A+ 광통신 - 8. 특수 광섬유의 종류와 특징

문서 내 토픽

1. 광자결정광섬유

광자결정광섬유는 1991년 Phillip Russel 에 의해 처음 개발된 이후 구조에 따라 다양한 특성을 갖는다는 사실이 밝혀지면서 폭발적인 관심을 받아왔다. 광자결정광섬유는 간혹 holey fiber나 microstructured fiber 등으로 불려지는데, 작은 공기홀 또는 다른 물질로 채워진 홀의 주기적인 배열을 클래딩 구조로 가지고 있다. 기존의 광섬유는 코어와 클래딩의 굴절률 차이가 2% 내외이지만 광자결정광섬유에서는 공기구멍의 직경과 공기구멍 간의 간격을 조절하여 얻을 수 있는 클래딩의 유효굴절률의 변화 폭이 넓어 기존 광섬유로는 구현하기 어려운 특성들을 쉽게 얻을 수 있다. 예를 들면 전파장구간에서 단일모드 동작, 넓은 유효코어 단면적, 저분산 및 큰 비선형 효과, 큰 복굴절 광섬유 등이 있다.
2. 레이저발진용 특수 광섬유

일반적으로 광섬유 레이저는 광섬유를 이득매질로 사용하는 레이저로서 어븀(Er), 니오디뮴(Nd), 이터븀(Yb) 등의 희토류 원소가 코어에 첨가된 광섬유를 이득매질로 사용하여 구성할 수 있다. 이터븀이 첨가된 광섬유는 펌프광의 변환효율이 우수하여 고출력 레이저 구현에 주로 이용되며 이중 클래딩 구조의 광섬유를 사용하여 수 킬로와트 급의 고출력 특성을 얻은 광섬유 레이저가 가능하다. Yb3+이 첨가된 특수광섬유는 최상위 준위 수명이 길어 에너지 저장 능력이 높고, 농도소광이 적어서 고농도 첨가가 가능하여 이득 매질의 길이를 단축할 수 있다.
3. 다중코어 특수 광섬유

지난 30년간 광통신 전송용량은 광섬유, 반도체 레이저, 광섬유 증폭기 기술의 발전 덕분에 전 비약적으로 발전하여 10,000배 이상 증가하여 광섬유 한 가닥당 테라비트급 전송이 가능하게 되었다. 그러나 현재의 TDM/WDM 기술 기반의 광통신 기술은 광섬유의 비선형성, fiber fuse, 광증폭기의 대역폭 등의 한계에 직면하였다. 따라서 이러한 한계를 뛰어넘어 페타비트급의 전송이 가능하려면 공간분할다중방식(SDM)나 모드분할다중방식(MDM) 등의 새로운 전송방법이 요구 된다. 다중코어 광섬유에서는 코어 개수가 증가할수록 코어 간의 광누화(Crosstalk)을 어떻게 줄이느냐와 다중코어광섬유 증폭기, 광신호 입출력 시 효율적인 커플링 등의 연구가 일본, 미국, 유럽 등 광통신 선도국에서는 활발하게 진행 중이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 광자결정광섬유

광자결정광섬유는 매우 흥미로운 광학 소자입니다. 이 광섬유는 주기적인 구조를 가지고 있어 빛의 전파 특성을 조절할 수 있습니다. 이를 통해 매우 낮은 손실, 높은 비선형성, 단일 모드 전파 등의 특성을 가질 수 있습니다. 이러한 특성들은 광통신, 광센서, 광학 스위칭 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다. 특히 광자결정광섬유는 기존 광섬유에 비해 더 작은 크기와 더 높은 성능을 가질 수 있어 소형화와 고집적화에 유리합니다. 앞으로 광자결정광섬유 기술의 발전으로 다양한 혁신적인 광학 시스템이 개발될 것으로 기대됩니다.
2. 레이저발진용 특수 광섬유

레이저발진용 특수 광섬유는 레이저 시스템에서 매우 중요한 역할을 합니다. 이러한 광섬유는 레이저 발진을 위한 이득 매질로 사용되며, 광학적 특성을 최적화하여 효율적이고 안정적인 레이저 출력을 얻을 수 있습니다. 특수 광섬유에는 다양한 종류가 있는데, 예를 들어 희토류 첨가 광섬유, 광자결정 광섬유, 이중 클래딩 광섬유 등이 있습니다. 이들 광섬유는 각각 고출력, 단일 모드, 높은 비선형성 등의 특성을 가지고 있어 다양한 레이저 응용 분야에 활용될 수 있습니다. 앞으로 레이저발진용 특수 광섬유 기술의 발전으로 더욱 효율적이고 고성능의 레이저 시스템이 개발될 것으로 기대됩니다.
3. 다중코어 특수 광섬유

다중코어 특수 광섬유는 단일 광섬유 내에 여러 개의 코어가 존재하는 광학 소자입니다. 이러한 구조를 통해 단일 광섬유에서 다중 채널 전송이 가능하여 광통신 분야에서 매우 유용하게 활용될 수 있습니다. 또한 다중코어 광섬유는 높은 공간 다중화 능력, 우수한 기계적 특성, 효율적인 열 관리 등의 장점을 가지고 있어 고용량 데이터 전송, 센서 네트워크, 고출력 레이저 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있습니다. 향후 다중코어 광섬유 기술의 발전으로 더욱 고성능의 광통신 시스템과 광학 장치들이 개발될 것으로 기대됩니다.

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