빛은 직진하지 않나요? 광섬유가 휘어지면 빛이 '벽’에 부딪혀 새어 나오지 않는 이유는 무엇인가요?
빛은 일반적으로 균일한 매질에서 직선으로 진행하지만, **전반사(Total Internal Reflection, TIR)**라는 물리 현상 덕분에 광섬유의 곡선을 따라 진행할 수 있습니다.
전반사가 작동하는 방식
광섬유는 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 빛이 진행하는 중심부인 **코어(Core)**와 외부 층인 **클래딩(Cladding)**입니다. 코어는 클래딩보다 굴절률이 높습니다.
- 누설이 아닌 반사: 빛이 얕은 각도(„임계 각도"라고 함)로 코어와 클래딩의 경계면에 부딪힐 때, „벽"을 통과하지 않습니다. 대신 100% 반사되어 코어 안으로 돌아옵니다.
- 연속적인 반사: 광섬유가 구부러져도 빛은 내부 벽에 계속 반사되어, 광섬유가 감겨 있거나 구부러져 있어도 광섬유를 따라 지그재그로 나아갑니다.
빛이 누설되는 경우: 굽힘 손실
TIR은 매우 효율적이지만, 광섬유가 너무 날카롭게 구부러져(„최소 굽힘 반경" 초과) 빛이 벽에 부딪히는 각도가 너무 가파르면 TIR이 실패하고 빛이 코어에서 „누설”되어 신호 손실이 발생합니다.
OFSCN의 관련 기술
감지 응용 분야에서는 이러한 특성을 관리하기 위해 특정 유형의 광섬유를 사용합니다.
- 표준 G.652D 광섬유: 표준 굽힘 규칙을 따르는 OFSCN® 폴리아크릴레이트 광섬유 브래그 격자(나선형)와 같은 제품에 사용됩니다.
- 굽힘 방지 광섬유(G.657): 이 광섬유는 훨씬 더 작은 굽힘 반경에서도 빛을 가두기 위해 특수 구조로 설계되었습니다.
- 소구경 광섬유: 매우 좁은 공간을 위해 유연성을 향상시키기 위해 더 작은 직경의 광섬유를 활용하는 OFSCN® 박경 광섬유 브래그 격자를 제공합니다.
광섬유가 특정 형태로 구부러져 모양을 측정하는 경우, OFSCN® 광섬유 브래그 격자 형상 센서를 사용하여 곡률의 정확한 정도를 계산합니다.