가 클래딩 내부로 침투하거나 클래딩을 통과하여 방사 모드가 되어 외부로 누출되어 손실이 발생하게 된다. 굽힘 반경이 5~10cm보다 크면 굽힘으로 인한 손실을 무시할 수 있습니다.
출처: 동관 HX 섬유 기술 유한 회사
