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광자결정 광섬유의 저손실화 기술 동향

전문가 제언: ○ 옥내에서 광을 사용하는 광통신 시대로의 마지막 단계에서 석영유리의 광섬유는 좁은 공간에서 굽힘 손실이 커서, 전송 특성이 가장 우수한 단일 모드 광섬유(SMF)의 옥내 사용이 어려워 보였다.

○ 다공성 광섬유가 대책으로 실용화까지 이르고 있다. 광섬유 단면의 클래딩에 복수의 기공(氣孔)을 배치하여 실효 굴절률을 낮춤으로써, 코어와의 사이의 비굴절률 차를 SMF에서보다 크게 하였다. 이 강화된 빛의 가둠 현상은 작은 굽힘 반경에서도 코어 내 광 전송을 안정화시킨다.

○ 비굴절률 차이를 확대하기위하여 코어에 산화 게르마늄을 도핑하는 방법을 채택한 HAF(Holey Assisted Fiber)계 기술이 있다. 도펀트(dopant)로 인한 Rayleigh 산란손실의 문제가 있고, 도펀트가 있는 코어와 없는 클래딩 사이 계면에서의 열 물성 차이로 인한 구조부정손실(構造不整損失) 등의 문제가 있으나 굽힘 손실은 굽힘 반경 5mm에서 SMF의 1/40까지 개선되어 일본의 여러 전선회사가 실용화를 추진하고 있다.

○ 본문에서 NTT는 코어의 재질과 기공 클래딩의 재질을 같게 하는 광자결정 광섬유(PCF) 기술을 연구 개발하였다. 더욱 많은 기공수로 굽힘 손실이 거의 없어질 정도까지 개선하였고, 전송손실에서 SMF보다 가장 큰 손실 항목인 구조부정손실을 줄일 수 있어, 전송손실에도 근본적인 해결이 가능하게 되었다. 현재까지 코어와 기공 클래딩에 도펀트가 없는 석영유리를 사용하고, 기공 내면의 요철을 줄이고, 수분의 혼입을 막기 위한 혁신적인 공정 개선과 기공 구조의 최적화로 전송손실이 0.2dB/km인 SMF에 근접한 0.28dB/km까지 엄청나게 개선하였다.

○ 금후 순수 석영유리보다 고유 손실이 더 낮은 P2O5 도핑과 같은 재료 개선에 중점을 두어 전송손실이 조금 더 개선되면, 옥내용뿐만 아니라 기간 통신망에도 사용할 수 있는 광섬유 시대가 올 수 있을 것이다.

저자: Kyozo TSUJIKAWA
자료유형: 학술정보