광섬유 통신
Optical fiber communication
머리카락처럼 가는 유리실 속에 빛을 가둬 멀리 보내는 비결은 무엇일까요?
무슨 일이 일어났나
광섬유는 가운데 유리(심)를 굴절률이 조금 작은 유리(껍질)가 감싼 가는 실입니다. 빛이 경계에 아주 비스듬히 부딪히면 밖으로 나가지 못하고 모두 되튀는 전반사가 일어납니다.
시뮬레이터에서 굴절률 1.52(FSU 표의 크라운 유리 값)인 유리에서 공기(1)로 나가는 경계의 임계각은 41.1° 입니다. 들어오는 각을 50° 로 두면 빛이 모두 되돌아옵니다.
빛은 심 안에서 지그재그로 전반사를 되풀이하며 휘어진 실을 따라갑니다.
1970 년 코닝의 마우러 · 슐츠 · 켁은 아주 맑은 유리로, 1 km 에 약 20 dB 만 잃는 통신용 저손실 광섬유를 처음 만들었습니다(IEEE 기록).
💡 생활 속 예시
- 집 인터넷의 «광랜» 은 동네까지 광섬유로 빛 신호를 실어 옵니다.
- 수영장 물속에서 물 위를 비스듬히 올려다보면 바깥 대신 물속 모습이 거울처럼 비쳐 보이는데, 이것도 물과 공기 경계의 전반사입니다.
어떤 부품이 무엇을 하나
- 심(코어) — 빛이 지나가는 가운데 유리입니다.
- 껍질(클래딩) — 굴절률이 조금 작아 경계에서 빛을 전반사시킵니다.
- 보호 피복 — 가는 유리실이 꺾이거나 긁히지 않게 감쌉니다.
- 레이저 · 빛 검출기 — 양 끝에서 전기 신호를 빛 깜빡임으로, 다시 전기로 바꿉니다.
- 보내는 쪽에서 전기 신호(0 · 1)를 레이저 빛의 깜빡임으로 바꿉니다.
- 빛이 심으로 들어가 경계에 임계각보다 비스듬히 닿습니다.
- 경계마다 전반사로 되튀며 실을 따라 나아갑니다.
- 받는 쪽 검출기가 빛의 깜빡임을 다시 전기 신호로 바꿉니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 전자기와 양자 · 빛과 정보 통신 [12전자02-05]
- 한국 2022 · 통합과학1 · 과학의 기초 [10통과1-01-04]
출처
이어서 보기
같은 단원 · 통신과 정보
- 개념소리와 그림을 숫자로 바꾸기 (디지털 변환)
- 개념한 길로 여러 신호 보내기 (다중화)
- 개념거리로 위치 찾기 (삼변 측량)
- 왜? 질문GPS 는 어떻게 내 위치를 알까?
- 왜? 질문음악 파일은 소리를 어떻게 숫자로 저장할까?
- 왜? 질문전자레인지를 돌리면 와이파이가 왜 느려질까?
- 왜? 질문많은 사람이 한꺼번에 휴대폰을 써도 왜 통화가 섞이지 않을까?
- 왜? 질문폰 사진을 계속 확대하면 왜 네모난 칸이 보일까?
- 작동 원리원자시계 (표준시)
- 작동 원리카메라 이미지 센서
- 작동 원리터치스크린 (정전식)
- 작동 원리통신 위성 (정지 궤도)
- 작동 원리화면의 화소 (빨강 · 초록 · 파랑)
- 작동 원리홀로그램 (홀로그래피)
- 작동 원리리모컨 (적외선 신호)
- 작동 원리레이저
- 작동 원리액정 화면 (LCD)
- 작동 원리마이크 (소리를 전기 신호로)
- 작동 원리휴대 전화 기지국 (이동 통신)
- 작동 원리광 디스크 (CD · DVD · 블루레이)
- 작동 원리교통카드 (RFID · NFC)
- 작동 원리와이파이
- 실험폰으로 보는 리모컨의 적외선
- 실험폰으로 하는 빛 통신 (화면 깜빡임을 카메라로 읽기)