1. 복굴절 (Birefringence,Double Refraction)
ㅇ 매질 내 빛의 굴절률이 방향(또는 편광 상태)에 따라 달라지는 현상
- 그 결과, 들어온 빛이 서로 다른 편광을 가진 두 가닥의 빛으로 분리되어 진행함
. 통상, 두 가닥의 빛을 보통선(ordinary ray),특이선(extraordinary ray)이라고 불림
ㅇ 특징 : 광학적 이방성(Anisotropy)의 대표적 예
- (방향에 따라 물리적으로 다른 성질을 보임)
2. 복굴절 결정
ㅇ 복굴절 결정은, 결정 축 방향에 따라 빛의 전파 속도(즉, 굴절률)가 서로 다름
- 따라서, 이를 통과한 빛은 서로 다른 경로로 진행하여, 하나의 점이 두 개로 보이는 현상 등을 유발
- 또는, 결정을 회전하면, 한 점은 고정되어 보이나, 다른 점은 회전하며 보이는 등
ㅇ 광학적 결정의 종류
- 등방성 결정 (Isotropic) : 입방정계
. 모든 방향에서 굴절률이 동일 (유리, 소금 등) → 복굴절 없음
- 단축 결정 (Uniaxial) : 삼방정계, 정방정계, 육방정계
. 하나의 광축을 갖으며, 빛이 결정을 지날 때 편광상태에 따라, 2개의 다른 속도를 갖음
. 여기서, 광축은 결정 내 원자 배열이 대칭적으로 배열된 방향을 말함
- 쌍축 결정 (Biaxial) : 직방정계, 단사정계, 삼사정계
. 두 개의 광축을 가짐
ㅇ 대표적인 例) 방해석(Calcite,삼방정계,CaCO3), 운모, 얼음, 광섬유 등
3. 광통신에서의 복굴절
ㅇ 광통신에서,
- 광섬유 매질이 각각의 편광 방향(x 방향, y 방향)에 따라 굴절률이 달라서,
빛의 진행 속도에 차이가 생기는 현상
ㅇ 원인
- 광섬유 비원성(noncircularity) : 기하학적 복굴절
. 광 코어, 클래딩의 중심, 원형 불일치 등
- 내외부 압력(stress) : 압력 복굴절
. 매크로 밴딩, 마이크로 밴딩, 온도 변화, 뒤틀림 등
* 즉, 광섬유 내 굴절률이 완전한 원형이 아니고, 대칭적이지 못할 때 발생됨
ㅇ 영향
- 서로 다른 편광모드의 전파 속도 차로 인해, 편광모드분산(PMD) 발생
- 이는 고속,장거리 전송 시 신호 왜곡 및 지연 시간 불균형을 초래
ㅇ 복굴절 보상 (Birefringence Compensation)
- 편광유지 광섬유 (Polarization-maintening Fiber)
. 인위적으로 일정한 복굴절을 유지하도록 설계된 광섬유로,
. 편광 상태가 유지되어, 편광모드분산(PMD) 영향을 최소화함
- 보상 기술
. PMD 보상기 (PMD compensator) 또는 전자적 등화 기술을 사용하여,
. 광 신호 전송 품질을 향상시킴