유리 광섬유: 속성, 응용 프로그램, 제조
사용되는 유리의 종류
광섬유에 사용되는 유리에는 여러 유형이 있습니다.
- 고순도 실리카: 이 유리는 뛰어난 광학 선명도와 낮은 감쇠를 제공합니다. 개구수는 약 0.2입니다. 따라서 통신과 같은 응용 분야에 특히 적합합니다.
- 도핑된 실리카: 고순도 silicia와 비교하여 특수 응용 분야를 위한 굴절률을 향상시킵니다. 개구수는 일반적으로 0.37에서 0.39 사이입니다. 일반적인 응용 분야에는 광섬유 측정 시스템이 포함됩니다.
- 붕규산 유리와 같은 다성분 유리: 이 유형은 세 가지 중 가장 높은 개구수를 가지고 있습니다. 다성분 유리로 제작된 Light Guide는 최대 120도의 수용 각도를 제공하는 반면, 이미지 가이드는 최대 180도의 수용 각도와 1의 개구수를 달성할 수 있습니다. 특정 성능 및 비용 요구 사항에 맞게 사용자 정의할 수 있으며 주로 조명 및 이미징 응용 분야에 사용됩니다.
Understanding the properties and applications of glass optical fibers(유리 광섬유의 특성과 응용에 대한 이해)
유리 섬유는 매우 유연하며 화학 물질 노출, 고온 및 저온 또는 압력과 같은 다양한 환경 요인의 영향을 받지 않습니다. 또한 전기 간섭의 위험이 없습니다. 이러한 광섬유의 고유한 특성으로 인해 까다로운 환경(예: 광원, 센서 또는 카메라와 같은 전자 장치를 실제 응용 분야에서 분리)에서 안정적이고 효율적인 시스템을 개발하는 데 필수적입니다.유리 광섬유는 어떻게 작동합니까?
광섬유의 기능 원리
유리 광섬유의 코어 및 클래딩
광 투과율
라이트 가이드는 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 빛을 전달합니다. SCHOTT섬유의 배열은 매우 균일한 조명을 생성하기 위해 무작위화될 수 있습니다.
이미지 전송
이미지 가이드는 이미지를 장거리로 전송하고 확대, 축소 또는 반전할 수 있습니다. 이미지 가이드의 각 광섬유는 단일 이미지 픽셀로 볼 수 있으며, 이는 광섬유의 배열을 중요하게 만듭니다.
단일 모드 vs. 다중 모드 광섬유
단일 모드 광섬유
단일 모드 파이버는 작은 코어(< 10 µm) and a large cladding. As a result, only one light ray is transmitted, which leads to low loss and only minor scattering. Those fibers are usually preferred for long distance datacom.
다중 모드 광섬유
다중 모드 광섬유는 큰 코어(> 10μm)와 작은 클래딩을 가지고 있습니다. 큰 코어는 임계각 아래의 모든 천사에서 모든 광선이 광섬유를 따라 이동할 수 있도록 합니다. 따라서 조명 및 이미징 응용 분야에 이상적입니다.
유리 광섬유의 주요 특성 및 장점
기술적 특성 덕분에 유리 광섬유는 다른 재료에 비해 많은 이점을 제공합니다. 따라서 유리 광섬유는 현대 기술 응용 분야에서 없어서는 안 될 필수 요소입니다.
광섬유가 유리로 만들어진 이유는 무엇입니까?
유리봉을 가열하면 사람 머리카락 정도의 얇은 유리 섬유를 그릴 수 있습니다. 인발 공정의 속도는 섬유 두께를 결정하고, 이는 차례로 섬유의 유연성을 결정합니다. 섬유 직경이 작을수록 굽힘 반경이 작아집니다. 이러한 점에서 특수 유리로 만든 섬유는 플라스틱 섬유보다 훨씬 더 유연하고 유연합니다.
차단 루프 테스트는 유리 섬유의 유연성을 테스트하는 데 사용됩니다. 이것은 유연한 유리 섬유를 루프에 배치하여 섬유가 끊어질 때까지 더 단단히 당겨짐으로써 수행됩니다. 이 테스트는 예를 들어 두께가 50마이크로미터인 유리 섬유가 약 5mm의 굽힘 반경을 견딜 수 있음을 보여주었습니다.
광섬유 가이드의 종류
유리 광섬유는 일반적으로 가이드 또는 케이블이라고 하는 유연하고 단단한 제품으로 만들 수 있습니다. 유연한 광섬유 케이블은 종종 단단한 케이블보다 길며 일반적으로 검사 대상이 모서리 주변이나 좁고 접근하기 어려운 공간에 있을 때 사용됩니다. 이를 위해서는 높은 수준의 유연성과 움직임이 필요하며, 예를 들어 유연한 내시경에 필요합니다.
Rigid light 또는 image guide는 융합된 섬유 다발로 구성됩니다. 일반적인 조명 응용 분야에는 치과 장비 또는 단단한 내시경용 광 가이드가 포함됩니다. 이미징 응용 분야의 경우 다양한 테이퍼 및 페이스플레이트를 만드는 데 사용되며, 이는 입력 표면에서 출력 표면으로 확대, 축소 또는 반전된 이미지를 전송할 수 있습니다. 의료 분야의 예를 들자면, 안면 보호판은 X선 촬영에 사용됩니다. 하이브리드 변형도 사용할 수 있습니다.
유리 광섬유 케이블: 제작 방법
섬유 드로잉
정밀 번들링 및 압출
a) 정밀 번들링
여러 개의 기본 번들이 모여 최종 섬유 번들을 형성하며, 유연한 번들 내의 섬유 배열은 일반적으로 임의적입니다. 특정 응용 프로그램의 경우 섬유를 무작위 패턴(light guide) 또는 특정 패턴(image guide)으로 배열해야 할 수 있습니다.
b) 압출
최종 섬유 번들에는 케이블을 형성하기 위해 압출 라인에서 폴리머로 피복할 수 있는 옵션이 있습니다. 후속 조립 공정에서 섬유 번들 및 케이블은 고객 요구 사항에 따라 길이로 절단되고 엔드 슬리브가 장착됩니다.
종료 종료
다시 그리기 및 모양 바꾸기
연삭 및 연마
품질 검사
광섬유는 왜 유리로 만들어지나요?
광섬유는 높은 선명도와 낮은 감쇠를 포함한 탁월한 광학 특성 때문에 유리로 만들어집니다. 유리 섬유는 의료, 산업, 항공, 자동차 및 방위 분야의 중요한 응용 분야에 필수적인 안정적이고 효율적인 광 투과를 제공합니다. 또한 유리는 탁월한 기계적, 열적, 화학적 특성을 제공하므로 열악한 환경에서 사용하기에 매우 적합합니다.
광섬유의 유리 vs. 플라스틱
두 재료 모두 특정 용도가 있지만 유리 광섬유는 고성능 응용 분야에 더 우수합니다. 그들은 플라스틱 광섬유에 비해 더 낮은 감쇠, 더 높은 대역폭 및 더 나은 환경 저항을 제공합니다.
1. 우량한 가벼운 성과
Flexible Light Guide와 Rigid Light Guide의 기반이 되는 유리 광섬유는 매우 높은 광 투과 성능을 제공합니다. 유리의 높은 연색 지수는 광섬유로 들어오고 나가는 빛의 파장 변화를 최소화합니다. 유리 섬유는 또한 최대 1의 큰 개구수를 자랑하여 더 많은 빛을 통과시키고 더 작은 섬유 다발로 더 넓은 영역을 비춥니다. 반대로, 고분자 광섬유는 재료 제약에 의해 최대 조리개 0.5로 제한됩니다.
2. 힘과 융통성
유리 섬유는 매우 얇은 직경으로 줄일 때 뛰어난 강도와 유연성을 결합합니다. 이 독특한 조합을 통해 유리 섬유를 30미크론만큼 얇게 제조할 수 있어 좁은 곡률 반경을 구현할 수 있습니다. 대조적으로, 폴리머 섬유는 일반적으로 직경이 500미크론에서 시작하며 종종 1mm를 초과합니다. 이미징 응용 분야의 경우 개별 유리 섬유는 직경이 4미크론만큼 작아 높은 픽셀 해상도와 상세하고 선명한 이미지를 제공할 수 있습니다.
3. 열 안정성
유리는 최대 350°C의 온도에서 안정성을 유지하므로 유리 섬유 번들 또는 견고한 라이트 가이드는 의료 응용 분야 또는 열악한 산업 환경의 오토클레이브 살균과 같은 고온 응용 분야에 적합합니다. 그러나 고분자 섬유는 일반적으로 최대 80°C의 온도만 견디기 때문에 이러한 고온 공정에는 적합하지 않습니다.
4. 디자인 유연성
유리 섬유의 직경이 매우 작기 때문에 많은 수의 개별 섬유가 컴팩트한 다발에 들어갈 수 있어 작은 공간에서 복잡한 형상을 쉽게 만들 수 있습니다. 또한 유리 섬유 번들은 단일 광원의 빛을 여러 위치로 효율적으로 분배하여 적색, 녹색 및 청색 LED 광을 혼합하여 균일한 백색광을 생성할 수 있습니다. 번들에 포함된 유리 섬유의 수가 많을수록 두꺼운 폴리머 섬유에 비해 더 균일한 광 출력을 얻을 수 있습니다.
5. 내화학성
유리의 높은 내화학성은 세척제, 세제, 산, 염기, 용제 또는 접착제에 노출될 때 불활성 상태를 유지하여 유리 부품을 내구성 있고 쉽게 청소할 수 있도록 합니다. 대조적으로, 폴리머는 다양한 화학 물질과 반응 할 수 있습니다.유리 광섬유의 응용
왜 SCHOTT인가?
130년 이상의 경험을 가진 SCHOTT 는 광학 유리 분야의 세계 최고의 전문가입니다. 우리의 지식, 혁신 및 세부 사항에 대한 관심은 귀하의 산업 및 요구 사항이 무엇이든 상관없이 올바른 솔루션을 찾는 데 전폭적인 지원을 제공할 것임을 보장합니다.
