광통신과 광섬유

소개글

광통신과 광섬유에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.광통신
1-1 광통신의 역사
1-2 광통신의 이점
1-3 광통신의 시스템

2.광섬유
2-1 광섬유의 종류
2-2 광섬유의 특성
2-3 광섬의의 제조

본문내용

첫째로, 물질분산에 의한 펄스폭의 확대는 파장에 따라 굴절률이 다르기 때문에 발생한다. 하나의 mode에서 여러 주파수 성분들은 파장에 따라 다른 속도로 진행하므로 mode와는 무관한 모드내 분산이다. 이러한 물질분산은 광원의 선폭에 따라 결정되는데, 선폭이 좁을 수록 진행하는 pulse의 확대가 적게 일어난다.
둘째로, 도파로 분산(waveguide dispersion)은 어떤 파장폭을 갖는 광pulse를 입사시키면 빛의 전파 route 길이는 파장에 따라 달라지므로 도달시간의 차가 생긴다. 따라서 pulse폭이 넓어져서 pulse 파형은 시간적으로 벌어지는 현상이며 파장이 길 경우에는 누설되는 비율이 크고 전파 route의 길이는 길어진다.
② 모드간 분산
진행하는 mode들의 군속도차이에 의해 일어나는 왜곡(intermodal dispersion)은 광섬유내에 한 개의 mode만이 존재하는 단일 mode 광섬유에서는 발생하지 않으나 다중모드 광섬유에서는 신호 왜곡의 가장 큰 원인이다.
계단형 굴절률(step index) 다중모드 광섬유에서 신호광의 진행을 생각해보면, 중심축을 따라 직진하는 mode와 일정한 각도로 반사하면서 진행하는 mode 사이에는 진행거리가 다르다. 따라서 mode마다 축방향으로 진행하는 군속도가 달라지며 군지연(group delay)에 의한 신호의 왜곡이 발생한다.
graded index 광섬유에서도 마찬가지로 mode마다의 경로차가 발생하지만 굴절률에 따라 광속도가 달라지는 효과가 경로차를 상쇄시키므로 모드간 왜곡이 계단형 굴절률 다중모드 광섬유에 비해 매우 적다.
3. 광섬유 제조
광섬유를 제작하는 방법에는 크게 액상(Liquid-phase)용융 방법과 기상(Vapor-phase)증착방법이 있다. 액상용융방법은 원하지 않은 불순물을 많이 함유한 재질을 녹인 다음 담금질(quenching)을 하여 벌크유리(bulk glass)를 만든 후에 광섬유를 추출하는 방법으로 이중도가니(double crucible)방법과 Rod-in-Tube 방법이 있다. 기상 증착 방법은 유리에 여러 가지 조성물(dopants)을 증착시켜 굴절률이 적당하게 변화되도록 하여 모재(preform)를 만든 다음 광섬유로 추출하는 방법이다. 기상 증착법은 모재를 만드는 방법에 따라서 OVPO (Outside Vapor-Phase Oxidation process), VAD(Vapor Axial Deposition), MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition) 및 PCVD (Plasma-activated Chemical Vapor Deposition)이 있다.
1) 액상 용융 방법
이중 도가니
이중으로된 도가니의 내부에는 광섬유의 core재료를, 바깥쪽 도가니에는 cladding 재료를 넣고 용융상태로 만든후 뽑아내면, core에 cladding이 입혀진 채로 광섬유가 추축된다. 이 방법으로 계단형 광섬유뿐만 아니라 경사형 광섬유도 제작 할 수 있다. 경사형 광섬유의 경우 core재료와 cladding 재료가 함께 나올 때 서로 확산시킴으로서 굴절률을 점진적으로 변화시켜 만들 수 있다.
② Rod-in-Tube
Cladding용 유리 tube안에 굴절률이 약간 높은 core용 유리봉을 삽입하여 두 물질이 잘 결합하게 한 후 끝을 가열한다. 이 때 core에 cladding 재질이 입혀져서 녹아 내려오는 것을 뽑아내면 광섬유가 된다. 이 방법은 양질의 tube와 유리봉 사이에 오염물질이 있게 되면, 제작 후에 손실이나 산란의 요인이 될 수 있는 단점이 있다.
2) 기상 증착 방법
가장 많이 사용되고 있는 방법으로 유리 조성용 화학증기인 SiCl4, Gecl4, BCl4를 화염 속에서 회전하는 봉이나 tube의 표면에 적당히 흘려주어 투명한 여러 SiO2층을 증착시키고, 여기에 GeO2, B2O3 및 P2O3와 같은 소량의 불순물을 첨가하여 적절한 굴절률 분포와 크기를 갖는 모재를 만드는 방법이다.
① OVPO (내부증착)
OVPO(Outside Vapor Phase Oxidation) 공정을 일명 OVD(Outside Vapor Deposition) 공정이라고도 하며 버너로 가열된 회전하는 흑연봉에 유리조성용의 화학증기를 흘려주어 SiO2층을 외부에서부터 증착시켜주는 방법이다. 적당하게 유리조성증기의 비율을 조절함으로써 적당한 굴절률 분포뿐만 아니라 원하는 광섬유 코어와 클래딩의 크기를 갖는 모재를 제작할 수 있다.
② VAD (축증착)
이 방법은 버너 화염 속에서 수직축을 중심으로 회전하는 실리카 유리봉의 끝에 SiO2 입자가 증착 되도록 하여 우선 porous preform을 만들어내는 방법이다. 모재를 길게 만들 수 있다는 장점이 있으며, 계단형 광섬유뿐만 아니라 경사형 광섬유도 만들 수 있다.
③ MCVD
<< 책 + internet >>
④ PCVD
PCVD(Plasma-activated Chemical Vapor Deposition)공정은 MCVD공정과 비슷하며, 회전하지 않고 고정된 실리카 튜브가 1000 ~ 1250 의 온도를 유지하고 있는 용광로 안에 있으며 2.45GHz에서 출력 6KW를 내는 마이크로웨이브 공진기 (resonator)가 튜브안에 플라즈마를 형성시키기 위해서 용광로 안에서 튜브를 따라서 왕복한다. 이때 튜브의 압력은 10 ~ 25mbars의 낮은 압력을 유지시킨다. 유리조성용 화학증기를 이질반응(heterogeneous reaction)에 의해서 투명 유리층이 형성된다. 대체로 수천 개의 유리층이 형성되며 정밀하게 조성 비율도 조절할 수 있다. 증착이 끝나면 MCVD에서와 같이 튜브에 열을 가하여 모재를 완성한다.
<<　internet >>
⑤ Drawing tower
<< internet >>
laser(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
유도방출에 의한 발광의 광증폭
광송신기의 역할 -> 입력으로 가해지는 전기 신호를 광신호로 바꾸어 통신채널로 사용되는 광섬유에 광신호를 결합시키는 작용
<< 초고속 제 7장, P.137 >>

키워드

광통신,   광섬유,   광섬유제조,   수광소자,   광송신기