광섬유(光纖維, 영어: Optical Fiber)는 통신용으로 사용되는 전기신호를 이용한 기존의 동축 케이블 또는 LAN선과는 달리, 광신호를 이용해 통신한다. 전기신호를 광신호로, 또 광신호를 전기신호로 바꿔 주어야 한다는 단점은 있다.
원리[편집 | 원본 편집]
빛은 직진하다가 매질이 바뀌면 굴절을 하는데, 굴절률이 작은 매질에서 큰 매질로 진행할 때에는 굴절각이 입사각보다 작다. 반면 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 진행할 경우 굴절각이 입사각보다 큰데, 두 경우 모두 입사각이 커지면 커질수록 굴절각도 커지지만 특히 후자에서는 입사각이 커져서 일정한 각도가 되었을 때 굴절각이 90˚가 된다. 이 일정한 각도를 임계각이라고 하며, 입사각이 임계각보다 커지면 빛이 아래쪽으로 전부 반사한다고 하여 전반사[1]라 부른다. 요컨대 전반사를 하기 위한 조건은 먼저 굴절률이 큰 매질에서 작은 물질로 진행해야 하며, 입사각이 임계각보다 커야 한다는 것이다.
광섬유에 사용되는 빛은 반도체 레이저로 만든다. 보내야 할 전기 신호를 광신호로 변환하여 보내면 반대쪽에서 광신호를 받아 전기 신호로 바꾼다. 반도체 레이저는 발광 다이오드와 같다. 전류가 약할 때에는 흔히 말하는 LED가 되지만 전류가 강해지면 자발적으로 방출하는 빛에 비해 다이오드에 들어오는 전자의 양 혹은 다이오드에서 나가는 양공의 양이 너무 많아 자발적으로 방출된 광자들이 나머지 전자들을 자극해 유도방출을 시키게 되고, 그 광자들이 나머지 전자들을 자극해 유도방출을 더 시킨다. 그렇게 되어 빠져나오는 빛을 광섬유의 광신호로 이용하는 것이다.
내용물[편집 | 원본 편집]
광섬유 속에는 코어와 클래딩, 그리고 기타 빛이 새어나가지 않게 하기 위한 피복 등이 있다. 상술한 굴절률이 큰 매질이 코어, 낮은 물질이 클래딩으로, 코어 주변에 클래딩이 감싸고 있는 형식으로 섬유를 이루고 있다. 빛이 새어나가지 않게 하며 섬유의 끊어짐을 막기 위해 사용된 피복은 원래 광섬유보다 좀 더 두껍다.
사용처[편집 | 원본 편집]
- 광 통신망
- 현재 상용화되고 있는 기가 인터넷, 광랜 등에 사용되며, 증폭이 필요없기 때문에 바다 밑 해저에도 다량의 광섬유가 펼쳐져 있다. 부도체로 구성되어 있기 때문에 낙뢰 피해를 받지도 않는다.
- KT와 LG U+는 이 분야의 본좌로, KT는 지하에 광섬유를 매립하고 도로 변 작은 전봇대[2]를 설치해 집집마다 기가인터넷 또는 광랜을 전달하는 데에 사용하고 있으며, LG U+는 파워콤 시절에 한국전력 전봇대에 광 케이블을 도배하고 다녔다. 이도저도 아닌 SK 브로드밴드는 회선 대여료를 이 둘에게 고스란히 뜯기고 있다. 국가통신망을 관리하는 KT는 해저의 광섬유를 수리할 수 있는 기술을 보유해 광섬유가 지진으로 파괴되어도 바로 수리를 할 수 있다(KT서브마린).
- 내시경
- 의료용으로는 내시경에 사용되고 있다. 영상도 본질은 빛이기 때문에, 굳이 크기가 크고 아날로그-디지털 변환을 거쳐야 하는 카메라 모듈을 집어넣을 필요 없이 랜즈-광섬유만으로 간단하게 영상을 가져온다.