광섬유를 이용한 광통신

광섬유가 빛을 전달하는 방법

광통신에 사용되는 광섬유에는 빛을 감쇠시키지 않고 멀리까지 전송할 수 있도록 매우 투명도가 높은 유리나 플라스틱이 사용되고 있습니다. 광섬유는 빛이 굴절률이 다른 물질의 경계면에서 전반사한다는 특성을 이용합니다. 광섬유는 굴절률이 다른 2개의 유리나 플라스틱을 사용해 이중 구조로 되어 있어, 광이 섬유 안을 반사를 반복하면서 진행되게 되어 있습니다. 이 때문에 빛을 약화시키지 않고 멀리까지 전할 수 있습니다.

유리 광섬유

유리제 광섬유에는 고순도의 석영(수정)이 사용됩니다. 우리가 일반적으로 사용하는 유리에도 빛을 흡수하는 불순물이 있기 때문에 몇 센티미터의 두께로도 빛의 강도가 약해져 버립니다. 유리의 두께가 1미터나 되면 상당히 어두워지고 반대편이 보이지 않게 됩니다. 그러나 고순도의 석영은 빛을 약화시키지 않고 수십 킬로미터까지 전달할 수 있습니다. 따라서 석영을 이용한 광섬유는 장거리용으로 사용됩니다. 그러나 석영은 매우 비쌉니다. 또한 무겁고 취급이 번거로우며, 단단하고 깨지기 쉽기 때문에 가공이 어렵고, 자유롭게 구부릴 수도 없습니다. 뿐만아니라 광섬유와 광섬유를 연결하기 위해서도 고도의 기술이 필요합니다.

플라스틱 광섬유

광섬유에 사용되는 투명한 플라스틱은 석영만큼 투명하지는 않지만 일반 유리보다는 투명도가 높고, 석영보다 훨씬 저렴합니다. 또한 가볍고 다루기 쉽고, 부드럽고 잘깨지지 않아 가공하기 쉽고, 자유롭게 구부릴 수 있습니다. 게다가 녹여서 광섬유를 쉽게 연결할 수도 있습니다. 광섬유의 재료로 주로 사용되는 플라스틱은 투명도가 높은 폴리메타크릴산메틸(PMMA)입니다. 투명도가 높다고 해도 PMMA제의 광섬유는 수십 미터밖에 빛을 전달할 수 없습니다. 그러나 장치 내부, 실내, 차내 등의 좁은 곳에서 사용하기에는 충분한 투명도 입니다. 따라서 플라스틱 광섬유는 단거리용으로 사용됩니다. 플라스틱 광섬유의 전송 거리를 늘리려면 PMMA보다 투명도가 높은 플라스틱을 사용해야 합니다. 현재 PMMA의 분자 중 수소를 중수소나 불소로 대체한 플라스틱이 개발되고 있습니다. 비싼 가격에 비해 투명도도 석영에 미치지 못하지만, 플라스틱의 특성을 살릴 수 있다는 장점이 있어 여러 곳에서 사용되고 있습니다.

광통신 방법

간단한 광통신은 단일 파장 광통신 시스템이라고 하며, 하나의 파장의 레이저광에 정보를 담아 단일 광섬유로 전송합니다. 최근에는 복수의 상이한 파장의 레이저광에 각각 정보를 탑재하여 광을 혼합한 후 하나의 광섬유로 전송하는 파장 분할 다중화(Wavelenght Division Multiplexing) 방식이 주류가 되고 있습니다. WDM 시스템은 송신할때 멀티플렉서를 사용하여 송신할때는 빛 신호를 결합하여 송신하고, 수신시에는 반대로 디멀티플렉서를 통해 보내져 온 빛 신호를 각각의 파장의 빛으로 분광하여 각 파장의 빛에 담겨진 정보를 읽습니다. WDM 시스템을 사용하면 하나의 광섬유로 더 많은 정보를 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 양방향 통신도 가능하게 한다고 합니다.