광섬유 대 동축 케이블 | 신호 유형, 구조 및 응용 프로그램 차이점

광섬유와 동축 케이블은 모두 유도 전송 매체의 종류입니다. 그러나 두 가지를 구분하는 몇 가지 주요 요소가 있습니다. 가장 기본적인 차이는 그들이 전송하는 신호의 유형에 있습니다: 광섬유는 광(빛) 신호를 전송하도록 설계되었으며, 동축 케이블은 전기 신호를 전송하는 데 사용됩니다.

광섬유의 정의

광섬유는 최소한의 손실로 빛 신호를 한쪽 끝에서 다른 끝으로 전송하는 유연하고 투명한 파동 안내체입니다. 주로 고순도 유리(일반적으로 실리카) 또는 때때로 플라스틱으로 만들어져 있으며, 코어와 클래딩 구조로 구성됩니다.

코어는 초순수 실리카 유리로 이루어진 중앙, 가장 내부의 영역이며, 빛이 여기를 통해 전파됩니다. 이는 코어보다 낮은 굴절률을 가진 유리로 이루어진 클래딩이라는 층으로 둘러싸여 있습니다. 이 굴절률 차이는 완전 내부 반사를 가능하게 하여 빛이 저감손으로 장거리 여행할 수 있게 합니다.

약한 유리 구조를 물리적 손상, 습기, 환경 스트레스로부터 보호하기 위해 전체 섬유 조립체는 버퍼 코팅이나 플라스틱 재킷이라 불리는 보호 외부층으로 싸여 있습니다.

아래 도표는 광섬유의 스키마 구조를 나타냅니다:

광신호는 광섬유를 통해 완전 내부 반사 원리를 통해 전송됩니다. 빛이 섬유에 도입되면 코어-클래딩 경계에서 연속적인 반사를 겪으면서 코어를 통해 전파됩니다.

완전 내부 반사가 발생하려면 코어의 굴절률이 클래딩보다 높아야 합니다. 이 굴절률 차이는 빛을 효율적으로 섬유를 따라 최소한의 손실로 안내하는 데 필수적입니다.

TIR 원칙에 따르면, 더 밀도가 높은 매질(코어)을 통해 진행하는 빛 선이 임계각보다 큰 각도로 덜 밀도가 높은 매질(클래딩)과 경계를 맞닥뜨릴 때, 빛 선은 굴절되어 나가는 대신 더 밀도가 높은 매질로 완전히 반사됩니다. 이 현상은 빛을 코어 내부에 제한합니다.

빛 선이 코어에 들어오면, 코어-클래딩 경계까지 진행합니다. 굴절률의 차이 때문에, 입사각이 임계각을 초과하면 빛 선은 클래딩으로 통과하는 대신 코어로 다시 반사됩니다. 이 과정은 섬유 길이를 따라 지속적으로 반복되며, 빛 신호가 코어를 따라 직선으로 이동하여 한쪽 끝에서 다른 끝까지 효율성과 저감손으로 여행할 수 있게 합니다.

따라서 완전 내부 반사는 광섬유를 통해 장거리, 고대역폭 광통신을 가능하게 하는 기본 메커니즘입니다.

동축 케이블의 정의

동축 케이블, 일반적으로 "코액스"라고 부르는 것은 전기 신호를 거리를 통해 전송하는 유도 전송 매체의 종류입니다. 전자 흐름을 허용하는 전기 도체로 구성되며, 대부분 전기 전도성이 우수한 구리로 중심 코어를 만들습니다.

동축 케이블은 여러 층으로 구성됩니다: 중앙 구리 도체(고체 또는 가닥), 이를 둘러싼 유전체 절연층, 그리고 일반적으로 구리 또는 알루미늄 호일로 만든 원통형 도체 쉴드입니다. 이 층 구조는 기계적 강도와 환경 보호를 제공하는 외부 절연 재킷으로 추가로 보호됩니다.

"동축"이라는 용어는 내부 도체와 외부 쉴드가 같은 기하학적 축을 공유한다는 사실에서 비롯됩니다. 이러한 설계는 전자자기 간섭(EMI)과 신호 손실을 최소화하여 동축 케이블이 좋은 무결성으로 고주파 신호를 전송하는 데 적합하게 합니다.

아래 도표는 전기 신호를 전송하는 동축 케이블을 나타냅니다:

광섬유:

광섬유는 광주파수(빛) 신호를 전송하는 데 사용됩니다. 높은 대역폭, 전자자기 간섭에 대한 면역력, 그리고 낮은 신호 감쇠로 인해 고화질 텔레비전(HDTV), 통신 네트워크, 데이터 센터, 의료 영상 및 수술 시스템(예: 내시경), 그리고 항공우주 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

동축 케이블:

동축 케이블은 주로 라디오프리퀀시(RF) 신호를 전송하는 데 사용됩니다. 케이블 텔레비전(CATV) 배포 시스템, 광대역 인터넷 연결(예: 케이블 모뎀), 전화 네트워크, 그리고 다양한 라디오 통신 시스템, 안테나 피드 및 네트워킹 장비에서 일반적으로 발견됩니다.

결론

광섬유와 동축 케이블은 모두 중요한 유도 매체로서 신호 전송에 사용되지만, 그들이 전송하는 신호의 유형이 근본적으로 다릅니다—광섬유는 빛 신호를, 동축 케이블은 전기 신호를 전송합니다. 이러한 차이는 각각 특정 응용 분야에 적합한 고유한 성능 특성을 가져다줍니다. 결과적으로, 현대 통신 및 전자 시스템에서 상호 보완적인 역할을 수행합니다.