[정보통신기술사/기출/107회][광통신] NZ-DSF(Non-Zero Dispersion Shift Fiber)란?

[정보통신기술사/기출/107회][광통신] NZ-DSF(Non-Zero Dispersion Shift Fiber) - 단답형

 

NZ-DSF

  광섬유는 하나의 광 코어 내에 다수의 광선이 진행할 수 있는 다중모드(Multi Mode) 광섬유와 하나의 광선(Mode)만이 진행할 수 있는 단일모드(Single Mode) 광섬유로 구분된다.

 

[그림1. 싱글모드 광섬유]

 

[그림2. 멀티모드 광섬유]

 

 

  특히 1,310nm 파장에서 최적화된 전통적인 광섬유를 표준 단일모드 광섬유라고 하는데, 해당 파장 부근에서 분산(Dispersion) 값이 0(영분산점)이다. 하지만 광섬유는 재질 면에서 파장-손실 특성에 따라 이 파장대보다는 1,550nm에서 가장 낮은 손실 값을 갖는다. 따라서 영분산점을 1,550nm로 이동시킨 광섬유가 사용되는데, 이를 분산천이 광섬유(DSF, Dispersion Shift Fiber)라고 한다. 즉, 광섬유의 비굴절률차, 굴절률 분포 등을 변경하여 단일모드 광섬유의 색분산을 상쇄시킴으로써 (동시에 손실 값은 줄어들어) 중계거리를 늘릴 수 있다.

 

[그림3. 광섬유의 손실요인] 레일리 산란(Rayleigh Scattering), 광섬유 축의 휨/구조결함 등에 의한 반사 및 산란, 적외부/자외부에서의 고유손실 등이 있다. 1.6um 이하의 단파장에서는 레일리 손실이 주된 요인이며, 그 이상의 장파장 측에서는 고유 흡수손실이 주요인이다. 출처: http://optics.khu.ac.kr

 

[그림4. 표준 단일모드 광섬유의 분산천이] 표준 SMF(Single Mode Fiber)의 영분산점이 1,310nm에서 1,550nm로 분산천이 되었다.

 

 

  하지만, 이 저손실 파장대역도 파장분할 다중화(WDM, Wavelength Division Multiplexing) 전송방식에서는 채널 간 간섭에 따라 4파장 혼합현상(FWM, Four Wave Mixing)과 같이 원하지 않는 파장에서 신호가 발생하거나, 신호세기가 감쇄하는 등의 문제가 발생한다. 분산 값이 0이면 광을 구성하는 각 파장 성분들의 속도가 같아져 이러한 비선형 광학효과가 심해지는 것이다. 따라서 이를 막기 위해 손실이 낮은 1,550nm 파장대 쪽으로 분산천이(Dispersion-Shifted) 되었으면서도 분산 값은 0이 아닌 "비영분산천이 광섬유(NZ-DSF, Non-Zero Dispersion Shift Fiber)"를 사용한다. 특히 1,550nm대역을 좁게 나누어 쓰는 DWDM(Dense WDM) 방식에서 이 NZ-DSF가 유용하다.

 

 

[그림5. DWDM] Dense Wavelength Division Multiplexing. 1,550nm 대역에서 파장사이의 간격을 세밀하게 사용하여 수십~수백개 파장의 광신호를 동시에 변조시키며 장거리에 사용. 출처: http://www.ktword.co.kr

 

[그림6. CWDM] Coarse Wavelength Division Multiplexing. DWDM보다 파장 간격이 넓고 광증폭기를 잘 사용하지 않는 단거리 전송에 주로 사용. 출처: http://www.ktword.co.kr

 

[그림7. NZ-DSF] 손실이 적어 장거리 전송이 가능한 1,550nm 파장과 가까운 대역이지만 해당 파장에서 분산 값이 0이 아니므로 비선형 광학효과가 덜 나타나게 된다.