■ 감쇄의 원인

5­3   ATTENUATION 

• Absorption   (흡수) 

• Scattering     (산란) 

• Bending loss (굴곡) 

■ 감쇄의 원인

•  고유 흡수  (Intrinsic Absorption) 

■  Absorption (흡수) 

­ 전자천이 흡수 :  0.14mm 부근에서 최대가 되며, 파장이 증가하면 감소 

­ 분자진동 흡수 :  7­12 m m 부근에서 최대이며, 파장이 짧아지면 감소.

­ Missing molecule, 

­ High density cluster etc. 

­ 금속의 전자천이 흡수 : 철, 코발트, 구리, 니켈, 망간 

­ OH (수분)이온  : 2.73 mm 에서 공진. (Overtone : 1.37, 1.23, 0.95 mm ) 

•  불순물 (Impurity) 

•  원자구조의 결함 (Atomic defect) 

OH ^­ : 30dB/km per 1ppm (at 1.38um) 

Peak Wavelength      One part in 10 ⁹ 

(nm)  (dB/km) 

Cr ³⁺  625  1.6 

C2 ⁺  685  0.1 

Cu ²⁺  850  1.1 

Fe ²⁺  1100  0.68 

Fe ³⁺  400  0.15 

Ni ²⁺  650  0.1 

Mn ³⁺  460  0.2 

V ⁴⁺  725  2.7

광섬유 코아에서 국부적인 밀도변화와 굴절률의 변화 

•  산란 손실의 변화 

) 

/  85  .  0  (  7  . 

1 l

=  L 

■  Rayleigh Scattering (산란) 

•  원인 

[dB/km]

■  Bending Loss (굴곡손실) 

•  거시적 굴곡 (Macroscopic bend) 

클래딩 직경 125mm  인 광섬유에서 굴곡반경  R > 25mm 이면

굴곡손실을 무시함. 

­  굴곡반경이 광섬유의 직경보다 큰 굴곡. 

­  광케이블 설치 / 사용과정에서 주로 발생함. 

­  굴곡부분에서 임계각보다 작으면 굴절하여 방사

­  광섬유를 코팅 또는 케이블링 과정에서 주로 발생함. 

­  불규칙한 측면 압력으로 광섬유 구조가 미세하게 틀어짐 

•  미시적 굴곡 (Microscopic bend) 

Loose Tube

■  Glass Fiber의 손실특성

PCS fiber  All plastic fiber 

■  Plastic Fiber의 손실특성

­ Cutback­method 

­  OTDR (Optical Time Domain  Reflectometer) 

■ 손실측정법 

•  Cutback­method 

L  P  P 

- 

[dB/km]

1 

=  P

2 

=  P

=  L 

광섬유를 통과한 상태에서 검출되는 Power (dBm)  광섬유의 길이 (km) 

광섬유를 통과하지 않고 직접 검출되는 Power (dBm) 

Optical 

Source  Optical 

Power Meter 

Cutback­method 

Optical Fiber

•  OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) 

LD 

PD 

BS  광섬유 

Back Scattering 

동작원리

관측파형

광원

광 파워미터

5­4  MODES IN STEP­INDEX FIBERS

q b   /  k 

n 

sin  n 

=  =

•  유효굴절률 

(Effective Refractive Index)

q b  

•  축방향 전파상수

q q

b   =  k sin  = n 

k 

sin  ^{k =  n} 

^k 

z 

q  

q  

) 

(  n 

£ n 

£ n 

2  2  2 

1 

2  a  n  n 

V = -

l p  

•  V­parameter 

(Normalized Frequency) 

■  Mode Chart

q  

1 

sin  n  n 

= 

•  유효굴절률

(5-7)

2  2  2 

1 

2  a  n  n 

V = -

l p

■  Mode Chart  사용법 

V­parameter :

•  Single mode 영역 

405  . 

2

< 

V 

2  2  2 

1 

2  a  n  n 

V = -

l p  

Single mode 영역에서는  HE11 모드만 도파됨 

V­parameter :

■  Step­Index fiber의 기본모드 (HE 

mode ) 

0  r 

E 

•  Transverse Field Pattern 

Figure 5­18 

x  y 

a 

•  Spot Size (Mode­Field Radius) 

6  2 

/ 

3 

2  .  879  69 

.  1  65  .  0 

/ a  =  + V 

+ V 

w 

(5­9)  r

5­5  MODES IN GRADED­INDEX FIBERS 

■  Effective Refractive Index  in the parabolic GRIN fiber 

a  q  k 

p  k  n 

n 

0  1 

0 

)  2  1 

( D

+ +

-

=

= b

(5-11) 

•  GRIN fiber의 기본모드 

)  sin( 

2  /  0 

00 

2 

2 

t  z 

e  E 

E  =

w - b

4  /  1  2 

/  1  1 

0 

/  )  (  2  ) 

( D

=  k n  a  a  

2  2 

2 

x  y 

r = +

(5-12a) 

(p=0, q=0)

•  GRIN fiber의 고차모드 

)  sin( 

2  /  1 

10 

2 

2 

t  z 

e  x  E 

E  = a

w - b

(5-12b)  (p=1, q=0) 

(5-12c)  (p=2, q=0) 

)  sin( 

]  1  ) 

(  2  [ 

20  2 

/  2  2 

20 

2 

2 

t  z 

e 

x  E 

E 

r

w b

a

a

-

´

-

=

-