광섬유

Optical fiber
광섬유 번들
뉴욕시 맨해튼 미드타운 거리 아래에 432카운트 파이버 케이블을 설치하는 파이버 크루
한쪽 끝에 빨간색 빛이 비치는 TOSLINK 광섬유 오디오 케이블이 빛을 다른 쪽 끝에 전송합니다.
광섬유 인터커넥트를 포함한 벽면 설치 캐비닛.노란색 케이블은 싱글모드 파이버입니다.오렌지 케이블과 아쿠아 케이블은 각각 50/125 µm OM2 및 50/125 µm OM3 파이버입니다.

광섬유(또는 영국식 섬유)는 유리(실리카) 또는 플라스틱을 사람의 [1]머리카락보다 약간 두꺼운 직경으로 끌어당겨 만든 유연하고 투명한 섬유입니다.광섬유는 광섬유의 양끝 사이에서 빛을 전송하고[a] 광섬유 통신에서 광범위하게 사용되는 수단으로 가장 많이 사용됩니다.광섬유 통신에서는 전기 케이블보다 더 먼 거리에서 더 높은 대역폭(데이터 전송 속도)으로 전송할 수 있습니다.금속선 대신 파이버가 사용됩니다.이것은 신호가 금속선을 따라 전달되기 때문입니다.게다가, 섬유는 전자파 간섭으로부터 영향을 받지 않기 때문입니다.이것은 금속선이 피해를 [2]입는 문제입니다.광섬유는 조명 및 이미징에도 사용되며,[3] 광섬유의 경우처럼 좁은 공간 내 또는 이미지를 운반하는 데 사용할 수 있도록 묶음으로 포장되어 있습니다.특수하게 설계된 파이버는 광섬유센서와 광섬유레이저 [4]등 다양한 용도에도 사용됩니다.

광섬유는 일반적으로 굴절률이 낮은 투명한 피복재로 둘러싸인 코어를 포함한다.광섬유가 [5]도파관 역할을 하는 총내부반사 현상에 의해 빛이 코어에 유지된다.다수의 전파 경로 또는 횡단 모드를 지원하는 파이버는 멀티 모드파이버라고 불리며, 싱글 모드를 지원하는 파이버는 Single-Mode Fiber(SMF;[6] 싱글 모드파이버)라고 불립니다.멀티 모드 파이버는 일반적으로 코어[7] 직경이 넓어 단거리 통신 링크 및 높은 전력을 [8]전송해야 하는 애플리케이션에 사용됩니다.싱글 모드 파이버는, 1,000 미터(3,300 피트)[citation needed]를 넘는 대부분의 통신 링크에 사용됩니다.

광섬유 [9]통신에서는 광섬유를 저손실로 결합할 수 있는 것이 중요합니다.이것은 전선이나 케이블을 연결하는 것보다 더 복잡하며, 섬유의 신중한 절단, 파이버 코어의 정확한 정렬 및 이들 정렬된 코어의 결합이 필요합니다.영구 연결이 필요한 애플리케이션의 경우 융접 스플라이스가 일반적입니다.이 기술에서는 전기 아크가 섬유 끝을 함께 녹이기 위해 사용됩니다.또 다른 일반적인 기술은 기계적 스플라이스입니다. 이 스플라이스에서는 섬유 끝부분이 기계적 힘에 의해 접촉합니다.임시 연결 또는 반영구 연결은 전용 광섬유 커넥터를 [10]통해 이루어집니다.

광섬유의 설계와 응용에 관련된 응용과학 및 공학 분야는 광섬유라고 알려져 있습니다.이 용어는 [11]광섬유의 아버지로 널리 알려진 인도계 미국인 물리학자 Narinder Singh Kapany에 의해 만들어졌다.

역사

다니엘 콜라돈은 1842년 "포물선 액체 흐름 속의 빛의 반사에 대하여"라는 제목의 기사에서 이 "빛샘" 또는 "빛파이프"를 처음 묘사했다.이 특별한 그림은 1884년 콜라돈의 후기 기사에서 나온 것이다.

다니엘 콜라돈과 자크 바비넷은 1840년대 초 파리에서 광섬유를 가능하게 하는 원리인 굴절에 의한 빛의 안내를 처음으로 시연했다.존 틴달은 12년 [12]후 런던에서 열린 그의 공개 강연에서 그것을 시연했다.Tyndall은 또한 [13][14]1870년 빛의 본질에 관한 입문서에서 전체 내부 반사의 특성에 대해 썼다.

빛이 공기에서 물로 통과할 때 굴절된 광선은 수직 방향으로 구부러진다...광선이 물에서 공기로 통과할 때 수직에서 구부러져...물 속의 광선이 표면과 수직을 이루는 각도가 48도 이상일 경우 광선은 전혀 물을 떠나지 않고 표면에서 완전히 반사됩니다.전체 반사가 시작되는 한계를 표시하는 각도를 매체의 한계 각도라고 합니다.물의 경우 이 각도는 48°27º, 플린트 유리의 경우 38°41º, 다이아몬드의 경우 23°4입니다.2′.

19세기 후반, 비엔나의 의사 팀은 [15]몸의 충치를 밝히기 위해 휘어진 유리 막대를 통해 빛을 유도했다.20세기 초에 치과에서 치밀한 내부 조명과 같은 실용적인 응용이 뒤따랐다.튜브를 통한 영상 전송은 1920년대에 라디오 실험가 클라렌스 핸셀과 텔레비전 선구자 존 로지 베어드에 의해 독립적으로 시연되었다.1930년대 하인리히 람은 광섬유 뭉치를 통해 영상을 전송할 수 있다는 것을 보여주고 이를 내과 검사에 사용했지만 그의 연구는 대부분 [12][16]잊혀졌다.

1953년 네덜란드의 과학자 브람 반 힐[nl]은 투명 [16]피복으로 광섬유 다발을 통한 영상 전송을 최초로 시연했다.같은 해 런던 임페리얼 칼리지의 Harold Hopkins와 Narinder Singh Kapany는 10,000개가 넘는 섬유로 영상 전송 번들을 만드는 데 성공했고, 이후 수천 개의 [16][17][18]섬유가 결합된 75cm 길이의 번들을 통해 영상 전송을 가능하게 했다.최초의 실용적인 광섬유 반플렉시블 위내시경은 Basil Hirschowitz, C에 의해 특허를 받았습니다.윌버 피터스와 로렌스 E.1956년 미시간 대학의 연구원 커티스.위내시경 개발 과정에서 Curtiss는 최초의 유리 피복 섬유를 생산했습니다. 이전의 광섬유는 낮은 지수 피복 [16]재료로서 공기 또는 실용적이지 않은 오일과 왁스에 의존했습니다.

카파니는 광섬유라는 용어를 1960년 사이언티픽 아메리칸지에 이 주제를 많은 청중에게 소개한 기사를 쓴 후 만들었다.그 후 그는 새로운 [16][19]분야에 대한 첫 번째 책을 썼다.

최초의 광섬유 데이터 전송 시스템은 1965년 독일 물리학자 Manfred Börner에 의해 Ulm의 Telefunken Research Labs에서 시연되었고,[20][21] 1966년 이 기술에 대한 첫 번째 특허 출원이 이루어졌습니다.1968년에 나사는 달에 보내진 텔레비전 카메라에 광섬유를 사용했다.그 당시 카메라의 사용은 기밀로 취급되었고,[22] 카메라를 다루는 직원들은 적절한 보안 허가를 받은 사람의 감독을 받아야만 했다.

찰스 K. 카오와 조지 A. 영국 Standard Telephones and Cables(STC)의 Hockham은 1965년 [23]광섬유의 감쇠가 km당 20데시벨(dB/km) 이하로 줄어들 수 있다는 아이디어를 최초로 홍보하여 광섬유를 실질적인 통신 매체로 만들었다.그들은 당시 사용 가능한 섬유에서 감쇠는 산란과 같은 근본적인 물리적 영향에 의한 것이 아니라 제거 가능한 불순물에 의한 것이라고 제안했다.이들은 광섬유의 광손실 특성을 정확하고 체계적으로 이론화하고 이러한 섬유에 사용할 수 있는 적절한 재료인 순도가 높은 실리카 유리를 지적했습니다.이 발견으로 카오는 2009년 [24]노벨 물리학상을 받았다.20dB/km의 중요한 감쇠 한계는 1970년 연구원 로버트 D에 의해 처음 달성되었다. 마우러, 도널드 멕, 피터 C 슐츠와 프랭크 지마르는 미국의 유리 제조업체인 코닝 글라스 [25]워크스에서 일하고 있다.그들은 실리카 유리에 티타늄을 도핑하여 17dB/km 감쇠의 섬유를 시연했다.몇 년 후 그들은 이산화 게르마늄을 코어 도판트로 사용하여 4dB/km의 감쇠만을 가진 섬유를 생산했다.1981년, General Electric은 25마일(40km) 길이의 [26]가닥을 끌어낼 수 있는 용융 석영 잉곳(quot)을 생산했습니다.

당초 고품질 광섬유는 초당 2m밖에 제조할 수 없었다.화학 엔지니어 토마스 멘사는 1983년 코닝에 입사해 제조 속도를 초당 50m 이상으로 높여 광섬유 케이블을 기존 구리 [27]케이블보다 저렴하게 만들었다.이러한 혁신은 광섬유 통신의 시대를 열었다.

이탈리아 연구 센터 CSELT는 Corning과 협력하여 실용적인 광섬유 케이블을 개발하였고,[28][29] 그 결과 1977년 토리노에 최초의 광역 광섬유 케이블이 배치되었습니다.CSELT는 또한 [30]Springroove라고 불리는 광섬유를 접합하는 초기 기술을 개발했다.

최신 광케이블의 감쇠량은 전기동케이블의 감쇠량보다 훨씬 적어 리피터 거리가 70~150km(43~93mi)인 장거리 파이버 접속이 가능합니다.Southampton 대학의 David N. Payne과 Bell Labs의 Emanuel Desurvire가 이끄는 두 팀은 1986년과 1987년에 각각 광전기광 리피터를 줄이거나 제거하여 장거리 파이버 시스템의 비용을 절감하는 엘비움 도프 파이버 앰프를 개발했습니다.[31][32] [33]

광결정체의 출현은 1991년 광결정섬유의 개발로 이어졌다. 광결정섬유는 [34]전체 내부반사가 아닌 주기적인 구조로부터의 회절에 의해 빛을 유도한다.최초의 포토닉 결정 섬유는 [35]2000년에 상업적으로 이용 가능하게 되었다.포토닉 결정섬유는 기존 섬유보다 높은 전력을 운반할 수 있어 파장의존성을 조작하여 성능을 향상시킬 수 있다.

사용하다

의사소통

주요 기사:광섬유 통신

광섬유는 유연하고 케이블로 묶을 수 있기 때문에 통신 및 컴퓨터 네트워킹의 매체로 사용됩니다.적외선 빛이 전기 케이블의 전기에 비해 훨씬 낮은 감쇠로 파이버를 통과하기 때문에 장거리 통신에 특히 유리합니다.이를 통해 소수의 반복기로 장거리 통신을 할 수 있습니다.

10 또는 40 Gbit/s는,[36][37] 도입이 끝난 시스템에서는 통상의 것입니다.

파장분할다중(WDM)을 사용함으로써 각 파이버는 서로 다른 빛의 파장을 사용하는 다수의 독립된 채널을 전송할 수 있습니다.파이버당 순 데이터 레이트(오버헤드바이트 없음 데이터 레이트)는 Forward Error Correction(FEC; 전송 오류 정정) 오버헤드에 의해 감소된 채널별 데이터 레이트에 채널 수(2008년 현재 상용 고밀도 WDM 시스템에서는 보통 최대 80)를 곱한 값입니다.

전송 속도 마일스톤
날짜. 마일스톤
2006 NTT에서는 [38][39]111 기가비트/초
2009 Bell [40]Labs의 100 Pbit/s·km(1개의 7000km 파이버로 15.5 Tbit/s).
2011 101 Tbit/s (각각 273 Gbit/s의 370 채널) (싱글코어)[41]
2013년 1월 1.05 Pbit/s 전송은 멀티코어 파이버 케이블을 [42]통해 이루어집니다.
2013년 6월 4 모드 궤도 각운동량 [43]멀티플렉싱을 사용하여 단일 채널에서 400 Gbit/s를 지원합니다.

오피스 빌딩의 네트워크(사무실에의 파이버 참조)등의 단거리 애플리케이션에서는, 광케이블을 사용하면, 케이블 덕트의 공간을 절약할 수 있습니다.이는 1개의 파이버가 표준 카테고리5 케이블 등의 전기 케이블보다 훨씬 많은 데이터를 전송할 수 있기 때문입니다.표준 카테고리5 케이블은 보통 100 Mbit/s 또는1 Gbit/s 속도로 동작합니다.

광섬유는 디바이스 간의 단거리 접속에도 자주 사용됩니다.예를 들어, 대부분의 고화질 텔레비전은 디지털 오디오 광학 연결을 제공합니다.이를 통해 광 TOSLINK 접속을 통해 S/PDIF 프로토콜을 사용하여 빛을 통한 오디오 스트리밍이 가능합니다.

센서

주요 기사:광섬유 센서

파이버는 리모트 센싱에 많이 사용됩니다.용도에 따라서는 센서 자체가 광섬유입니다.섬유는 방사선이 측정되는 센서에 방사선을 전달하는 데 사용됩니다.다른 경우에는 센서를 측정 시스템에 연결하는 데 광섬유가 사용됩니다.

광섬유를 센서로 사용하여 파이버 내의 빛의 강도, 위상, 편파, 파장 또는 통과 시간을 측정하도록 파이버를 수정함으로써 왜곡, 온도, 압력 및 기타 양을 측정할 수 있습니다.빛의 강도를 변화시키는 센서는 단순한 선원과 검출기만 필요하기 때문에 가장 단순하다.이러한 광섬유 센서의 특히 유용한 기능은 필요에 따라 최대 1미터의 거리에 분산 감지를 제공할 수 있다는 것입니다.이와는 대조적으로 소형화된 센싱 [44]소자와 파이버의 선단을 통합함으로써 고도로 국소적인 측정을 제공할 수 있다.섬유 끝의 미세한 경계를 넘지 않도록 다양한 미세 및 나노 제조 기술로 구현할 수 있으며, 피하 바늘을 통해 혈관에 삽입하는 등의 응용이 가능합니다.

외인성 광섬유센서는 비섬유광센서 또는 광송신기에 접속되어 있는 전자센서에서 변조된 빛을 전송하기 위해 광섬유케이블(일반적으로 멀티모드)을 사용합니다.외부 센서의 주요 장점은 접근하기 어려운 장소에 도달할 수 있다는 것입니다.예를 들어, 파이버를 사용하여 엔진 외부의 고온계로 방사선을 전달하여 제트 엔진 내부의 온도를 측정하는 방법이 있습니다.외부 센서는 전기 변압기의 내부 온도를 측정하기 위해 동일한 방법으로 사용할 수 있으며, 극도의 전자기장이 존재하여 다른 측정 기법을 사용할 수 없습니다.외인성 센서는 진동, 회전, 변위, 속도, 가속도, 토크 및 비틀림을 측정합니다.빛의 간섭을 이용한 자이로스코프의 고체 버전이 개발되었습니다.광섬유 자이로스코프(FOG)는 움직이는 부품이 없으며 Sagnac 효과를 이용하여 기계적 회전을 검출합니다.

광센서의 일반적인 용도에는 고도의 침입 감지 보안 시스템이 있습니다.빛은 울타리, 파이프라인 또는 통신 케이블에 배치된 광섬유 센서 케이블을 통해 전송되며, 반환된 신호는 장애에 대해 모니터링 및 분석됩니다.이 리턴 신호는 디지털 방식으로 처리되어 침입이 발생한 경우 장애를 감지하고 알람을 트립합니다.

광섬유는 광화학센서와 [45]광바이오센서의 구성요소로 널리 사용되고 있습니다.

송전

광섬유는 빛을 [46]전기로 변환하기 위해 광전지를 사용하여 전력을 전달하는데 사용될 수 있습니다.이 동력전달 방식은 기존 방식만큼 효율적이지 않지만 강한 자기장을 [47]내는 MRI 기계 근처에서 사용하는 경우처럼 금속 도체를 갖지 않는 것이 바람직할 때 특히 유용하다.다른 예로는 고전압 송신장치에 사용되는 고출력 안테나 소자와 측정장치에서 전자장치에 전원을 공급하는 경우가 있습니다.

기타 용도

광섬유에 의해 조명되는 프리스비
광섬유에서 반사된 빛이 전시된 모델을 비추다
장식용 램프 또는 야간 조명에서의 광섬유 사용

광섬유는 명확한 가시 경로 없이 대상을 밝은 빛으로 비춰야 하는 의료 및 기타 애플리케이션에서 도광제로 사용됩니다.많은 현미경은 광섬유 광원을 사용하여 연구 중인 샘플의 강렬한 조명을 제공합니다.

광섬유는 이미징 광학에도 사용됩니다.내시경이라고 불리는 길고 얇은 영상 장치를 위해 때로는 렌즈와 함께 섬유 다발이 사용되는데, 이것은 작은 구멍을 통해 물체를 보는 데 사용된다.의료용 내시경은 최소 침습성 검사 또는 수술 시술을 위해 사용됩니다.산업용 내시경(섬유 스코프 또는 보어 스코프 참조)은 제트 엔진 내부와 같이 도달하기 어려운 모든 것을 검사하는 데 사용됩니다.

일부 건물에서는 광섬유가 지붕에서 건물의 다른 부분으로 햇빛을 전달합니다(비이미징 광학 참조).광섬유 램프는 간판, 예술품, 장난감, 인조 크리스마스 트리 등 장식용 조명에 사용됩니다.광섬유는 광투과 콘크리트 건물 제품 LiTraCon의 핵심 부품입니다.

광섬유는 구조 헬스모니터링에도 사용할 수 있습니다.이 유형의 센서는 구조물에 지속적인 영향을 미칠 수 있는 응력을 감지할 수 있습니다.아날로그 감쇠 측정 원리에 기초하고 있습니다.

분광학에서 광섬유 다발은 분광계 자체의 내부에 넣을 수 없는 물질에 분광계의 빛을 전달하여 그 조성을 분석한다.분광계는 빛을 소등시켜 물질을 분석한다.섬유를 사용함으로써 분광계를 사용하여 원격으로 물체를 [48][49][50]연구할 수 있습니다.

레이저 또는 광증폭기의 이득매체로 엘비움 등의 특정 희토류 원소를 도핑한 광섬유를 사용할 수 있다.희토류 도프 광섬유는 도프된 광섬유의 짧은 부분을 일반(무도프) 광섬유 라인에 스플라이함으로써 신호 증폭을 제공할 수 있습니다.도프 파이버는 신호파 외에 라인에 결합되는 두 번째 레이저 파장을 사용하여 광학적으로 펌핑됩니다.두 파장의 빛은 두 번째 펌프 파장에서 신호파로 에너지를 전달하는 도프 파이버를 통해 투과됩니다.증폭을 일으키는 과정은 자극 방출이다.

광섬유는 비선형 매체로서도 널리 이용되고 있다.유리 매체는 다수의 비선형 광학 상호작용을 지원하며,[51] 섬유에서 가능한 긴 상호작용 길이는 응용 및 기초 조사를 위해 활용되는 다양한 현상을 촉진합니다.반대로 광섬유 비선형성은 광신호에 유해한 영향을 미칠 수 있으며 그러한 바람직하지 않은 영향을 최소화하기 위한 조치가 종종 필요합니다.

파장 시프터가 도핑된 광섬유는 물리 실험에서 섬광 빛을 수집합니다.

권총, 소총, 산탄총의 광섬유 조준기는 광섬유 조각을 사용하여 조준기의 표시의 가시성을 개선합니다.

작동 원리

광섬유 동작 원리의 개요
광섬유 타입

광섬유는 원통형 유전체 도파관(비전도 도파관)으로 전체 내부 반사 과정을 통해 그 축을 따라 빛을 투과한다.섬유는 피복층으로 둘러싸인 코어로 구성되어 있으며, 두 층 모두 유전체로 [52]구성되어 있습니다.광신호를 코어에 제한하기 위해서는 코어의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 커야 한다.코어 및 클래딩의 경계는 스텝인덱스 파이버에서는 갑작스럽거나 그레이드인덱스 파이버에서는 점진적일 수 있습니다.빛은 레이저 또는 LED를 사용하여 광섬유에 공급될 수 있습니다.

파이버는 전기적 간섭에 영향을 받지 않습니다.다른 케이블의 신호 간에 크로스톡이 발생하지 않으며 환경 노이즈의 픽업도 없습니다.광섬유 내부를 이동하는 정보는 핵장치에 [b][citation needed]의해 발생하는 전자펄스에도 영향을 받지 않는다.

파이버 케이블은 전기가 통하지 않기 때문에 발전설비나 낙뢰가 발생하기 쉬운 애플리케이션 등 고전압 환경에서 통신기기를 보호하는 데 도움이 됩니다.전기적 절연은 접지 루프에 대한 문제도 방지합니다.광케이블에는 스파크가 발생할 가능성이 있는 전기가 없기 때문에 폭발성 증기가 존재하는 환경에서 사용할 수 있다.감청(이 경우 광섬유 도청)은 전기 접속에 비해 어렵습니다.

파이버 케이블은 금속 도난의 대상이 아닙니다.반면 구리 케이블 시스템은 많은 양의 구리를 사용하며 2000년대 상품 붐 이후 타깃이 되어 왔습니다.

굴절률

굴절률은 물질의 빛의 속도를 측정하는 방법이다.빛은 우주공간과 같은 진공상태에서 가장 빠르게 이동한다.진공상태에서 빛의 속도는 초당 약 30만 킬로미터이다.매체의 굴절률은 진공 중의 빛의 속도를 매체의 빛의 속도로 나누어 계산한다.따라서 진공의 굴절률은 정의상 1이다.통신에 사용되는 전형적인 싱글 모드 파이버는 1500 nm에서 1.444의 순 실리카로 만들어진 클래드와 1.4475 [52]정도의 도프 실리카의 코어를 가지고 있다.굴절률이 클수록 그 매질에서 빛이 더 느리게 이동합니다.이 정보로부터 간단한 경험칙은 통신에 광섬유를 사용하는 신호가 초당 약 20만 km로 전달된다는 것이다.따라서 시드니에서 뉴욕까지 파이버에 의해 16,000km의 거리가 전송되는 전화는 한 발신자가 말하고 다른 발신자가 [c] 때 최소 80밀리초(의 지연이 있음을 의미합니다.

총내부반사

광학적으로 밀도가 높은 매체를 통과하는 빛이 가파른 각도로 경계에 닿으면(경계의 임계 각도보다 크다) 빛이 완전히 반사됩니다.이를 전체 내부 반사라고 합니다.이 효과는 광섬유에서 빛을 코어에 가두는 데 사용됩니다.대부분의 최신 광섬유는 약하게 유도되므로 코어 및 클래딩 사이의 굴절률 차이가 매우 작습니다(일반적으로 1%[53] 미만).빛은 파이버 코어를 통과하여 코어와 피복의 경계에서 앞뒤로 튕겨 나옵니다.

빛은 임계 각도보다 큰 각도로 경계에 도달해야 하기 때문에 파이버에 일정 범위의 각도로 입사한 빛만이 파이버 밖으로 새지 않고 파이버를 따라 이동할 수 있습니다.이 각도 범위를 파이버의 수용 콘이라고 합니다.파이버 축에서 빛이 파이버에 들어갈 수 있는 최대 각도가 있어 파이버 코어 내에서 빛이 전파되거나 이동합니다.이 최대 각도의 사인(sine)은 파이버의 수치 개구(NA)입니다.NA가 큰 파이버는 NA가 작은 파이버보다 스플라이스 및 동작에 정밀도가 떨어집니다.이 수용 콘의 크기는 섬유 코어 및 클래딩 사이의 굴절률 차이의 함수입니다.싱글 모드 파이버는 NA가 작습니다.

멀티 모드 파이버

주요 기사:멀티 모드 광섬유
멀티 모드 광섬유를 통한 빛의 전파.
멀티 모드 광섬유에서 빛의 전체 내부 반사를 나타내는 레이저입니다.

큰 코어 직경(10마이크로미터 이상)의 파이버는 기하학적 광학으로 분석할 수 있습니다.이러한 파이버는 전자파 분석에서는 멀티 모드 파이버라고 불립니다(아래 참조).스텝인덱스 멀티모드 파이버에서 광선은 전체 내부반사에 의해 파이버 코어를 따라 유도된다.이 경계에 대한 임계 각도보다 큰 각도(경계에 수직인 선에 대해 측정)에서 코어 클래딩 경계와 만나는 광선은 완전히 반사된다.임계각은 노심과 피복재 사이의 굴절률의 차이로 결정된다.낮은 각도로 경계에 도달하는 광선은 코어에서 클래드 안으로 굴절되어 끝납니다.임계 각도에 따라 파이버의 수용 각도가 결정됩니다.이 각도는 종종 수치 개구라고 불립니다.높은 수치 개구부는 광선을 축에 가까운 광선과 다양한 각도로 섬유를 따라 확산시켜 광선을 섬유에 효율적으로 결합할 수 있도록 합니다.그러나 이 높은 수치 개구부는 다른 각도의 광선이 서로 다른 경로 길이를 가지기 때문에 섬유를 통과하는 데 다른 시간이 걸리기 때문에 분산량을 증가시킵니다.

구배지수 섬유는 축과 클래드 사이에서 코어 내 굴절률이 연속적으로 감소한다.이로 인해 광선이 코어 클래딩 경계에서 갑자기 반사되지 않고 클래딩에 접근할 때 부드럽게 휘게 된다.고각선이 고지수의 중심이 아닌 코어의 저지수의 주변부를 더 많이 통과하기 때문에 결과적으로 곡선 경로가 다중 경로 분산을 감소시킵니다.인덱스 프로파일은 파이버 내의 다양한 광선의 축방향 전파 속도 차이를 최소화하기 위해 선택됩니다.이 이상적인 지수 프로파일은 지수와 [citation needed]축으로부터의 거리 사이의 포물선 관계에 매우 가깝다.

싱글 모드 파이버

주요 기사:싱글 모드 광섬유
표준 싱글 모드 파이버 구조
1. 코어: 직경 8µm
2. 클래딩: 125µm dia.
3. 버퍼: 반경 250µm.
4. 재킷 : 400µm dia.

심지름이 전파광의 파장의 약 10배 미만인 섬유는 기하학적 광학으로 모델링할 수 없다.대신, 맥스웰의 방정식에 따르면 [d]전자파 방정식으로 환산하여 전자 도파관 구조로 해석해야 한다.광도파로로서 광섬유는 광섬유를 따라 빛이 전파될 수 있는 하나 이상의 제한된 가로모드를 지원한다.1개의 모드만을 지원하는 파이버는 [e]싱글모드라고 불립니다도파관 분석 결과 섬유 내 광에너지가 코어에 완전히 국한되지 않은 것으로 나타났습니다.대신, 특히 단일 모드 파이버에서는 결합 모드의 에너지 중 상당 부분이 피복재를 통해 일시적인 파장으로 이동한다.가장 일반적인 타입의 싱글 모드 파이버는 코어 직경이 8~10마이크로미터로 근적외선용으로 설계되어 있습니다.이에 비해 멀티모드 파이버는 코어 직경이 50마이크로미터에서 수백마이크로미터로 제조됩니다.

특수용도섬유

일부 특수 목적 광섬유는 통상 타원형 또는 직사각형 단면을 가진 비원통형 코어 또는 클래드 층으로 구성됩니다.여기에는 광섬유 센서에 사용되는 편파 유지 섬유와 속삭임 갤러리 모드의 전파를 억제하도록 설계된 섬유 등이 포함됩니다.

포토닉 크리스털 파이버는 지수 변동의 규칙적인 패턴(종종 파이버의 길이를 따라 이어지는 원통형 구멍의 형태)으로 구성됩니다.이러한 섬유는 빛을 섬유의 코어에 제한하기 위해 전체 내부 반사 대신 또는 추가로 회절 효과를 사용합니다.파이버의 특성은 다양한 용도에 맞게 조정할 수 있습니다.

감쇠 메커니즘

다음 항목도 참조하십시오.투명 재료
저손실 멀티모드 실리카 및 ZB의 실험적 감쇠곡선LAN 파이버검은색 삼각형 점과 회색 화살표는 1965년 ~1000dB/km에서 2005년 ~0.17dB/km로 40년 동안 실리카 광섬유의 감쇠가 4단계 감소했음을 나타낸다.
실리카 광섬유(파란색 점선) 및 일반적인 ZB에 대한 이론적 손실 스펙트럼(감쇠, dB/km)파장(미크론)의 함수로서의 LAN 광섬유(회색 실선).

광섬유의 감쇠는, 전송 손실이라고도 불리며, 광신호가 전송 매체를 통과할 때의 강도의 저하입니다.광섬유의 감쇠 계수는 보통 dB/km 단위로 표시됩니다.매질은 일반적으로 입사 광선을 내부에 가두는 실리카[f] 유리 섬유입니다.감쇠는 장거리 디지털 신호의 전송을 제한하는 중요한 요소입니다.따라서 광신호의 감쇠를 제한하고 증폭을 최대화하는 데 많은 연구가 진행되었습니다.40년에 걸쳐 실리카 광섬유의 감쇠가 4단계나 감소된 것은 제조 공정, 원료 순도, 프리폼 및 섬유 설계가 지속적으로 개선되었기 때문에 이러한 섬유가 이론상 [54]감쇠 하한에 도달할 수 있었습니다.

싱글 모드 광섬유는 매우 낮은 손실으로도 만들 수 있습니다.코닝의 SMF-28 파이버는 통신 파장용 표준 싱글 모드 파이버로 1550nm에서 0.[55]17dB/km의 손실을 낸다.예를 들어 8km 길이의 SMF-28은 1,550nm에서 75%에 가까운 빛을 투과합니다.바닷물이 섬유처럼 맑으면 태평양 마리아나 해구의 수심 11,000미터(36,000피트)[56]까지 볼 수 있다는 사실이 알려져 왔다.

광섬유의 감쇠는 주로 산란과 흡수에 의해 발생한다는 것이 실증연구에 의해 밝혀졌다.

광산란

거울 반사
확산 반사

광섬유의 코어를 통한 빛의 전파는 광파의 총 내부 반사에 기초하고 있습니다.거칠고 불규칙한 표면은, 심지어 분자 레벨에서도, 빛이 임의의 방향으로 반사되는 원인이 될 수 있습니다.이것은 확산 반사 또는 산란이라고 불리며, 일반적으로 다양한 반사 각도로 특징지어집니다.

산란은 산란되는 빛의 파장에 따라 달라집니다.따라서 입사 광파의 주파수와 산란 중심의 물리적 치수(또는 공간적 규모)에 따라 가시성의 공간적 척도에 대한 한계가 발생하며, 이는 일반적으로 특정 미세 구조 특징의 형태이다.가시광선은 파장이 1마이크로미터(100만분의 1m)에 달하기 때문에 산란 중심도 비슷한 공간적 스케일로 치수를 갖게 된다.

따라서 감쇠는 내부 표면 및 인터페이스에서 일관되지 않은 빛의 산란으로부터 발생합니다.금속이나 세라믹과 같은 결정성 재료는 기공 외에 대부분의 내부 표면 또는 계면이 결정성 질서의 작은 영역을 분리하는 입자 경계 형태입니다.산란 중심(또는 입자 경계)의 크기가 산란되는 빛의 파장 크기 이하로 감소하면 산란이 [citation needed]더 이상 유의하게 발생하지 않는 것으로 나타났다.이 현상은 투명한 세라믹 재료의 생산을 야기했다.

마찬가지로 광학 품질의 유리 섬유에서 빛의 산란은 유리 구조의 분자 레벨의 불규칙성(성분 변동)에 의해 발생합니다.사실, 유리는 단순히 다결정 고체의 제한적인 경우라는 것이 떠오르는 학설이다.이 프레임워크 내에서 다양한 수준의 단거리 질서를 나타내는 도메인은 유리 및 세라믹뿐만 아니라 금속의 구성 요소가 된다.이러한 영역 간 및 영역 내에는 빛의 산란을 위한 가장 이상적인 위치를 제공하는 미세 구조 결함이 분포되어 있다.이 같은 현상은 IR 미사일 [57]돔의 투명성을 제한하는 요인 중 하나로 보인다.

광파워가 높을 경우 섬유 [58][59]내의 비선형 광학 프로세스에 의해 산란이 발생할 수도 있습니다.

UV-Vis-IR 흡수

빛의 산란과 더불어 특정 파장의 선택적 흡수에 의해 감쇠 또는 신호 손실이 발생할 수 있습니다.주요 재료 고려사항에는 다음과 같은 전자와 분자가 포함된다.

  • 전자 수준에서, 전자 궤도가 자외선(UV) 또는 가시 범위에서 특정 파장 또는 주파수의 빛 양자(또는 광자)를 흡수할 수 있도록 간격(또는 "양자화")에 따라 달라진다.이것이 색을 내는 것이다.
  • 원자 또는 분자 수준에서, 그것은 원자 또는 분자 진동 또는 화학 결합의 주파수, 원자 또는 분자가 얼마나 촘촘히 채워져 있는지, 그리고 원자 또는 분자가 장거리 질서를 나타내는지 여부에 따라 달라집니다.이러한 요인에 따라 적외선(IR), 원적외선, 무선 및 마이크로파 범위에서 더 긴 파장을 전송할 수 있는 물질의 용량이 결정됩니다.

광학적으로 투과적인 디바이스의 설계에서는, 그 속성과 제한 사항에 근거해 재료를 선택할 필요가 있습니다.낮은 주파수 영역(중간에서 원거리 IR 파장 범위)에서 관찰된 결정 구조 흡수 특성은 재료의 장파장 투명 한계를 정의합니다.그것들은 고체 격자의 구성 원자와 분자의 열 유도 진동 운동과 입사 광파 복사 사이의 상호작용 결합의 결과이다.따라서 원적외선(>10µm)에서의 원자 및 분자진동(본드 스트레칭)에 의한 흡수영역의 제한에 의해 모든 재료가 제한된다.

즉, 광파의 선택된 주파수가 해당 소재의 입자가 진동하는 주파수(또는 주파수의 정수배수, 즉 고조파)와 일치하기 때문에 특정 소재에 의한 IR광의 선택적 흡수가 발생한다.서로 다른 원자와 분자는 서로 다른 고유 진동 주파수를 가지고 있기 때문에, 그들은 선택적으로 서로 다른 주파수(또는 스펙트럼의 일부)의 IR광을 흡수할 것입니다.

광파의 반사 및 전달은 광파의 주파수가 물체의 고유 공진 주파수와 일치하지 않기 때문에 발생합니다.이러한 주파수의 적외선 빛이 물체에 닿으면 에너지가 반사되거나 전달됩니다.

손실예산

주요 기사:광파워 버짓

케이블 배선에서의 감쇠는 커넥터와 스플라이스를 포함하면 크게 증가합니다.송신기와 수신기 사이의 허용 가능한 감쇠(손실 버젯)를 계산할 때는, 다음의 항목이 포함됩니다.

  • 광섬유 케이블의 종류와 길이에 따른 dB 손실,
  • 커넥터에 의해 발생하는 dB 손실
  • 스플라이스에 의해 dB 손실이 발생합니다.

일반적으로 커넥터는 잘 닦인 커넥터에서 커넥터당 0.3dB를 사용합니다.스플라이스는 일반적으로 스플라이스당 0.3dB 미만을 도입합니다.

총 손실은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

손실 = 커넥터당 dB 손실 × 커넥터 수 + 스플라이스당 dB 손실 × 스플라이스 수 + km당 dB 손실 × 파이버 킬로미터,

여기서 km당 dB 손실은 섬유 유형의 함수이며 제조업체 사양에서 확인할 수 있습니다.예를 들어 일반적인 1550 nm 싱글모드 파이버의 손실은 km당 0.4dB입니다.

계산된 손실 예산은 측정된 손실이 정상 작동 매개 변수 내에 있는지 확인하기 위해 테스트 시 사용됩니다.

제조업

자재

유리 광섬유는 거의 항상 실리카로 만들어지지만, 사파이어와 같은 결정성 재료뿐만 아니라 플루오로지르콘산염, 플루오로알루민산염, 칼코게나이드 안경과 같은 일부 다른 재료들은 장파장 적외선이나 다른 특수한 용도로 사용된다.실리카와 불소 안경은 보통 약 1.5의 굴절률을 가지지만, 칼코게나이드와 같은 일부 물질은 최대 3의 굴절률을 가질 수 있습니다.일반적으로 코어와 클래드의 지수 차이는 1% 미만이다.

플라스틱 광섬유(POF)는 일반적으로 코어 직경이 0.5mm 이상인 스텝인덱스 멀티 모드파이버입니다일반적으로 POF는 유리섬유보다 감쇠계수가 1dB/m 이상 높아 POF 기반 시스템의 범위가 제한됩니다.

실리카

실리카는 광범위한 파장에 걸쳐 상당히 양호한 광전송을 보입니다.스펙트럼의 근적외선(IR 근방) 부분, 특히 1.5μm 내외에서 실리카는 0.2dB/km 정도의 흡수 및 산란 손실이 극히 적을 수 있다.이렇게 현저하게 낮은 손실은 초순도 실리카를 사용하는데 달려 있습니다.1.4μm 영역의 높은 투명도는 수산기(OH)의 저농도를 유지함으로써 달성된다.또는 자외선([60]UV) 영역에서의 투과에는 높은 OH 농도가 더 좋습니다.

실리카는 상당히 높은 온도에서 섬유로 흡입될 수 있으며 유리 변환 범위가 상당히 넓습니다.또 다른 장점은 실리카 섬유의 융접과 클리빙이 비교적 효과적이라는 것입니다.실리카 섬유는 또한 섬유 두께가 너무 두껍지 않고 가공 시 표면이 잘 준비되어 있다면 당김과 굽힘 모두에 대한 기계적 강도가 높습니다.파이버의 양끝을 간단하게 절단(파단)하는 것만으로, 광학적 품질이 양호하고 평탄한 표면을 실현할 수 있습니다.실리카는 또한 상대적으로 화학적으로 불활성이다.특히 흡습성이 없다(물을 흡수하지 않는다).

실리카 유리는 다양한 재료로 도핑할 수 있습니다.도핑의 한 가지 목적은 굴절률을 높이거나(예: 이산화 게르마늄(GeO2) 또는 산화알루미늄(AlO23)), 또는 낮추기 위한 것이다(예: 불소 또는 삼산화붕소23(BO)).도핑은 예를 들어 섬유증폭기 또는 레이저 응용에 사용되는 활성섬유를 얻기 위해 레이저 활성이온(예를 들어 희토류 도핑섬유)으로도 가능하다.섬유 코어 및 클래드는 일반적으로 도핑되어 전체 어셈블리(코어 및 클래드)가 효과적으로 동일한 화합물(예: 알루미늄 규산염, 게르마노규산염, 포스포규산염 또는 붕규산염 유리)이 됩니다.

특히 활성섬유의 경우 순수 실리카는 희토류 이온에 대한 용해도가 낮기 때문에 일반적으로 매우 적합한 숙주 유리가 아닙니다.이는 도판트 이온의 클러스터화로 인한 담금질 효과로 이어질 수 있습니다.이 점에서 알루미늄 규산염이 훨씬 효과적이다.

실리카 파이버도 광학적 손상에 대한 높은 임계값을 나타냅니다.이 특성은 레이저에 의한 고장 경향을 낮춥니다.이는 짧은 펄스의 증폭에 사용할 경우 섬유 증폭기에 중요합니다.

이러한 특성 때문에 실리카 파이버는 통신(플라스틱 광섬유에서는 매우 짧은 거리는 제외), 파이버레이저, 파이버앰프, 광섬유센서 등 많은 광학용도에서 선택되고 있습니다.다양한 종류의 실리카 섬유의 개발에 많은 노력을 기울인 결과, 이러한 섬유의 성능이 다른 [61][62][63][64][65][66][67][68]재료에 비해 더욱 향상되었습니다.

플루오르화 유리

플루오르화 유리는 다양한 금속의 플루오르화물로 구성된 비산화물 광학 품질 안경입니다.점도가 낮기 때문에 유리 천이(또는 용해된 섬유에서 섬유 추출)를 처리하는 동안 결정화를 완전히 피하는 것은 매우 어렵습니다.따라서 중금속 불화물 유리(HMFG)는 광학 감쇠가 매우 낮지만 제조가 어려울 뿐만 아니라 매우 취약할 뿐만 아니라 습기 및 기타 환경 공격에 대한 내성이 약합니다.이들의 가장 좋은 속성은 거의 모든 산화물 기반 잔에 존재하는 수산화기(OH) 그룹과 관련된 흡수 대역(3,200−1–3,600cm, 즉 2,777–3,125nm 또는 2.78–3.13μm)이 부족하다는 것이다.

중금속 불화물 유리의 예로는 ZB가 있습니다.지르코늄, 바륨, 랜턴, 알루미늄 및 플루오르화나트륨으로 구성된 LAN 유리 그룹입니다.주요 기술 응용 분야는 평면 및 섬유 형태의 광도파로입니다.특히 중적외선(2,000~5,000nm) 범위에서 유리합니다.

HMFG는 처음에 광섬유 응용을 위해 계획되어 있었습니다.이는 미드 IR 파이버의 고유 손실이 원칙적으로 약 2μm의 투명성밖에 없는 실리카 파이버보다 낮기 때문입니다.그러나 이러한 낮은 손실은 실제로 실현되지 않았으며, 불소 섬유의 취약성과 높은 비용 때문에 1차 후보로 적합하지 않았다.나중에, 다양한 다른 응용 분야에 대한 불소 섬유의 효용성이 발견되었다.여기에는 중간 IR 분광법, 광섬유 센서, 온도 측정 및 이미징이 포함됩니다.또한, 불소 섬유는 의료 애플리케이션(예: 안과 및 치과)[69][70]에 필요한 2.9μm의 YAG(이트륨 알루미늄 가넷) 레이저와 같은 매체에서 유도 광파 투과용으로 사용될 수 있습니다.

인산염 유리

PO410 케이지 구조—인산염 유리의 기본 구성 요소

인산염 유리는 다양한 금속의 메타인산염으로 이루어진 광학안경의 한 종류이다.규산염 안경에서 관찰되는 SiO4 사면체 대신, 이 유리 포머의 구성 블록은 적어도 4가지 다른 형태로 결정되는 오산화인(PO25)이다.가장 친숙한 다형(그림 참조)은 PO410 분자로 구성됩니다.

인산염 안경은 도핑 희토류 이온 농도가 높은 광섬유용 실리카 안경보다 유리할 수 있다.불소화유리와 인산유리의 혼합물은 불소인산유리이다.[71][72]

카르코게니드 유리

주기율표의 16족 원소인 칼코겐은 특히 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루루(Te)와 반응하여 은과 같은 더 많은 전기양성 원소와 반응하여 칼코게니드를 형성한다.이들은 결정성 또는 비정질, 금속성 또는 반도체, 이온 또는 전자의 전도체일 수 있다는 점에서 매우 다용도성 화합물이다.원적외선 [citation needed]투과용 섬유를 만들기 위해 카르코게니드를 함유한 유리를 사용할 수 있다.

과정

프리폼

변경된 화학증착(내부) 공정의 그림

표준 광섬유는 먼저 굴절률 프로파일이 세심하게 제어된 대경 '프리폼'을 구축한 후 프리폼을 '당겨' 길고 얇은 광섬유를 형성함으로써 만들어진다.프리폼은 일반적으로 내부증착, 외부증착,[73] 증기축증착의 3가지 화학증착법에 의해 만들어진다.

내부 증착을 통해 프리폼은 약 40cm(16인치) 길이의 중공 유리 튜브에서 시작하여 선반에 수평으로 놓고 천천히 회전합니다.사염화실리콘(SiCl4)이나 사염화 게르마늄(GeCl4) 등의 가스는 튜브의 끝에 산소가 주입된다.그런 다음 외부 수소 버너를 사용하여 가스를 가열하여 최대 1,900K(1,600°C, 3,000°F)까지 상승시킵니다. 여기서 4염화물은 산소와 반응하여 실리카 또는 게르마니아(이산화 게르마늄) 입자를 생성합니다.반응이 유리 표면에서만 발생했던 이전의 기술과 달리, 튜브 부피 전체에 걸쳐 기체 단계에서 이러한 반응이 일어나도록 반응 조건이 선택되었을 때, 이 기술은 수정 화학 증기 증착(MCVD)이라고 불립니다.

산화물 입자는 응집되어 큰 입자 사슬을 형성하고, 그 후 튜브 벽에 그을음으로 퇴적됩니다.이 증착은 가스 코어와 벽 사이의 온도 차이가 커서 가스가 입자를 바깥쪽으로 밀어내기 때문입니다(이것을 열영동이라고 합니다).그런 다음 토치를 튜브의 길이로 위아래로 통과시켜 재료를 균일하게 부착합니다.토치는 튜브의 끝에 도달한 후 튜브의 선두로 돌아와 퇴적된 입자를 용융시켜 고체층을 형성한다.이 과정은 충분한 양의 물질이 축적될 때까지 반복됩니다.각 층에 대해 가스조성을 변화시킴으로써 조성을 변경할 수 있으며, 그 결과 완성된 섬유의 광학특성을 정밀하게 제어할 수 있다.

외부증착 또는 증기축적 증착에서 유리는 산화수소염 중의 물(HO2)과의 반응에 의해 4염화규소와 4염화 게르마늄이 산화되는 반응인 화염 가수분해로 형성된다.외부 증착 시 유리는 고체 막대에 퇴적되며, 이 막대는 더 이상 가공하기 전에 제거됩니다.증기축 퇴적에서는 짧은 종자봉을 사용하고, 그 끝에 소스봉의 크기에 의해 길이가 제한되지 않는 다공질 프리폼을 구축한다.다공질 프리폼은 약 1,800K(1,500°C, 2,800°F)로 가열하여 투명하고 단단한 프리폼으로 통합됩니다.

D자형 프리폼에서 추출한 섬유 단면적

일반적인 통신 파이버는 원형 프리폼을 사용합니다.이중 복장 섬유와 같은 일부 애플리케이션에서는 다른 형식이 [74]선호됩니다.더블클래드 파이버에 기초한 파이버 레이저에서는 비대칭 형상이 레이저 펌핑의 충전 계수를 향상시킨다.

표면장력에 의해 연신공정에서 형상이 매끄럽게 되어 결과적으로 생기는 섬유형상은 프리폼의 날카로운 모서리를 재현하지 않는다.단, 프리폼 표면의 결함은 결과적으로 발생하는 섬유의 광학 및 기계적 특성에 영향을 미치기 때문에 프리폼의 세심한 연마가 중요하다.특히 그림과 같이 시험섬유의 프리폼이 잘 연마되지 않아 공초점 광학현미경으로 균열이 보인다.

그림그리기

프리폼은 구조에 관계없이 드로잉 타워라고 불리는 장치에 배치되며 프리폼 팁이 가열되고 광섬유가 끈으로 당겨집니다.이 섬유폭을 측정함으로써 섬유상의 장력을 제어하여 섬유두께를 유지할 수 있다.

코팅

빛은 전체 내부 반사를 통해 코어에 빛을 가두는 낮은 굴절률의 광학 클래드에 의해 파이버의 코어로 유도됩니다.

클래딩은 습기와 물리적 [62]손상으로부터 보호하는 완충재로 코팅됩니다.버퍼 코팅은 종단 또는 스플라이싱을 위해 섬유에서 벗겨지는 것입니다.이러한 코팅은 UV 경화 우레탄 아크릴레이트 복합재 또는 폴리이미드 재질로, 그리기 공정에서 섬유 외부에 도포됩니다.코팅은 매우 섬세한 유리 섬유 가닥(사람 머리카락 크기)을 보호하고 제조, 내구성 테스트, 배선 및 설치의 혹독한 작업에도 견딜 수 있도록 합니다.

오늘날의 유리 광섬유 드로잉 프로세스는 이중층 코팅 방식을 사용합니다.내부 1차 코팅은 마이크로벤딩으로 인한 감쇠를 최소화하기 위해 쇼크 업소버 역할을 하도록 설계되어 있습니다.외부 2차 코팅은 기계적 손상으로부터 1차 코팅을 보호하고 횡력에 대한 장벽으로 작용하며, 번들 케이블 구조에서 스트랜드를 구별하기 위해 착색될 수 있습니다.

이러한 광섬유 코팅 층은 광섬유 인출 시 시속 100km(60mph)에 가까운 속도로 도포됩니다.광섬유 코팅은 습식 온 드라이 및 습식 온 웨트 방식 중 하나를 사용하여 도포됩니다.습식 온 드라이 상태에서 섬유는 1차 코팅 애플리케이션을 통과하고, UV 경화 후 2차 코팅 애플리케이션을 통과하며, 2차 코팅 애플리케이션은 나중에 경화됩니다.습윤 시 파이버는 1차 및 2차 코팅 어플리케이션을 모두 통과한 후 UV 경화로 이행합니다.

광섬유 코팅을 동심원 층에 도포하여 도면 도포 시 섬유 손상을 방지하고 섬유 강도와 마이크로엔드 저항을 극대화합니다.코팅이 고르지 않은 파이버는 코팅이 팽창하거나 수축할 때 불균일한 힘이 가해지며 신호 감쇠가 심해질 수 있습니다.적절한 도면 및 코팅 프로세스에서 코팅은 섬유 주위에 동심원형으로 적용 길이 전체에 걸쳐 연속적이며 일정한 두께를 가집니다.

코팅 두께는 다양한 굽힘 [75]구성에서 파이버가 경험하는 응력을 계산할 때 고려됩니다.코팅된 섬유가 맨드렐에 감길 때, 섬유에 의해 경험되는 응력은 다음과 같이 주어진다.

= m + c { \ displaystyle = d { } \d _ { } + _ { c} 、

여기서 E는 섬유 영률, d는m 맨드렐 직경f, d는 클래딩 직경c, d는 코팅 직경이다.

2점 굽힘 구성에서는 코팅된 파이버를 U자 모양으로 구부려 2개의 전면 플레이트의 홈 사이에 배치하고, 파이버가 파손될 때까지 접합한다.이 설정에서의 파이버 내의 스트레스는 다음과 같습니다.

\

여기서 d는 전면판 사이의 거리입니다.계수 1.198은 이 구성과 관련된 기하 상수입니다.

광섬유 코팅은 강도 저하를 초래할 수 있는 긁힘으로부터 유리 섬유를 보호합니다.습기와 긁힘의 조합은 섬유 강도의 노화와 열화를 촉진합니다.파이버가 장기간 낮은 응력을 받으면 파이버 피로가 발생할 수 있습니다.시간이 지남에 따라 또는 극단적인 상황에서 이들 요인이 결합되어 유리섬유의 미세한 결함이 전파되어 파이버 장애가 발생할 수 있습니다.

광섬유 도파로는 강도, 감쇠 및 마이크로밴딩에 의한 손실에 대한 저항성의 세 가지 주요 특성이 환경 조건에 의해 영향을 받습니다.외부 광섬유 케이블 재킷과 버퍼 튜브는 유리 광섬유의 성능과 장기 내구성에 영향을 줄 수 있는 환경 조건으로부터 보호합니다.내부에서는 코팅이 전송되는 신호의 신뢰성을 보장하고 마이크로벤딩에 의한 감쇠를 최소화합니다.

케이블 구조

광섬유 케이블
주요 기사:광섬유 케이블

실용적인 섬유에서 클래드는 일반적으로 견고한 수지 코팅과 추가 완충층으로 코팅되며, 이 층은 재킷 층(일반적으로 플라스틱)으로 더욱 둘러싸일 수 있습니다.이러한 레이어는 파이버에 강도를 증가시키지만 광도파 특성에는 기여하지 않습니다.견고한 파이버 어셈블리는 파이버 사이에 광흡수('어두운') 유리를 끼워 하나의 파이버에서 누출되는 빛이 다른 파이버로 들어오는 것을 방지합니다.이것에 의해, 파이버간의 크로스 토크를 줄이거나, 파이버 번들 이미징 애플리케이션의 [76][77]플레어를 줄일 수 있습니다.

최신 케이블은 참호 직접 매설, 고전압 절연, 전원선 [78][failed verification]이중 사용, 전선관 설치, 공중 전신주에 대한 밧줄 연결, 해저 설치 및 포장 도로 삽입과 같은 용도에 맞게 설계되어 있습니다.멀티파이버 케이블은 보통 컬러 코팅 및/또는 버퍼를 사용하여 각 스트랜드를 식별합니다.소형 파이버 폴 마운트 케이블의 비용은, 일본과 한국의 FTH(Fiber to Home) 설치에 대한 수요가 높기 때문에, 큰폭으로 삭감되고 있습니다.

일부 광케이블 버전은 아라미드사 또는 유리사를 중간 강도 부재로 보강한다.상업적인 측면에서 유리사 사용은 케이블의 기계적 내구성을 잃지 않으면서 비용 효율이 더 높습니다.유리실은 또한 설치류와 흰개미로부터 케이블 심을 보호합니다.

실용적인 문제

인스톨

파이버 케이블은 유연성이 매우 높지만 파이버가 반경 30mm 이하로 구부러지면 기존 파이버의 손실이 크게 증가합니다.이로 인해 케이블의 모서리가 구부러지거나 스풀에 감길 때 문제가 발생하여 FTTX 설치가 복잡해집니다.「벤더블 파이버」는, 가정 환경에서의 설치를 용이하게 하기 위해서, ITU-T G.657 로 표준화 되어 있습니다.이 타입의 파이버는, 반경이 7.5 mm까지 구부려져도 악영향은 없습니다.훨씬 더 구부러지기 쉬운 섬유가 [79]개발되었습니다.구부릴 수 있는 파이버는 파이버를 구부려 [80]누출을 검출함으로써 파이버 내의 신호를 은밀히 감시하는 파이버 해킹에도 견딜 수 있다.

케이블의 또 다른 중요한 특징은 수평으로 가해지는 힘을 견딜 수 있는 케이블의 능력이다.설치 기간 동안 케이블에 가해질 수 있는 힘을 정의하는 것을 기술적으로 최대 인장 강도라고 합니다.

종단 및 스플라이싱

멀티 모드 파이버 상의 ST 커넥터

광섬유는 광섬유커넥터에 의해 단말장치에 접속됩니다.이러한 커넥터는 보통 FC, SC, ST, LC, MTRJ, MPO 또는 SMA 등의 표준 타입입니다.광섬유는 커넥터 또는 스플라이싱에 의해 접속되어 연속적인 광도파로를 형성할 수 있습니다.일반적으로 허용되는 스플라이싱 방법은 아크 융접 스플라이싱으로, 전기 아크로 파이버 끝을 함께 녹입니다.보다 빠른 체결 작업을 위해 "기계 스플라이스"가 사용됩니다.

융접 스플라이싱은 특수 기기로 이루어집니다.파이버의 끝부분은 먼저 보호 폴리머 코팅(더 튼튼한 겉옷이 있는 경우)이 벗겨집니다.단부는 정밀 절단기로 절단(절단)하여 수직이 되게 하고 융접 스플라이서의 특수 홀더에 배치합니다.스플라이스는 일반적으로 확대 보기 화면을 통해 검사되어 스플라이스 전후의 클리브를 확인합니다.스플라이서는 작은 모터를 사용하여 단면을 정렬하고, 틈새의 전극 사이에 작은 스파크를 방출하여 먼지와 습기를 연소시킵니다.그러면 스플라이서가 더 큰 스파크를 발생시켜 유리 녹는점 이상으로 온도를 상승시켜 끝부분을 영구적으로 융착시킵니다.스파크의 위치와 에너지는 용융코어와 클래드가 섞이지 않도록 세심하게 관리하여 광학적 손실을 최소화합니다.스플라이서에서는 한쪽의 클래드를 통해 빛을 유도하고 다른 한쪽의 클래드에서 누출되는 빛을 측정함으로써 스플라이서(splice loss)에 의해 측정된다.0.1dB 미만의 스플라이스 손실이 일반적입니다.이 공정은 복잡하기 때문에 구리선 스플라이싱보다 파이버 스플라이싱이 훨씬 어렵습니다.

설치 중에 하강하는 가공 광섬유 스플라이스 인클로저.손상으로부터 보호하기 위해 인클로저 내에 개별 섬유가 융합되어 보관됩니다.

메카니컬 파이버스플라이스는 빠르고 쉽게 설치할 수 있도록 설계되어 있지만 여전히 박리, 세심한 세척 및 정밀 절단 작업이 필요합니다.파이버 엔드는 정밀하게 제작된 슬리브에 의해 정렬되고 함께 고정되며, 종종 조인트를 통한 빛의 전달을 향상시키는 투명한 지수 매칭 젤을 사용합니다.이러한 관절은 일반적으로 광학적 손실이 높고 특히 겔을 사용하는 경우 융접 접합부보다 강도가 낮다.모든 스플라이싱 기법에는 스플라이스를 보호하는 인클로저를 설치하는 것이 포함됩니다.

파이버는 파이버 끝을 정확하고 안전하게 유지하는 커넥터로 종단됩니다.광섬유 커넥터는 결합 소켓에 배럴을 고정하는 슬리브로 둘러싸인 견고한 원통형 배럴입니다.접합 메커니즘은 밀어서 클릭, 회전 및 래치(바요넷 마운트) 또는 나사 삽입(나사)할 수 있습니다.배럴은 일반적으로 슬리브 내에서 자유롭게 이동할 수 있으며 커넥터가 맞물릴 때 배럴과 파이버가 회전하지 않도록 하는 키가 있을 수 있습니다.

일반적인 커넥터는 파이버 엔드를 준비하고 커넥터 본체의 배면에 삽입하여 설치합니다.보통 섬유를 단단히 고정하기 위해 퀵세트 접착제를 사용하며, 변형률 완화제는 배면에 고정합니다.접착제가 굳으면 섬유 끝을 광택 처리하여 미러 마감합니다.파이버의 종류와 용도에 따라 다양한 광택 프로파일이 사용됩니다.싱글 모드 파이버의 경우 일반적으로 파이버엔드는 약간의 곡률로 연마되어 결합 커넥터가 코어에만 접촉합니다.이를 물리 접촉(PC) 광택이라고 합니다.곡면은 각도로 연마하여 각도가 있는 물리적 접촉(APC)을 연결할 수 있습니다.이러한 접속은 PC 접속보다 손실이 크지만 각진 표면에서 반사되는 빛이 파이버코어에서 새어나오기 때문에 후방 반사가 크게 감소합니다.결과적으로 발생하는 신호 강도 손실을 갭 손실이라고 합니다.APC 파이버엔드는 분리 시에도 배면반사가 적습니다.

1990년대에는 광케이블 종단에는 많은 노동력이 소요되었습니다.커넥터당 부품 수, 파이버의 연마, 각 커넥터의 에폭시를 오븐에 구워야 하기 때문에 광케이블을 종단하는 것이 어려웠습니다.현재 많은 커넥터 타입이 시판되고 있습니다.이러한 타입의 커넥터에서는, 케이블의 종단 처리가 간단하고, 노동 집약적인 방법이 제공되고 있습니다.가장 인기 있는 커넥터 중 일부는 공장에서 미리 광택이 나며 커넥터 내부에 젤이 포함되어 있습니다.이러한 두 단계는 인건비, 특히 대규모 프로젝트에서 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.이미 커넥터 내부에 있는 연마편에 근접하기 위해 필요한 길이로 클레이브를 만듭니다.젤은 두 조각이 커넥터 내부에서 만나는 지점을 둘러싸고 있어 빛의 [citation needed]손실이 거의 없습니다.겔의 장기적 성능은 설계상의 고려사항이기 때문에 가장 까다로운 설치의 경우 첫 번째 융접 스플라이스 인클로저에 도달하기에 충분한 길이의 공장 사전 연마 양갈래가 일반적으로 현장 노동을 최소화하는 가장 안전한 접근법입니다.

자유 공간 커플링

광섬유를 다른 광섬유 또는 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 변조기 등의 광전자 장치에 정렬해야 하는 경우가 많습니다.여기에는 섬유를 조심스럽게 정렬하여 장치에 접촉시키거나 렌즈를 사용하여 공극에서 결합할 수 있습니다.통상, 파이버 모드의 사이즈는, 레이저 다이오드나 실리콘 광학 칩의 모드 사이즈보다 훨씬 커집니다.이 경우 파이버모드 필드 분포와 다른 요소의 필드 분포를 일치시키기 위해 테이퍼형 또는 렌즈형 파이버가 사용됩니다.파이버 끝의 렌즈는 연마, 레이저[81] 절단 또는 융접 스플라이싱을 사용하여 형성할 수 있습니다.

실험실 환경에서는 현미경 대물렌즈를 사용하여 빛의 초점을 미세점으로 맞추는 파이버 발사 시스템을 사용하여 베어 파이버 엔드를 결합한다.정밀 번역 스테이지(마이크로 포지셔닝 테이블)를 사용하여 렌즈, 섬유 또는 디바이스를 이동하여 결합 효율을 최적화한다.단부에 커넥터가 있는 파이버는 이 과정을 훨씬 단순하게 합니다.커넥터를 미리 정렬된 광섬유 콜리메이터에 꽂기만 하면 됩니다.콜리메이터에는 광섬유에 정확하게 배치되어 있거나 조정 가능한 렌즈가 포함되어 있습니다.싱글 모드 파이버에 대한 최고의 주입 효율을 달성하려면 빔의 방향, 위치, 크기 및 발산을 모두 최적화해야 합니다.빔이 좋으면 70~90%의 커플링 효율을 달성할 수 있습니다.

적절히 광택이 나는 싱글 모드 파이버를 사용하면 방출된 빔은 좋은 렌즈를 사용할 경우 원거리 필드에서도 거의 완벽한 가우스 형상을 가집니다.렌즈는 파이버의 완전한 수치 개구부를 지원할 수 있을 정도로 커야 하며 빔에 이상이 생기지 않아야 합니다.일반적으로 비구면 렌즈가 사용됩니다.

파이버 퓨즈

1평방센티미터당 2메가와트 이상의 고광학 강도에서는 섬유에 충격이 가해지거나 갑자기 파손되었을 때 섬유 퓨즈가 발생할 수 있습니다.손상으로부터의 반사는 파손 직전에 섬유를 증발시키고, 이 새로운 결함은 반사 상태를 유지하여 손상이 초당 1-3미터(4-11km/h, 2-8mph)[82][83]의 속도로 송신기를 향해 다시 전파됩니다.광섬유가 파손된 경우에도 레이저 눈의 안전을 보장하는 개방형 광섬유의 제어 시스템은 광섬유의 [84]전파를 효과적으로 정지시킬 수 있습니다.해저 케이블 등 광섬유를 개방적으로 제어할 필요 없이 높은 전력 레벨을 사용할 수 있는 상황에서는 송신기의 "파이버 퓨즈" 보호 장치가 회로를 차단하여 손상을 최소화할 수 있습니다.

색분산

주요 기사:분산(광학)

섬유의 굴절률은 빛의 주파수에 따라 약간 다르며, 광원은 완전히 단색인 것은 아니다.신호를 송신하기 위한 광원의 변조도 송신광의 주파수 대역을 약간 넓힌다.이는 장거리 및 높은 변조 속도에서 서로 다른 빛의 주파수가 수신기에 도달하는 데 서로 다른 시간이 걸릴 수 있으며, 궁극적으로 신호를 식별할 수 없게 되어 추가 [85]리피터가 필요합니다.이 문제는 굴절률 구배가 반대인 비교적 짧은 길이의 파이버를 사용하는 등 여러 가지 방법으로 해결할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 적외선은 감쇠가 낮기 때문에 광섬유 통신에 사용됩니다.
  2. ^ 이 특징은 무기로부터의 감마선에 대한 섬유의 민감성에 의해 상쇄된다.감마선은 물질이 어두워짐에 따라 감마선 버스트 중에 광학 감쇠가 상당히 증가하고, 그 후 섬유가 소둔될 때 밝은 빛 섬광을 방출한다.아닐에 걸리는 시간과 잔류 감쇠 수준은 섬유 재료와 그 온도에 따라 달라집니다.
  3. ^ 이 경우 파이버는 아마도 더 긴 루트를 이동하게 되며 통신기기 스위칭 및 파이버로의 음성 부호화 및 디코딩 프로세스에 의해 지연이 발생합니다.
  4. ^ 또, 멀티 모드 파이버로 코히런트한 빛이 전파되었을 때에 발생하는 스펙클등의 동작을 이해하기 위해서도 전자파 분석이 필요하게 되는 경우가 있습니다.
  5. ^ 대형 코어 멀티 모드파이버의 동작은 파동방정식을 사용하여 모델링할 수도 있습니다.이것은, 이러한 파이버가 복수의 전파 모드를 서포트하고 있는 것을 나타냅니다(따라서, 이름).이러한 멀티 모드 파이버의 모델링 결과는 파이버코어가 여러 모드를 지원할 수 있을 정도로 충분히 큰 경우 기하학적 광학의 예측과 거의 일치합니다.
  6. ^ 스펙트럼 파장을 필요로 하는 어플리케이션, 특히 중적외선 파장(~2~7μm)의 경우 ZB와 같은 불소안경으로 더 나은 대안이 제시된다.LAN 및 InF3.

레퍼런스

  1. ^ "Optical Fiber". www.thefoa.org. The Fiber Optic Association. Retrieved 17 April 2015.
  2. ^ Senior, John M.; Jamro, M. Yousif (2009). Optical fiber communications: principles and practice. Pearson Education. pp. 7–9. ISBN 978-0130326812.
  3. ^ "Birth of Fiberscopes". www.olympus-global.com. Olympus Corporation. Retrieved 17 April 2015.
  4. ^ Lee, Byoungho (2003). "Review of the present status of optical fiber sensors". Optical Fiber Technology. 9 (2): 57–79. Bibcode:2003OptFT...9...57L. doi:10.1016/s1068-5200(02)00527-8.
  5. ^ 상급자, 12~14페이지
  6. ^ Pearsall, Thomas (2010). Photonics Essentials, 2nd edition. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-162935-5. Archived from the original on 2021-08-17. Retrieved 2021-02-24.
  7. ^ The Optical Industry & Systems Purchasing Directory. Optical Publishing Company. 1984.
  8. ^ Hunsperger (2017-10-19). Photonic Devices and Systems. Routledge. ISBN 9781351424844.
  9. ^ 상급자, 페이지 218
  10. ^ 상급자, 234~235페이지
  11. ^ "Narinder Singh Kapany Chair in Opto-electronics". ucsc.edu.
  12. ^ a b Bates, Regis J (2001). Optical Switching and Networking Handbook. New York: McGraw-Hill. p. 10. ISBN 978-0-07-137356-2.
  13. ^ Tyndall, John (1870). "Total Reflexion". Notes about Light.
  14. ^ Tyndall, John (1873). Six Lectures on Light. New York : D. Appleton.
  15. ^ Mary Bellis. "How Fiber Optics Was Invented". Retrieved 2020-01-20.
  16. ^ a b c d e Hecht, Jeff (2004). City of Light: The Story of Fiber Optics (revised ed.). Oxford University. pp. 55–70. ISBN 9780195162554.
  17. ^ Hopkins, H. H. & Kapany, N. S. (1954). "A flexible fibrescope, using static scanning". Nature. 173 (4392): 39–41. Bibcode:1954Natur.173...39H. doi:10.1038/173039b0. S2CID 4275331.
  18. ^ 2개의 혁신적인 광학 테크놀로지.2009년 노벨 물리학상에 대한 과학적 배경.Nobelprize.org. 2009년 10월 6일
  19. ^ 인도가 또 다른 노벨상을 놓친 경위 - Rediff.com India News.News.rediff.com (2009-10-12)2017-02-08에 취득.
  20. ^ DE특허 1254513, Börner, Manfred, "Mehrstufiges übertragungssystem für Pulstodulation dargestellte Nachrichten."은 1967-11-16으로 Telefunken partentverwertsgeschelschaft mb에 할당되었다.h.
  21. ^ 미국 특허 3845293, Manfred, Börner, "레이저를 이용한 전기 광학 전송 시스템"
  22. ^ 달 TV 카메라. 설치 전 승인 테스트 계획NASA 1968년 3월 12일
  23. ^ Hecht, Jeff (1999). City of Light, The Story of Fiber Optics. New York: Oxford University Press. p. 114. ISBN 978-0-19-510818-7.
  24. ^ "Press Release — Nobel Prize in Physics 2009". The Nobel Foundation. Retrieved 2009-10-07.
  25. ^ Hecht, Jeff (1999). City of Light, The Story of Fiber Optics. New York: Oxford University Press. p. 271. ISBN 978-0-19-510818-7.
  26. ^ "1971–1985 Continuing the Tradition". GE Innovation Timeline. General Electric Company. Retrieved 2012-09-28.
  27. ^ "About the Author – Thomas Mensah". The Right Stuff Comes in Black. Retrieved 29 March 2015.
  28. ^ Catania B, Michetti L, Tosco F, Occhini E, Silvestri L (1976). "First Italian Experiment with a Buried Optical Cable" (PDF). Proceedings of 2nd European Conference on Optical Communication (II ECOC). Retrieved 2019-05-03.
  29. ^ "Archivio storico Telecom Italia: 15 settembre 1977, Torino, prima stesura al mondo di una fibra ottica in esercizio". Archived from the original on 2017-09-17. Retrieved 2017-02-15.
  30. ^ Springroove, il giunto per fibre otiche brevetato nel 1977 Wayback Machine에서 2016-08-16 아카이브 완료.아키비오스토리코telecomitalia.com 를 참조해 주세요.2017-02-08에 취득.
  31. ^ Mears, R.J. 및 Reeekie, L. 및 Pool, S.B. 및 Payne, D.N.: "1.55µm로 동작하는 저임계 조정 가능 CW 및 Q 스위치드 파이버 레이저"(전자).Let., 1986, 22, 159-160페이지
  32. ^ R.J. 미어스, L. 리키, I.M. 잰시, D.N. Payne: "1.54µm의 저소음 Erbium 도프 파이버 앰프", 전자.Lett., 1987, 23, 페이지 1026–1028
  33. ^ E. Desurvire, J. Simpson 및 P.C.베커, 고이득 엘비움 도프 이동파 광섬유 증폭기,"광학 서신, 제12권, No. 11, 1987, 페이지 888–890
  34. ^ Russell, Philip (2003). "Photonic Crystal Fibers". Science. 299 (5605): 358–62. Bibcode:2003Sci...299..358R. doi:10.1126/science.1079280. PMID 12532007. S2CID 136470113.
  35. ^ "The History of Crystal fiber A/S". Crystal Fiber A/S. Retrieved 2008-10-22.
  36. ^ Yao, S. (2003) "파이버 시스템의 양극화: 대역폭 확대" 2011년 7월 11일 Wayback Machine, Photonics Handbook, Laurin Publishing, 페이지 1에 아카이브되어 있습니다.
  37. ^ Ciena, JANET은 Wayback Machine 07/09/2007에서 2010-01-14년에 아카이브된 유럽 최초의 40Gbps 파장 서비스를 제공합니다.2009년 10월 29일 취득.
  38. ^ NTT (September 29, 2006). "14 Tbps over a Single Optical Fiber: Successful Demonstration of World's Largest Capacity" (Press release). Nippon Telegraph and Telephone. Archived from the original on 2017-09-21. Retrieved 2017-02-08.
  39. ^ Alfiad, M. S.; et al. (2008). "111 Gb/s POLMUX-RZ-DQPSK Transmission over 1140 km of SSMF with 10.7 Gb/s NRZ-OOK Neighbours" (PDF). Proceedings ECOC 2008. pp. Mo.4.E.2. Archived from the original (PDF) on 2013-12-04. Retrieved 2013-09-17.
  40. ^ Alcatel-Lucent (September 29, 2009). "Bell Labs breaks optical transmission record, 100 Petabit per second kilometer barrier". Phys.org (Press release). Archived from the original on October 9, 2009.
  41. ^ Hecht, Jeff (2011-04-29). "Ultrafast fibre optics set new speed record". New Scientist. 210 (2809): 24. Bibcode:2011NewSc.210R..24H. doi:10.1016/S0262-4079(11)60912-3. Retrieved 2012-02-26.
  42. ^ "NEC and Corning achieve petabit optical transmission". Optics.org. 2013-01-22. Retrieved 2013-01-23.
  43. ^ Bozinovic, N.; Yue, Y.; Ren, Y.; Tur, M.; Kristensen, P.; Huang, H.; Willner, A. E.; Ramachandran, S. (2013). "Terabit-Scale Orbital Angular Momentum Mode Division Multiplexing in Fibers" (PDF). Science. 340 (6140): 1545–1548. Bibcode:2013Sci...340.1545B. doi:10.1126/science.1237861. PMID 23812709. S2CID 206548907. Archived from the original (PDF) on 2019-02-20.
  44. ^ Kostovski, G; Stoddart, P. R.; Mitchell, A (2014). "The optical fiber tip: An inherently light-coupled microscopic platform for micro- and nanotechnologies". Advanced Materials. 26 (23): 3798–820. doi:10.1002/adma.201304605. PMID 24599822. S2CID 32093488.
  45. ^ Bănică, Florinel-Gabriel (2012). Chemical Sensors and Biosensors: Fundamentals and Applications. Chichester: John Wiley and Sons. Ch. 18–20. ISBN 978-0-470-71066-1.
  46. ^ Anna Basanskaya (1 October 2005). "Electricity Over Glass". IEEE Spectrum.
  47. ^ "Photovoltaic feat advances power over optical fiber - Electronic Products". ElectronicProducts.com. 2006-06-01. Archived from the original on 2011-07-18. Retrieved 2020-09-26.
  48. ^ Al Mosheky, Zaid; Melling, Peter J.; Thomson, Mary A. (June 2001). "In situ real-time monitoring of a fermentation reaction using a fiber-optic FT-IR probe" (PDF). Spectroscopy. 16 (6): 15.
  49. ^ Melling, Peter; Thomson, Mary (October 2002). "Reaction monitoring in small reactors and tight spaces" (PDF). American Laboratory News.
  50. ^ Melling, Peter J.; Thomson, Mary (2002). "Fiber-optic probes for mid-infrared spectrometry" (PDF). In Chalmers, John M.; Griffiths, Peter R. (eds.). Handbook of Vibrational Spectroscopy. Wiley.
  51. ^ Govind, Agrawal (10 October 2012). Nonlinear Fiber Optics, Fifth Edition. ISBN 978-0-12-397023-7.
  52. ^ a b Paschotta, Rüdiger. "Fibers". Encyclopedia of Laser Physics and Technology. RP Photonics. Retrieved Feb 22, 2015.
  53. ^ Gloge, D. (1 October 1971). "Weakly Guiding Fibers". Applied Optics. 10 (10): 2252–8. Bibcode:1971ApOpt..10.2252G. doi:10.1364/AO.10.002252. PMID 20111311. Retrieved 31 January 2015.
  54. ^ Cozmuta, I (2020). Digonnet, Michel J; Jiang, Shibin (eds.). "Breaking the Silica Ceiling: ZBLAN based opportunities for photonics applications". SPIE Digital Library. 11276: 25. Bibcode:2020SPIE11276E..0RC. doi:10.1117/12.2542350. ISBN 9781510633155. S2CID 215789966.
  55. ^ "Corning SMF-28 ULL optical fiber". Retrieved April 9, 2014.
  56. ^ Jachetta, Jim (2007). "6.10 – Fiber–Optic Transmission Systems". In Williams, E. A. (ed.). National Association of Broadcasters Engineering Handbook (10th ed.). Taylor & Francis. pp. 1667–1685. ISBN 978-0-240-80751-5.
  57. ^ Archibald, P.S. & Bennett, H.E. (1978). "Scattering from infrared missile domes". Opt. Eng. 17 (6): 647. Bibcode:1978OptEn..17..647A. doi:10.1117/12.7972298.
  58. ^ Smith, R. G. (1972). "Optical Power Handling Capacity of Low Loss Optical Fibers as Determined by Stimulated Raman and Brillouin Scattering". Applied Optics. 11 (11): 2489–94. Bibcode:1972ApOpt..11.2489S. doi:10.1364/AO.11.002489. PMID 20119362.
  59. ^ Paschotta, Rüdiger. "Brillouin Scattering". Encyclopedia of Laser Physics and Technology. RP Photonics.
  60. ^ Skuja, L.; Hirano, M.; Hosono, H.; Kajihara, K. (2005). "Defects in oxide glasses". Physica Status Solidi C. 2 (1): 15–24. Bibcode:2005PSSCR...2...15S. doi:10.1002/pssc.200460102.
  61. ^ Glaesemann, G. S. (1999). "Advancements in Mechanical Strength and Reliability of Optical Fibers". Proc. SPIE. CR73: 1. Bibcode:1999SPIE.CR73....3G.
  62. ^ a b Kurkjian, Charles R.; Simpkins, Peter G.; Inniss, Daryl (1993). "Strength, Degradation, and Coating of Silica Lightguides". Journal of the American Ceramic Society. 76 (5): 1106–1112. doi:10.1111/j.1151-2916.1993.tb03727.x.
  63. ^ Kurkjian, C (1988). "Mechanical stability of oxide glasses". Journal of Non-Crystalline Solids. 102 (1–3): 71–81. Bibcode:1988JNCS..102...71K. doi:10.1016/0022-3093(88)90114-7.
  64. ^ Kurkjian, C. R.; Krause, J. T.; Matthewson, M. J. (1989). "Strength and fatigue of silica optical fibers". Journal of Lightwave Technology. 7 (9): 1360–1370. Bibcode:1989JLwT....7.1360K. doi:10.1109/50.50715.
  65. ^ Kurkjian, Charles R.; Gebizlioglu, Osman S.; Camlibel, Irfan (1999). Matthewson, M. John (ed.). "Strength variations in silica fibers". Proceedings of SPIE. Optical Fiber Reliability and Testing. 3848: 77. Bibcode:1999SPIE.3848...77K. doi:10.1117/12.372757. S2CID 119534094.
  66. ^ Skontorp, Arne (2000). Gobin, Pierre F; Friend, Clifford M (eds.). "Nonlinear mechanical properties of silica-based optical fibers". Proceedings of SPIE. Fifth European Conference on Smart Structures and Materials. 4073: 278. Bibcode:2000SPIE.4073..278S. doi:10.1117/12.396408. S2CID 135912790.
  67. ^ Proctor, B. A.; Whitney, I.; Johnson, J. W. (1967). "The Strength of Fused Silica". Proceedings of the Royal Society A. 297 (1451): 534–557. Bibcode:1967RSPSA.297..534P. doi:10.1098/rspa.1967.0085. S2CID 137896322.
  68. ^ Bartenev, G (1968). "The structure and strength of glass fibers". Journal of Non-Crystalline Solids. 1 (1): 69–90. Bibcode:1968JNCS....1...69B. doi:10.1016/0022-3093(68)90007-0.
  69. ^ Tran, D.; Sigel, G.; Bendow, B. (1984). "Heavy metal fluoride glasses and fibers: A review". Journal of Lightwave Technology. 2 (5): 566–586. Bibcode:1984JLwT....2..566T. doi:10.1109/JLT.1984.1073661.
  70. ^ Nee, Soe-Mie F.; Johnson, Linda F.; Moran, Mark B.; Pentony, Joni M.; Daigneault, Steven M.; Tran, Danh C.; Billman, Kenneth W.; Siahatgar, Sadegh (2000). "Optical and surface properties of oxyfluoride glass". Proceedings of SPIE. Inorganic Optical Materials II. 4102: 122. Bibcode:2000SPIE.4102..122N. doi:10.1117/12.405276. S2CID 137381989.
  71. ^ Karabulut, M.; Melnik, E.; Stefan, R; Marasinghe, G. K.; Ray, C. S.; Kurkjian, C. R.; Day, D. E. (2001). "Mechanical and structural properties of phosphate glasses". Journal of Non-Crystalline Solids. 288 (1–3): 8–17. Bibcode:2001JNCS..288....8K. doi:10.1016/S0022-3093(01)00615-9.
  72. ^ Kurkjian, C. (2000). "Mechanical properties of phosphate glasses". Journal of Non-Crystalline Solids. 263–264 (1–2): 207–212. Bibcode:2000JNCS..263..207K. doi:10.1016/S0022-3093(99)00637-7.
  73. ^ Gowar, John (1993). Optical communication systems (2d ed.). Hempstead, UK: Prentice-Hall. p. 209. ISBN 978-0-13-638727-5.
  74. ^ Kouznetsov, D.; Moloney, J.V. (2003). "Highly efficient, high-gain, short-length, and power-scalable incoherent diode slab-pumped fiber amplifier/laser". IEEE Journal of Quantum Electronics. 39 (11): 1452–1461. Bibcode:2003IJQE...39.1452K. CiteSeerX 10.1.1.196.6031. doi:10.1109/JQE.2003.818311.
  75. ^ Matthewson, M. (1994). "Optical Fiber Mechanical Testing Techniques" (PDF). Critical Reviews of Optical Science and Technology. Fiber Optics Reliability and Testing: A Critical Review. Fiber Optics Reliability and Testing, September 8-9, 1993. CR50: 32–57. Bibcode:1993SPIE10272E..05M. doi:10.1117/12.181373. S2CID 136377895. Archived from the original (PDF) on 2019-05-02. Retrieved 2019-05-02 – via Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.{{cite journal}}: CS1 유지보수: 위치(링크)
  76. ^ "Light collection and propagation". National Instruments' Developer Zone. National Instruments Corporation. Archived from the original on January 25, 2007. Retrieved 2007-03-19.
  77. ^ Hecht, Jeff (2002). Understanding Fiber Optics (4th ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-027828-9.
  78. ^ "Screening report for Alaska rural energy plan" (PDF). Alaska Division of Community and Regional Affairs. Archived from the original (PDF) on May 8, 2006. Retrieved April 11, 2006.
  79. ^ "Corning announces breakthrough optical fiber technology" (Press release). Corning Incorporated. 2007-07-23. Archived from the original on June 13, 2011. Retrieved 2013-09-09.
  80. ^ Olzak, Tom (2007-05-03). "Protect your network against fiber hacks". Techrepublic. CNET. Archived from the original on 2010-02-17. Retrieved 2007-12-10.
  81. ^ "Laser Lensing". OpTek Systems Inc. Archived from the original on 2012-01-27. Retrieved 2012-07-17.
  82. ^ Atkins, R. M.; Simpkins, P. G.; Yablon, A. D. (2003). "Track of a fiber fuse: a Rayleigh instability in optical waveguides". Optics Letters. 28 (12): 974–976. Bibcode:2003OptL...28..974A. doi:10.1364/OL.28.000974. PMID 12836750.
  83. ^ Hitz, Breck (August 2003). "Origin of 'fiber fuse' is revealed". Photonics Spectra. Archived from the original on 2012-05-10. Retrieved 2011-01-23.
  84. ^ Seo, Koji; et al. (October 2003). "Evaluation of high-power endurance in optical fiber links" (PDF). Furukawa Review (24): 17–22. ISSN 1348-1797. Retrieved 2008-07-05.
  85. ^ G. P. Agrawal, 광섬유 통신 시스템, Wiley-Intercience, 1997.

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