빛 신호를 전달하는 광섬유의 구조는 어떻게 되는건가요?

Question

광섬유는 빛 신호를 전달한다고 알고 있습니다.

전기 신호가 아닌 빛신호를 전달한다는 것인가요?

어떤 구조이길래 빛을 전달할 수 있나요

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

광섬유의 원리는....

빛의 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 주사할 때, 입사각이 임계각보다 클 경우 굴절하지 않고 경계면에서 전부 반사되는 현상임.

따라서 입사한 빛이 광섬유의 표면 밑에서 연속 반사로 진행하기 때문에 그 원리를 응용하여 내시경 등을 발명한 것입니다. 마치 구부러진 파이프속에 작은 구슬을 넣으면 이리저리 부딪치면서 밖으로 나가지 않고 계속 파이프를 따라가는 구슬이 광자라고 보면 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

광섬유는 마치 속이 비어있는 긴 빨대처럼 생긴 가느다란 섬유로 중심에 빛을 전달하는 코어와 그 주변을 둘러싸고 있는 클래딩으로 구성되어 있습니다. 코어는 빛의 속도가 더 빠른 물질로 만들어져 있고 클래딩은 코어보다 빛의 속도가 느린 물질로 만들어져 있습니다.

빛은 코어를 따라 이동하는데 코어와 클래딩 사이의 경계에서 빛이 완전히 반사되어 밖으로 새어나가지 않고 계속해서 코어 안을 이동합니다. 이러한 현상을 전반사라고 합니다. 마치 빛이 코어 안에 갇혀서 섬유를 따라 이동하는 것처럼 보이는 것이죠. 이렇게 광섬유는 전기 신호 대신 빛 신호를 빠르고 안정적으로 먼 거리까지 전달할 수 있습니다.

즉 광섬유는 빛의 전반사 원리를 이용하여 빛 신호를 효율적으로 전달하는 역할을 하는 것입니다.

간단히 말해 광섬유는 빛이 빠져나가지 못하도록 만든 특수한 구조를 가지고 있어 빛 신호를 멀리까지 보낼 수 있는 통로 역할을 하는 것입니다.