에스스C
2007. 2. 5. 10:41
석영 유리나 플라스틱 등의 투명한 유전체(誘電體)를 가늘고 길게 뽑아서 만든 섬유로, 그 중심 부분에 적당한 굴절률 분포를 갖게 해서 빛이 전파되도록 한 것. 현재 가장 많이 쓰이는 것은 이산화규소(SiO₂) 광섬유인데, 머리카락 굵기의 유리 섬유에 불과하지만 그 기능은 지극히 정교하고 치밀한 광도파로이다. 중심부에 빛을 가두어 넣고 조금씩 구부려도 빛이 새어 나가지 않도록 하여, 빛이 감쇠되지 않고 원거리까지 전파되도록 한 것이다. 전기 통신에서는 다량의 정보를 원거리에 전송하기 위해 높은 주파수의 전자파(電磁波)를 이용한다. 빛도 높은 주파수의 전자파이기 때문에 금속 도파관으로 빛을 전송하는 방법을 강구하였으나, 도파관의 내경은 이용하는 전자파의 파장 정도로 작게 해야 하는 반면에 빛의 파장은 1mm 정도이므로 이것은 비현실적이다. 여기에서 빛은 파장이 짧아 직진하는 성질을 가지며 반사하거나 굴절하는 성질을 갖는 점에 착안하여 투명한 유리 섬유 속으로 빛을 통과시켜서 빛이 그 속을 전반사(全反射)하면서 전파하는 것을 연구하게 되었다. 1950년대에 코어(core), 클래드(clad) 구조의 광섬유, 즉 빛을 통과하는 핵심 부분인 코어의 굴절률보다 빛이 밖으로 나가지 못하게 하는 차단층인 클래드의 굴절률을 약간 작게 하여 코어에 입사된 빛이 굴절률이 다른 코어와 클래드의 경계면에서 전반사를 반복하면서 전파하는 광섬유가 개발되었다(그림 1 참조). 그리고 1970년에 보통 유리와는 비교가 안 될 정도로 고순도의 유리를 개발하여 빛의 손실을 획기적으로 낮춘 저손실 광섬유가 개발되면서 광섬유가 통신에 이용되었다. 광섬유의 기본 구조는 코어와 클래드가 유리로 되어 있고, 그 유리 섬유를 보호하는 피복층으로 되어 있다(그림 2 참조). 광섬유는 굴절률 분포, 빛의 전파 형태, 재료 및 제조 공법에 따라 여러 가지로 구분된다(표 1 참조). 광섬유는 통신용 이외에 센서로도 사용된다. 특히 광섬유를 이용한 케이블은 동축 케이블 등에 비해 유도 장애가 없어서 저손실로 중계 간격을 수십 배나 길게 할 수도 있고, 대역폭이 넓어 대용량 고속 전송(수백 Mbps에서 수십 Gbps까지)이 가능하며, 부피가 작고 가벼워 기술적으로나 경제적으로 이점이 많은 중요한 전송 매체다. 통신용 광섬유의 대표적인 몇 가지 종류의 구조, 특성 및 용도는 표 2와 같다.
