Optical Fiber Communication 교 육 자 료

Optical Fiber Optical Fiber Communication 교 육 자 료 광통신 ?

Optical Fiber 1. 광통신의 개요 ◈ 광통신 [ Optical Fiber Communication ]이란? ☞ 기존의 금속 심선을 이용한 유선통신이나 주파수를 이용한 무선통신과는 달리 광섬유케이블 [ Optical Fiber Cable ]을 통해 정보를 전송하는 통신방식. 1] 1960년대 반도체 LASER의 개발과 HOCKHAM과 KAO박사의 광섬유에 대한 이론적 논문 발표 후 광섬유 제조에대한 활발한 연구로 60년대 후반에 들어 200dB/㎞ 의 유리손실이 확인 되었고 불순물을 제거하면 20dB/㎞의 손실도 가능하므로, 동선 을 유리선[ 광섬유 ]으로 대체가 가능함을 확인 하였음. 2] 1970년 20dB/㎞ 의 광섬유를 CORNING사가 최초로 제작하고, 또 광통신에 적합한 LASER를 실온에서 발진시킴으로서 1.18dB/㎞ 까지 격감된 광섬유를 만들어 광통신의 신 기원을 이루었음. 3] 그 후 신뢰성 있는[ 1.2 ㎛ ~ 1.7 ㎛ 영역의 ]광 소자 개발과, 광섬유의 제작법 케이블화 및 접속법과 측정법의 발달로 현재는 실용적인 광섬유케이블이 제조되고 있어, 0.2dB/㎞ 라는 극소 손실치가 실현되어 광 중계기 없이도 100㎞ ~ 200㎞ 의 장거리에 정보 전송이 가능하게 되었음. 4] 가입자계로도 155Mbps 및 622Mbps급의 광전송시스템이 개발되어 사용되고 있으며, 초고속정보통신망에서는 2.5Gbps 가 상용화 되었고, 현재 10Gbps 및 100Gbps 광전송시스템이 개발 중이며, 향후 Tbps급의 광 전송 시스템이 사용될 전망임. 1-1 광통신의 구성 ☞ 일반적인 광통신의 구성은 [ 그림 1-1 ]과 같다. ⊙ 부 호 기 : 정보를 코드화 된 전기신호로 전환하는 역할 ⊙ 광 원 : 전기신호를 반도체 레이저를 사용 빛 신호로 전환하여 광섬유에 입사 ⊙ 광 섬 유 : 광 신호를 원하는 곳까지 전달

Optical Fiber ⊙ 광중계기 : 광섬유의 손실과 분산에 의해 광신호의 왜곡이 생기는 것을 보상해 줌. 광섬유로부터 광 신호를 받아 이를 다시 전기신호로 전환한 후 원래의 광신호로 바꾸는 역할을 함. 그러나 현재는 광 중계기보다 광섬유 증폭기[ EDFA ]와 분산보상 광섬유[ DCF ]가 개발되어 광섬유의 손실과 분산을 보상해 줌으로서 장거리 광통신망 구축을 경제적으로 할 수 있게 되었음. ⊙ 광검출기 : 광섬유를 통해 전달된 광신호는 검출기를 통해 전기신호로 전환. ⊙ 복 호 기 : 코드화된 전기신호를 원래의 정보형태로 전환. 전기신호 Sequences of pulses (bits) 부호기 Coder 정보 ( Information ) 광 원 Light source 광 섬 유 Optical fiber 광 펄 스 Pulse of light E / O 복 호 기 Decoder 광 검출기 Detector Output pulses of current O / E [ 그림 1-1 ] 광섬유 통신방식의 기본 구성

Optical Fiber ※ 약 호 ▶ O F C : Optical Fiber Cable ( 광섬유케이블 ) ▶ O F R : Optical Fiber Repeater ( 광 중계기 ) ▶ D C F : Dispersion Compensation Fiber ( 분산보상 광섬유 ) ▶ EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifier ( 광섬유 증폭기 ) 1-2. 광통신 역사 세 계 한 국 1977년 광통신시스템 개발시작 (KETRI) 1977년 광섬유 제조연구시작 (KAIST) 1979년 단파장 45Mbps/s 현장시험 (KETRI) (광화문-중앙전화국 간) 1981년 단파장 45Mbps/s 실용시험 (KETRI) (구로-안양전화국 간) 1983년 단파장광섬유 생산개시 (KFOC) 단파장 45Mbps/s 상용시험 (KT) 1984년 장파장 90Mbps/s 실용시험 (KETRI) 장파장 90Mbps/s 상용시험 (KT) 1988년 서울 Olympic 광통신망 운용 1960년 레이저 발명 (미국) 1968년 광섬유통신 가능성 예견 (영국) 1970년 20dB/㎞ 광섬유 개발 (미국) 1970년 단파장반도체레이저 개발 (미,일,소) 1974년 MCVD 제조기술 발명 (미국) 1976년 1.3㎛ 반도체 레이저 개발 (미,일) 1977년 VAD 제조기술 발명 (일본) 1977년 단파장시스템 현장시험 (미,일) 1979년 장파장시스템 현장시험 (일본) 1980년 단파장시스템 상용개시 (미국) 1981년 장파장시스템 상용개시 (미,일) 1983년 단일모드시스템 상용시험 (미국) 1984년 LA Olympic 광 통신망 운영 1988년 태평양, 대서양횡단 해저 광섬유케이블 (미,일)

Optical Fiber 1-3. 광 케이블과 동선 케이블 비고 케 이 블 광 섬 유 케 이 블 동 선 케 이 블 항 목 손 실 수 용 용 량 부 피 전 도 성 자 원 유 도 장 애 가 격 침 수 접 속 작 업 크 다 광케이블보다 소용량 크 다 크 다 결 핍 많 음 고 가 바로 영향을 받음 비교적 간단함 작 다 대 용 량 작 다 없 음 풍 부 없 음 다중화를 시키면 싸다 즉시 는 무관 복잡하고 어려움

Optical Fiber 2. 광통신 시스템 2-1 광 통신의 구성 ☞ 광통신 시스템은 [ 그림 2-1 ]과 같다. 1] 광섬유 케이블 : ⊙ 굴절율이 다른 2개의 Glass [Core와 clead]층에서 전반사 하는 Wave guide로서 ▶ Multi mode - Step Index, Gladed Index ▶ Single mode 2] 광 접속 : ⊙ Fusion splice [영구 접속법] ⊙ Sleeve splice [스리브 접속법] ⊙ Epoxy molding [에폭시 접속법] 3] 광 콘넥타 : ⊙ Optical Connector [필요 시 분리가 가능] ▶ SC Connector ▶ ST Connector ▶ FC Connector ▶ D4 Connector ▶ Biconic Connector ▶ MU Connector 4] 광 커플러 : ⊙ Optical Coupler [광섬유 연결기] ▶ 둘 이상의 Wave guide에서 하나로 모을 때 또는 한 도파관에서 둘 이상의 여러 개로 분리할 때 사용. 5] 광 중계기 : ⊙ Optical Repeaters ▶ 현재 사용중인 동선 중계기에 E/O 및 O/E 변조기를 부가한 상태. 6] 광 단국장치 : ⊙ Transmitter [전송기]와 Receiver [수신기]로 구성 ▶ Digital 및 Analog Signal이 광파로 바뀌어 Fiber로 목적지에 전달되어 다시 광파가 Digital 또는 Analog로 재 변환 하는 장치 ▶ Transmitter : LD [Laser Diode] LED [Light Emitting Diode] ▶ Receiver : APD [Avalache Photo Diode] PIN [Partially Integrated Network :부분 집적화 통신망]

Optical Fiber 광 수신기 (광-전 변환기) 광 송신기 (전-광 변환기) 광 커낵타 OREP Fusion Splice Fusion Splice 광 중계장치 광섬유 케이블 수광 소자 (PA, APD) 발광 소자 (LED, LD) [ 그림 2-1 ] 광통신 시스템의 구성 2-2 광통신 시스템의 변조방식 ☞ 발광소자에 흐르는 구동 전류의 크기를 바꾸거나, 또는 일정한 구동 바이어스 전류에 신호전류를 중첩하는것에 의해 발광 강도를 바꾸어 광신호의 진폭을 바꾸어 신호를 만들어 내고 이를 다시 발광소자에 흐르는 전류의 크기를 바꾸는 신호를 변조신호라하고, 변조신호가 아날로그인 것을 아날로그 전송방식, 디지털인 것을 디지털 전송방식 이라 한다. 디지털 전송방식에서는 보내고싶은 정보는 “1” 또는 “0”의 두 개의 신호로 변환된다. 1] 예를 들면, 전화에서는 음성의 신호는 125㎲의 주기를 가지는 음성의 강약이 8bit의 2진 부호로 나타난다. 이 부호화된 전기신호에 의해 발광소자의 광강도가 바뀌거나, 부호화된 광신호가 광섬유에 입사되어 전송된다. 이와같은 변조방식을 직접변조방식이라 하다. 2] 이와 달리 발광소자에 흐르는 전류의 크기를 바꾸는 것이 아니라 발광소자의 외부에서 빛에 정보를실는 광회로 부품을 두고 빛이 이 부품을 지날 때, 빛의 위상, 주파수 또는 강도를 보내고 싶은 정보에 맞추어 바꾸는 방식을 외부변조방식이라 하는데, 코히런 스 [ Coherence ] 통신에 있어서 변조의 수단으로 많이 사용된다. 코히런스 통신에 있어 광파에 신호를 싣는 방식으로 ASK [ Amplitude Shift Keying ], FSK [ Frequency Shift Keying ] 및 PSK [ Phase Shift Keying ]이 있다. ASK란 신호를 반송파의 진폭의 크고, 작음으로 구분하는 변조방식이고, FSK는 주파수의 높고 낮 음으로 구분하는 방식이며, PSK는 빛의 위상으로 구분하는 변조방식 이다.

Optical Fiber A] 디지털 전송 B] 아날로그 전송 전기/광 변환기 전기/광 변환기 전송된는 광신호 전송된는 광신호 디 지 털 부 호 화 구동 회로 발광 소자 디 지 털 부 호 화 구동 회로 발광 소자 보내는신호 (전기) 보내는신호 (전기) [ 그림 2-2 ] 직접 변조방식 전송 신호 1 0 1 재생된 신호 ASK [ Amplitude Shift Keying ] 진폭 변조: 신호를 반송파의 크고 작음 으로 구분하는 변조방식 변 조 회 로 1 0 1 1 0 1 광 합파기 1 0 1 FSK [ Frequency Shift Keying ] 주파수 변조 :신호를 주파수의 높고 낮음 으로 구분하는 변조방식 광섬유 광 원 변조기 수광기 복조기 변 조 된 광 신 호 합파된 신호 중간주파수 ωc - ωl 11 12 전송용 광파 주파수 ωc 1 0 1 PSK [ Phase Shift Keying ] 위상변조 : 빛의 위상으로 구분하는 변조방식 국부발진기 (광 원) 주파수 ωl 위상 0도 위상 180도 3가지 변조방식 [ 그림 2-3 ] 외부 변조방식

Optical Fiber 2-3 향후 광통신 시스템 ☞ 지금까지 광통신 시스템은 하나의 광섬유에 더 많은 정보를 전달하기위해 많은 발전을 해 왔으며, 향후에는 초장거리를 무중계로 전송할 수 있는 솔리톤 전송방식[ Optical Soliton Wave Transmission System ]과 여러 파장의 신호를 하나의 광섬유에 전송하는 파장분할 전송방식[ Wavelength Division Multiplex System ]이 각광을 받을 것이다. 1] 솔리톤 전송방식 ▶ 일반적으로 광펄스는 광섬유를 진행할 때, 광섬유 분산에 의해 펄스가 퍼지게 되는데, 광 솔리톤은 광펄스가 전파해 갈 때, 전송거리에 관계없이 광펄스가 전혀 퍼짐현상[ 분산 ]이 전혀 없는 광펄스파를 이른다. 광섬유 속을 전파할 때의 손실을 무시할 수 있으면, 광섬유의 분산에 의한 펄스퍼짐과 3차의 비선형 광학효과에 기인한 굴절율의 광강도 의존성에 의한 자기위상변조가 어울리면 광솔리톤이 전파한다. 초단 광펄스가 장거리에 걸쳐서 유지할 수 있으므로, 초고속 광전송을 할 수 있다. 그러나, 광섬유의 손실에 의해 광펄스 강도가 감소하고, 비선형 광학효과인 자기위상변조효과가 없어지면 솔리톤을 유지할 수 없게 된다. 이 때문에 광솔리톤 전송을 실천하기에는 광섬유 속을 광펄스가 전파할 때 받는 손실을 보상할 필요가 있다. 요즘에는 어븀[ Erbuim ]첨가 광섬유에 의한 방법과 광섬유 증폭에 의한 손실보상기술을 사용한 광솔리톤 실험이 행해지게 되고 수십 Gbps 에서 수천 km을 전송한 실험이 보고되고 있다. 2] 파장분할 전송방식 ▶ 하나의 전송로에 여러 정보를 전달하는 것을 다중전송 이라 한다. 지금까지는 시간을 나누어 여러 정보를 전달하는 시분할 전송방식[ Time Division Multiplex ]으로 전송속도를 증가 시켰는데, 현재까지 10Gbps급 전송 시스템이 개발 또는 개발완료 되었다. 그러나, 10Gbps이상의 전송시스템은 전자회로가 그 속도를 따를 수 없는 문제가 있으며, 또한 전자회로가 고속화되 면 전송시스템의 가격이 고가가 되는 문제가 있다. 따라서 복수의 전달하고자 하는 정보를 다른 파장에 할당하여 하나의 광 섬유에 전송하는 방식을 파장분할 방식이라 한다. 다른 파장신호를 하나의 광섬유에 입사 시키기 때문에 합파기가 송신측에 전송되어 온 복수의 파장을 분리하여 각각의 수신기에 광신호를 분리하기 때문에 분파기가 수신측에 각각 사용된다. 신호에 할당되는 파장의 수는 광원의 스펙트럼폭과 수신측에서 신호에 할당된 파장을 분리하는 소자의 성능에 의존한다.

Optical Fiber 발광소자 수광소자 CH 1 CH 1 λ1 λa (상행) (상행) 광섬유케이블 CH 2 CH 2 D M D D λ2 (하행) (하행) 광합파기 광분파기 λb CH n CH n λn 송신전기회로 수신전기회로 [B] 광 양방향전송 [A] 광 다중전송 [그림 2-4 ] 파장분할 전송 2-4 광 가입자망 1] 기존의 서비스 : 음성, 데이터, FAX, 화상 2] 최근의 서비스 : CATV, HDTV, 영상전화, 영상회의 및 고속데이타통신등 광역서비스의 요구가 증대되고 있는 추세. 3] 정보통신망 : 기존의 전화망, 사설데이터망 및 유선방송 등이 경제적으로 통합된 B-ISDN으로 발전. 4] 선진각국의 망 : 선진 각국은 광대역서비스를 제공하기 위해 고속장거리 통신에 사용하는 광섬유케이블을 각 가정에까지 포설 하여 광가입자망을 구축하고 있으며, 망구조는 가입자에게 제공되는 서비스의 특성과 확장성, 통신 보안성 및 가입자 분포 등을 고려하여 결정된다.

Optical Fiber 마] 광섬유연결형태 : ⊙ 형태상 - 스타구조 및 링 구조로 분류. ⊙ 동작상 - 스타구조 및 링 구조로 분류 ▶ 스타구조 : 각 노드가 광섬유로 중앙노드에 연결되고 양방향 전송시 2개의 광섬유를 이용하거나, 전송방향에 따라서 다른 파장을 사용하면 1개의 광섬유로 양방향 전송이 가능 함. ▶ 링 구조 : 전화국에서 폐루프를 구성하는 광섬유에 각 노드가 연결되는데, 링구조는 버스구조와 달리, 다른 부가적인 설비 없이 단방향 정보전송으로 양방향노드간의 정보전달이 가능함. ▶ 망구조선정 : 가입자망의 해당부분에서 망구조 선정 시 고려할 요소는, 초기비용, 유지비용, 신뢰도, 기술적인 가용도 미래 의 망구조 진화 및 미래의 서비스 제공에서 융통성과 가입자 개인정보에 대한 보안문제 등이 있다. ◈ 망의 형태구조는 노드의 외적인 연결상태를 나타내지만 망의 동작구조는 망에서 정보가 실제로 전달되는구조를 나타낸다. ☞ 각 노드는 자신에게 부여된 고유의 주파수대역, 파장, 타임스롯 및 셀에만 접근이 가능하다면, 그때 망의 구조는 외부형태 상은 링이 동작 되지만 동작상으로는 스타형태가 될 수도 있다. [ 망의 형태구조와 동작구조는 서로 다를 수 있다. ] ◈ 기존의 동선케이블로 구성된 전화망은 전송속도가 낮고, 전송손실이 커서 광대역서비스를 제공하기에 부적합하며, CATV시스템 에 사용되고있는 동축케이블도 1km정도의 짧은거리에서는 550MHz 정도의 대역폭을 갖지만 거리가 멀어짐에 따라 대역폭이 급 격하게 감소하고 연결구조가 나뭇가지형태로 되어있어 양방향 통신에 부적합 하지만 광섬유는 거의 무한대의 대역폭을 가지며 손실이 작고 전자파에 의한 간섭의 영향을 막을 수 있어 고품질의 서비스제공이 가능함.

Optical Fiber 구 분 형 태 상 스 타 형 태 상 링 형 태 상 스 타 형 태 상 링 특 성 전화국 동작상 링 동작상 스타 동작상 링 동작상 스타 동 작 상 스 타 운용관리 망 진화 ( POTS - ISDN ) 보안장치 트래픽변화에대한유연성 설치비용 복 잡 송.수신 및 전자회로의 변화 필요 미흡 양호 - 광 송수신 모듈의 설비 가 적음. - 광섬유가 많 이 듬. 단 순 매우 좋음 ( 송수신장치 의 대체 ) 양 호 없음 - 광 송수신 모듈의 설비 가 많음. - 전자회로가 적음. 복 잡 다소 곤란 미흡 양호 - 광 송수신 모듈의 설비 가 적음. - 전자회로가 많음. 복 잡 Overlay 회로 추가로 가능 미흡 양호 - 광 송수신 모듈의 설비 가 적음. - 광수동소자 가 많음. 전화국 Physical Star / Logical Star Physical Ring / Logical Ring 전화국 r 동 작 상 링 Physical Star / Logical Star Physical Ring / Logical Ring [ 그림 2-5 ] 광 가입자 망의 구조 [ 표 2-1 ] 여러 가지 망구조의 특성

Optical Fiber 3. 광 섬유 3.1 광섬유의 구조 ☞ 광섬유는 근 적외선 영역의 및을 도파 시키는 가늘고 유연한 유리섬유 이다. 이러한 광섬유는 [ 그림 3-1 ]에 보인 바와 같이 중앙 에 빛을 도파시키는 코어[ Core ] 가 있고, 그 주위를 클래드[ Clad ] 가 둘러싸고 있는 2층 구조로 되어 있다. 빛이 코아 내를 전반사 하면서 진행하도록 하기 위해 코아의 굴절률이 클래드의 굴절률보다 약간 큰 1.463 ~ 1.467정도이며, 클래드의 굴절률은 1.45 ~ 1.46 정도이다. 따라서, 빛을 코어와 클래드 경계 면에 입사시킬 때 각도가 임계각보다 큰 각으로 입사 된다면 광은 전반사 되어 클래드 층으로 누설되지 않고 코어 내에 국한되어 멀리까지 전파 되어 간다. n2 n1 2d 2a 코아( core ) 크래딩( cladding ) n2 빛 통과층 8um ~ 50um n2 n1 차 단 층 125um~140um 코팅 ( coating ) 굴절률 피 복 층 250um,500um~900um [ 그림 3-1 ] 광섬유의 구조

Optical Fiber ☞ 클래드의 주위를 두러싸고 있는 코팅은 습기나 마모 등으로부터 광섬유를 보호하는 역할을 하는 동시에 광섬유의 취급을 손쉽게 한다. 코팅 부분에 사용되는 재료는 보통 유연하고 광전력 손실이 큰 재료를 사용하며 단일 코팅형과 이중 코팅형이 있다. 코아와 클래드는 유리 또는 플라스틱으로 만들어지는데 광섬유를 만드는 재료에 따라 석영계 광섬유, 다성분계 광섬유, 플라스 틱 광섬유, 불화중금속 광섬유 등으로 구분한다. 또한 통신용으로 많이 사용되는 석영계 광섬유는 제조방법에 따라 그 특성이 각기 다른데, 광섬유의 제조공정은 전송매체가 되는 유리모제를 만드는 프리폼 [ Preform ]합성공정과 프리폼을 다시 처리하여 광섬유 심선으로 만드는 드로우잉 [ Drawing ]공정으로 구분된다. 프리폼 합성방법으로는 MCVD [ Modified Chemical Vapor Deposition ]법, OVPO [ Outside Vapor Phase Oxidation ]법, VAD [ Vapor Phase Axial Deposition ]법이 있다. 3-2. 광섬유의 도파원리 ☞ 빛은 균일한 매질중에서 직진하고, 서로 다른 매질의 경계면에서는 입사한 빛의 일부는 반사하며, 일부는 굴절하여 그대로 진행 한다. 이것을 빛의3대기본 성질이라고 한다. 빛의 직진성에 대해서는 그림자가 장애물 반대쪽에서는 보이지 않는 것 등으로 우리가 많이 경험하고 있다. 빛의 반사에 대해서는 입사각 θi와 반사각 θr은 같고, 입사광선과 반사광선은 동일 평면 내에서 항상 반대측에 있다. 굴절은 유리컵에 넣은 스푼이 굴절되어 보이는 현상으로서 우리가 일상생활에서 많은 경험을 하게 된다. 굴절에는 입사각 θi 와 굴절각 θr 간에는 스넬의 법칙 [ Snell’s law ]이 적용된다. ☞ [ 그림 3-2 ]와 같이 굴절률 n1의 매질로 부터 θi 의 각도로 입사한 빛이 굴절률 n2의 매질로 θr의 굴절각을 갖고 진행할 경우 입사각과 반사각 그리고 굴절률 n1, n2 간에는 다음과 같은 스넬의 법칙이 적용된다. Sin θi n2 ----------- = ----- ----------------------------------------------------[ 3-1 ] Sin θr n1

Optical Fiber 굴절파 법선 법선 θt 굴절률 n2 매질 2 굴절률 n1 매질 1 Θc θi 입사파 전반사 θr θi 반사파 입사파 [A]두 매질의 경계면에서 굴절 및 반사현상 [B]전반사 현상 [ 그림 3-2 ] 두 매질의 경계면에서의 빛의 특성 ☞ 빛의 굴절률이 높은 매질에서 굴절률이 낮은 매질 쪽으로 진행할 때 투과된 빛은 법선과 이루는 각 θr의 크기로 매질의 경계면에 근접 하여 진행 하게 된다 . 이때 입사각 θi을 점점 크게 해보면 투과된 빛이 경계면을 따라 진행하는 각이 존재하게 되는데, 이때의 입사각을 임계각 [ 臨界角 ]이라 한다. 이 임계각을 θc라고 하면 θr는 직각이 된다. 이 관계를 [ 3-1 ]식에 적용하면 임계각은 쉽게 구할 수 있다. n2 Sin θc = ------ ----------------------------------------------------[ 3-2 ] n1 ☞ 입사하는 빛의 입사각이 임계각보다 더 큰 각으로 입사 되면 구절 되는 빛은 없고, 입사된 모든 빛은 반사되는데 이러한 현상을 전반사 현상이라고 한다.

Optical Fiber ☞ 또한, 광통신에서는 레이저에서 나오는 빛을 광섬유 코아 내에 입사 시켜 코어 내를 따라 도파시켜야 하므로, [그림3-3]과 같이 공기 중에 서 광섬유 단면으로 향해 오는 광선이 광섬유 축과 이루는 각이 너무 크면 코어 안으로 굴절된 광선이 클래드와 코어의 경계면의 법선과 이루는 각 θ가 임계각 θc보다 잘아져 경계면에서 굴절 현상이 발생 한다. 따라서 광전력은 코어와 클래드의 경계면에 부딪칠 때마다 점차 감쇠되어 장거리 전송이 불가능해 진다. 그러므로 장거리 전송 을 가능하게 하기 위해서는 θ가 임계각보다 크게 해야 하는데, 이를 위해 각 θo는 식 [3-3]을 만족 시켜 입사 시켜야 한다. 광섬유의 외부면 ( Jacket ) n 2 n 0 n 1 광섬유의 코아(n 1) θ θ θ θo 광섬유의 클래드(n 2) [ 그림 3-3 ] 계간형 굴절률 광섬유에서의 자오광선 궤적 noSin θo 〈 nlSin ( π/ 2- θc) = nlCos θc = nl2 - n22 -------------[ 3-3 ] ☞ 식 [3-3]의 입사 조건을 만족시켜 광 코어에 빛을 입사 시키면, 레이저에서 나오는 빛은 광 코어와 완전한 결합을 이루어 결합손실 을 최소화 할 수 있다. 3-3. 광섬유의 종류 ☞ 광섬유의 종류는 주로 광섬유에 도파 되는 모드 수에 따라 단일모드 광섬유와 다중모드 광섬유로 크게 분류되며, 그 안에서도 분산특성을 조절하기 위해 여러 굴절률 분포를 갖게 된다. ☞ 광섬유는 그 재료 조성이나 제조 방법, 굴절률 분포나 전파모드에 따라서 분류가 가능하다. .

Optical Fiber ◈ 광섬유 의 분류 계단 [ Step Index ]형 굴절률 분포 언덕 [ Graded Index ]형 단일 모드 [ Single Mode ] 전파 모드 다중 모드 [ Multi Mode ] 광 섬 유 석영계 석영코어 플라스틱 크래드 재료 조정 다 성분계 플라스틱 MCVD 법 VOD 법 제 조 법 VAD 법 2중 도가니 법 다 성분계 광섬유 제조에 사용

Optical Fiber 1] 다중모드 광섬유 ▶ 다중모드광섬유 [ Multi Mode Fiber ]는 광섬유 코어 안에 도파되는 빛의 모드가 여러개인 광섬유를 이른다. 이 광섬유는 코어의 직경(2a)이 약 50 ~ 60㎛로 크며, 계단형 굴절률 광섬유와 언덕형 굴절률 광섬유가 있다. 계단형 굴절률 광섬유는 광섬유 단면의 굴절률 분포가 [그림 3-4(a)]와 같이 균일한 굴절률(n1)을 갖는 매우 투명한 유리로 된 코어와 코어를 둘러싸고 있는 코어의 굴절률 n1보다 약간 낮은 굴절률 n2를 갖는 클래드라는 부분으로 구성된 형태의 광섬유 이다. 이와 같은 형태를 갖는 다중모드 광섬유는 모드분산특성이 불리하여 전송 대역폭이 수 10MHz.km로 비교적 좁다. 계단형 굴절률 광섬유의 모드분산특성을 좋게 하기위해 굴절률 분포가 [그림 3-4(b)]와 같이 광섬유의 중심부의 굴절률이 가 장높고 클래드의 경계면쪽으로 갈수록 굴절률이 서서히 감소하다가 클래드에서는 굴절률이 일정한 분포를 갖고있는 광섬 유를 언덕형굴절률 광섬유라 한다. 이러한 형태의 광섬유의 전송 폭은 수 100MHz.km ~ 수GHz.km 정도로 넓다. n1 n1 n1 n1 n1 n3 2a n2 2a n2 2a n2 2a n2 2a n2 ( a ) 계단형 ( b ) 언덕형 ( a ) ( b ) ( c ) [ 그림 3-4 ] 다중모드 광섬유의 굴절률 분포 [ 그림 3-5 ] 단일모드 광섬유의 굴절률 분포

Optical Fiber 2] 단일모드 광섬유 ▶ 광섬유코어의 직경(2a)을 적게하고, 코어의 클래드의 비굴절률차도 줄여 하나의 모드만 도파하도록 한 광섬유를 단일모드 광섬유[ Single Mode Fiber ]라 한다. 단일모드 광섬유는 초광대역 전송특성을 가지고 있으나 코어 직경이 약 9㎛정도로 아주 작아 광섬유제조시 코어의 동심성을 유지시키는 것과 함께 단일모드 광섬유간의 접속에 상당한 어려움이 있다. 일반 단일모드 광섬유는 [그림3-5 (b)]와 같은 계단형 굴절률 분포를 가진다. 그리고 [그림3-5 (b), (c)]와 같은 굴절률 분포는 뒤에서 배울 구조분산을 조정하여 특수한 분산특성을 갖도록 하는 광섬유의 굴절률 분포이다. 이러한 광섬유로는 분산천이 광섬유 [ Dispersion Shift Fiber ]와 분산보상 광섬유[ Dispersion Compasation Fiber ]가 있다. 분산천이광섬유란 일반 단일모드광섬유의 분산이 0이 되는 파장이 1.3㎛근처인데 비해, 분산이 0이 되는 파장이 1.55㎛ 근처로 이동된 광섬유를 말하며, 이 광섬유는 초고속 [ 예를 들어 10G이상 ]전송로에 사용된다. 분산보상광섬유란 광섬유의 분산이 일반 단일모드광섬유와는 다른 부호를 갖게 하여 분산을 보상해 주는 광섬유를 말한다. 3-4. 광섬유의 전송특성 ☞ 광통신에 영향을 미치는 광섬유의 전송특성으로는 손실 [ Optical Loss ]과 분산 [ Dispersion ]이 있다. 손실이란 광신호가 광섬 유를 진행하면서 신호의 강도가 약해지는 것을 말하며, 분산이란 광신호가 광섬유를 진행하면서 퍼지는 현상을 말한다. 1] 광섬유의 손실 특성 ▶ 광섬유의 가장 중요한 특성 중의 하나는 전송손실 즉 감쇠량이다. 이 특성은 중계국간의 거리를 정하는 가장 중요한 요소 중의 하나로써 광통신 시스템의 설계에 지대한 영향을 미친다. 광섬유의 손실은 광섬유 자체가 갖는 내적손실 요인과 광섬유를 사용하는데 따른 외적손실 요인으로 분류할 수 있는데, 내적 손실 요인으로는 광섬유의 흡수손실과 산란손실이 있으며, 외적 손실 요인으로는 소자와의 결합손실, 광섬유의 구부림에 의한 손실, 광섬유와 광섬유 사이의 접속손실 등이 있는데, [그림3-6] 은 이와 같은 광섬유의 전송로에서의 손실요인을 대략적으로 나타낸 것이다.

Optical Fiber 불균일성 구부림 흡 수 출사단 입사단 접 속 광파이버 소자와의 결합손실 접속손실 구부림에 의 한 복사손실 흡수손실 산란손실 소자와의 결합손실 [ 그림 3-6 ] 광섬유 전송로의 전송손실 요인 가] 흡수손실 [ Absorption Loss ] ◈ 흡수는 실리카 광섬유 재질의 원자 구조의 결합, 재질속의 불순물 원자에 의한 외부적 흡수, 광섬유 물질의 구성원자에 의한 재료 고유의 흡수 등이 있다. 원자 구조 결함에 의한 손실은 다른 원인에 의한 손실에 비해 무시 할 수 있으며, 광섬유의 불순물이 가장 큰 손실 요인이 된다. 불순물에 의한 손실은 철, 크롬, 코발트, 구리와 같은 천이금속과 OH -기의 수분에 의한 것이 크다. 천이금속 불순물은 1 ~ 10ppb [ parts per billion ]정도에서 1 ~ 10dB/km의 손실을 초래한다. OH -기의 분자이동에 의한 흡수는 약2.7㎛의 파장에서 기본 진동의 흡수가 있고, 1.38㎛ 부근에서 흡수치의 피크가 가장 큰 문제가 되는데 이러한 OH -기에 의한 흡 수는 매우 커서 흡수에 의한 손실을 20dB/km 이하로 줄이려면 불순물이 수 ppb이하가 되어야 한다. 재료 고유의 흡수는 자외선 영역에서의 진동에 의한 것으로 0.8㎛와 1.7㎛상의 파장에서는 문제가 없다

Optical Fiber 나] 산란손실 [ Scattering Loss ] ◈ 산란손실이란 광섬유 내를 도파 하는 광선이 코어 내에서 직진하지 못하고 사방으로 흩어져 버리는 현상으로서 광섬유 재료의 밀도, 구성 성분의 불균일성, 광섬유 제조시 발행하는 구조적 불균일성, 결함 등의 미세한 변화 등 여러가지 요인 에 의해 일어난다. 산란손실은 선형적 특성을 가지는 레일레이[ Rayleigh ] 산란과 비선형적 특성을 갖는 유도 부릴루인 [ Brillouin ] 산란 및 유도라만 [ Ramman ] 산란 손실 등으로 나눌 수 있으나 가장 많은 영향을 미치는 것은 레일레이 산란 손실이다. 레일레이 산란손실은 불균일한 밀도 및 성분 변화에 의한 광섬유의 굴적률 변화가 사용하는 빛의 파장보다 작은 영역 에서 존재하는 경우에 나타나는 것으로, 산란되는 정도는 파장의 4승에 반비례하는 특성을 가져서 1.0㎛ 이하의 파장 영역에서는 광섬유의 가장 큰 손실 요인이 되며 광섬유 고유의 손실이다. 부릴루인 산란손실 및 유도라만 산란손실은 광섬유를 통과하는 광전력이 임계치 이상일 때 일어나는 것으로 산란된 빛의 파장이 원래의 파장과는 다르다. 이 두 산란손실은 기존 광통신 시스템에서는 입력 광파워가 적어 문제가 되지 않았지만 장거리 통신을 위한 광증폭기 [ EDFA ]의 사용으로 입사 광전력이 입계치 이상으로 될 수 있게 됨으로서 현재 이러한 산 란손실을 줄이는 광섬유를 연구 중에 있다. 그 외에 광섬유 속의 가스방울, 결정화된 국소 부분과 같은 결함, 구조적인 불균일성 등에 의해서 빛이 광섬유 밖으로 나가는 손실이 있다. 다] 기타손실 ① 구조 불안전에 의한 손실 실제 광섬유에는 코어와 클래드의 경계면이 이상적으로 평행한 원통면이 아니고 극히 미세한 울퉁불퉁한 면이 존재하게 된다. 이와 같은 불균일면을 빛이 도파하는 과정에서 도파모드는 방사모드로 변환되어 광손실을 야기시킨다. 이와 같은 구조 불안전에 의한 손실을 제조기술의 발전에 힘입어 거의 무시할 수 있다.

Optical Fiber ② 마이크로 밴딩 손실 [ Microbending Loss ] 마이크로 밴딩 손실은 광섬유를 제조한 후, 광섬유 측면에서 균일한 압력이 가해져 광섬유의 축이 ㎛ 단위로 구부러짐에 따라 발생되는 손실을 말한다. 이러한 현상은 광섬유에 장력을 가하면서 보빈에 감거나 광섬유에 부적당한 프러스 체크 코팅을 할 경우, 또는 코팅 후 광섬유에 커다란 온도변화가 있는 경우에 발생된다. 또한, 광케이블의 포설이나 접속 시 광섬유의 취급 부주의로도 발생할 수 있다. ③ 구부러짐 손실 [ Macro bending Loss ] 구부러짐 손실은 광케이블을 포설할 경우나 광섬유심선을 접속할 경우 또는 광점퍼 코드를 이용하는 경우 허용곡률반경 이내로 무리하게 구부림으로서 광섬유 내에 도파하는 빛이 코어와 클래드의 경계면에서 입사각이 변화됨으로서 야기되 는 손실이다. 6 5 4 3 2 1 0 칼륨, 알루미늄, 아비산염의 파장 OH-기흡수 순수손실 적외선흡수 자외선 흡수 레일리산란 OH-기흡수 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 [ 그림 3-7 ] 광섬유 손실특성 곡선

Optical Fiber ④ 접속 손실 [ Splicing Loss ] 광섬유는 접속하는경우 코어를 완전하게 정렬한 후 결합시켜 완전하게 연속성을 유지하여야 하나, 광섬유 코어 직경의 차이, 비굴절률차, 광섬유 축 어긋남 [ lateral offset ], 접속되는 광섬유 간의 간격 [ end separation ], 접속되는 광섬유의 경사각 [ tilt ] 및 접속되는 광섬유의 단면 상태 [ deformation of end surface ] 등에 의해 완전하게 연속성을 유지하지 못 하고 빛의 일부가 반사되어 발생되는 손실이다. 2] 광섬유의 분산 특성 ☞ 광섬유의 한쪽에서 광펄스를 입사 시켰을 때 반대쪽 단면에서 출사되는 광은 입사한 광펄스와 동일한 광펄스가 출력되어야 하지만, 보통은 입사 광펄스의 시간 폭보다 넓어져 출력된다. 이는 광펄스가 광섬유 내를 전파하는 과정에서 입사된 광펄스 의 시간적인 퍼짐이 발생하기 때문이다. 이와 같이 파형이 시간적으로 벌어지는 현상을 분산이라고 한다. 광펄스가 퍼지면 신호간 구별이 어렵기 때문에 분산특성은 손실과 더불어 광전송에 많은 영향을 미친다. 분산은 발생 요인별로 모드분산, 재료분산, 구조분산의 세가지가 있다. 단일모드광섬유의 경우에는 전파하는 모드가 하나뿐 이므로 모두분산은 존재하지 않고, 다중모드광섬유는 주로 모드분산이 문제가 된다. 분산특성은, ⓐ 분산크기가 모드분산, 재료분산, 구조분산의 순으로 나타난다. Ⓑ 모드분산은 광원과는 상관없이 광섬유의 종류에 따라 결정된다. Ⓒ 단일모드광섬유의 경우 모드분산은 없다. Ⓓ 광섬유가 전송 시킬 수 있는 정보량은 분산이 작을 수록 커진다.

Optical Fiber 가] 모드분산 [ Mode Dispersion ] ◈ 모드분산은 다중모드형 광섬유에서 각 모드의 전파 경로가 달라져 출사단에서 도달시간의 다름에 의해 발행한다. 계단형 굴절률 다중모드광섬유 [ Multi Mode Step Index Fiber ]의 경우 전반사하는 회수가 많은 고차모드 [ High-order Mode ]일수록 출사단에 도달할 때까지의 전파거리가 길어지고 그 만큼 시 간도 많이 걸린다. 그 결과 입사할 때에는 시간 폭 이 짧은 펄스라고 할지라도 모드별 도달 시간의 차이 로 인해 출사단 측에서는 시간적으로 퍼지는 현상이 발생하게 되는데, 이를 모드분산 이라고 한다. ◈ 이와 같은 모드분산은 계단형굴절률광섬유[ Step Index Fiber ]에 많은 영향을 미쳐 전송대역폭을 제한 한다. 이를 개선하기 위하여 굴절률 분포를 서서히 증가시킨 언덕형굴절률광섬유[Graded Index Fiber ]는 저차모드의 경우 굴절률이 높은 부분을 지나기 때문에 속도를 줄여 고차모드와 저차모드의 도달 시간을 줄여준다. REFRACTIVE INDEX PROFILE HIGH-ORDER MODE INPUT PULSE OUTPUT PULSE DISPERSION n 2 n 1 MULTIMODE STEP INDEX LOW-ORDER MODE n 2 n 1 SINGLE-MODE STEP INDEX DISPERSION n 2 n 1 MULTIMODE GRADED INDEX [ 그림 3-8 ] 광섬유 종류별 분산 특성

Optical Fiber 나] 재료 분산 [ Material Dispersion ] ☞ 광섬유의 재료인 유리의 굴절률은 전파하는 빛의 파장에 따라서 다른 값을 갖는다. 이 것은 여러 파자의 광을 포함하고 있 는 태양광이 프리즘에 의해 7가지 색깔로 나타나는 것과 같다. 이와 같은 원인으로 파형이 퍼져 버린 현상이 발생하는데 이를 재료분산이라 한다, 광통신에 사용되는 레이저에서 방출되는 빛은 거의 단일 파장이나 완전하게 단일 파장이 될 수 없고 어떤 폭을 갖는 파장 특성을 갖고 있다. 빛의 속도는 굴절률에 반비례하므로 파장에 따라 전파속도가 달라지는데, 이로 인해 도착 시간차가 발생하여 파형이 벌어지는 현상이 발생한다. 다] 구조 분산 [ Waveguide Dispersion ] ☞ 광섬유와 같이 코어와 클래드의 굴절률 차가 적은 경우, 경계면에서 전반사 현상은 빛의 일부가 클래드 부분으로 누설되 는 것처럼 일어난다. 더구나 누설되는 빛의 양은 빛의 파장에 따라 다르므로 결과적으로 광의 전파 길이가 파장에 따라 다르게 된다. 따라서, 어떤 파장 폭을 갖는 광펄스를 입사시키면 전파 경로의 길이 차이로 도달 시간차가 발생하며 펄스 폭이 넓어진다. 이와 같이 펄스파형이 시간적으로 퍼지는 현상을 구조분산 이라고 한다. 이러한 구조분산은 굴절률 분포 와 깊은 관계가 있으며, 굴절률 분포를 다양하게 하여 이 구조분산을 바꿈으로서 여러가지 분산특성을 갖는 광섬유를 만 들 수 있다. 3-5. 광섬유케이블 ☞ 광섬유케이블은 광섬유심선을 시내, 외 전송로 및 국간 전송로로 사용하기 위하여 광섬유심선을 적절히 집합하여 케이블화한 것이다. 광섬유케이블을 제조하기 위해서는 현장에서 광케이블을 포설할 때 충격이나 인장력으로 인하여 광섬유심선에 균열 이 생겨 파손되는 것을 막아 주어야 하며, 광섬유 수명에 영향을 주는 수분의 침투를 방지해야 하고 현장의 온도변화에 따른 광 섬유심선의 순실 안정성을 유지해 주어야 한다. 또한, 광케이블이 가져야할 요구사항으로는 광케이블의 제조성, 유지보수 용 이성, 접속의 용이성, 취급의 용이성, 관로사용 효율성 등이 있다. 광섬유케이블은 그 구조에 따라 스트랜드형 [ Strand Type ], 리본형 [ Ribbon Type ], 슬로트형 [ Slot Type ], 루즈튜브형 [ Loose Tube Type ] 광섬유케이블 등이 있으며, 가입자계 및 국간용 에는 리본형이 주로 사용되고 있다.

Optical Fiber 4. 광케이블 시설 4-1. 광케이블 포설 1] 포설에 앞서 점검할 사항 가] 인공, 수공의 위치번호 및 포설구간의 실거리를 확인하고 케이블 드럼 사용계획을 점검 하여야 한다. 나] 관로의 내부시설을 확인하여야 한다. 다] 케이블을 포설할 관구위치를 확인하여야 한다. 라] 인공내 관구단수는 하단에서 상단을 향하여 일련번호를 부여하며 관구는 다음과 같이 사용하는 것을 원칙으로 한다. ① 2단으로 시설되었을때는 하단 사용 ② 3단 또는 4단으로 시설되었을때는 2단 사용 ③ 5단이상 시설되었을때 홀수단일 경우 중앙단을 사용하여 짝수단일 경우는 중심부의 직하단사용 ④ 기존관로 사용시 유휴관로의 위치상 ① ~ ③항의 사용이 불가할 때는 상단을 이용 5단이상시설시 ( 홀수단 ) 5단이상시설시 ( 짝수단 ) 3단 시설시 2단 시설시 4단 시설시 사용 단수 [ 그림 4-1 ] 관구단수 사용예시

2] 선통작업 및 내관포설 가] 선통작업 ① 관로 도면과 현장을 비교 확인하여 변동사항을 확인한다 ② 선통작업은 선통기를 사용하여야 한다. ③ 케이블 또는 내관 포설시 이용할 수 있도록 와이어 로프를 선통 작업 시 설치한다. 나] 관로 청소 ① 철선의 끝이 부라쉬 잡포 ( 2 ~ 3 개소 )의 순으로 청소용구를 매달고 그 뒤에 철선을 연결하여 관로내를 청소한다 ② 청소용구의 각 접속점은 충분히 점검하여 관로내에서 끊어지거나 막히지 않도록 세심한 주의를 하여야 한다. 다] 관로 맨드릴 통과시험 ☞ 관로청소가 끝나면 철선에 맨드릴을 취부하여 관로내를 통과시켜 관로상태를 점검한다. 이때 맨드릴이 통과 되지 않으면 관로수리 및 공사설계 변경조치를 취하여 다시 맨드릴 통과 시험을 하여야 한다. 끄는 방향 4.0m/m 철선 4.0m/m 철선 맨 드릴 털 브러쉬 면 포 쇠 부라쉬 잡 포 [ 그림 4-2 ] 관로내 청소 [ 그림 4-3 ] 맨 드릴 연결

Optical Fiber [ 표 4-1 ] 맨드릴 규격 ( 단위 : mm ) 관 경 ø 100 ㎜ ø 80 ㎜ 외 경 90 ㎜ 73 ㎜ 길 이 380 ㎜ 380 ㎜ [ 표 4-3 ] PVC 관내에 PE내관 포설 내 관 의 포 설 방 법 관로의종류 PVC ø100㎜ PVC ø80㎜ 방 법 (1) 방 법 (2) 방 법 (3) [ 표 4-2 ] 내관 맨드릴 규격 ( 단위 : mm ) 28 ㎜ 36 ㎜ 28 ㎜ 36 ㎜ 28 ㎜ 36 ㎜ 관 경 ø 28 ㎜ ø 36 ㎜ 외 경 25 ㎜ 32 ㎜ 길 이 300 ㎜ 300 ㎜ 1 조 1조 2 조 1조 3 조 2 조 2조 [ 표 4-4 ] 내관의 종류별 구조 및 광케이블 적용기준 규 격 [ ㎜ ] 허용곡률반경 비 고 적용할 광케이블 외경 내관의 종류 28 ㎜ 36 ㎜ 허용장력 외경(D) 내 경 [ D ] [ ㎜ ] 광케이블 외경은 광섬유 심선수 및 케이블 구조에 따라 다름. [ D ] : 광케이블 외경 20 ㎜ 이하 20 ㎜ 초과 28 36 225kgf/㎠ 225kgf/㎠ 15 12 34 ±0.5 42 ±0.5 410 이상 505 이상

견인용 Wire Rope Ø 36mm 나무 또는 PVC막대 Ø 28 mm PE전선관 샷클 40cm 케이블인망 되굴림쇠 Ø 36mm 나무 또는 PVC막대 샷클 케이블인망 끝을 전선관에 밀착되도록 비닐테이프로 견고히 감는다. Ø 36 mm PE전선관 라] 내관 포설 ① PVC관을 수조의 관으로 나누어 사용하기 위해 PE내관 을 포설한다. ② 내관을 관로에 포설하기전에 포설할 내관의종류와 허용 인장력등 기계적특성을 확인한다. [ 표 4-4 ] ③ PE내관의 포설작업은 인공구간을 단위구간으로 하여, 선단 견인방식으로 시행하며, PVC관에 내관삽입 방법은 [ 표 4-3 ]과 같다. ④ 각 내관드럼을 맨홀위에 위치시키고 와이야 로프에 [그림4-4]과 같이 내관을 연결한다. [ 그림 4-4 ] 와이어로프 연결 ⑤ 케이블 인망을 씌울 PE전선관 속에는 내관 직경과 동일한 원통의 나무 또는 PVC막대를 투입하여 견인시 PE전선관이 변형되 지 않도록 해야 한다. ⑥ PE내관의 인장강도(150kg / ㎠)을 고려하여 맨홀에서 와 이야 로프를 허용 인장강도이내로 3조를 동시에 인장하여 내관을 포 설한다. ⑦ 다음 맨홀에서 와이야 로프를 인장하여 내관을 포설한다. 이때 내관이 비틀리지 않게 되돌림쇠를 연결하여야 하며 무리한 장 력이 내관에 가해지지 않도록 주의해야 한다. 마] 내관 맨드릴 통과 시험 ☞ 내관포설 후 무리한 케이블 포설 장력을 방지하기 위해 내관 맨드릴 통과시험을 한다. [ 표 4-2 ] 바] 내관 절단 ① 인공내 PE내관의 길이는 30cm로 하되, 시공지역의 기온 및 지표면하 1.0m의 온도 (평균, 최고, 최저)와 두 인공간 의 거리를 고려하여 증감 시공한다.

Optical Fiber ② PE내관의 포설이 끝나면 포설 시 인장으로 인한 신장 및 온도변화의 신축에 대하여 충분히 안정성을 가질 수 있도록 포설 후 24시간 후에 절단한다. 이 경우 단위공사의 전 구간을 가능한 동일여건 (지표면하 1.0m의 온도등)에서 절단 하는 것이 바람직하다. ③ 케이블 작업시 내관이 빠져 나오지 않도록 내관을 고정 시킨다. 단, 내관을 제외한 구간은 밀폐한다. 사] 관구방수 플러그 [ Plug ]의 취부 ☞ 인수공내의 광관로 관구에는 관구지수플러그를 취부하여 PE전선관의 이동 및 누수를 방지할 수 있도록 견고하게 조여 야 한다. 아] 관구마개 [ End Cap ] 취부 ☞ 내관을 포설한 후 관구마개로 견고하게 막아야 한다. 자] 견인선 포설 ☞ 광케이블 포설시 Ø 4.0 mm이상의 견인선을 사용하며 유휴 PE전선내관에는 견인선을 설치하지 않는다. 3] 광케이블 포설공법의 종류 가] 견인포설공법 ◈ 인력견인방식 : 견인의 시단점과 중간맨홀 지점에 인력을 배치, 인력으로 케이블을 견인하는 방식 ◈ 선단견인방식 : 케이블의 선단을 견인하여 포설하는 방식 ◈ 선단중간견인방식 : 케이블의 선단과 중간을 동시에 견인하는 방식 ※ 주 의 : 견인포설시 인가되는 포설장력이 케이블의 허용인장력을 넘지 않도록 제어기능을 가진 견인장비와 장력증감율을 저 감시킬 수 있는 각종 공구 등을 사용하여 장력의 측정 및 기록 감시 하는 것이 필요하다. 나] 공압포설 공법 ☞ 최근에는 케이블 견인작업에 따른 단점을 보완하고, 포설작업의 효율성과 경제성을 높이기 위해, 압축공기의 점성을 이 용한 공압포설공법이 선진국을 중심으로 실용화 확산되가고 있다. 이것은 콤프레샤의 공기압력을 이용하여 PVC 또는

[ Feeding Side ] [ Outlet Side ] Compressor 공압포설시스템 맨홀 관로 커풀링 관로[PE내관] [ 그림 4-5 ] 공기압력에 의한 광케이블 포설 Optical Fiber PE관속에 견인선을 선통하여, 광케이블 포설시는 허용인장력 및 허용측압 이하에서 포설하여야 하며, 충격이나 굴곡등 으로 인해 광케이블이 손상되니 않도록 하여야 한다. ☞ 광섬유케이블은 기계적 강도가 약해 인장력, 측압, 굴곡, 충격 등을 주면 케이블의 광학적 특성이 변화되고, 또한, 광섬유 의 수명에 영향을 주기때문에 케이블의 포설시는 케이블의 기계적특성을 저하시키는 요인을 최소화할 수 있도록 하여야 한다. 광섬유케이블은 세경, 경량의 특징이 있어, 하나의 관로에 수조의 케이블을 포설하는 다조포설방식을 적용할 수 있으며, 저손실 특성을 고려하여 가능한 접속점을 적게 할 수 있는 장거리 포설이 가능한 것이 장점이다. 현재, 국내에 서는 직매 및 수저 구간에서는 최대 2,000m, 일반관로 구간에서는 3,000m까지 장거리로 포설을 시행하고 있다. 광케이블 다] 양방향 포설공법 ☞ 광케이블이 너무 길거나, 단방향으로 포설장력이 초과 될 경우에 ∞자형으로 풀어서 포설하는 방식으로 8자 포설이라 고도 하며, 견인포설 또는 공압포설 공법으로 시행한다.

Optical Fiber 라] 포설차를 이용하는 방법 ( 견인포설 ) ① 포설차의 와이야 로프를 내관에 포설하고 케이블 포설 시 이용할 수 있도록 연결하여야 한다. ② 중간에 맨홀이 있은 때에는 케이블이 통화할 때 손상을 입지 않도록 보호조치를 하여야 한다. ③ 광섬유 케이블 인입맨홀과 중간맨홀 및 포설차의 작업 자간에 긴밀히 연락을 취하면서 포설차의 윈치을 작동 케이블을 인장 포설한다. ④ 포설차에는 장력계가 부착되어 있어야 하며 케이블 인 장력이 최대 허용인장치를 넘을 때는 자동적으로 인장 을 멈추도록 되어 있어야 한다. ⑤ 포설도중 케이블 인장력이 허용치를 넘어 윈치가 정지되었을 때는 정지원인을 조사 처리한 후 포설을 계속한다. ⑥ 포설차에 부착된 장력기록기에 의해 포설장력을 기록하여야 한다. [ 그림 4-6 ] 8자 포설 [ 그림 4-7 ] 포설차에 의한 포설

Optical Fiber 4] 광케이블 드럼취급시 주의사항 가] 드럼의 상,하차시 직접 굴려서 떨어트리거나 충격을 주지 말것. 나] 드럼은 지게차로 상,하차 하고 부득이한 소운반의 경우 굴릴때 드럼의 회전방향 표시에 따라 굴린다. 다] 드럼의 외피목과 보호용 철판은 케이블 포설작업 직전에 제거 해야한다. 라] 드럼에 잔여 광케이블을 감아 두거나 다른 장소로 이동할 시 케이블 종단을 열수축 단말캡을 씌워 잘 밀봉한 후 드럼에 견고 하게 고정시킨 후 보호용 철판을 원상복구 시킨다. 마] 광케이블 드럼은 케이블 포설방향측에서 케이블 트레일러 또는 작기를 사용하여 고정하고 광케이블의 비틀림이 발생하지 않도록 [그림4-8]과 같이 인공속으로 곡형을 그리며 들어갈 수 있는 위치로서 관구와 일직선이 되도록 설치하여야 한다. 바] 광케이블 포설시 광케이블의 푸는 속도는 드럼의 권선에 의한 흐트러짐이 발생하지 않도록 한다. 사] 드럼에서의 광케이블의 풀기작업은 광케이블의 포설속도에 맞추어 드럼을 돌려주거나, 드럼의 회전속도를 제어하는 장치 를 사용하여 광케이블이 포설되어지는 길이만큼 풀려지게 해야 한다. Cable Capstan must maintain minimum bend radius Manpower or Winch Flexible Stand Cable Drum Jack Swive Pipe Pulling - in Iron Flexible Pipe Pulley Pulling Wire / Rope [ 그림 4-8 ] 광섬유케이블 드럼위치

Optical Fiber 5] 광케이블 포설방향 결정 가] 광케이블의 시단은 상부국측, 종단은 하부국측에 가도록 설치한다. [ 종단 : Pulling Eye가 부착된 곳 또는 드럼의 바깥측을 뜻함] 나] 국내성단이 포함되는 구간은 통신구측으로 포설방향을 정한다. 다] 지형 및 작업위치상 부득이한 경우에는 광케이블에 가해지는 포설장력과 측압 등이 최소가 된는 방향으로 포설방향을 선정 할 수 있다. 6] 광케이블 포설속도 및 허용곡율반경 가] 광케이블의 포설속도는 광케이블에 무리가 가지 않도록 [ 표4-5 ]에 준하여, 작업환경이나 포설여건등을 고려하고, 포설의 시작과 종단시 포설속도의 급격한 변화를 주지 말 것. 나] 광케이블의 허용 곡율반경은 취급시 [ 포설, 인입, 접속 및 시험시 ]에 주의하여야 한며, [ 표4-6 ]에 준하여야 한다. [ 표 4-6 ] 광케이블의 허용 곡률반경 [ 표 4-5 ] 포설공법별 최대포설속도 견 인 포 설 공 법 허용 곡률반경 양 방 향 포설공법 공 압 포설공법 포설공법 포설장력 비 고 인력견인 선단견인 포설작업시 선단중간견인 케이블고정시 200kgf 이하 30 d 20 d d: 광케입블의 외경 (mm) 최대포설 속도( m/분 ) 적용된 공법의 포설속도 30 20 10 50 200kgf 이상 30 d 40 d

Optical Fiber 7] 광케이블 포설 시 주의사항 ☞ 광케이블을 관로에 포설시 과잉 외압장력이 미치지 않도록 케이블 견인기 또는 케이블견인차 등으로 부드럽게 끌어서 시공 해야 하며, 포설장력 제어기능을 가진 견인장치류에 각종 공구를 사용해야 한다. 가] 광케이블이 꼬이거나 비틀리지 않도록 한다. 나] 사람이 밟거나, 차량, 우마 등에 짓눌리지 않도록 한다. 다] 광케이블 포설시 외피손상을 감시하며, 이상이 발견되면 작업을 중단하고 외피수리 등의 조치를 취한 후 작업을 재개한다. 라] 광케이블의 인입측과 견인측의 작업자 상호간에 전화기, 무전기 등으로 연락을 취하여 작업의 시작과 중단이 동시에 이루 어지도록 한다. 마] 광케이블의 포설시 케이블포설 전용윤활제를 하용하여 케이블과 내관이 받는 장력을 줄여야 한다. 바] 견인포설시 광케이블 중단의 Pulling Eye 또는 광케이블에 인망을 취부하여 견인로프에 연결하며, 이때 꼬임을 방지하기 위 해 되돌림쇠를 연결한다. [ 그림 4-9 ] 사] 광케이블의 포설이 완료된 후에는 포설장력 측정데이타를 케이블 포설장력 측정표 [ 양식 1 ]에 기록한다. 테이핑 샤클 와이어로프 광케이블 샤클 와이어로프 되돌림쇠 폴링아이 되돌림쇠 인망 [ 그림 4-9 ] 광섬유케이블과 견인선의 연결

Optical Fiber 8] 광케이블 의 정리 가] 접속점이 있는 인공 ☞ 광케이블은 최소 5.5m,이상의 여장을 두어야 하며, 광 케이블 견인부에 손상이 있을 경우는 측정에 필요한 별도 여장을 추가할 수 있다. ① 견인여장 : 0.6 m (절사) ② 접속여장 : 1.2 m ③ 고장복구여장 : 3.4 m ④ 기타 : (견인부 손상시 : α m) 나] 접속점이 없는 통과인공 ① 인공규격에 의거 산출 ② 케이블 받침대에 고정시킬 수 있는 여장확보 ※ ( 이때 광케이블 허용곡률반경에 유의 ) 다] 중간 분기접속이 예상되는 구간에는 중간 분기접속개소 에 해당하는 분기여장을 줄 수 있다. 9] 광케이블의 보호 가] 통과 인공내 내관으로부터 노출된 광케이블은 스파이럴 슬리브를 이중으로 중첩되게 씌워서 광케이블을 외부 충 격으로부터 보호하고 다른 케이블로부터 짓눌리지 않도 록 지지철물 받침대에 케이블타이로 고정시킨다. [ 양식 # 1 ] 케 이 블 포 설 장 력 측 정 기 록 표 작업일시 상 부 국 하 부 국 작 업 자 케이블길이 m 감 독 자 접속점명 : 인공번호 : 접속점명 : 인공번호 : 허용인장력 kgf 케이블명 선단견인 ( ), 선단중간견인 ( ), 인력견인 ( ), 기타 ( ) 포설방식 포설장비명 단 방 향 포 설 양 방 향 포 설 포설방향 상부국 - 하부국 하부국 - 상부국 상부국 - 하부국 상부국 - 하부국 최대포설 장력( kgf ) 포 설 장 력 측 정 데 이 타

Optical Fiber 나] 광케이블의 접속이 완료된 후, 접속점인공내에 노출된 광케이블의 여장은 외부충격으로부터 보호될 수 있게 스파이럴을 이 중으로 중첩되게 씌우고 허용곡률반경에 유의하여 감아서 정리한 후 인공벽에 새들로 고정시킨다. 다] 인공내에 수용된 광케이블이나 접속점에 케이블명찰을 취부하며 통신구 및 구내통신구 내에서는 매 10m마다 케이블 명찰 을 취부해야 한다. 4-2. 광케이블의 성단 1] 성단시 고려사항 가] 국내성단은 사전에 설계서에 의한 광분배함 및 저장함, 콘넥타, 어댑터, 광감쇠기, 광케이블의 종류 등을 사전에 확이하 여야 한다. 나] 광케이블의 성단, 광점퍼코드의 접속 및 여장정리 등의 작업에서는 허용곡률반경을 준수하고 충격 등으로 인한 외피가 손 상 되지 않도록 하여야 한다. 다] 광섬유심선과 광점퍼코드의 접속은 반드시 융착접속으로 시행하고, 접속손실의 기준치는 코아직시법에 의한 융착접속기 상의 추정치로서 0.5dB/개소 이하로 한다. 라] 광케이블성단은 광케이블의 구조에 적합한 방법으로 시행하여야 하며, 성단후 케이블의 인장선 및 외피는 분배함의 장치 가에 접지 시킨다. 마] 분배함은 장치가의 지정된 위치에 견고하게 고정한다. 2] 광분배함 종류 및 구조 가] 광분배함의 종류 ① 현재 국내에서 주로 사용되고 있는 광분배함은 수용심선수에 따라 24형, 36형, 48형, 72형, 144형이 있으며, 분배함체, 분배기, 접속판, 저장함체로 구성된다. ② [36]형, [48]형, [72]형, [144]형의 분배함은 저장함이 일체로 되어있고, [24]형 분배함은 최대 72심을 수용할 수 있는 저장함으로 분리되어 있다.

Optical Fiber 조흥현: 나] 광분배함의 구조 ① 분배함의 각 구성품의 용도 및 기능은 [ 표 4-8 ]과 같다. [ 표 4-7 ] 분배함의 종류 [ 표 4-8 ] 분배함의 각 구성품의 용도 및 기능 단위 용 도 및 기 능 비 고 품명 구 성 품 품 명 비 고 분배기 SC 형 접속판 광케이블과 광단국장치 및 광중계장치를 상호연결, 절체하기 위해 어댑터 취부판 넬 및 광섬유 접속판을 내장한 분배함체 [ OFD : Optical Fiber Distribution ] 저장함체 분배함체 분배 함체 저장함체와 일체형구조 [144]형분배함 1 24 6 1 OFD-( ) 대 [72]형분배함 1 12 3 1 [48]형분배함 1 8 2 1 광 점퍼코드의 여장을 최대 72본까지 여 장처리할 수 있는 저장함체 [ OFS : Optical Fiber Storage ] 저장 함체 1 6 2 1 [36]형분배함 OFS 대 1 4 1 [부표 #1] [24]형분배함 광 점퍼코드 연결이 용이하도록 6개의접 속부를 갖고 있는 분배기 (광케이블의 광 섬유심선을 광단국장치 등으로 분배시키 기 위한 판넬 [ OFD:Optical Fiber Distribution-Housing ] 수량은 구매시 지정 분배기 OFD-H 개 [ 부표 #1 ] [24]형 분배함체의 수에 따른 저장함체 소요수량 분배함체 수 [전체수용심선] 1[24심] 2[48심] 3[72심] 4[96심] 5[120심] 6[144심] 외부인입 광케이블의 광섬유심선과 광점 퍼코드(편단)의 심선접속부의 보호판 [ OST:Optical Fiber Splice Tray ] 접속판 개 OST 저장함체 수 1 1 1 2 2 2

3] 분배함 및 저장함 설치 가] 분배함을 장치가에 M4 나사, 스프링와샤, 평와샤 각 4개씩을 사용하여 고정한다. 나] 광케이블 고정크램프 및 금속 접속단자가 손상되지 않도록 장치가에 공정작업시 주의하여야 한다. 4] 광케이블 성단 가] 작업준비 ① 광분배함 장치가 상단에 확보된 광케이블은 고장복구여장 (3.4m)을 제외하고, 케이블성단을 위한 접속 및 견인여장만 을 케이블여장부에서 인출한다. 이때, 케이블 여장부에서 분배함의 위치까지의 케이블길이를 포함하여 인출한다. ② 분배함이 설치된 곳에서 작업이 용이할 수 있도록 작업대를 설치한다. ③ 인출된 케이블을 작업에 편리하도록 구부려 정렬한 후, 작업대 위에 움직이지 않도록 단단하게 고정한다. ④ 광케이블의 접속작업 주변은 평탄하고 청결해야 하며, 융착접속기 등 접속작업에 소요되는 자재 및 공기구 등을 점검 하고, 작업대위에서 사용 순서별로 정돈한다. 나] 작업방법 ① 세부적인 작업방법은 자재 납품시 첨부된 제품회사의 표준공법에 의한다. 5] 광점퍼코드 접속 가] 접속 준비 ① 작업대를 깨끗이 정리한 다음 접속작업이 용이하게 장비를 배치하고, 광섬유심선이 정리된 접속판을 분배함으로부터 인출 (이때, 접속판은 이탈방지기구에 의해 분배함에 걸려 있음) 하여 작업대 앞에 움직이지 않도록 위치시킨다. 이때, 접속판의 U자 홈에 고정되어 있는 광섬유보호튜브 및 이중코팅심선이 이탈되지 않도록 한다. ② 케이블측에 광섬유심선과 편단코드의 이중코팅심선은 구조적으로 서로 상이하므로 접속시에는 충분한 특징을 고려하 여야 한다. ③ 접속판에 여장정리된 광섬유심선을 각각의 튜브별 (또는 유니트별)로 꺼내어 색상 등을 점검하고, 가벼운 벤딩이나 육 안으로 광섬유의 손상을 확인한다.

Optical Fiber ④ 케이블측으 광섬유심선을 종단으로 부터 2 ~3cm정도 절단하고, 각각의 심선으로 분리시켜 피복에 묻어 있는 이물질을 부드러운 가재로 닦아낸다. ⑤ 이중코팅심선에 열수축스리브를 미리 끼운다. ⑥ 광섬유의 접속순서는 다음과 같으며, 광섬유심선의 색상과 편단코드의 순번을 확인하고 시행하여야 한다. ※ 광섬유심선의 단변처리(코팅제거, 절단) →광섬유의 접속 → 광섬유접속부 보강 → 광섬유심선의 접속여장정리 나] 광섬유심선과 편단코드의 접속 ① 광섬유심선의 단면처리, 광섬유접속은 광섬유 심선접속법을 준용한다. ② 접속부 보강은 광섬유 심선접속법을 준용하며, 케이블측 단일코팅 광섬유심선이 편단코드의 이중코팅심선과 접속된 경우라도 접속부는 반드시 열수축스리브를 사용하여 보강하여야 하며, 취급시는 이중코팅심선을 기준으로 취급하도 록 한다. ③ 접속여장 정리 다] 편단코드의 결합 및 정리 ① 분배기의 앞면(광단국으로 연결되는 부분)에서 어댑터를 밀어넣고, 나사로 견고하게 조인다. ② 분배기의 심선배열은 분배함의 후면에서 맨 우측 1번 분배기로하고 분배기의 상단에서부터 1번 편단코드를 결합하는 것을 원칙으로 한다. ③ 편단코드에 부착된 콘넥터를 분배함의 분배기 뒷편으로 돌려서 분배기의 심선 배열순서에 따라 편단코드의 심선번호를 확인하여 분배기의 어댑터에 결합한다. 콘넥터 결합시는 반드시 점퍼코드를 잡고 결합시키고, 콘넥터의 보호갭은 결합 직전에 분리한다. ④ 분배기에 결합된 편단코드들은 분배기 단위로 점퍼코드 가이드에 삽입시킨다. ⑤ 점퍼코드 가이드를 통과한 편단코드들은 분배기 단위로 가볍게 묶고, 편단코드 가이드를 통해 접속판으로 인입되도록 하여야 한다.

Optical Fiber ⑥ 분배기에 연결된 편단코드들은 분배기에서 접속판까지의 최소길이를 제외하고 접속판의 여장정리부에 감아 정리하는 것을 원칙으로 한다. 단, 쟈켓이 제거되지 않는 부분은 편단코드 가이드를 통과하기전에 다른 편단코드들과 함께 가볍 게 묶어 접속판의 밑에 감아 정리하고, 분배함내에서 움직이지 않도록 고정시킨다. ⑦ 편단코드들의 접속판 인입방향은 분배함에 설치된 케이블측의 반대방향으로 하는 것을 원칙으로 한다. 단, 분배함내 케이블 설치위치, 분배기에 점퍼코드의 결합여건 등을고려해 분배함에 고정된 케이블측으로도 인입이 가능하다. ⑧ 분배기의 편단코드에 콘넥타 결합이 완료되면, 분배기에 광섬유심선의 식별번호를 기입한다. ◈ 분배기 식별 : 분배함의 전면에서 맨 좌측을 1번 분배기로 하여 일련번호를 부여하고, 분배기 식별스티커를 분배기 취부판 상단에 분배기별로 부착한다. ◈ 광섬유 식별 : 바이코닉형은 분배기의 후면에 결합된 편단코드의 번호를 확인하여 분배기의 전면표시판에 광섬유의 식별 번호를 기입한다. 라] 광감쇠기 결합 ☞ 분배기의 앞면에 결합된 어댑터의 핀에 맞추어 광감쇠기를 결합한다. [ 표 4-9 ] OFCT-〈1〉형의 광감쇄기의 종류 [ 표 4-10 ] OFCT-〈2〉형의 광감쇄기의 종류 감쇄량 [dB]의 약호 〈주9〉 감쇄량 [dB]의 약호 〈주9〉 페롤의 접촉방법 〈주5〉 연결광 콘넥터 〈주7〉 감 쇄 용 연 결 용 A B C D C E B A D F G I K 단일 - 단일 단일 - 다중 SC / PC SM 2 ±1.5 10 ±1.5 15 ±1.5 2-6 4-6 6-8 8-10 10-12 - - 20 ±1.5 다중 - 다중 - SC / APC SM 2 ±1 5 ±1 7 ±1 - 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 10 ±1.5

Optical Fiber 마] 광점퍼코드 연결 ① 분배함 전면의 분배기에 부착된 감쇠기에 광점퍼코드의 한쪽 콘넥터를 접속 한다. 이때, 콘넥터 접속시에는 반드시 점 퍼 코드를 잡고 접속하고, 곤넥터의 보호캡은 접속 직전에 분리한다. ② 감쇠기에 결합된 광점퍼코드는 분배기 (즉, 콘넥터결합 : 6개)단위로 가볍게 묶은 다음 점퍼코드 입출구로 빼낸다. 이때, 코드가 심한 굴곡이나 서로 꼬이지 않게 한다. 바] 광점퍼코드의 정리 ① 분배함에서 나온 광점퍼코드를 점퍼수용구를 통하여 미리 설치해 놓은 저장함에 인입하여 광점퍼코드별로 여장을 정리 보관한다. 또한, 광단국장치로 코드를 연결할 수 있도록 일정한 표시를 해 두어야 한다. ② 여장정리된 광점퍼코드의 적층시는 각 점퍼코드간의 꼬임이 발생하지 않도록 하고, 점퍼수용구를 통하여 저장함으로 배선될 경우에 서로 꼬이거나 수용구내에서 외부 충격이 가해지지 않도록 특별히 주의해야 한다. 사] 분배함 정리 ① 분배기에 일련번호와 광섬유심선의 식별번호를 확인하여 분배함의 앞문 우측에 심선수용 현황판을 부착하여, 광분배 함에 수용된 광점퍼코드가 광단국장치나 광중계기로 연결될 때 그 수용현황을 표기하도록 하여야 한다. ② 모든작업이 끝나면 분배함의 외부측면에 케이블고정부와 점퍼수용구의 커버를 장착하고, 분배함 및 저장함의 앞 뒤 문 을 닫는다. ③ 운용 및 전송특성의 유지를 위하여 외부로 부터 보호를 받을 수 있도록 각별히 주의 표시를 하여야 한다.

Optical Fiber 5. 광섬유케이블 접속 ☞ 광섬유케이블의 접속기술은 심선 ( Core )접속과 외피접속으로 구분하며, 이들 기술은 고능률적 이어야 하며, 작업성과 경제성 이 좋아야 한다. 5-1. 심선 [ Core ] 접속 ▶ 심선접속은 Core측을 일직선상으로 결합하는 것으로 광섬유구조가 동일해야 접속손실을 감소시킬 수 있으며, 접속방법에는 접착제를 사용하는 방법과 접속부위를 가열하여 융착시키는 방법, 그리고 수시로 분리가 가능한 Connector 접속방법이 있다. ▶ 광섬유 Core 접속준비 광섬유 [ Core ]의 단말처리 : 코팅제거 및 절단 →광섬유접속 →광섬유접속부 보강 →광섬유 [ Core ]의 접속여장처리 1] 접착제를 사용하는 방법 ☞ 접속되는 두 광섬유 단면간에 접착제를 사용하므로서 기계적인 강도 유지와 두 단면간에 굴절률 정합작용을 하게되고, 이런 목적을 위한 접착제로 보통 Aron Alpha Cyanoacrylate를 사용한다. 이 접착제를 사용하는 방식에는 가] V홈 [ V - groove ]법 ⊙ 정밀하게 가공된 V자 홈을 따라 준비된 광섬유를 약간의 힘을 가하여 밀착시킨 후 접착제를 떨어뜨려서 접속하는 방법 ( 0.2 dB )까지 가능. 나] 4각형 튜브법 ⊙ 4각 구멍의 튜브내에 접착제를 미리 넣어두고 광섬유를 삽입한 다음 약간 휠정도의 압력을 가하여 접착시키는 방법 다] 3심 고정법 ⊙ 광섬유를 축방향으로 서로 맞대어진 3개의 가이드 핀의 중심에 위치시키고, 외부에서 열수축튜브나 크램프로 균등한 힘을 가하여 조임으로서 광섬유를 고정시키는 방법. 라] 스리브법 ⊙ 스리브의 양측에서 광섬유를 삽입하고, 측조정을 행한 후 접착제로 고정시키는 방법.

Optical Fiber 사각형판 Square cross - section capillary 수축튜브 Elastic shrimkable tubing V - groove에 광섬유 고정 광섬유 붙 임 봉 Procision rods V - groove substrate 광섬유 접속부의 단면 ( Cross section atjoint ) 광섬유 V - groove에 판에 광섬유 접속 [ A ] V - groove 법 [ B ] Square Tube 법 [ C ] 3심 고정법 [ 그림 5-1 ] 접착제를 사용하는 방법 2] 융착접속법 [ Fusion Splicing ] ☞ 접속할 광섬유를 맞붙여 놓고 불꽃 또는 전기적 고압방전 등에 의해 가열시킴 으로서 광섬유가 용해되어 서로 붙게하는 방법으로 0.1dB 이하의 손실도를 얻을 수 있다. 가] 광케이블간 접속 나] 광케이블과 광점퍼코드간 접속 3] Connector 접속법 ☞ 콘넥터에 광섬유를 삽입하여 접속하는 방법으로 접속후 쉽게 분리가 가능하 여 광케이블과 광단국 장치간 및 광중계 장치간의 연결에 많이 사용하며, 취 급이 간편하고 제조가 용이하나, 광섬유 단면이 손상되기 쉽고 접속손실도가 융착접속치 보다 크므로 고도의 정밀도를 요하는 곳에는 사용하기 어려움. 융착 아크봉 광섬유 [ A ] 융착접속법 [ 그림 5-2 ] 광섬유의 스플라이싱 접속법

Optical Fiber SC/APC FC/PC SC OPTOCLIP FC/APC FDDI ESCON SC/DUPLEX STⅡ SMA ST [ 그림 5-3 ] 광콘넥터의 종류

Optical Fiber 가] 콘넥터의 종류 : SC, ST, FC/PC, D4, BICONIC, MU, MT, DIN등 다양한 콘넥터들이 상용화 되고있고 SC콘넥터는 세계적으로 많이 사용되고 있다. 나] 손실특성 : 0.2 ~ 0.5 dB 정도로 매우 우수함. 다] 광분배함과 광단국장치간 접속 5-2. 심선 [ Core ] 접속시 유의사항 1] 접속 후 접속상태가 불량하거나, 접속손실이 기준치를 초과할 경우 접속부를 절단하고 재접속하여야 한다. 2] 단일모드 [ SM ] 광섬유는 Core측의 어긋남에 의한 손실이 가장 크기때문에 반드시 코어측을 중심으로 정렬시켜 접속하여야 한다. 3] 광섬유의 단면처리시 이물질이나 절단으로 인한 단면의 불완전상태가 없도록 한다. 4] 동일제품의 광섬유케이블을 접속하는 것을 원칙으로 하며, 부득이한 경우는 두 광섬유의 구조파라미터의 차가 최소가 되는 케 이블을 선정하도록 한다. 5] 접속할 두 광섬유의 코어측을 정밀하게 조정하여야 하고, 특히 융착접속기내에 광섬유 셋팅시는 정해진 V홈내에 광섬유가 정 확히 놓여지도록 한다. 6] 심선 [ Core ] 접속시 광섬유 표면이나 단면에 균열이 가해지지 않도록 하고, 물, 습기, 먼지등 이물질의 침투를 방지하여 접속 으로 인한 광섬유의 손실을 최소화 해야 한다. 7] 심선 [ Core ] 의 단면처리나 접속, 접속부 보강, 접속여장처리 등의 작업과정에서 광섬유가 비틀리지 않도록 해야 한다. 8] 심선 [ Core ] 의 여장처리등 광섬유 취급시에는 반드시 허용곡률반경을 준수해야 한다. 9] 융착접속에서의 방전은 1회로 하는 것이 적절하며, 불완전한 경우는 추가방전을 1회 실시할 수 있으며, 그 이상 방전을 시행하 는 것은 접속부의 강도만을 열화시킨다. 10] 계속적인 접속 실패로 접속을 위한 최소한의 여장길이 확보가 곤란한 경우에 케이블 외피접속작업부터 다시 시행하여야 하기 때문에, 한번에 접속이 성공할 수 있도록 주의하여 접속작업에 임하여야 한다.

초점 제어 방전 제어 카메라 제어 프로세서 위치 제어 모니터 Optical Fiber [ 표 5-1 ] 광섬유심선의 접속손실 규정 단위 개소 접속손실(A) 광섬유 심선 평균접속손실(B) 기준접속 손실 접속 방법 경 융착접속 0.4 dB 이하 0.1 dB 이하 A, B 만족 광섬유 광섬유 지지대 광원 바이코닉 1 dB 이하 콘넥타 접속 전국 SC 형 0.5 dB 이하 대물렌즈 광섬유 [ 표 5-2 ] 광섬유심선의 허용곡률반경 허용 곡률반경 광섬유심선의 보호상태 취 급 시 고 정 시 단일코팅 ( 외경 250㎛ ) 광섬유 1.0 cm 이상 이중코팅 ( 외경 900㎛ ) 광섬유 3.6 cm 이상 3.8 cm 이상 컨트롤러 광섬유유니트 (광섬유심선이 수용된 보호튜브) 3.6 cm 이상 광 점퍼코드 3.6 cm 이상 [ 그림 5-4 ] 유착접속기의 구조 11] 접속기의 V홈에 남아 있는 이물질로 인해 광섬유표면이 오염될 수 있고, 광섬유 셋팅시 정확한 정렬이 되지 않기 때문에 접속기 등 관련 공구들은 항상 청결하게 하여야 한다. 가] 융착접속은 코어축을 조정하는 방법에 따라 원단모니터법과 코어직시법의 적용이 가능하다. ※ 코어직시법 : 융착접속기에 놓여진 두개의 광섬유를 화상처리 기술에 의해 코어위치를 검출하여 자동정렬시켜 접속하는 방법. 나] 접속점에 융착접속기를 설치하고, 단면처리된 광섬유를 접속기내의 V홈에 셋트한다. 다] 융착접속기를 동작하여 광섬유의 정렬과 융착접속을 시행한다. 12] 광섬유접속은 반드시 OTDR ( 광펄수시험기 )에 의한 접속손실측정과 같이 병행하여야 하고 측정지점으로 부터 순차적으로 접 속작업을 실시한다.

Optical Fiber 13] 융착접속기에서는 단면처리된 광섬유의 비틀림을 충분히 바로잡은 후 융착접속기에 올려 놓고 광섬유의 절단면을 육안으로 확 인한다. 이때, 광섬유의 단면상태가 불량한 경우 단면처리를 다시 실시하여야 한다. 14] 광섬유의 절단면을 확인한 후 [ 그림 5-5 ]과 같이 융착접속을 한다. 15] 광섬유 접속후에는 OTDR에 의한 접속손실을 평가하여야 하며, 코어직시법에 의해 접속부가 불량상태로 접속되거나, 접속손 실이 기준치를 초과하면 접속부를 절단하고 반드시 재접속 하여야 한다. [A] 광섬유 확인 [B] 광섬유 예열 [C] 클래드경 정렬 [D] 융 착 [E] 융착 완료 [ 그림 5-5 ] 융착접속 순서 16] 광섬유 접속부 보강 가] 접속부는 강도가 약해 쉽게 절단되기 때문에 반드시 접속부 를 보강하여야 한다. 나] 보강방법으로는 열수축스리브를 사용하는 방법과 접속자를 사용하는 방법이 있다. ① 열수축스리브에 의한 보강법 ◈ 광섭유접속부의 열수축스리브를 가열기에 넣어 약 1~2 분정도 가열 수축하고, 수축이 완료된 스리브는 완전히 냉각시킨 후, 보호지지판의 배열판으로 이동시킨다. 광섬유접속부보호스리브 광섬유 접속부 광섬유심선 보강부제 열수축스리브 [ 그림 5-6 ] 열수축스리브내 광섬유접속부 삽입

Optical Fiber 5-3. 접속 시험 ☞ 접속시험은 광케이블의 접속작업과 동시에 상부국과 하부국 및 중간의 수개 접속지점에서 양방향으로 각 접속지점의 접속손실 을 후방산란법으로 측정하는 것이다. 1] 광케이블 접속작업 시 OTDR에 의한 접속시험은 접속점을 기준으로 양방향에서 시행하여야 하며, 작업형편에 따라 양방향에 서 동시에 시행하는 방법과 단방향에서 각각 시행하는 방법의 적용이 가능하다. 2] 접속손실을 양방향에서 동시에 측정하는 경우는 다음과 같이 한다. 가] [그림5-7 ]과 같이 상부국측 광케이블 시단점을 측정지점 [A]로 하고, 접속할 다른 쪽의 케이블 종단점을 측정지점 [B]로 하 여 OTDR [A], [B]를 각각 설치한다, 이때 접속점에는 접속작업을 준비한다. 나] 접속점에서 광섬유심선접속과 동시에 각 측정지점의 OTDR [A], [B]로 접속손실을 순차적으로 번갈아 가면서 측정한다. 다] 각각의 광섬유접속부에 대해 양방향에서 측정된 접속손실을 평균산술값으로 환산하여 접속손실을 평가하면서, 광섬유심 선 접속작업을 진행한다. 라] 접속점의 광섬유심선접속작업이 완료되면, 접속함체를 조립하여 인공내 설치하고, 접속작업과 측정지점 [B]의 위치를 다 음 장소로 이동시켜 작업을 진행한다. 단, 측정지점 [A]위치는 이동하지 않는다. 피측정구간 상 부 국 하 부 국 접속점 이 동 광섬유접속장치 측정지점 [A] 접속작업지점 S2 접속작업지점 S1 의사광섬유 측정 1 측정 2 OTDR OTDR [ 그림 5-7 ] 접속작업시 접속손실을 양방향에서 측정하는 방법

Optical Fiber 3] 측정작업은 측정장소의 기후 및 기온을 고려하여 아래와 같이 시행한다. 가] 측정이 옥외에서 시행될 경우, 우천이나 습도가 많은 날에는 피하도록 하고, 부득이 측정작업을 해야 할 경우는 작업주변 을 물의 침투나 습도로부터 보호되도록 조치하여야 한다. 나] 각종 측정장비의 동작온도를 고려하여야 한다. 4] 측정작업은 측정기 운용자 이외에 측정데이타 분석 및 피측정 광섬유심선의 연결 등의 측정작업을 보조하도록, 2인 (또는 3인) 1조로 측정조로 편성한다. 5] 측정작업은 반드시 측정작업대를 설치하고 OTDR등 측정에 소요되는 장비 및 자재 등을 점검하고, 작업대 위에 정돈한다. 6] 측정작업주변은 청결해야 하며, 측정자의 손에는 기름이나, 오물등이 묻어 있지 않도록 깨끗이 하여야 한다. 7] 피측정 광케이블에 대하여 케이블 종단을 다음과 같이 하며, 외피탈피등의 작업은 외피접속공법을 준용한다. 가] 접속시험 : 입사단측 피측정 광섬유의 외피를 종단에서 1m정도 제거하고 광섬유심선을 인출한다. 나] 정밀시험 : 피측정 광섬유의 외피를 입사단측은 종단에서 2.5m, 출사단측은 종단에서 1m정도 제거하고, 광섬유심선을 인 출 한다. 다] 피측정 광케이블의 광섬유심선이 인출되면, 광케이블은 움직이지 않도록 시험대 위에 고정시킨다. 8] 측정지점 상호간, 접속지점과 측정지점간에 위치한 작업자 상호간에는 통신연락망을 구성하여, 광섬유심선의 대조 및 측정과 정 진행을 원활하게 한다. 5-4. 외피 접속 ☞ 광케이블 외피접속은 열수축관이나 접속관을 사용하여 광케이블의 외피를 결합하는 방법. 1] 광케이블을 접속하기 전에 접속할 광케이블의 구조 및 광섬유의 종류 등을 사전에 확인하여야 하며, 반드시 동일제품의 광케이 블 끼리 접속을 원칙으로 하며, 부득이 서로다른 케이블을 접속해야 할 경우는 접속할 각각의 케이블구조에 맞도록 외피접속을 해야 한다.

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