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구부림 손실을 낮춘 다공성 광섬유

전문가 제언: ○ FTTH의 마지막 단계인 옥내 광기기에의 “Last One Mile" 달성에서 단일모드 광섬유(SMF)는 우수한 광학적 특성에도 불구하고 구부림 특성이 부족하여, 플라스틱 광섬유(POF)나 다중모드 광섬유(MMF) 또는 구리 성분인 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블과의 경쟁이 힘들었다.

○ SMF의 구부림 손실을 줄이기 위해 코어 직경을 매우 작게 하거나, 높은 개구수(HNA : High Numerical Aperture) 광섬유에 의한 대책은 5mm와 같은 극소 구부림 반경에서 문제로 남았다.

○ 대책으로 고굴절률의 코어 주위 클래딩 내에 기공(氣孔)을 배치한 다공성 광섬유(holey fiber)가 적용되어 상업화되기 시작하였다. 한 층의 기공은 구부림 손실은 해결하나 고차모드의 차단파장을 길게 할 수도 있다. 2층의 기공 배치는 코어와 클래딩 사이의 굴절률 차이를 크게 하여 광전송 기본모드를 코어에 가두는 효과를 증대시켜 전송손실을 낮춘다. 또 기본모드와 고차모드를 독립적으로 제어 가능케 하여, 단일모드 동작을 이루고, 극소 구부림 직경에서 구부림 손실을 줄여준다.

○ 다공성 광섬유는 엄밀한 구조가 요구되는 PBG (Photonic Band Gap)형도 있으나, 대부분 전반사형(TIR)이다. Sumitomo전기가 세계 최초로 2001년 HALF(Hole Assisted Lightguide Fiber)의 이름으로 Hokkaido대학과 함께 이론적 배경을 발표했다. HALF는 정6각형의 2층의 동일 크기의 기공 구조로 단일모드와 낮은 전송 및 접속손실을 실현하였다.

○ 2003년과 2005년 본고의 저자들에 의해 경계요소법(BEM)에 의한 다공성 광섬유의 해석연구와 HA-HF(Hole Assisted Holey Fiber) 이름의 제품 개발이 발표되었다. 이는 SEI의 HALF와 원리 및 2층 기공 구조에는 비슷하나, 각층의 기공 수를 3개로 하고 크기를 다르게 하여 구조의 복잡성을 피하였다. 단일모드 동작이 가능하고 극소의 구부림 직경에서 구부림 손실이 낮고, 기존 단일모드 광섬유와의 접속손실도 적어 FTTH용으로 적합하다. 다공성 광섬유가 FTTH를 위한 구부림 손실 대책으로 대두되어 국내에서도 활발한 연구가 펼쳐지기를 바란다.

저자: Ning Guan et al
자료유형: 학술정보