맨위로가기

다중 모드 광섬유

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

다중 모드 광섬유는 단일 모드 광섬유보다 코어 직경이 크고, 여러 개의 빛의 전파 모드를 지원하는 광섬유의 한 종류이다. 통신 장비가 단일 모드 광섬유를 사용하는 장비보다 저렴하고, 건물 내 백본 애플리케이션에 주로 사용된다. 다중 모드 광섬유는 분광학, 레이저 용접 등 다양한 분야에서 활용된다. 다중 모드 광섬유는 코어와 피복의 직경, 굴절률 프로파일, 모드 대역폭 등에 따라 OM1, OM2, OM3, OM4, OM5 등 여러 종류로 분류되며, 각 종류별로 전송 속도와 거리에 차이가 있다. 또한, 자켓 색상으로 광섬유의 종류를 구분하며, IEC 61280-4-1 표준은 "둘러싸인 플럭스"를 정의하여 링크 손실 측정을 용이하게 한다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 광섬유 - 테이퍼드 광섬유
    테이퍼드 광섬유는 단면이 점차 감소하는 광섬유로, 단열 디자인은 빛 손실을 최소화하고 비단열 디자인은 신호 손실을 유발하며, 직경 감소를 통해 광선 강도 증가 및 모드 필드 직경 감소를 유도하고 불꽃 가열 방식으로 주로 제조된다.
다중 모드 광섬유

2. 다중 모드 광섬유의 활용

다중 모드 광섬유는 통신 및 비통신 분야에서 다양하게 활용된다. 통신 분야에서는 단일 모드 광섬유보다 저렴한 장비로 시스템 구축이 가능하며,[1] 건물 내 백본(backbone) 애플리케이션, 집중식 케이블링, 통신 인클로저에 광섬유 등에 사용된다. 비통신 분야에서는 소형 광섬유 분광 장비의 빛 신호 전송, 레이저 용접 등에 사용되며, 최초의 휴대용 분광기 개발에 기여했다.[2]

2. 1. 통신

단일 모드 광섬유를 사용하는 장비보다 저렴한 장비를 사용하여 다중 모드 광섬유 통신을 할 수 있다.[1] 일반적인 전송 속도 및 거리 제한은 최대 2km 거리에서 100Mbit/s (100BASE-FX), 최대 1000m에서 1Gbit/s, 최대 550m에서 10Gbit/s이다.[2]

높은 용량과 신뢰성으로 인해 다중 모드 광섬유는 일반적으로 건물 내 백본(backbone) 애플리케이션에 사용된다. 점점 더 많은 사용자들이 광섬유를 데스크톱이나 구역까지 연결하여 광섬유의 이점을 활용하고 있다. 집중식 케이블링 및 통신 인클로저에 광섬유와 같은 표준 준수 아키텍처는 각 층에 활성 전자 장치를 배치하는 대신 통신실에서 전자 장치를 집중화함으로써 광섬유의 거리 기능을 활용할 수 있는 기능을 사용자에게 제공한다.

2. 2. 비통신

다중 모드 광섬유는 소형 광섬유 분광 장비(분광기, 광원 및 샘플링 액세서리)로 빛 신호를 전송하는 데 사용되며, 최초의 휴대용 분광기 개발에 중요한 역할을 했다.

또한 다중 모드 광섬유는 레이저 용접과 같이 높은 광 출력을 광섬유를 통해 전달해야 할 때 사용된다.[2]

3. 단일 모드 광섬유와의 비교

단일 모드 광섬유와 비교했을 때, 다중 모드 광섬유는 몇 가지 중요한 차이점을 갖는다.


  • 코어 직경 및 모드 분산: 다중 모드 광섬유는 코어 직경이 더 커서 여러 전파 모드를 지원한다. 이로 인해 모드 분산이 발생하여 신호 품질이 저하되고 전송 거리가 제한된다. 반면, 단일 모드 광섬유는 단일 모드로만 빛을 전달하여 모드 분산이 발생하지 않는다.
  • 광원 및 색 분산: 다중 모드 광섬유는 주로 발광 다이오드(LED) 광원을 사용하는데, LED는 다양한 파장의 빛을 생성하여 색 분산을 일으킨다. 색 분산 또한 신호 품질 저하의 원인이 된다. 단일 모드 광섬유는 결맞음 광을 생성하는 레이저를 사용하여 색 분산의 영향을 줄인다.
  • 대역폭-거리 곱: 이러한 차이점들로 인해 다중 모드 광섬유는 단일 모드 광섬유에 비해 대역폭–거리 곱이 낮아, 장거리 및 고용량 통신에는 적합하지 않다.
  • 자켓 색상: 광섬유는 자켓 색상으로 구분하기도 한다. 표준 TIA-598C에 따르면, 비군사용 단일 모드 광섬유는 노란색, 다중 모드 광섬유는 주황색 또는 청록색 자켓을 사용한다.[4] 일부 고성능 OM4 광섬유는 보라색을 사용하기도 한다.[5]


광섬유 내 횡전기 (TE) 모드의 에너지 분포. 파장(λ)과 섬유 반경(R)의 비율에 따라 허용되는 모드의 수가 달라진다.

3. 1. 코어 직경

단일 모드 광섬유와 다중 모드 광섬유의 주요 차이점은 코어 직경이 훨씬 크다는 점이다. 다중 모드 광섬유의 코어 직경은 일반적으로 50~100 마이크로미터(µm)로, 전송되는 빛의 파장보다 훨씬 크다. 큰 코어와 큰 개구수는 다중 모드 광섬유가 단일 모드 광섬유보다 더 많은 빛을 모을 수 있게 한다. 실용적인 측면에서 더 큰 코어 크기는 연결을 단순화하고, 850 nm 및 1300 nm 파장에서 작동하는 발광 다이오드(LED) 및 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)와 같은 저렴한 전자 장치를 사용할 수 있게 한다. (통신에 사용되는 단일 모드 광섬유는 일반적으로 1310 또는 1550 nm에서 작동한다[3]).

3. 2. 모드 분산

다중 모드 광섬유는 단일 모드 광섬유보다 코어 크기가 커서 하나 이상의 전파 모드를 지원한다. 따라서 모드 분산의 제한을 받는 반면, 단일 모드는 그렇지 않다.[3]

모드 분산으로 인해 다중 모드 광섬유는 단일 모드 광섬유보다 펄스 확산 속도가 높으며, 이는 다중 모드 광섬유의 정보 전송 용량을 제한한다.

단일 모드 광섬유는 빛을 하나의 전파 모드로만 제한하여 강렬하고 회절 한계 지점으로 초점을 맞출 수 있기 때문에 종종 고정밀 과학 연구에 사용된다.

3. 3. 대역폭-거리 곱

단일 모드 광섬유에 비해 다중 모드 광섬유의 대역폭–거리 곱 한계는 낮다. 다중 모드 광섬유는 코어 크기가 커서 하나 이상의 전파 모드를 지원한다. 따라서 모드 분산의 제한을 받는 반면, 단일 모드는 그렇지 않다.[1]

3. 4. 색 분산

다중 모드 광섬유와 함께 사용되는 발광 다이오드(LED) 광원은 다양한 파장을 생성하며, 각 파장은 다른 속도로 전파된다. 이러한 현상을 색 분산이라고 하며, 이는 다중 모드 광섬유 광 케이블의 유효 길이에 제한을 준다. 반면, 단일 모드 광섬유에 사용되는 레이저는 단일 파장의 결맞음 광을 생성하여 색 분산의 영향이 적다.[3]

3. 5. 응용 분야

다중 모드 광섬유는 단일 모드 광섬유보다 코어 직경이 훨씬 커서(일반적으로 50~100 마이크로미터) 빛을 더 많이 모을 수 있다. 큰 코어 크기는 연결을 단순화하고, 발광 다이오드(LED) 및 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)와 같은 저렴한 전자 장치를 사용할 수 있게 한다. 그러나 대역폭–거리 곱 한계는 단일 모드 광섬유보다 낮다.[3]

다중 모드 광섬유는 코어 크기가 커서 하나 이상의 전파 모드를 지원하므로 모드 분산의 제한을 받는다. 또한, LED 광원은 다양한 파장을 생성하여 색 분산을 일으키고, 이는 광 케이블의 유효 길이를 제한한다. 반면, 단일 모드 광섬유는 결맞음 광을 사용하여 펄스 확산 속도가 낮아 정보 전송 용량이 크다.

단일 모드 광섬유는 빛을 하나의 전파 모드로만 제한하여 강렬하고 회절 한계 지점으로 초점을 맞출 수 있기 때문에 고정밀 과학 연구에 주로 사용된다.

표준 TIA-598C는 단일 모드 섬유에 노란색 자켓을, 다중 모드 섬유에 주황색 또는 청록색 자켓을 사용할 것을 권장한다.[4] 일부 공급업체는 고성능 OM4 통신 섬유에 보라색을 사용한다.[5]

3. 6. 비용

단일 모드 광섬유를 사용하는 장비보다 다중 모드 광섬유를 이용한 통신에 사용되는 장비가 더 저렴하다.[1] 더 큰 코어 크기는 연결을 단순화하고 850 nm 및 1300 nm 파장에서 작동하는 발광 다이오드(LED) 및 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)와 같은 저렴한 전자 장치의 사용을 가능하게 한다(통신에 사용되는 단일 모드 섬유는 일반적으로 1310 또는 1550 nm에서 작동한다[3]).

4. 다중 모드 광섬유의 종류

다중 모드 광섬유는 코어와 피복 직경, 굴절률 프로파일, ISO 11801 표준에 따른 OM 등급 (OM1, OM2, OM3, OM4, OM5) 등으로 종류를 구분할 수 있다.

ISO 11801 표준에서는 모드 대역폭을 기준으로 다중 모드 광섬유를 OM1, OM2, OM3, OM4, OM5로 분류한다. OM은 '광학 다중 모드(optical multi-mode)'를 의미한다. 각 표준에 따라 지원하는 이더넷 속도와 최대 전송 거리가 다르다.[8][9]

TIA-598C 표준에 따르면, 비군사용 다중 모드 광섬유는 재킷 색상으로 구분할 수 있다. OM1과 OM2는 주황색, OM3와 OM4는 아쿠아색 재킷을 사용한다. 일부 공급업체는 OM4+에 보라색을 사용하며, OM5는 공식적으로 라임 그린 색상이다.[4]

수년 동안 62.5/125 μm (OM1) 및 50/125 μm 다중 모드 광섬유 (OM2)가 구내 응용 분야에서 널리 사용되었다. 이 광섬유들은 이더넷(10 Mbit/s)에서 기가비트 이더넷(1 Gbit/s)까지 지원하며, 코어 크기가 커서 LED 송신기에 적합했다. 그러나 더 빠른 속도의 네트워크로 업그레이드되면서 레이저 최적화된 50/125 μm 다중 모드 광섬유 (OM3, OM4)가 주로 사용되고 있다. 레이저 최적화 다중 모드 광섬유(LOMMF)는 850 nm VCSEL과 함께 사용하도록 설계되었다. 광섬유 제조업체는 제조 공정을 개선하여 최대 400m까지 10 GbE를 지원하는 케이블을 만들 수 있게 되었다.

일부 200 및 400 기가비트 이더넷 속도(예: 400GBASE-SR4.2)는 다중 모드 광섬유에 파장 분할 다중화(WDM)를 사용한다. 2017년에는 OM5가 TIA 및 ISO에서 WDM MMF에 대해 표준화되었으며, 850 nm에 대한 최소 모드 대역폭뿐만 아니라 850~953 nm에 걸쳐 있는 곡선을 지정한다.[10]

4. 1. 코어 및 피복 직경

다중 모드 광섬유는 코어와 피복 직경으로 구분된다. 예를 들어 62.5/125 μm 다중 모드 광섬유는 코어 크기가 62.5 마이크로미터(μm)이고 피복 직경이 125 μm이다.[6] 코어와 피복 사이의 전이는 스텝 지수형 프로파일처럼 급격하거나, 그레이드 지수형 프로파일처럼 점진적일 수 있다. 이 두 유형은 분산 특성이 달라 유효 전파 거리가 다르다.[6] 다중 모드 광섬유는 그레이드 지수형 광섬유 또는 스텝 지수형 프로파일로 제작될 수 있다.[7]

또한 다중 모드 광섬유는 ISO 11801 표준에 따라 OM1, OM2, OM3, OM4, OM5로 분류된다. OM은 '광학 다중 모드(optical multi-mode)'를 의미한다. OM4는 2009년 8월에 TIA에서 최종 확정되었으며,[8] OM4 케이블은 40 및 100 Gbit/s에서 125 m 링크를 지원한다.[9] OM5는 2017년에 TIA 및 ISO에서 WDM MMF에 대해 표준화되었다.[10]

종류코어 직경 (μm)피복 직경 (μm)권장 재킷 색상비고
OM162.5125주황색
OM250125주황색
OM350125아쿠아레이저 최적화
OM450125아쿠아레이저 최적화, 일부 공급업체는 보라색("OM4+") 사용
OM550125라임 그린


4. 2. 굴절률 프로파일

다중 모드 광섬유는 코어와 피복 직경으로 설명된다. 예를 들어 62.5/125 μm 다중 모드 광섬유는 62.5 마이크로미터(μm)의 코어 크기와 125 μm의 피복 직경을 갖는다. 코어와 피복 사이의 굴절률 변화는 스텝 지수형 프로파일처럼 급격하거나, 그레이드 지수형 프로파일처럼 점진적일 수 있다. 이 두 가지 유형은 서로 다른 분산 특성을 가지므로 유효 전파 거리가 다르다.[6] 다중 모드 광섬유는 그레이드 지수형 광섬유 또는 스텝 지수형 프로파일로 제작될 수 있다.[7]

굴절률 프로파일은 VCSEL 전송을 향상시켜 펄스 확산을 방지함으로써, 광섬유가 더 긴 거리에서 신호 무결성을 유지하고 대역폭을 최대화하는 데 기여한다.

4. 3. 표준 분류 (OMx)

ISO 11801 표준에 따라 다중 모드 광섬유는 OM1, OM2, OM3, OM4, OM5로 분류되며, 이는 모드 대역폭을 기반으로 한다. OM은 '광학 다중 모드(Optical Multi-mode)'를 의미한다.[8][9]

  • OM1: 코어 직경 62.5/125µm, 주황색 재킷, 200/500 MHz·km (850/1300nm)의 최소 모드 대역폭을 가진다. 주로 패스트 이더넷(100BASE-FX)에 사용되며, 기가비트 이더넷(1000BASE-SX)에서는 275m, 10기가비트 이더넷(10GBASE-SR)에서는 33m까지 지원한다.
  • OM2: 코어 직경 50/125µm, 주황색 재킷, 500/500 MHz·km (850/1300nm)의 최소 모드 대역폭을 가진다. 기가비트 이더넷(1000BASE-SX)에서 550m, 10기가비트 이더넷(10GBASE-SR)에서 82m까지 지원한다.
  • OM3: 레이저 최적화된 50/125µm 광섬유(LOMMF)로, 아쿠아색 재킷, 1500/500 MHz·km (850/1300nm)의 최소 모드 대역폭을 가진다. 850nm VCSEL과 함께 사용되어 10기가비트 이더넷(10GBASE-SR)에서 300m, 40기가비트 이더넷(40GBASE-SR4) 및 100기가비트 이더넷(100GBASE-SR10)에서 100m까지 지원한다.
  • OM4: 레이저 최적화된 50/125µm 광섬유(LOMMF)로, 아쿠아색 또는 보라색 재킷, 3500/500 MHz·km (850/1300nm)의 최소 모드 대역폭을 가진다. 10기가비트 이더넷(10GBASE-SR)에서 400m, 40기가비트 이더넷(40GBASE-SR4) 및 100기가비트 이더넷(100GBASE-SR10)에서 150m까지 지원한다.
  • OM5: 광대역 다중 모드 광섬유(WBMMF)로, 라임 그린색 재킷, 3500/1850/500 MHz·km (850/953/1300nm)의 최소 모드 대역폭을 가진다. 파장 분할 다중화(WDM) 기술을 사용하여 40기가비트 이더넷 및 100기가비트 이더넷에서 더 높은 전송 용량을 제공한다.


LOMMF (OM3, OM4)는 모드 분산을 줄이기 위해 제조 과정에서 굴절률 프로파일을 개선하여 VCSEL 전송에 최적화되었다. 이를 통해 광섬유는 더 긴 거리에서 신호 무결성을 유지하고 대역폭을 최대화한다.[4]

다중 모드 광섬유 표준 분류
분류코어/피복 직경 (µm)재킷 색상최소 모드 대역폭 (MHz·km)100BASE-FX1000BASE-SX10GBASE-SR40GBASE-SR4/SWDM4100GBASE-SR10
OM162.5/125주황색200 / – / 5002000m275m33m지원 안함지원 안함
OM250/125주황색500 / – / 5002000m550m82m지원 안함지원 안함
OM350/125아쿠아1500 / – / 5002000m550m300m100m100m
OM450/125아쿠아, 보라색3500 / – / 5002000m550m400m150m150m
OM550/125라임 그린3500 / 1850 / 5002000m550m400m150m150m


4. 4. 자켓 색상

TIA-598C 표준에 따라, 비군사용 다중 모드 광섬유는 주황색(OM1 및 OM2) 또는 아쿠아색(OM3 및 OM4) 재킷을 사용한다.[4] 일부 공급업체는 OM4+에 보라색을 사용하며, OM5 광섬유는 공식적으로 라임 그린 색상이다. 단일 모드 광섬유에는 노란색 재킷이 사용된다.

5. Encircled Flux (EF)

IEC 61280-4-1(현재 TIA-526-14-B) 표준은 다중 모드 광섬유 코어가 과도하게 채워지거나 부족하게 채워지지 않도록 하기 위해 테스트 광 주입 크기(다양한 섬유 직경에 대해)를 지정하는 ''둘러싸인 플럭스''(encircled flux)를 정의한다. 이는 보다 재현 가능하고 변동이 적은 링크 손실 측정을 가능하게 한다.[22]

참조

[1] 웹사이트 Multimode Fiber for Enterprise Networks http://www.fols.org/[...] 2008-06-04
[2] 웹사이트 OM4 - The next generation of multimode fiber http://www.fols.org/[...] 2012-05-16
[3] 웹사이트 Fiber Optic Cable Tutorial http://www.arcelect.[...] 2007-10-01
[4] 웹사이트 Fiber optic cable color codes http://www.thefoa.or[...] The Fiber Optic Association 2009-09-17
[5] 웹사이트 Who is Erika Violet and what is she doing in my data center? http://www.belden.co[...] Belden 2013-09-11
[6] 웹사이트 Optical Fibers Explained http://www.fia-onlin[...] 2011-04-09
[7] 웹사이트 Fiber Optics Overview http://www.wildpacke[...] 2012-11-23
[8] 웹사이트 Meeting Report #14 http://www.tiaonline[...] Telecommunications Industry Association
[9] 웹사이트 Next generation fiber arrives http://www.cnsmagazi[...] Business Information Group 2010-01-01
[10] 문서 IEEE 802.3 Clause 150
[11] 웹사이트 100BASE-FX Technical Brief http://www.hp.com/rn[...] 2012-11-20
[12] 문서 IEEE 802.3-2012 Clause 38.3
[13] 문서 IEEE 802.3 38.4 PMD to MDI optical specifications for 1000BASE-LX
[14] 웹사이트 Cisco Mode-Conditioning Patch Cord Installation Note http://www.cisco.com[...] 2015-02-20
[15] 문서 As with all multi-mode fiber connections, the MMF segment of the patch cord should match the type of fiber in the cable plant (Clause 38.11.4).
[16] 웹사이트 Cisco 10GBASE X2 Modules Data Sheet http://www.cisco.com[...] Cisco 2015-06-23
[17] 웹사이트 What is a 10GBASE-LRM transceiver and why do I need it? https://www.cbo-it.d[...] CBO GmbH 2019-12-03
[18] 웹사이트 40GE SWDM4 QSFP+ Optical Transceiver Finisar Corporation https://www.finisar.[...] 2018-02-06
[19] 웹사이트 IEEE 802.3 http://www.ieee802.o[...] 2014-10-31
[20] 웹사이트 40G Extended Reach with Corning Cable Systems OM3/OM4 Connectivity with the Avago 40G QSFP+ eSR4 Transceiver http://csmedia.corni[...] Corning 2013-08-14
[21] 웹사이트 TIA Updates Data Center Cabling Standard to Keep Pace with Rapid Technology Advancements https://www.tiaonlin[...] TIA 2017-08-09
[22] 웹사이트 Encircled flux improves test equipment loss measurements http://www.cablingin[...] 2017-06-01


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com