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연구자, 광섬유 감쇠 및 분산 문제 해결에 나서다
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연구자, 광섬유 감쇠 및 분산 문제 해결에 나서다

2025-12-23
Latest company blogs about 연구자, 광섬유 감쇠 및 분산 문제 해결에 나서다

데이터가 도로 자체 역할을 하는 광섬유를 사용하여 정보 고속도로를 질주하는 차량이라고 상상해 보십시오. 노면이 고르지 않거나(감쇠) 차선이 제대로 설계되지 않은 경우(분산), 가장 빠른 차량이라도 데이터가 목적지에 안전하고 효율적으로 도달한다고 보장할 수 없습니다. 현대 정보 전송의 초석인 광섬유 통신은 성능에 영향을 미치는 다양한 요소의 영향을 받으며 감쇠와 분산이 가장 중요합니다. 이 기사에서는 이러한 요소가 광섬유 통신 링크에 어떤 영향을 미치는지 조사하고 안정적이고 효율적인 데이터 전송을 보장하기 위한 최적화 전략을 탐구합니다.

1. 광섬유 기본 사항: 다중 모드와 단일 모드

광섬유 케이블은 코어 직경과 광 전송 모드에 따라 다중 모드 광섬유(MMF)와 단일 모드 광섬유(SMF)의 두 가지 주요 유형으로 분류됩니다. 이러한 섬유는 광원, 전송 특성 및 용도가 크게 다릅니다.

다중 모드 광섬유(MMF)
  • 코어 직경:상대적으로 크기 때문에 빛이 코어 내에서 다양한 각도로 반사될 수 있습니다. 이 다중 경로 전파는 "다중 모드"라는 이름을 부여합니다.
  • 광원:일반적으로 LED(발광 다이오드)를 사용하는데, 이는 비용 효율적이지만 여러 파장과 발산 광선을 사용하여 일관성이 없는 빛을 생성합니다.
  • 전송 특성:다양한 광선 경로는 모달 분산을 생성하여 전송 거리와 대역폭을 제한합니다.
  • 신청:네트워크 구축 및 데이터 센터 상호 연결과 같은 단거리, 낮은 대역폭 사용에 가장 적합하며, 저렴한 비용이 이점을 제공합니다.
단일 모드 광섬유(SMF)
  • 코어 직경:매우 작아서 코어를 직접 통과하는 단일 광선 경로만 허용하고 모드 분산을 제거합니다.
  • 광원:장거리 전송에 이상적인 고도로 집중된 빔으로 일관된 단일 파장 빛을 생성하는 레이저를 사용합니다.
  • 전송 특성:더 높은 대역폭과 더 긴 거리를 제공하지만 코어가 작기 때문에 더 정확한 연결과 유지 관리가 필요합니다.
  • 신청:대도시 지역 네트워크, 백본 네트워크 및 해저 케이블을 포함한 장거리, 고대역폭 애플리케이션에 선호되는 선택입니다.
2. 신호 감쇠: 원인, 효과 및 해결 방법

감쇠는 신호가 광섬유를 통해 이동할 때 광전력이 손실되는 것을 의미하며, 이는 통신 거리와 시스템 성능에 큰 영향을 미칩니다.

감쇠의 원인
  • 흡수 손실:섬유 소재는 자연적으로 특정 빛 파장을 흡수하여 광학 에너지를 열로 변환합니다.
  • 산란 손실:미세한 밀도 변화와 불순물은 빛을 경로에서 멀리 산란시키며, 특히 더 짧은 파장에 영향을 미칩니다.
  • 굽힘 손실:섬유를 과도하게 구부리면 반사 조건이 충족되지 않을 때 빛이 코어 밖으로 빠져나갑니다.
  • 커넥터 손실:연결 지점의 불완전한 정렬, 오염 또는 공극은 전력 손실의 원인이 됩니다.
감쇠의 영향
  • 수신기의 신호 강도와 신호 대 잡음비를 줄입니다.
  • 최대 전송 거리 제한
  • 비트 오류율이 증가하여 잠재적으로 시스템 오류가 발생할 수 있습니다.
완화 전략
  • 낮은 감쇠 파장(1310nm 또는 1550nm)에서 작동
  • 고품질, 저손실 섬유 소재 사용
  • 적절한 커넥터 설치 및 유지 관리 구현
  • 장거리 링크를 위한 광 증폭기(EDFA 또는 SOA) 배포
  • 시스템 설계 중 철저한 광전력 예산 책정 수행
3. 신호 분산: 유형 및 보상 기법

분산은 다양한 빛의 파장이나 모드가 다양한 속도로 이동할 때 발생하며, 이로 인해 신호 펄스가 확산되고 전송 속도와 거리가 제한됩니다.

분산 유형
  • 모달 분산:다양한 속도로 이동하는 다양한 빛의 경로로 인해 발생하는 MMF 전용입니다.
  • 색채 분산:파장에 따른 속도 변화(재료 및 도파관 분산)로 인해 모든 섬유에 영향을 미칩니다.
  • PMD(편광 모드 분산):직교 광 편광이 서로 다른 속도로 이동할 때 SMF에서 발생합니다.
분산 효과
  • 신호 펄스를 확장하여 기호 간 간섭을 유발합니다.
  • 최대 전송 속도와 거리를 제한합니다.
  • 비트 오류율을 높입니다.
보상방법
  • 반대 분산 특성을 갖는 분산 보상 섬유(DCF)
  • 파장을 선택적으로 반사하는 광섬유 브래그 격자(FBG)
  • 수신기에서의 전자 분산 보상(EDC)
  • 처프 펄스 압축 기술
4. 광전력 예산 및 링크 설계

시스템 설계자는 수신기가 안정적인 통신을 위해 충분한 광 출력을 얻을 수 있도록 모든 잠재적 손실을 고려해야 합니다.

전력 예산 구성요소
  • 송신기 출력 전력
  • 수신기 감도 요구 사항
  • 총 링크 손실(파이버, 커넥터, 스플라이스)
  • 노후화 및 환경 변화에 대한 시스템 마진
  • 해당되는 경우 분산력 페널티
디자인 고려 사항
  • 필요한 전송 거리 및 데이터 속도
  • 적절한 섬유 유형 선택
  • 최적의 송신기/수신기 구성 요소
  • 광 증폭기의 필요성
  • 분산 보상 요구 사항
5. 표준 및 사양

광섬유 시스템은 다음을 포함하여 확립된 표준을 준수합니다.

  • 일반 시스템 요구 사항을 위한 Telcordia GR-253-CORE
  • 광 인터페이스 매개변수에 대한 ITU G.957
  • 광섬유를 통한 이더넷 프로토콜용 IEEE 802.3
결론

감쇠와 분산은 근본적으로 광섬유 통신 신뢰성과 효율성에 영향을 미칩니다. 이러한 현상에 대한 포괄적인 이해와 적절한 완화 전략의 구현(신중한 전력 예산 책정 및 시스템 설계와 결합)을 통해 엔지니어는 고성능 광 네트워크를 개발할 수 있습니다. 섬유 재료, 부품 및 보상 기술의 지속적인 발전은 광통신 시스템의 기능을 더욱 향상시킬 것을 약속합니다.

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연구자, 광섬유 감쇠 및 분산 문제 해결에 나서다
2025-12-23
Latest company news about 연구자, 광섬유 감쇠 및 분산 문제 해결에 나서다

데이터가 도로 자체 역할을 하는 광섬유를 사용하여 정보 고속도로를 질주하는 차량이라고 상상해 보십시오. 노면이 고르지 않거나(감쇠) 차선이 제대로 설계되지 않은 경우(분산), 가장 빠른 차량이라도 데이터가 목적지에 안전하고 효율적으로 도달한다고 보장할 수 없습니다. 현대 정보 전송의 초석인 광섬유 통신은 성능에 영향을 미치는 다양한 요소의 영향을 받으며 감쇠와 분산이 가장 중요합니다. 이 기사에서는 이러한 요소가 광섬유 통신 링크에 어떤 영향을 미치는지 조사하고 안정적이고 효율적인 데이터 전송을 보장하기 위한 최적화 전략을 탐구합니다.

1. 광섬유 기본 사항: 다중 모드와 단일 모드

광섬유 케이블은 코어 직경과 광 전송 모드에 따라 다중 모드 광섬유(MMF)와 단일 모드 광섬유(SMF)의 두 가지 주요 유형으로 분류됩니다. 이러한 섬유는 광원, 전송 특성 및 용도가 크게 다릅니다.

다중 모드 광섬유(MMF)
  • 코어 직경:상대적으로 크기 때문에 빛이 코어 내에서 다양한 각도로 반사될 수 있습니다. 이 다중 경로 전파는 "다중 모드"라는 이름을 부여합니다.
  • 광원:일반적으로 LED(발광 다이오드)를 사용하는데, 이는 비용 효율적이지만 여러 파장과 발산 광선을 사용하여 일관성이 없는 빛을 생성합니다.
  • 전송 특성:다양한 광선 경로는 모달 분산을 생성하여 전송 거리와 대역폭을 제한합니다.
  • 신청:네트워크 구축 및 데이터 센터 상호 연결과 같은 단거리, 낮은 대역폭 사용에 가장 적합하며, 저렴한 비용이 이점을 제공합니다.
단일 모드 광섬유(SMF)
  • 코어 직경:매우 작아서 코어를 직접 통과하는 단일 광선 경로만 허용하고 모드 분산을 제거합니다.
  • 광원:장거리 전송에 이상적인 고도로 집중된 빔으로 일관된 단일 파장 빛을 생성하는 레이저를 사용합니다.
  • 전송 특성:더 높은 대역폭과 더 긴 거리를 제공하지만 코어가 작기 때문에 더 정확한 연결과 유지 관리가 필요합니다.
  • 신청:대도시 지역 네트워크, 백본 네트워크 및 해저 케이블을 포함한 장거리, 고대역폭 애플리케이션에 선호되는 선택입니다.
2. 신호 감쇠: 원인, 효과 및 해결 방법

감쇠는 신호가 광섬유를 통해 이동할 때 광전력이 손실되는 것을 의미하며, 이는 통신 거리와 시스템 성능에 큰 영향을 미칩니다.

감쇠의 원인
  • 흡수 손실:섬유 소재는 자연적으로 특정 빛 파장을 흡수하여 광학 에너지를 열로 변환합니다.
  • 산란 손실:미세한 밀도 변화와 불순물은 빛을 경로에서 멀리 산란시키며, 특히 더 짧은 파장에 영향을 미칩니다.
  • 굽힘 손실:섬유를 과도하게 구부리면 반사 조건이 충족되지 않을 때 빛이 코어 밖으로 빠져나갑니다.
  • 커넥터 손실:연결 지점의 불완전한 정렬, 오염 또는 공극은 전력 손실의 원인이 됩니다.
감쇠의 영향
  • 수신기의 신호 강도와 신호 대 잡음비를 줄입니다.
  • 최대 전송 거리 제한
  • 비트 오류율이 증가하여 잠재적으로 시스템 오류가 발생할 수 있습니다.
완화 전략
  • 낮은 감쇠 파장(1310nm 또는 1550nm)에서 작동
  • 고품질, 저손실 섬유 소재 사용
  • 적절한 커넥터 설치 및 유지 관리 구현
  • 장거리 링크를 위한 광 증폭기(EDFA 또는 SOA) 배포
  • 시스템 설계 중 철저한 광전력 예산 책정 수행
3. 신호 분산: 유형 및 보상 기법

분산은 다양한 빛의 파장이나 모드가 다양한 속도로 이동할 때 발생하며, 이로 인해 신호 펄스가 확산되고 전송 속도와 거리가 제한됩니다.

분산 유형
  • 모달 분산:다양한 속도로 이동하는 다양한 빛의 경로로 인해 발생하는 MMF 전용입니다.
  • 색채 분산:파장에 따른 속도 변화(재료 및 도파관 분산)로 인해 모든 섬유에 영향을 미칩니다.
  • PMD(편광 모드 분산):직교 광 편광이 서로 다른 속도로 이동할 때 SMF에서 발생합니다.
분산 효과
  • 신호 펄스를 확장하여 기호 간 간섭을 유발합니다.
  • 최대 전송 속도와 거리를 제한합니다.
  • 비트 오류율을 높입니다.
보상방법
  • 반대 분산 특성을 갖는 분산 보상 섬유(DCF)
  • 파장을 선택적으로 반사하는 광섬유 브래그 격자(FBG)
  • 수신기에서의 전자 분산 보상(EDC)
  • 처프 펄스 압축 기술
4. 광전력 예산 및 링크 설계

시스템 설계자는 수신기가 안정적인 통신을 위해 충분한 광 출력을 얻을 수 있도록 모든 잠재적 손실을 고려해야 합니다.

전력 예산 구성요소
  • 송신기 출력 전력
  • 수신기 감도 요구 사항
  • 총 링크 손실(파이버, 커넥터, 스플라이스)
  • 노후화 및 환경 변화에 대한 시스템 마진
  • 해당되는 경우 분산력 페널티
디자인 고려 사항
  • 필요한 전송 거리 및 데이터 속도
  • 적절한 섬유 유형 선택
  • 최적의 송신기/수신기 구성 요소
  • 광 증폭기의 필요성
  • 분산 보상 요구 사항
5. 표준 및 사양

광섬유 시스템은 다음을 포함하여 확립된 표준을 준수합니다.

  • 일반 시스템 요구 사항을 위한 Telcordia GR-253-CORE
  • 광 인터페이스 매개변수에 대한 ITU G.957
  • 광섬유를 통한 이더넷 프로토콜용 IEEE 802.3
결론

감쇠와 분산은 근본적으로 광섬유 통신 신뢰성과 효율성에 영향을 미칩니다. 이러한 현상에 대한 포괄적인 이해와 적절한 완화 전략의 구현(신중한 전력 예산 책정 및 시스템 설계와 결합)을 통해 엔지니어는 고성능 광 네트워크를 개발할 수 있습니다. 섬유 재료, 부품 및 보상 기술의 지속적인 발전은 광통신 시스템의 기능을 더욱 향상시킬 것을 약속합니다.