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오래 전 우리 조상은 봉화를 이용해 광통신을 해왔다.오늘날의 광통신 수단은 레이저.소리를 레이저 빛에 실어 멀리까지 보내보자.

과정3.레이저 통신 완성하기

왜그럴까?

이 실험에서의 광통신장치는 수신부, 송신부, 그리고 증폭회로로 구성돼 있다. 수신부에서 태양전지판은 빛 신호를 감지해 전기신호로 변환을 시키고, 이어폰 잭과 연결된 스피커에서 이 전기신호가 음성신호로 변환된다. 형광등 불빛아래에서 수신부 스피커에 태양전지를 연결하면 ‘웅’ 소리를 확인할 수 있다. 이때 손으로 그림자를 만들어주면 이 소리가 들리지 않는 것을 알 수 있다.

송신부 역할을 담당하는 마이크는 음성신호를 전기신호로 바꾸어준다. 그러나 이 신호가 너무 미약해 증폭과정이 필요하다. 그래서 복잡한 전자부품을 사용해 기판을 조립한 것이다. 그러면 마이크로 들어간 소리는 빛신호로 변환돼 소리의 강약에 따라 빛의 강약으로 보이게 된다. 멀리 떨어진 곳에서 레이저 빛을 수신부의 태양전지에 비추면 먼 곳까지 신호를 전달시킬 수 있게 된다. 또 거울을 사용해 빛의 경로를 바꿔볼 수도 있고, 넓게 퍼진 레이저 빛의 일부만이라도 태양전지에 닿더라도 소리를 들을 수 있다.

이때 레이저 빛이 지나가는 사이에 향을 피우면 연기로 인해 레이저 빛이 산란된다. 때문에 태양전지로 향하는 빛의 강도가 약화되고 통신에 잡음을 만든다. 많은 장애물과 안개로 지상보다 진공상태인 우주에서 레이저 통신이 수만km의 위력을 발휘하는 이유다. 현재 극도의 보안을 요하는 군사용이나 근거리 산업용, 연구용으로 사용되고 있다.

광통신은 바로 지상에서 이 레이저 빛을 머리카락 굵기 정도인 광섬유 속으로 보내 멀리까지 빛 신호를 전달하는 것이다. 광섬유란 빛을 통하는 유리질 섬유인데 단면의 지름이 0.1mm 이하로서 굴절률이 큰 유리섬유에 굴절률이 작은 유리를 씌운 것이다. 안쪽의 굴절률이 바깥쪽보다 커 전반사가 일어나 에너지 손실이 거의 없이 빛 신호가 전달된다. 전반사란 무엇일까? 빛이 서로 다른 매질을 지날 때 속력차이가 생기고, 이것이 빛을 굴절시킨다. 그런데 굴절률이 큰 곳에서 작은 곳으로 빛이 진행할 경우, 입사각에 비해 굴절각이 커져 경계면이 거울처럼 빛 전부를 반사시키는 것을 전반사라고 한다. 실험에서 아주 긴 광섬유다발에 고품질 레이저 포인터를 사용하면, 상당히 먼 곳까지 소리신호를 전달시킬 수 있다. 실제로 이러한 광통신 기술은 정보통신분야에서 현재 광범위하게 이용되고 있다.