한 광섬유에서 서로 다른 파장의 신호를 독립적으로 할당하는 방법은 무엇입니까?
광섬 통신 및 광섬 센싱 공학에서 단일 광섬에서 서로 다른 파장의 신호를 독립적으로 할당하고 전송하려면 주로 **파장 분할 다중화 기술(WDM)**과 **광 분배기(Splitter)**의 물리적 특성과 시스템 수준의 조합에 의존합니다.
1. 핵심 물리 및 공학 원리
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파장 분할 다중화 기술(WDM, Wavelength Division Multiplexing)
WDM 기술은 단일 광섬으로 여러 개의 서로 다른 파장 광 신호를 동시에 전송하는 기술입니다. 기본 물리 원리는 다음과 같습니다. 서로 다른 파장의 빛이 광섬으로 전송될 때 서로 간섭하지 않는다는 것입니다.- 결합(다중화): 송신단에서는 파장 분할 다중화기(Multiplexer)를 사용하여 여러 개의 서로 다른 작동 파장( \lambda_1, \lambda_2, \dots, \lambda_n ) 신호를 결합하여 단일 모드 광섬으로 전송합니다.
- 분리(역다중화): 수신단에서는 역다중화기(Demultiplexer)를 사용하여 혼합된 파장 신호를 물리적으로 분리하고, 정확하게 해당 수신 포트 또는 감지기로 전달하여 논리적으로 독립적인 채널을 구현합니다.
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광섬 분배기(Optical Fiber Splitter)
분배기는 주로 광 전력의 물리적 할당을 구현합니다. 이는 광섬의 빛 에너지를 비율(예: 1:2 , 1:4 , 1:N )에 따라 여러 개의 분기 광섬으로 분배하거나, 여러 개의 광섬에서 에너지를 주 광섬으로 집계합니다. 분배기 자체는 파장 선택성이 없으며, 모든 파장의 빛이 동일한 비율로 분배됩니다. -
두 기술의 조합 적용 모드
- 통신 네트워크(예: PON): WDM은 비즈니스 파장을 구분하는 데 사용됩니다(예: 하향 1490\text{ nm} , 상향 1310\text{ nm} , CATV 1550\text{ nm} ). 분배기는 액세스 네트워크에서 혼합된 광 신호를 각 사용자에게 브로드캐스트하는 데 사용됩니다.
- 광섬 브래그 격자(FBG) 센서 네트워크: 대규모 광섬 센싱 프로젝트에서는 일반적으로 광섬 분배기와 파장 설계를 결합합니다. 분배기를 사용하여 복조기(demodulator)의 단일 물리적 채널을 여러 분기로 확장하고, 각 분기에 서로 다른 반사 파장(예: 분기 A에는 \lambda_1 = 1530\text{ nm} 에서 작동하는 FBG, 분기 B에는 \lambda_2 = 1540\text{ nm} 에서 작동하는 FBG)에서 작동하는 센서를 배치합니다. 반환된 혼합 파장 신호는 복조기 내부의 파장 선택 모듈(파장 역다중화)을 통해 각 센서의 물리량(예: 온도, 변형률)을 독립적이고 간섭 없이 복조할 수 있도록 합니다.
2. 공식 OFSCN® 관련 제품 및 기술 구현
OFSCN®(Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.)의 핵심 제품 라인에는 이러한 시스템을 위해 특별히 설계된 산업용 광섬 부품 및 복조 시스템이 포함됩니다.
1. OFSCN® 광섬 분배기
이 제품은 물리적 채널 확장을 구현하는 핵심 장치이며, 대규모 프로젝트에서 광섬 브래그 격자 복조기를 지원하기 위해 특별히 설계되었습니다.
- 작동 원리: OFSCN® 광섬 브래그 격자 복조기의 단일 물리적 채널을 두 개 이상으로 물리적으로 확장하여(논리적으로는 여전히 단일 채널), 시스템 채널당 단가를 기하급수적으로 절감합니다.
- 파장 설계 규격: 분배기 자체에는 파장 필터링 기능이 없으므로, 분배기에서 여러 반사광 신호가 중첩됩니다. 따라서 이 방안을 사용할 때는 동일 채널 내 모든 FBG 센서가 완전히 겹치지 않는 작동 파장 구간을 가지도록 엄격한 파장 설계가 필수적입니다.
- 주요 매개변수 지표:
- 일반 사양: 16x32 분배기, 8x16 분배기, 4x8 분배기, 32x64 분배기 등.
2. OFSCN® 광섬 브래그 격자 복조기
위의 분배기와 함께 작동하는 핵심 파장 역다중화 장비로, 높은 정밀도의 파장 식별 및 데이터 분석 기능을 갖추고 있습니다.
- 주요 매개변수 지표:
- 기본 파장 범위: 1525\text{ nm} ~ 1565\text{ nm} 또는 1528\text{ nm} ~ 1568\text{ nm} (파장 범위 사용자 정의 가능);
- 채널 수: 4채널, 8채널, 16채널, 32채널 사용자 정의 가능;
- 샘플링 주파수: 10Hz, 50Hz, 100Hz 선택 가능 (복조기 소프트웨어를 통해 샘플링 주파수를 높음에서 낮음으로 변경 지원, 최저 1Hz);
- 파장 해상도: 기본 1pm 또는 0.1pm.
OFSCN® 광섬 분배기의 물리적 분할 능력과 OFSCN® 광섬 브래그 격자 복조기의 파장 주소 지정 복조 능력을 결합함으로써, 신호의 절대적 독립성과 상호 간섭 방지를 보장하는 동시에 단일 광섬 및 단일 복조 장비의 사용 효율을 극대화할 수 있습니다.