56 PULSE DISTORTION AND INFORMATION RATE IN OPTIC FIBERS
■ 광섬유에서 분산의 종류
• Material Dispersion (재료분산)
• Waveguide Dispersion (도파로분산)
유리의 굴절률이 파장에 따라 달라서 발생하는 분산
도파로의 유효 굴절률이 파장에 따라 달라서 발생하는 분산
광섬유의 모드 간에 빛의 진행경로가 달라서 발생하는 분산
• Intermodal Dispersion (경로차분산)
z
• 다중모드(Multimode) 에 만 존재함.
• 모드간 진행경로의 차이로 인하여 신호가 왜곡됨.
Cladding
Core
a b c
■ Intermodal Dispersion (경로차분산)
c L n v
t a = L = 1
2 2 1 2
1 1
1
sin
c nL n n
n n c L v
t L
c
c
÷ ÷ = =
ø ö ç ç
è
= æ
q
1 2 1
2 2 1
1
2 )
/ ( ) (
/ c n
NA c
n n
c
n n
L n t
t
L c a D =
- @
= -
=
D
t
(5-15)• 경로차에 의한 최대 시간차 (Multimode Fiber)
경로 a 진행시간:
광섬유 길이
= L
경로 c 진행시간 : 단위길이당 진행 시간차
Cladding Core
q
c ac n 1
n 2
1 2 / sin
q
c = n n임계각:
1 2 1
n n n -
= D
비굴절률차:
■ Waveguide Dispersion ( 도파로 분산 )
l l l
t = - ¢ ¢ D = - D
D n eff M g
L c /
2 2
; d
l
n n eff ¢ ¢ = d eff
eff
g n
M =
l
c ¢ ¢(5-17)
• 도파로 분산계수
• 도파로 분산에 의한
단위 길이당 펄스폭 증가량
도파로의 유효 굴절률이 파장에 따라 달라서 발생하는 분산
/ k 0
n eff = b
• 유효굴절률
• 재료분산과 도파로분산이 존재함.
• 광원의 중심파장과 스펙트럼폭에 의존함.
l
t
= - + DD ( / L ) dis ( M M g )
■ Single Mode Fibers 의 Total 분산
단위 길이당 펄스폭 증가량
재료분산
도파로분산 Total 분산
전체 펄스폭 증가량 (Multimode fiber)
2 2
mod
2 ( ) ( )
)
( D
t
= Dt
+ Dt
dis (5-16)• 경로차 분산
• 재료분산 / 도파로 분산
• 재료분산, 도파로분산, 경로차분산이 존재함
L c
n D ´
=
D
t
mod ( 1 / )L M
M g
dis = - + ´ D ´
D
t
( )l
■ MultiMode Fibers 의 Total 분산
■ 광섬유 케이블 제조과정
57 CONSTRUCTION OF OPTICAL FIBERS
Preform
(유리봉) Drawing Cabling
Preform Optical fiber Optical fiber cable
■ Preform 의 제작
Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD)
Bell Lab. 개발함
1. 회전하는 유리관속에서 화학 반응함.
2. SiO₂입자와 Dopant 가 증착됨.
3. Torch로 가열하여 소결함.
4. 적정두께 증착 후 가스주입을 차단함.
제작과정
굴절률 변화를 위한 Dopant
• Dopant : GeO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5, , F
• SiO₂ 에 혼합하여 유리의 굴절률을 변화
SiCl₄ ＋ O₂→ SiO₂ ＋ 2 Cl₂↑
GeCl₄＋ O₂→ GeO₂＋ 2 Cl₂↑
• Furnace 온도 : 1900~2000 °C
• Drawing 속도: 1 m/s ∼ 10 m/s
■ Fiber Drawing
Loose Tube 형 광케이블
중심인장선
알루미늄 테이프
폴리에칠렌 외피
젤리 콤파운드
■ Fiber Cabling
Loose Tube
광섬유 심선
