광섬유를 루프 형태로 감으면 왜 신호가 갑자기 약해지나요? 루프 반경이 작을수록 손실이 더 커지나요?
광섬유의 매크로 벤드 손실
섬유를 루프로 감을 때 신호가 약해지는 현상을 **매크로 벤드 손실(Macro-bend Loss)**이라고 합니다.
1. 신호가 약해지는 이유는 무엇인가요?
똑바로 된 광섬유에서 빛은 **전반사(Total Internal Reflection, TIR)**를 통해 코어를 통과합니다. 빛은 코어와 클래딩 계면에 "임계 각도"보다 큰 각도로 입사하여 코어 내부에 갇히게 됩니다.
섬유가 구부러지면(매크로 벤딩), 이 계면의 기하학적 구조가 빛의 경로에 대해 변합니다. 굽힘에서의 입사각이 임계 각도보다 작아질 수 있습니다. 결과적으로 빛의 일부가 코어에서 클래딩으로 “새어 나가” 결국 손실됩니다. 이는 광 신호의 감쇠로 이어집니다.
2. 루프 반경이 작을수록 손실이 커지나요?
예. 굽힘 반경과 손실량 사이에는 직접적인 반비례 관계가 있습니다:
- 반경이 작을수록 = 손실이 클수록: 굽힘 반경이 감소하면 입사각이 더 급격하게 변하여 더 많은 빛이 코어에서 빠져나갑니다.
- 임계 굽힘 반경: 모든 섬유에는 최소 굽힘 반경이 있습니다. 이 한계보다 더 tighter하게 섬유를 구부리면 손실이 기하급수적으로 증가합니다.
3. 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating, FBG)와 굽힘
FBG 센싱의 맥락에서 매크로 벤드 손실은 관리해야 할 중요한 요소입니다. 반사 파장(우리가 측정하는 신호)은 일반적으로 안정적이지만, 과도한 매크로 굽힘은 **신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)**를 Fiber Bragg Grating Interrogator가 더 이상 피크를 정확하게 감지할 수 없는 지점까지 떨어뜨릴 수 있습니다.
좁은 코일링이나 좁은 공간 설치가 필요한 응용 분야의 경우, OFSCN®은 이러한 효과를 최소화하기 위해 특수 섬유 또는 보호 버퍼링을 사용합니다.
섬유 보호를 위한 표준 참조 이미지:
다양한 환경에서 당사 센서가 어떻게 작동하는지에 대한 더 자세한 기술 사양은 제품 설명서를 참조하십시오:
OFSCN® 광섬유 브래그 격자 센싱 제품