광섬유 기술 개발의 새로운 트렌드

11월 14일에 열린 2023 글로벌 광섬유 통신 개발 서밋에서 국제전기통신연합의 자오 후린 사무총장은 “광섬유가 없었다면 정보화 시대도 없었을 것”이라고 말했습니다.

정보화 사회의 인프라로서 광통신의 중요성은 자명합니다. 현재 전 세계 광섬유 네트워크는 전 세계 인구의 91%에 해당하는 70억 명 이상의 인구를 커버하고 있습니다. 지난 20년 동안 전 세계 모바일 데이터 트래픽은 160배 이상 증가했으며, 그 대부분은 광섬유 전송을 통해 지원되고 있습니다.

하지만 4G에 비해 5G는 성능은 10배, 전력 소비는 100배 더 높습니다. 즉, 1GB의 데이터를 전송할 때마다 5G는 4G보다 1000배 더 많은 정보를 소비할 수 있습니다.

신호 전송 시 발생하는 열로 인해 1GB의 데이터가 전송될 때마다 광섬유의 유효 전송 거리는 약 13킬로미터씩 단축됩니다. 즉, 광섬유에서 아무런 처리를 하지 않으면 데이터 양이 증가함에 따라 전송 거리가 현저히 감소합니다.

광섬유의 전송 용량을 향상시키는 방법은 5G의 대규모 배포에 있어 핵심이 되었습니다. 기술 수준에서는 레이저 변조기(LPM) 및 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)와 같은 고급 변조 기술을 적용하여 광섬유의 전송 효율을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

• 그 중 LPM 기술은 데이터 전송 중에 광섬유의 안정적인 전력을 유지하여 광섬유의 전송 거리를 향상시킬 수 있습니다. 데이터에 따르면 LPM 기술을 사용하는 단일 모드 광섬유는 100km 이상의 전송 거리를 달성할 수 있습니다. .
• 그러나 각 변조 방법의 장점과 한계로 인해 현재 위의 문제를 완전히 해결할 수 있는 기술은 없습니다. 따라서 다양한 기술이 서로 협력하여 실제 필요에 따라 가장 적합한 솔루션을 선택해야 합니다.
• 실제로 과학자들은 기술 업그레이드 외에도 광 신호 전송 손실을 줄이기 위해 다양한 새로운 광섬유 소재를 지속적으로 개발하고 있습니다. 예를 들어 미국 코넬대학교 연구팀은 기존 유리 광섬유보다 10배 이상 강하고 고온에 더 강한 새로운 광섬유 소재를 발견했습니다.
• 중국 과학자들은 새로운 유형의 광섬유 소재인 이산화규소 결정도 개발했습니다. 이 소재는 광학적 순도가 매우 높고 손실이 매우 낮으며 온도 안정성이 우수하여 미래 광섬유 소재의 중요한 후보 중 하나로 꼽힙니다.

5G 네트워크에서 광섬유에 대한 요구 사항은 단기간에 효과적으로 충족되지 않을 수 있지만, 기술의 지속적인 발전으로 이러한 문제는 궁극적으로 해결될 것입니다. 광섬유는 모든 사물을 연결하는 정보 고속도로가 되어 인류 사회를 새로운 지능의 시대로 이끌 것입니다.