라이브 광섬유 패치 코드의 잘린 끝을 벽에 대고 희미한 빨간색 빛이 보이면 신호 자체를 보고 있는 것입니다. 그 빛은 데이터입니다. 초당 수백만 번 켜지고 꺼지는 작은 광원입니다. 광케이블은 전기 신호를 빛의 펄스로 변환하고, 그 펄스를 머리카락처럼 얇은 유리나 플라스틱 가닥을 통해 유도한 다음, 맨 끝에서 다시 전기 신호로 변환하는 방식으로 작동합니다. 정보는 전자가 아닌 광자로 이동하기 때문에 손실이 적고 대역폭이 높으며 전자기 간섭에 대한 완전한 내성을 갖고 수십 또는 수백 킬로미터를 횡단할 수 있습니다. 무엇보다 먼저 주의할 점은 연결된 광섬유의 끝을 직접 들여다보지 마십시오. 실제 네트워크에서 사용되는 눈에 보이지 않는 적외선은 눈에 영구적인 손상을 줄 수 있기 때문입니다. 아래 섹션에서는 물리학을 단계별로 설명하고 실제 프로젝트를 위해 케이블을 지정, 구매 또는 설치할 때 중요한 세부 사항에 각 원리를 연결합니다.
결론: 광케이블은 보호 장치로 싸인 정밀 광파이프입니다. 작동 부분은 사람의 머리카락보다 얇게 그려진 초순수 유리 가닥입니다. 그 가닥 내부에 빛을 유지하고 가닥 자체를 그대로 유지하기 위해 다른 모든 것이 존재합니다.
유리는 너무나 순수해서 엔지니어들은 바다를 유리로 만들었다면 표면에서 해저를 볼 수 있을 것이라고 말하고 싶어합니다. 빛은 절반도 잃기 전에 수 킬로미터를 이동할 수 있습니다.
지도 원리는 전체 내부 반영입니다. 코어는 클래딩보다 더 높은 굴절률을 갖도록 도핑됩니다. 이는 일반적인 다중 모드 광섬유의 굴절률 1.44에 비해 대략 1.48입니다. 코어에서 이동하는 빛이 충분히 얕은 각도로 해당 경계에 닿으면 완벽한 거울처럼 완전히 반사되어 가닥 아래로 지그재그로 움직입니다. 전체 반사가 이루어지기 때문에 본질적으로 빛이 클래딩으로 새어나오지 않으며 신호는 수 킬로미터 동안 전파됩니다.
각도가 전부입니다. 빛은 수용 원뿔이라고 불리는 원뿔 내에서 섬유로 들어가야 합니다. 그 원뿔 밖에서는 클래딩으로 누출되어 미터 내에서 죽습니다. 이것이 바로 커넥터 종단면을 연마하고 정확하게 결합해야 하는 이유입니다. 더럽거나 잘못 정렬된 커넥터는 수용 각도 외부로 빛을 방출하고 깨끗한 링크를 손실 있는 링크로 전환합니다. 이것이 바로 광케이블 테스트가 항상 끝면을 검사하고 청소하는 것으로 시작되는 이유입니다.
송신단에서 드라이버 회로는 일반적으로 간단한 온-오프 키잉을 통해 디지털 데이터에 맞춰 광원을 전환합니다. 단거리 시스템은 LED 또는 VCSEL(수직 공동 표면 방출 레이저)을 사용합니다. 장거리 시스템은 유리가 가장 투명한 적외선 파장(가장 일반적으로 850nm, 1310nm 또는 1550nm)에 고정된 정밀 레이저 다이오드를 사용합니다.
감쇠는 예산을 정의합니다. 다중 모드 광섬유는 850nm에서 킬로미터당 약 3dB를 손실하므로 신호는 킬로미터마다 대략 절반으로 줄어듭니다. 1550nm의 단일 모드 광섬유는 킬로미터당 약 0.2dB를 손실하므로 장거리 및 해저 경로가 이 광섬유에 구축됩니다. 결합된 각 커넥터는 일반적으로 0.3~0.5dB를 추가하고 각 융합 스플라이스는 약 0.1dB를 추가하며 엔지니어는 링크가 실제로 닫히는지 확인하기 위해 이러한 수치를 추가합니다.
장거리에 걸쳐 에르븀 첨가 광섬유 증폭기는 광 신호를 다시 전기로 변환하지 않고 직접적으로 증폭시키며, 수십 킬로미터 간격으로 떨어진 재생기는 가장 긴 경로에서 깨끗한 펄스를 재구성합니다.
맨 끝에 있는 포토다이오드는 빛의 강도를 다시 전류로 바꾸고 수신 전자 장치는 원래의 디지털 스트림을 재구성합니다. 광케이블과 광케이블 사이의 전기 체인 전체가 광섬유 링크를 케이블 길이만으로 설명하기보다는 엔드투엔드 손실 예산으로 설명하는 이유입니다.
코어 크기는 빛이 취할 수 있는 모드라는 경로 수를 결정하기 때문에 가장 중요한 사양입니다. 작은 코어는 하나의 경로만 허용하므로 모든 빛이 거의 동시에 도착합니다. 대형 코어는 많은 경로를 허용하며 모달 분산으로 알려진 도착 시간 확산으로 인해 거리와 대역폭이 모두 제한됩니다. 아래 표에는 절충안이 요약되어 있습니다.
| 특징 | 단일 모드 광섬유 | 다중모드 광섬유 |
|---|---|---|
| 코어 직경 | 8-10 미크론 | 50 또는 62.5 미크론 |
| 광원 | 레이저 다이오드 | LED 또는 VCSEL |
| 작동 파장 | 1310/1550nm | 850nm(또한 1300nm) |
| 감쇠 | 약 0.2-0.4dB/km | 850nm에서 약 3dB/km |
| 실질적인 도달 범위 | 킬로미터에서 수백 킬로미터 | 10G 속도에서 약 300-550m |
| 일반적인 애플리케이션 | 통신 백본, 대도시 링, 캠퍼스 상호 연결 | 건물 내 백본, 데이터 센터, 산업 장비 링크 |
TV나 사운드바 뒷면의 사각형 광 포트는 미니어처에서 정확히 동일한 물리적 원리로 작동합니다. 약 1mm 두께의 플라스틱 광섬유는 가시적 빨간색 LED에서 약 650nm의 펄스를 S/PDIF 디지털 오디오 스트림으로 형식화하여 전달합니다. 맨 끝에 있는 포토다이오드는 펄스를 디코더 칩의 전기 신호로 다시 변환합니다.
실질적인 이점은 격리입니다. 틈을 가로지르는 전도성 물질이 없기 때문에 광학 오디오는 윙윙거리는 소리를 유발하는 접지 루프를 제거하고 근처 전원 공급 장치의 전자기 잡음을 줄여줍니다. 한계는 대역폭입니다. 이 형식은 압축된 5.1 서라운드를 전달하지만 최신 HDMI 버전이 처리하는 무손실, 높은 비트 전송률 형식은 지원하지 않습니다. 이것이 바로 HDMI가 대부분의 홈 시어터 라우팅을 대신한 이유입니다.
산업 프로젝트에서는 별도의 경로를 제공하는 경우가 거의 없습니다. 타워 크레인에는 서보 전원과 인코더 피드백이 필요합니다. 터널링 기계에는 모터 전류와 센서 데이터가 필요합니다. 산꼭대기 모니터링 스테이션에는 전자 전원이 공급되고 카메라가 연결되어 있어야 합니다. 전원 케이블과 데이터 케이블을 나란히 잡아당기면 설치 작업이 2배, 트레이나 덕트 공간이 2배, 고장 지점이 2배로 늘어납니다. 광섬유 복합 케이블은 구리 전원 코어와 광섬유를 하나의 공유 재킷 내부에 배치하여 이 문제를 해결하므로 한 번의 당김으로 두 가지를 모두 제공합니다.
전력 및 광통신 경로를 결합한 광섬유 복합 케이블
전원 코어와 광섬유를 결합한 광섬유 복합 케이블 이 하이브리드 케이블은 구리 전력 도체와 광섬유 장치를 하나의 공유 재킷에 배치하여 한 번만 당기면 전력과 데이터를 모두 전달할 수 있으므로 별도의 경로가 실용적이지 않은 크레인, 터널링 기계 및 원격 모니터링 스테이션에 이상적입니다. 제품보기 → 이러한 하이브리드 내부의 광학 요소는 위에서 설명한 모든 원리(내부 전반사, 파장에 따른 감쇠 및 커넥터 손실 예산)를 따릅니다. 한편 재킷은 노출된 타워의 UV, 공장 구덩이의 기름, 해안선 근처의 염분 함유 공기 등 환경에서 살아남아야 합니다. 드라이브 시스템과 인버터가 심각한 전기적 소음을 발생시키는 경우 케이블 주변의 강화된 차폐로 주변 하드웨어를 보호합니다. 조명 자체는 면역이지만 종단과 전자 장치는 여전히 이점을 제공합니다.
안정적인 장거리 전송을 위해 제작된 GDL23 광섬유 복합 케이블
직접 매설용 GDL23 기갑 광섬유 복합 케이블 이중층 강철 테이프 외장, 방수 충진 및 내화학성 덮개를 갖춘 GDL23은 유틸리티 터널, 침하 구역, 드라이브 및 인버터의 전기 소음이 심한 구역과 같은 열악한 환경에서 광학 요소와 구리 요소를 모두 보호합니다. 제품보기 → 자동화된 생산 라인에서 복합재 구성은 일반적으로 다른 산업용 케이블 제품군과 함께 지정되며 완전한 맥락에서 이를 확인하는 데 도움이 됩니다. 자동화 환경을 위한 케이블 솔루션 분리된 구성 요소가 아닌
섬유질은 자동으로 정답이 아니며, 섬유질을 그렇게 취급하면 과도한 지출이 발생합니다. 광섬유는 거리, 스트랜드당 대역폭, EMI 내성, 무게 및 보안 측면에서 결정적으로 승리합니다. 유리 광섬유를 두드리면 광섬유가 구부러지고 신호가 어두워져 침입을 감지할 수 있기 때문입니다. 구리는 연결 비용, 종단 단순성 및 동일한 쌍의 데이터로 전력을 공급하는 능력에서 승리합니다. 이것이 바로 구리가 여전히 대부분 시스템의 마지막 몇 미터를 지배하는 이유입니다. 구리에서도 신호 품질은 절연 화학에 의해 결정됩니다. 유전 상수가 낮은 PE 유전체는 고주파 신호를 감쇠시키는 정전 용량을 줄입니다. 이 원리는 다음 기사에서 자세히 다룹니다. 유전율이 낮은 재료가 안정적인 전송을 지원하는 방법 .
섬유 또는 하이브리드 복합재를 지정할 경우 가격을 비교하기 전에 다음 사항을 확인하십시오.
PRAP3 차폐 삼중항 센서 신호 케이블 3코어 균형 전송을 위한 그룹 및 전체 차폐 기능을 갖춘 PRAP3은 인버터 소음이 문제가 되는 자동화 생산 라인에서 인코더 및 센서 신호를 깨끗하게 유지하므로 복합 케이블 사양과 함께 적합한 선택입니다. 제품보기 → "광케이블은 어떻게 작동합니까?"에 대한 실제 답변은 한 문장으로 표현됩니다. 송신기는 데이터를 시간에 맞춰진 빛의 펄스로 바꾸고, 내부 전반사는 해당 펄스를 유리 코어 내부에 가두어 최소한의 손실로 전달하며, 수신기는 빛을 다시 데이터로 바꿉니다. 클래딩 화학 및 파장 선택부터 재킷 재료까지 그 밖의 모든 것은 해당 문장을 제공하기 위해 존재합니다. 전력과 통신이 혼합된 경로를 계획하는 경우 거리, 환경, 전자기 조건에서 시작한 다음 케이블 구조를 이 세 가지 사실에 연결하세요. 한 지붕 아래에서 구리 및 광학 구조물을 모두 설계하는 제조업체는 일반적으로 두 번째 당김을 완전히 줄이는 복합 설계를 제안할 수 있으며, 사양을 확정하기 전에 공급업체와 함께 손실 예산 및 환경 요구 사항을 검토하는 것이 가장 저렴한 보험입니다.
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