왜 산업용 플라스틱 광섬유는 보통 1mm 핵을 사용합니까?

산업용 플라스틱 광섬유는 통신용 광섬유에 더 익숙한 엔지니어에게는 종종 이상하게 보일 수 있습니다. 일반적인 산업용 POF는 직경이 약 1mm인 광섬유를 사용할 수 있으며, 이는 일반적인 실리카 통신 광섬유에서 발견되는 코어보다 훨씬 큽니다.

이 차이는 단순히 더 많은 빛을 광섬유로 보내는 것만이 아닙니다.

1mm 플라스틱 광섬유의 큰 광학 개구부는 더 넓은 엔지니어링 선택의 일부입니다. 단거리 산업용 광 링크는 종종 쉬운 LED 커플링, 넉넉한 정렬 허용 오차, 실용적인 커넥터 설계, 간단한 종단 처리 및 안정적인 설치를 우선시합니다. 이러한 장점은 더 높은 감쇠 및 통신 등급 실리카 광섬유보다 제한된 대역폭-거리 성능과 균형을 이룹니다.따라서 약 1mm 형식은 단일 광학 매개변수를 최대화하려는 시도가 아니라 시스템 수준의 엔지니어링 절충안으로 이해하는 것이 가장 좋습니다.1mm POF란 실제로 무엇을 의미하나요?

1mm 플라스틱 광섬유는 단거리 광 링크에 일반적으로 사용되는 대형 코어 POF 형식을 말합니다.일반적인 PMMA 구조에서 광학 코어는 전체 광섬유 직경 약 1,000μm 내에서 약 980μm일 수 있습니다. 이 큰 광학 개구부는 소형 코어 통신 광섬유보다 훨씬 더 큰 커플링 및 정렬 허용 오차를 제공합니다.따라서 '1mm POF'라는 용어는 모든 광학 코어의 측정값이 정확히 1.000mm라는 진술이라기보다는 광섬유 크기에 대한 실용적인 설명으로 일반적으로 사용됩니다.

산업용 POF와 일반적인 실리카 통신 광섬유 간의 치수 차이는 상당합니다.

일반적인 실리카 다중 모드 광섬유는 50μm 코어를 사용할 수 있으며, 일반적인 단일 모드 광섬유의 광학 코어는 훨씬 작습니다. 이에 비해 1mm급 POF는 훨씬 더 큰 광학 타겟을 제공합니다.1mm POF 대 실리카 광섬유 코어 크기이는 더 큰 코어의 POF가 본질적으로 실리카 광섬유보다 우수하다는 것을 의미하지는 않습니다. 두 기술은 서로 다른 엔지니어링 우선순위를 중심으로 최적화됩니다.

다른 광섬유 설계는 다른 문제를 최적화합니다

산업용 POF는 종종 다른 문제를 해결합니다. 즉, 극도로 정밀한 광학 정렬 없이 비교적 짧은 거리에서 실용적인 광 통신 링크를 구축하는 방법입니다.

산업 제어 장비, 드라이브, 전력 전자 시스템, 기계 또는 제어 캐비닛 내부에서 필요한 링크는 수 미터 또는 수십 미터에 불과할 수 있습니다. 이러한 환경에서는 연결 용이성, 설치 허용 오차, 서비스 용이성 및 기계적 단순성이 킬로미터 규모의 도달 거리보다 더 가치 있을 수 있습니다.

따라서 더 큰 광섬유 코어는 전체 송신기-광섬유-커넥터-수신기 시스템의 엔지니어링 균형을 변화시킵니다.

비교 치수

1mm급 산업용 POF

실리카 통신 광섬유

엔지니어링 결과

코어 규모

약 1mm급

더 큰 광학 타겟은 시작 정밀도를 줄입니다

방출 요소, 커넥터 및 광섬유가 약간 잘못 정렬된 경우에도 큰 광섬유 코어는 방출된 빛의 상당 부분과 겹칠 수 있습니다. 동일한 물리적 변위는 작은 광학 코어에 비해 훨씬 더 큰 오류를 나타냅니다.

이를 통해 광학 인터페이스는 일반적인 제조 및 조립 편차에 대한 허용 오차가 더 커집니다.

결과는 잘못 정렬에 대한 완벽한 면역이 아닙니다. 심각한 측면 또는 각도 오류는 여전히 상당한 광학 손실을 유발할 수 있습니다.

장점은 허용 가능한 위치 창이 더 넓어진다는 것입니다.

코어 직경은 커플링의 일부일 뿐입니다

코어 직경만으로는 빛이 광섬유로 얼마나 쉽게 들어갈 수 있는지 결정되지 않습니다.

수치 개구수(NA)도 중요합니다. 이는 광섬유가 수용하고 안내할 수 있는 입력 각도 범위와 관련이 있기 때문입니다.

큰 코어는 위치 허용 오차를 더 크게 제공하고, 비교적 큰 수용 범위는 각도 허용 오차를 더 크게 제공합니다.

이 조합은 일반적인 산업용 POF가 LED 기반 송신기와 효과적으로 작동하는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다.

따라서 엔지니어링 관계는 다음과 같이 표현하는 것이 더 정확합니다.

큰 광학 개구부 + 적절한 수치 개구수 + 단거리 LED 링크 설계 = 더 관대한 광학 인터페이스

이는 단순히 큰 코어가 '더 많은 빛을 수집한다'고 말하는 것보다 더 정확합니다.

큰 코어가 정렬 및 커넥터 허용 오차를 완화하는 방법은 무엇인가요?광 신호가 커넥터 또는 분리 가능한 인터페이스를 통과하면 기계적 위치 지정이 광학 전력 예산의 일부가 됩니다.

광섬유 간 연결에서 두 광섬유 끝이 측면으로 어긋나거나, 각도로 잘못 정렬되거나, 제대로 준비되지 않았거나, 부적절한 간격으로 분리되면 광학 손실이 증가할 수 있습니다.

큰 코어 POF는 이러한 효과를 제거하지는 않지만 더 많은 기하학적 여유를 제공합니다.

작은 측면 오프셋이 덜 중요해집니다

두 광섬유 끝이 서로 상대적으로 약간 옆으로 이동하는 것을 고려해 보세요.

매우 작은 광학 코어의 경우 작은 물리적 변위조차도 총 코어 직경의 상당한 비율을 차지할 수 있습니다. 따라서 송신 영역과 수신 영역 간의 겹침은 빠르게 감소할 수 있습니다.

큰 코어 대 작은 코어 정렬 허용 오차

이는 다음과 같은 경우에 더 많은 허용 오차를 제공합니다.

정상적인 제조 편차,

커넥터 위치 편차,

반복적인 삽입 및 제거,

적당한 기계적 마모,

작은 조립 오류,

장비 작동 중 사소한 위치 변경.

이는 광학 부품이 실험실 위치 조건이 아닌 더 큰 기계 및 전기 시스템의 일부로 작동해야 하는 산업 장비에서 특히 유용합니다.

• 큰 코어 POF는 여전히 정렬 문제에 면역이 있다고 설명해서는 안 됩니다. 잘못된 커넥터 설계, 손상된 단면, 오염 또는 과도한 변위는 여전히 사용 가능한 광학 여유를 줄일 수 있습니다.

• POF 종단 처리가 더 간단할 수 있는 이유는 무엇인가요?

• 동일한 치수 이점은 광섬유 종단 처리에도 영향을 미칩니다.

• 소형 코어 실리카 광섬유 연결은 일반적으로 광섬유 정렬 및 단면 준비에 대한 더 엄격한 제어가 필요합니다.

• 대형 코어 POF는 적절한 시스템에서 더 간단한 커넥터 및 종단 아키텍처를 지원할 수 있습니다.

• 간소화된 산업용 POF 종단 처리

일부 POF 커넥터 시스템은 광섬유를 절단하고 커넥터에 삽입하고 기계적으로 고정하고 비교적 간단한 절차로 준비할 수 있습니다. 다른 시스템은 여전히 연마 또는 전용 종단 도구가 필요할 수 있습니다.

따라서 중요한 점은 POF가 전혀 정밀도를 요구하지 않는다는 것이 아닙니다.

산업 설치 및 유지 보수에 이것이 의미하는 바는 무엇인가요?

광학 성능은 산업 통신 시스템의 일부일 뿐입니다.

광섬유 링크는 조립, 설치, 검사, 교체 및 유지 보수도 해야 합니다.

더 관대한 광학 인터페이스는 이러한 실용적인 작업을 더 쉽게 만들 수 있습니다.

쉬운 조립 및 현장 서비스

많은 산업 시스템에서 광섬유 링크는 전용 통신 광섬유 설치의 일부가 아니라 일반 장비 유지 보수의 일부로 설치되거나 서비스됩니다.

더 큰 광학 인터페이스는 일반적인 조립 및 커넥터 작업 중 극도로 정밀한 정렬에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.

산업 제어 장비,

서보 드라이브,

가변 주파수 드라이브,

전력 전자 어셈블리,

제어 캐비닛,

짧은 장비 간 광 링크,

전기적으로 절연된 신호 경로.

• 1mm 코어가 모든 POF 설치를 자동으로 간단하게 만드는 것은 아닙니다. 커넥터 설계, 케이블 구조, 단면 상태, 고정 방법 및 설치 절차는 여전히 최종 결과에 영향을 미칩니다.

• 큰 코어가 제공하는 것은 시스템 설계자 및 설치자를 위한 더 많은 정렬 여유입니다.

• 작은 기계적 움직임에 대한 더 많은 여유

• 산업 장비는 진동, 열팽창, 커넥터 이동 또는 기타 작은 기계적 변화를 경험할 수 있습니다.

• 큰 코어 POF 링크는 '진동 방지'라고 설명해서는 안 됩니다. 기계적 신뢰성은 여전히 커넥터 고정, 케이블 라우팅, 스트레인 릴리프 및 전반적인 장비 설계에 따라 달라집니다.

• 그러나 작은 움직임이 광학 정렬에 사소한 변화를 일으키더라도 더 큰 광학 타겟은 그 움직임이 큰 커플링 손실을 일으키기 전에 더 많은 기하학적 여유를 제공합니다.

• 따라서 장점은 기계적 교란에 대한 면역이 아니라 작은 위치 변화에 대한 민감도 감소입니다.

1mm 코어가 POF를 더 멀리 전송하게 하나요?

아니요. 더 큰 POF 코어가 자동으로 더 긴 전송 거리를 생성하지는 않습니다.이 구별은 중요합니다. 커플링 효율성과 전송 도달 거리는 같은 것이 아니기 때문입니다.다른 주요 절충안은 전파 손실입니다.

하지만 전송 거리는 전체 광학 링크의 성능에 따라 달라집니다.

커플링 효율성은 링크 도달 거리와 같지 않습니다

효율적인 커플링을 가진 링크는 더 강력한 광 신호로 시작할 수 있지만, 신호는 광섬유를 통해 전파되면서 여전히 전력을 잃습니다.

일반적인 PMMA POF는 통신 실리카 광섬유보다 훨씬 높은 감쇠를 가집니다.

결과적으로 산업용 1mm POF 링크는 일반적으로 킬로미터 규모의 통신보다는 짧은 전송 거리를 위해 설계됩니다.큰 코어는 인터페이스에서 커플링 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 전파 손실을 제거하지는 않습니다.POF 전송 거리를 실제로 결정하는 것은 무엇인가요?

송신기 광학 출력,

커플링 효율성,

광섬유 감쇠,

커넥터 및 인터페이스 손실,

수신기 감도,

수치 개구수 및 시작 조건,

데이터 속도,

모드 분산,

필요한 작동 여유.

1mm 코어는 이러한 요인 중 일부, 특히 커플링 허용 오차를 개선할 수 있습니다.

모든 것을 개선하는 것은 아닙니다.

• 따라서:

• 더 큰 코어 → 쉬운 커플링

• 의미하지 않음:

• 더 큰 코어 → 더 긴 전송 거리

• 큰 코어가 더 긴 거리를 의미하지 않는 이유

• 대형 코어 POF의 성능 절충안은 무엇인가요?

• 1mm POF를 산업 설치에 실용적으로 만드는 동일한 특성은 장거리 실리카 통신 광섬유의 직접적인 대체품으로 사용되지 않는 이유를 설명하는 데도 도움이 됩니다.

• 엔지니어링 설계는 항상 절충안을 포함합니다.

• 모드 분산 및 대역폭

일반적인 산업용 계단식 인덱스 POF는 강한 다중 모드입니다.

빛은 여러 다른 광 경로를 따라 광섬유를 통해 전파될 수 있습니다. 일부 모드는 비교적 직접 이동하고 다른 모드는 광섬유를 통해 더 긴 경로를 따릅니다.

이러한 경로가 다르기 때문에 광 펄스의 다른 부분이 수신기에서 약간 다른 시간에 도착할 수 있습니다.

이 효과는 모드 분산으로 알려져 있습니다.

펄스가 시간적으로 퍼짐에 따라 수신기가 더 높은 데이터 속도 또는 더 긴 거리에서 인접한 데이터 기호를 구별하기가 더 어려워집니다.

이는 대역폭-거리 제한을 만듭니다.

그러나 큰 코어만으로 낮은 대역폭이 발생한다고 말하는 것은 부정확합니다.대역폭은 다음과 같은 여러 상호 작용 요인에 따라 달라집니다.

수치 개구수,

코어 기하학,

모드 분포,

시작 조건,

송신기 특성,

수신기 설계.

일반적인 대형 코어, 고모드 수 계단식 인덱스 POF는 더 쉬운 광학 커플링과 더 큰 정렬 허용 오차를 위해 일부 대역폭-거리 제한을 수용합니다.실리카 광섬유보다 높은 감쇠다른 주요 절충안은 전파 손실입니다.

실리카 통신 광섬유는 장거리에서 매우 낮은 감쇠를 위해 최적화됩니다.

일반적인 PMMA POF는 훨씬 높은 감쇠를 가지며, 이는 사용 가능한 광학 전력 여유가 부족해지기 전에 신호가 이동할 수 있는 거리를 크게 제한합니다.

장거리 통신 시스템의 경우 이는 심각한 단점이 될 것입니다.

단거리 산업용 광 링크의 경우 시스템이 더 쉬운 커플링, 더 간단한 커넥터 구조, 더 큰 정렬 허용 오차 및 더 편리한 설치를 얻는다면 절충안이 허용될 수 있습니다.

• 이것이 산업용 POF를 통신 광섬유와 동일한 우선순위로 판단해서는 안 되는 이유입니다.

• 코어 크기만으로는 광섬유 성능을 결정하지 않습니다

• 코어 직경은 광 링크의 한 매개변수일 뿐입니다.

• 유사한 코어 치수를 가진 두 개의 광섬유는 다음과 같은 경우 다르게 동작할 수 있습니다.

• 대신, 1mm 플라스틱 광섬유는 시스템 수준의 엔지니어링 절충안을 나타냅니다. 즉, 많은 단거리 산업용 링크에서 허용 가능한 성능 제한을 대가로 연결 지점에서 더 큰 광학 및 기계적 허용 오차를 제공합니다.

• 굴절률 프로파일,

• 광학 재료,

감쇠 특성,

시작 조건,

작동 파장.

마찬가지로 코어 직경만 변경한다고 해서 시스템의 최종 대역폭, 거리 또는 신뢰성이 결정되지는 않습니다.

광섬유는 항상 송신기, 커넥터, 수신기 및 필요한 링크 조건과 함께 평가되어야 합니다.

1mm POF가 엔지니어링 절충안이지 광학적 최대치가 아닌 이유는 무엇인가요?

산업용 POF에 일반적으로 사용되는 약 1mm 기하학은 전체 시스템 요구 사항을 함께 고려할 때 의미가 있습니다.

큰 광학 개구부는 LED 커플링을 더 쉽게 만듭니다.

커넥터 시스템에 기계적 편차에 대한 더 많은 허용 오차를 제공합니다.

더 간단한 종단 및 설치 방법을 지원할 수 있습니다.

• 이러한 특성은 실용적인 설치, 서비스 용이성 및 견고한 커플링이 중요한 단거리 산업용 링크에서 가치가 있습니다.

• 동시에 일반적인 대형 코어 POF는 상당한 절충안을 수용합니다.

• 감쇠는 통신 실리카 광섬유보다 훨씬 높으며, 강한 다중 모드 전파는 일반적인 계단식 인덱스 시스템에서 대역폭-거리 성능을 제한합니다.

• 따라서 더 큰 코어가 자동으로 더 나은 광섬유, 더 빠른 광섬유 또는 더 긴 범위의 광섬유를 생성하지는 않습니다.

• 대신, 1mm 플라스틱 광섬유는 시스템 수준의 엔지니어링 절충안을 나타냅니다. 즉, 많은 단거리 산업용 링크에서 허용 가능한 성능 제한을 대가로 연결 지점에서 더 큰 광학 및 기계적 허용 오차를 제공합니다.

• 그 절충안이 대형 코어 형식이 유용한 이유입니다.

FAQ

산업용 플라스틱 광섬유는 왜 그렇게 큰 코어를 사용하나요?

1mm POF가 LED와 더 쉽게 커플링되는 이유는 무엇인가요?

LED는 유한한 영역과 각도 범위에 걸쳐 빛을 방출합니다. 큰 POF 코어는 훨씬 더 큰 광학 타겟을 제공하므로 송신기 및 광섬유를 미세한 정밀도로 정렬할 필요가 없습니다. 수치 개구수도 광섬유가 수용할 수 있는 시작 각도 범위에 영향을 미쳐 기여합니다.

1mm POF는 유리 광섬유보다 종단 처리가 더 쉬운가요?

그럴 수 있습니다. 큰 광학 코어 덕분에 일부 POF 커넥터 시스템은 더 간단한 절단, 기계적 고정 및 단면 준비 방법을 사용할 수 있습니다. 정확한 종단 처리 과정은 여전히 커넥터 설계에 따라 다르며, 일부 시스템은 전용 도구 또는 연마가 필요할 수 있습니다.

더 큰 POF 코어가 전송 거리를 늘리나요?

자동으로 그렇지는 않습니다. 더 큰 코어는 커플링 효율성과 정렬 여유를 개선할 수 있지만, 전송 거리는 광섬유 감쇠, 커넥터 손실, 송신기 출력, 수신기 감도, 데이터 속도, 모드 분산 및 필요한 시스템 여유에도 따라 달라집니다.

1mm 플라스틱 광섬유의 대역폭을 제한하는 것은 무엇인가요?

일반적인 계단식 인덱스 1mm POF에서 많은 광학 모드가 다른 경로를 따라 전파되며 다른 시간에 도착할 수 있습니다. 이 모드 분산은 광 펄스를 확산시키고 대역폭-거리 성능을 제한합니다. 수치 개구수, 굴절률 프로파일, 시작 조건 및 트랜시버 설계도 결과에 영향을 미칩니다.

1mm 코어가 산업용 광 링크에 항상 최선의 선택인가요?

아니요. 적절한 광섬유는 전송 거리, 대역폭, 광학 전력 예산, 커넥터 설계 및 설치 요구 사항에 따라 달라집니다. 1mm POF는 특히 쉬운 커플링, 넉넉한 정렬 허용 오차 및 실용적인 설치가 단거리 링크에 유익할 때 유용합니다.