왜 플라스틱 광섬유는 850nm 대신 650nm의 빨간 빛을 사용합니까?

650nm와 같은 파장은 플라스틱 광섬유 데이터시트에서 단순한 선으로 보일 수 있습니다. 그러나 실제로는 훨씬 더 큰 엔지니어링 결정을 나타냅니다.

일반적인PMMA 플라스틱 광섬유(POF)는 일반적으로 650nm 주변의 가시광선으로 작동합니다. 이는 섬유, 광원, 송신기 패키지, 수신기 및 사용 가능한 광 전력 예산이 해당 영역에서 효과적으로 함께 작동하기 때문입니다.파장은 섬유만으로 선택된 것이 아니며 단순히 빨간색 빛이 보이기 때문도 아닙니다.

이것은 또한 표준 PMMA POF가 일반적으로 850nm를 사용하지 않는 이유를 설명합니다. 비록 850nm가 실리카 다중 모드 섬유 시스템에서 널리 사용되더라도 말입니다. 두 섬유 기술은 다른 재료, 다른 감쇠 스펙트럼 및 다른 광전자 생태계를 기반으로 합니다.

따라서 유용한 질문은 단순히 “왜 650nm인가?”가 아닙니다. 그것은 다음과 같습니다:

PMMA POF 링크가 650nm 주변의 완전한 광 시스템으로 잘 작동하는 이유는 무엇입니까?

표준 PMMA 플라스틱 광섬유는 일반적으로 650nm 주변에서 작동합니다. 이 파장은 PMMA의 유용한 저손실 전송 창 내에 있으며 실용적인 빨간색 LED 송신기 및 호환되는 수신기와 일치할 수 있기 때문입니다. 그 결과 섬유만으로 선택된 파장이라기보다는 경제적이고 견고한 단거리 광 링크가 됩니다.

동시에 여러 요인이 일치해야 합니다:

• 섬유는 작동 파장에서 허용 가능한 감쇠를 가져야 합니다.

• 적합한 방출기가 해당 영역에서 충분한 광 전력을 생성해야 합니다.

• 그 빛은 큰 POF 코어로 효율적으로 결합되어야 합니다.

• 수신기는 전송된 스펙트럼에 대해 충분한 감도를 가져야 합니다.

• 완전한 링크는 필요한 거리 및 온도 범위에 걸쳐 충분한 광 여유를 유지해야 합니다.

이것이 650nm가 단순히 재료 속성이 아니라 시스템 작동 영역으로 이해되어야 하는 이유입니다.650nm는 임의의 숫자가 아닌 실용적인 시스템 최적점입니다섬유 감쇠가 유일한 고려 사항이라면 엔지니어는 단순히 감쇠 곡선의 최저점을 식별하고 송신기를 거기에 배치할 수 있습니다.

효율적이고 안정적이며 경제적인 방출기를 얻기 어려운 경우 극도로 낮은 손실 섬유 파장은 실용적인 가치가 거의 없습니다. 마찬가지로, 섬유가 출력광을 강하게 흡수하면 우수한 LED도 유용하지 않습니다.

성공적인 링크는 섬유와 광전자 부품의 스펙트럼 특성 간의 중첩이 필요합니다.

일반적인 PMMA POF의 경우 650nm 주변의 빨간색 영역은 이러한 요구 사항을 함께 충족할 수 있는 작동 영역 중 하나가 되었습니다.

PMMA 감쇠 스펙트럼: 파장이 중요한 이유섬유 감쇠는 파장에 따라 일정하지 않습니다.

따라서 PMMA는 모든 색상의 빛에 적용되는 단일 균일 손실 값을 갖지 않습니다.

C-H 흡수는 PMMA에서 전송 창을 생성합니다

PMMA는 탄소-수소 결합을 포함하는 분자 구조를 가진 유기 폴리머입니다. 이러한 결합과 관련된 분자 진동은 광 스펙트럼에 걸쳐 흡수 대역 및 배음으로 기여합니다.

결과적으로 감쇠 스펙트럼은 부드러운 수평선 대신 상대적으로 높은 손실과 상대적으로 낮은 손실 영역을 포함합니다.

일반적인 PMMA POF는 가시 스펙트럼에 걸쳐 여러 개의 상대적으로 낮은 손실 영역을 가지며, 650nm 주변의 중요한 빨간색 전송 창도 포함됩니다.

파장을 변경하면 섬유가 광 전력을 소비하는 속도가 변경됩니다.

650nm 근처의 빨간색 창이 유용한 이유는 무엇입니까?

650nm 주변의 빨간색 영역은 표준 1mm PMMA POF가 일반적으로 사용되는 짧은 거리에 대해 충분히 낮은 감쇠를 제공합니다.

이 영역 근처의 PMMA POF 감쇠는 일반적으로 장거리 실리카 섬유와 관련된 매우 낮은 킬로미터당 손실 수준이 아닌 미터당 기준으로 논의됩니다.

이것이 PMMA를 저손실 장거리 유리 섬유의 대체품으로 만드는 것은 아닙니다. 이는 다른 엔지니어링 목표를 반영합니다.

650nm가 PMMA의 최저 손실 파장입니까?

반드시 그런 것은 아닙니다.

PMMA는 가시 스펙트럼에 여러 개의 상대적으로 낮은 손실 영역을 가지고 있기 때문에 이 구분이 중요합니다. 섬유 구성 및 측정 조건에 따라 다른 가시 파장도 유리한 감쇠를 제공할 수 있습니다.

따라서 POF가 650nm를 사용하는 이유는 단순히 “650nm가 PMMA의 최저 손실 파장이기 때문”이라고 말하는 것은 너무 단순합니다.

이 조합은 섬유 감쇠 곡선의 최저점을 개별적으로 식별하는 것보다 더 중요합니다.

POF 송신기는 왜 빨간색 LED를 사용합니까?

섬유 스펙트럼이 고려되면 시스템의 다음 부분은 광원입니다.

많은 산업용 POF 송신기는 PMMA 빨간색 전송 창 근처에 방출이 집중된 빨간색 LED를 사용합니다. 이를 통해 광원과 섬유가 일치하는 쌍으로 작동할 수 있습니다.LED는 단순히 빛을 생성하는 것 이상으로 섬유와 일치해야 합니다.

중심 파장 주변에 스펙트럼 분포가 있습니다. 모든 방출된 스펙트럼의 각 부분이 파장에 따라 감쇠도 변하는 섬유를 통과하기 때문에 해당 분포가 중요합니다.

따라서 POF 송신기는 “650nm”와 같은 레이블 이상으로 평가되어야 합니다.

관련 매개변수는 다음과 같습니다:

스펙트럼 폭;

결합된 광 출력 전력;

섬유로의 결합 효율;

온도에 따른 파장 이동;

온도 및 노화에 따른 출력 전력 변화.

• 방출기 스펙트럼이 PMMA 감쇠 곡선의 더 높은 손실 부분으로 이동하면 섬유가 사용 가능한 광 여유를 더 많이 소비합니다.

• 따라서 LED와 섬유는 동일한 링크의 스펙트럼적으로 결합된 구성 요소입니다.

• LED가 짧은 산업용 POF 링크에 적합한 이유

• 일반적인 단거리 PMMA 링크의 경우 LED는 광 출력, 간단한 구동 전자 장치, 기계적 견고성 및 비용의 실용적인 조합을 제공합니다.

• 표준 POF의 큰 코어는 많은 소형 코어 광 시스템과 관련된 극도로 엄격한 정렬 허용 오차 없이 효율적인 결합을 가능하게 합니다.

• 이것이 LED가 레이저보다 보편적으로 우수하다는 것을 의미하지는 않습니다. 이는 많은 일반적인 산업용 POF 링크에서 빨간색 LED가 불필요한 광학 복잡성을 추가하지 않고 필요한 성능 수준을 제공한다는 것을 의미합니다.

다중 모드 섬유에서 일반적인 850nm 파장은 왜 사용하지 않습니까?

여기서 POF와 유리 섬유 간의 비교는 종종 오해를 불러일으킵니다.

답은 850nm가 다른 섬유 및 방출기 조합에 속한다는 것입니다.

실리카와 PMMA는 다른 광 손실 스펙트럼을 가집니다

PMMA와 실리카는 화학적으로 다른 재료입니다. 따라서 흡수 메커니즘과 유용한 파장 창이 다릅니다.

일반적인 PMMA의 경우, 작동 파장이 유용한 가시 전송 창에서 벗어나 근적외선 영역의 상당 부분으로 이동함에 따라 감쇠가 상당히 증가합니다. 그 추가적인 섬유 손실은 사용 가능한 광 전력 예산을 더 빨리 소모합니다.

850nm 광원은 여전히 PMMA에 빛을 주입할 수 있습니다. 문제는 빛이 물리적으로 섬유에 들어가는지 여부가 아닙니다.

문제는 결과적인 링크 손실이 의도된 거리 및 수신기 감도에 대해 허용 가능한지 여부입니다.850nm는 실리카 다중 모드 + VCSEL 생태계에 속합니다

따라서 더 넓은 시스템은 다른 조합을 중심으로 구축됩니다:

실리카 다중 모드 섬유 + 850nm VCSEL + 고속 수신기 + 표준화된 트랜시버 인터페이스

일반적인 산업용 POF는 다른 조합을 중심으로 발전했습니다:

PMMA 섬유 + 약 650nm 빨간색 방출기 + POF 송신기/수신기 + 대형 코어 광 인터페이스

따라서 차이점은 다음과 같습니다:650nm = 구형 기술

비교

일반적인 PMMA POF

실리카 다중 모드 섬유

일반적인 작동 영역

약 650nm

약 850nm

코어 재료

PMMA

실리카
광 설계 기반

가시 저손실 PMMA 창

빨간색 LED의 중심 파장은 완전히 고정되어 있지 않습니다. 작동 온도에 따라 이동하며, 광 출력 전력도 지정된 온도 범위에 따라 달라질 수 있습니다.

이는 “650nm”로 표시된 송신기가 모든 조건에서 정확히 650nm에서 작동하는 완벽하게 단색 소스로 취급되어서는 안 된다는 것을 의미합니다.

섬유는 광 전력 예산을 소비합니다

섬유 감쇠는 다음과 같이 근사할 수 있습니다:

섬유 손실 = 작동 파장에서의 감쇠 × 섬유 길이

그러나 섬유 손실은 실제 시스템의 일부일 뿐입니다.

커넥터, 커플링 인터페이스, 구성 요소 허용 오차, 온도 효과, 송신기 노화 및 설계 예비도 여유를 소비할 수 있습니다.

사용 가능한 송신기-수신기 전력 예산 - 커플링 및 연결 손실 - 섬유 손실 - 필요한 여유 = 남은 링크 여유

실제로는 최대 링크 길이가 송신기 출력, 수신기 감도, 섬유 감쇠, 연결 손실, 온도 변화 및 안정적인 작동을 위해 예약된 여유의 결합 효과에 의해 결정됩니다.

수신기는 얼마나 많은 광 전력이 충분한지를 정의합니다

케이블의 다른 쪽 끝에는 수신기에 최소 광 입력 요구 사항이 있습니다.

신호가 해당 지점에 도달하기 전에 너무 많은 전력이 손실되면 안정적인 작동을 더 이상 보장할 수 없습니다.

더 높은 감쇠 계수는 미터당 더 많은 손실을 의미합니다. 시스템의 다른 모든 부분이 동일하게 유지되면 사용 가능한 광 여유는 더 짧은 거리에서 소진됩니다.

POF 파장이 650nm에서 벗어나면 어떻게 됩니까?

답은 파장이 얼마나 멀리 이동하는지와 섬유 감쇠 스펙트럼의 어디로 이동하는지에 따라 달라집니다.

650nm 대 660nm: 작은 이동도 링크 여유에 영향을 줄 수 있습니다

Broadcom의 HFBR 애플리케이션 지침은 유용한 엔지니어링 예제를 제공합니다.

참조된 POF 링크에서 Broadcom은 650nm에서의 섬유 감쇠가 660nm보다 약 0.05dB/m 낮다고 보고합니다. 이전 POF 시스템은 660nm급 GaAsP 방출기를 사용했으며, 이후 AlInGaP 장치는 작동 영역을 650nm에 더 가깝게 이동했습니다.

0.05dB/m의 차이는 작아 보일 수 있습니다.

이는 전력 예산 한계에 가까운 링크에서 중요한 차이입니다.

이 예는 중요한 원칙을 보여줍니다. 빨간색 영역 내에서도 파장 선택은 사용 가능한 전송 거리에 영향을 미칠 수 있습니다.

850nm로 이동하는 것은 훨씬 더 큰 변화입니다

650nm에서 660nm로 이동하는 것은 여전히 방출기를 일반적인 빨간색 작동 영역 근처에 둡니다.

표준 PMMA의 감쇠 특성은 이 근적외선 영역의 상당 부분에서 훨씬 덜 유리합니다. 따라서 섬유에서 더 많은 광 전력이 손실되어 수신기에서 여유가 줄어듭니다.

650nm POF 송신기를 850nm 소스로 교체해도 두 소스 모두 섬유에 빛을 발사할 수 있다고 해서 원래 링크 예산이 보존되는 것은 아닙니다.

전체 감쇠 스펙트럼을 고려해야 합니다.온도도 광 링크를 변경합니다산업 장비가 항상 실온에서 작동하는 것은 아닙니다.

온도는 LED 스펙트럼을 이동시키고 광 출력을 변경할 수 있습니다. 섬유 손실 자체가 파장 의존적이므로 이러한 변경은 사용 가능한 링크 여유에 영향을 미칠 수 있습니다.

따라서 견고한 POF 링크는 명목상의 실온 조건뿐만 아니라 필요한 작동 온도 범위에서도 작동해야 합니다.

이것이 송신기 및 섬유 사양을 함께 평가해야 하는 또 다른 이유입니다.

Broadcom/Avago HFBR 시스템이 650nm를 중심으로 구축된 이유

Broadcom의 HFBR-1528Z급 송신기는 명목상의 650nm LED를 사용하며 1mm POF에 결합하도록 설계되었습니다. 해당 HFBR 링크 아키텍처에서 이 조합은 최대 50m 거리로 지정된 구성을 포함하여 정의된 단거리 산업용 POF 링크를 지원합니다.

동일한 650nm 아키텍처는 HFBR-0507ETZ와 같은 더 빠른 HFBR 제품군에서도 나타납니다. 이 제품군은 650nm 송신기와 1mm POF를 결합하여 단거리 125-Mbaud 링크를 제공합니다.

650nm 산업용 HFBR POF 생태계

중요한 점은 개별 부품 번호가 아닙니다.

아키텍처입니다.

송신기, 수신기, 섬유 기하학, 커넥터 패밀리, 광 전력 수준 및 애플리케이션 회로는 함께 작동하도록 설계되었습니다.

송신기 구성;

수신기 스펙트럼 응답;

섬유 사양;

커넥터 및 커플링 설계;

링크 예산 계산;

인증 데이터;설치된 장비;교체 부품 호환성.650nm에서 850nm로 변경하는 것은 단순한 LED 교체가 되지 않을 것입니다. 전체 광 링크를 재고해야 합니다.이것이 Broadcom/Avago HFBR 제품 및 유사한 산업용 POF 플랫폼이 가시 빨간색 작동과 밀접하게 연관되어 있는 이유 중 하나입니다.

모든 플라스틱 광섬유가 650nm를 필요로 합니까?

아니요.

플라스틱 광섬유라는 용어는 단일 보편적인 재료와 파장이 아닌 광범위한 기술 범주를 설명합니다.

650nm 논의는 주로 단거리 산업 및 소비자 통신 링크에서 널리 사용되는 일반적인 PMMA POF에 적용됩니다.

다른 폴리머 조성 및 섬유 구조는 매우 다른 감쇠 특성을 가질 수 있으며 일반적인 PMMA 650nm 창을 훨씬 넘어서는 파장 영역을 지원할 수 있습니다.

이 경계는 중요합니다.

• 따라서 다음과 같이 말하는 것은 잘못입니다:

• 모든 POF는 650nm를 사용해야 합니다.

• 더 정확한 진술은 다음과 같습니다:

• 약 650nm는 일반적인 PMMA POF 시스템의 확립된 작동 영역입니다. 이는 PMMA의 광학 특성과 성숙한 빨간색 방출기 및 수신기 생태계를 일치시키기 때문입니다.

• 엔지니어링 요점: 파장만 선택하지 말고 광 링크를 선택하십시오

• PMMA POF에서 650nm 빨간색 빛의 사용은 역사적 우연이 아니며 단순히 가시 색상을 선택하는 문제가 아닙니다.

• 이는 엔지니어링 관계의 사슬에서 비롯됩니다:

• 섬유 재료 → 감쇠 스펙트럼 → 실용적인 전송 창 → 광원 → 수신기 → 전력 예산 → 허용 가능한 링크 거리

• PMMA는 가시 영역에서 유용한 전송 창을 제공합니다. 빨간색 반도체 방출기는 실용적인 광 전력, 비용 및 구동 요구 사항으로 약 650nm 창 주변에서 작동할 수 있습니다. 이후 수신기 및 산업용 송신기 패밀리가 해당 조합을 중심으로 설계되었습니다.

실리카 다중 모드 섬유는 다른 경로를 따랐으며, 850nm VCSEL 및 레이저 최적화 OM3/OM4 섬유가 사용되었습니다.

이것이 올바른 비교가 단순히 650nm 대 850nm가 아닌 이유입니다.

PMMA + 650nm 광전자 장치 대 실리카 MMF + 850nm 광전자 장치.

광 링크 설계에서 파장은 전체 시스템을 고려할 때만 의미가 있습니다.FAQ플라스틱 광섬유는 왜 650nm를 사용합니까?

일반적인 PMMA POF는 약 650nm를 사용합니다. 이 영역은 실용적인 빨간색 LED 송신기 및 호환되는 수신기와 일치할 수 있는 유용한 저손실 섬유 창을 제공하기 때문입니다. 따라서 파장은 섬유만의 속성이라기보다는 완전한 링크 최적화의 결과입니다.

650nm가 PMMA POF의 최저 손실 파장입니까?

반드시 그런 것은 아닙니다. PMMA는 가시 스펙트럼에 여러 개의 상대적으로 낮은 손실 영역을 가지고 있습니다. 650nm의 중요성은 허용 가능한 섬유 감쇠와 성숙한 빨간색 광전자 부품의 조합에서 비롯되며, 유일하거나 보편적으로 가장 낮은 감쇠 지점 때문이 아닙니다.

PMMA 플라스틱 광섬유는 850nm 빛을 전송할 수 있습니까?

예, 850nm의 빛은 물리적으로 PMMA POF를 통해 전파될 수 있습니다. 그러나 일반적인 PMMA는 일반적으로 유용한 가시 전송 창 주변보다 해당 영역에서 훨씬 덜 유리한 감쇠를 가집니다. 따라서 결과적인 광 손실은 사용 가능한 전송 거리를 크게 줄일 수 있습니다.

다중 모드 유리 섬유는 왜 650nm 대신 850nm를 사용합니까?

실리카 다중 모드 섬유는 PMMA와 다른 재료 특성을 가지며 850nm 주변의 고속 전송에 최적화되었습니다. 최신 OM3 및 OM4 시스템은 850nm VCSEL 송신기와 레이저 최적화 실리카 다중 모드 섬유를 결합하여 PMMA POF와 다른 광학 생태계를 형성합니다.

Broadcom/Avago HFBR POF 시스템은 빨간색 송신기, 호환되는 수신기, 1mm POF, 커넥터 및 정의된 광 전력 예산을 통합 단거리 광 링크로 결합합니다. 따라서 약 650nm의 사용은 고립된 송신기 선택이라기보다는 더 넓은 PMMA POF 시스템 아키텍처를 반영합니다.

POF 파장을 변경하면 최대 전송 거리가 변경됩니까?

예. 섬유 감쇠는 파장에 따라 변합니다. 다른 파장으로 이동하여 감쇠가 증가하면 섬유가 미터당 더 많은 광 전력을 소비합니다. 송신기 출력, 수신기 감도 또는 시스템의 다른 부분이 해당 추가 손실을 보상하지 않는 한 최대 안정적인 전송 거리가 줄어듭니다.