싱글 모드 광섬유

Single-mode optical fiber
표준 싱글 모드 파이버 구조
  1. 코어 직경 8~9µm
  2. 클래드 직경 125µm
  3. 버퍼 직경 250µm
  4. 재킷 직경 900µm

광섬유 통신에서 싱글 모드 광섬유(SMF)는 기본 모드 또는 모노 [1]모드라고도 하며 단일 모드인 가로 모드만 전송하도록 설계된 광섬유입니다.모드는 Maxwell의 방정식과 경계 조건을 조합하여 얻을 수 있는 파동에 대한 헬름홀츠 방정식의 가능한 해입니다.이러한 모드는 파형이 공간을 이동하는 방식, 즉 파형이 우주에서 분포되는 방식을 정의합니다.파형은 같은 모드를 가질 수 있지만 주파수는 다릅니다.이것은 싱글 모드 파이버의 경우입니다.파장은 다르지만 같은 모드의 파장을 가질 수 있습니다.즉, 같은 방식으로 우주 공간에 분포되어 있기 때문에 단일 광선을 얻을 수 있습니다.광선은 파이버의 길이에 평행하게 이동하지만 전자파 진동이 파이버의 길이에 수직(횡)으로 발생하기 때문에 종종 횡단 모드라고 불립니다.2009년 노벨 물리학상은 찰스 K에게 수여되었다. 싱글 모드 [2]광섬유에 관한 이론적 연구로 Kao.표준 G.652 및 G.657은 가장 널리 사용되는 싱글모드 [3]광섬유의 형태를 정의합니다.

역사

1961년, American Optical에서 일하던 Elias Snitzer는 싱글 모드 섬유에 대한 포괄적인 이론적 설명을 미국 [4][5]광학 협회 저널에 발표했습니다.

Corning Glass Works(현 Corning Inc.)에서 Robert Maurer, Donald Keck 및 Peter Schultz는 매우 순수하지만 높은 녹는점과 낮은 굴절률을 가진 재료인 용융 실리카로 시작했습니다.이들은 기상에서 정제된 물질을 퇴적시켜 원통형 프리폼을 만들었고, 감쇠율을 크게 높이지 않고 코어의 굴절률을 클래드보다 약간 높게 하기 위해 세심하게 조절된 도판트를 첨가했다.1970년 9월, 그들은 20dB/[6]km 미만의 633나노미터 헬륨 네온 라인에서 감쇠가 있는 싱글 모드 섬유를 제조했다고 발표했습니다.

특성.

멀티모드 광섬유와 마찬가지로 싱글모드 광섬유도 여러 공간모드에서 모달분산을 나타내지만 모달분산은 [citation needed]좁습니다.따라서 싱글 모드 파이버는 멀티 모드파이버보다 장거리에서의 각 광펄스의 충실도를 유지하는 것이 좋습니다.이러한 이유로 싱글 모드파이버는 멀티 모드파이버보다 높은 대역폭을 가질 수 있습니다.싱글 모드 광섬유용 기기는 멀티 모드 광섬유용 기기보다 비싸지만 싱글 모드 광섬유 자체는 보통 [citation needed]벌크 가격이 저렴합니다.

싱글 모드 광섬유패치 코드 단면의 단면(파이버스코프와 함께 촬영).원은 피복으로 지름이 125미크론이다.이물질은 단면에서 줄무늬로 보이고 조명으로 인해 빛납니다.

일반적인 싱글 모드 광섬유의 코어 직경은 8 ~10.5 µm[7], 클래드 직경은 125 µm입니다.분산 시프트 파이버나 0이 아닌 분산 시프트 파이버 등 특수한 특성을 부여하도록 화학적 또는 물리적으로 변경된 특수한 유형의 싱글 모드 광섬유가 많이 있습니다.데이터 레이트는 편광 모드 분산 및 색분산에 의해 제한됩니다.2005년에는 시판 트랜시버(Xenpak)를 사용하여 80km(50mi) 이상의 거리에서 초당 최대 10기가비트까지의 데이터 레이트가 가능했습니다.최첨단 DWDM 광학 시스템은 광증폭기 및 분산보상장치를 사용하여 10기가비트/초에서 수천 킬로미터, 40기가비트/[citation needed]초에서 수백 킬로미터에 이를 수 있습니다.

가장 낮은 차수의 경계 모드는 코어 직경과 코어 및 클래드의 굴절률에 의해 결정되는 섬유에 의해 부과되는 경계 조건에 대한 Maxwell의 방정식을 풀어서 관심 파장에 대해 확인됩니다.맥스웰 방정식의 가장 낮은 차수 제한 모드 해법에서는 파이버 내의 직교 편광 필드 쌍이 허용됩니다.이것은 통신 파이버에서의 일반적인 경우입니다.

스텝 인덱스 가이드에서 싱글 모드 작동은 정규화된 주파수 V가 2.405 이하일 때 발생합니다.멱함수 프로파일의 경우 정규화된 주파수 V에 대해 단일 모드 작업이 약 20분 미만에서 발생합니다.

+

여기서 g는 프로파일파라미터입니다

실제로 직교 편광은 퇴화 모드와 연관되지 않을 수 있습니다.

OS1 및 OS2는 파장 1310 nm 및 1550 nm(9/125 µm)에서 사용되는 표준 싱글 모드 광섬유이며, 최대 감쇠량은 1 dB/km(OS1) 및 0.4 dB/km(OS2)입니다.OS1은 ISO/IEC 11801에 [8]정의되어 있으며 OS2는 ISO/IEC 24702에 [9]정의되어 있습니다.

커넥터

광섬유 커넥터는 접속/절단 기능이 필요한 광섬유를 연결하기 위해 사용됩니다.기본 커넥터 유닛은 커넥터 어셈블리입니다.커넥터 어셈블리는 어댑터와 2개의 커넥터 플러그로 구성됩니다.광커넥터 제조에는 복잡한 연마 및 튜닝 절차가 포함되어 있기 때문에 커넥터는 일반적으로 공급업체의 제조 시설에서 광섬유에 조립됩니다.단, 예를 들어 크로스 커넥트 점퍼를 크기에 맞게 만드는 등의 조립 및 연마 작업은 현장에서 수행할 수 있습니다.

광섬유 커넥터는 전화회사의 센트럴사무실, 고객사내 설치 및 외부 플랜트 어플리케이션에서 사용됩니다.용도에는 다음이 포함됩니다.

  • 본사의 전화 설비와 기기와의 접속
  • Optical Network Unit(ONU; 광네트워크 유닛) 및 DLC(디지털 루프 캐리어) 시스템 등의 리모트 및 외부 플랜트 전자 기기에 파이버 접속
  • 센트럴 오피스에서의 광크로스 커넥트
  • 외부 플랜트 내 패치 적용 패널을 통해 아키텍처 유연성을 제공하고 다양한 서비스 프로바이더에 속하는 파이버를 상호 연결합니다.
  • 커플러, 스플리터 및 WDM(Wavelength Division Multiplexer)의 광섬유 접속
  • 테스트 및 유지보수를 위해 광테스트 기기를 파이버에 접속한다.

외부 발전소 적용에는 홍수에 노출될 수 있는 지하 외함, 실외 벽 또는 전신주에 있는 지하에 커넥터를 배치하는 것이 포함될 수 있다.그들을 둘러싼 폐쇄는 밀폐된 것일 수도 있고, "자유로운 숨쉬기"일 수도 있습니다.밀폐형 폐쇄는 내부 커넥터가 파손되지 않는 한 온도 변동에 노출되는 것을 방지합니다.자유 호흡 인클로저는 온도 및 습도 변화에 영향을 받으며, 공기 중의 박테리아, 곤충 등의 응축 및 생물학적 작용에 영향을 받을 수 있습니다.지하 발전소의 커넥터는 이를 포함하는 폐쇄가 뚫리거나 부적절하게 조립될 경우 지하수에 침지될 수 있다.

광섬유 커넥터의 최신 업계 요건은 Telcordia GR-326 싱글모드 광커넥터 및 점퍼 어셈블리의 일반 요건입니다.

멀티파이버 광커넥터는 여러 광섬유를 동시에 결합하도록 설계되어 있으며 각 광섬유는 다른 광섬유 1개에만 결합되어 있습니다.

멀티파이버 커넥터를 커플러 등의 분기 컴포넌트와 혼동하지 않도록 정의의 마지막 부분을 포함합니다.후자는 1개의 광섬유를 2개 이상의 다른 광섬유로 결합합니다.

멀티파이버 광커넥터는 파이버 그룹의 고속 연결 및 분리가 필요한 경우 언제든지 사용할 수 있도록 설계되어 있습니다.응용 프로그램에는 통신 회사의 Central Office(CO; 센트럴 오피스), 고객 구내 설치 및 Outside Plant(OSP; 외부 플랜트) 응용 프로그램이 포함됩니다.

멀티파이버 광커넥터는 광섬유테스트에 사용하는 저비용 스위치 작성에 사용할 수 있습니다.또 다른 어플리케이션은 멀티 파이버 점퍼가 미리 종단 처리된 사용자에게 제공되는 케이블에 있습니다.이것에 의해, 필드 스플라이싱의 필요성이 감소해, 통신 네트워크에 광섬유 케이블을 배치하는 데 필요한 시간이 큰폭으로 단축됩니다.이것에 의해, 이러한 케이블의 인스톨러를 삭감할 수 있습니다.

멀티파이버 광커넥터의 업계 요건에 대해서는, GR-1435 「멀티파이버 광커넥터의 범용 요건」을 참조해 주세요.

광섬유 스위치

광스위치는 전송매체에서 [10]광신호를 선택적으로 전송, 리다이렉트 또는 차단하는 2개 이상의 포트를 가진 컴포넌트입니다.Telcordia GR-1073에 따르면 광스위치는 상태 선택 또는 변경을 위해 작동해야 합니다.작동 신호(제어 신호라고도 함)는 일반적으로 전기 신호이지만 원칙적으로 광학 신호 또는 기계 신호일 수 있습니다.(제어신호 포맷은 부울형이며 독립신호일 수도 있고 광학적 작동의 경우 입력 데이터 신호에 제어신호를 부호화할 수도 있다.스위치의 퍼포먼스는 일반적으로 컴포넌트 패스밴드 내의 파장에 의존하지 않는 것을 목적으로 하고 있습니다).

4중 클래드 섬유

광섬유에서 4중 클래드 파이버는 4개의 [11]클래딩을 가진 싱글모드 광섬유입니다각 클래드는 코어보다 낮은 굴절률을 가진다.서로에 대한 상대 굴절률은 코어로부터의 거리 순으로 낮음, 높음, 낮음, 높음이다.

4중 클래드 파이버는 매크로 벤딩 손실이 매우 적다는 장점이 있습니다.또한 2개의 제로 분산점이 있으며 단일 클래드 섬유 또는 이중 클래드 섬유보다 넓은 파장 범위에서 중간 정도의 저분산입니다.

이점

  • 신호의 열화 없음
  • 저분산
  • 장거리 통신에 최적

단점들

  • 제조와 취급이 더 어렵다
  • 높은 가격
  • 광섬유에 빛을 결합하는 것은 어렵다

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

인용문

  1. ^ Single-mode fibre, retrieved November 26, 2021, Single-mode fibre (also referred to as fundamental or mono-mode fibre)...
  2. ^ 노벨상 표창 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/kao-facts.html
  3. ^ FS.COM (December 29, 2015). "What Is G.652 Fiber? G.652 vs G.652.D, G.652 vs G.655". Blog. Archived from the original on November 13, 2019. Retrieved November 13, 2019.
  4. ^ "Elias Snitzer In Memoriam The Optical Society".
  5. ^ Souci, Tiffany San. "History of Optical Fiber". www.m2optics.com.
  6. ^ "Fiber Optic History Jeff Hecht". www.jeffhecht.com.
  7. ^ ARC Electronics (October 1, 2007). "Fiber Optic Cable Tutorial". Archived from the original on October 23, 2018. Retrieved July 25, 2007.
  8. ^ "ISO/IEC 11801:2002". ISO.
  9. ^ "ISO/IEC 24702:2006". ISO.
  10. ^ GR-1073-CORE, 싱글 모드 광섬유스위치의 일반 요건, Telcordia.
  11. ^ Public Domain이 문서에는 General Services Administration 문서의 퍼블릭도메인 자료가 포함되어 있습니다.

원천

외부 링크