2025-08-13
자율 주행차가 세상을 어떻게 "보는지" 또는 드론이 지형을 어떻게 정확하게 매핑하는지 궁금했던 적이 있다면, 그 답은 종종 LiDAR에 달려 있습니다. Light Detection and Ranging의 약자인 LiDAR는 레이저 펄스를 사용하여 환경의 3D 사진을 그리는 기술입니다. 초고속 레이더라고 생각하면 되지만, 전파 대신 빛을 사용합니다. 하지만 LiDAR는 강력함에도 불구하고 치명적인 약점을 가지고 있습니다. 즉, 물체를 구별하고, 거리를 측정하고, 노이즈를 필터링하기 위해 빛의 편광 안정성에 의존합니다. 여기서 편광 유지(PM) 광섬유가 등장합니다. 이 소박한 구성 요소는 자율 주행에서 산업 검사에 이르기까지 모든 것에 필요한 정밀도를 LiDAR 시스템이 제공하도록 보장하는 숨은 영웅입니다.
PM 광섬유가 LiDAR에 왜 중요한지 이해하려면 LiDAR가 어떻게 작동하는지부터 살펴보겠습니다. 일반적인 시스템은 초당 수백만 개의 레이저 펄스를 주변 환경에 발사합니다. 이 펄스가 나무, 보행자, 벽과 같은 물체에 부딪히면 반사되어 센서가 반사가 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 이 "비행 시간"을 사용하여 시스템은 거리를 계산하고 상세한 3D 지도를 구축합니다.
하지만 여기서 함정이 있습니다. 모든 반사가 동일한 것은 아닙니다. 반사된 빛의 편광 상태 (빛의 파동이 어떻게 진동하는지)는 귀중한 정보를 전달합니다. 예를 들어:
자동차 후드와 같은 매끄러운 표면은 원래 펄스와 유사한 편광으로 빛을 반사합니다(정반사).
벽돌 벽과 같은 거친 표면은 빛을 산란시켜 편광을 변경합니다(확산 반사).
물, 유리 또는 젖은 도로는 종종 반대 편광으로 빛을 반사하여 센서를 혼란시킬 수 있는 눈부심을 생성합니다.
이러한 편광 변화를 분석하여 LiDAR 시스템은 물체를 구별하고, 원치 않는 반사(예: 태양 눈부심)를 필터링하고, 재료 특성을 결정할 수도 있습니다. 그러나 이는 원래 레이저 펄스의 편광이 처음부터 끝까지 안정적인 경우에만 작동합니다. 광섬유를 통해 전송하는 동안 편광이 이동하면 시스템은 반사된 데이터를 신뢰할 수 없으므로 물체 오인, 잘못된 거리 또는 시스템 오류가 발생할 수 있습니다.
표준 광섬유는 편광을 보존하는 데 매우 취약합니다. 미세한 굴곡, 온도 변동 또는 진동조차도 빛의 방향을 비틀어 깨끗한 편광 신호를 뒤섞인 혼란으로 바꿀 수 있습니다. LiDAR에서 이는 재앙이 될 것입니다. 자율 주행차는 웅덩이를 단단한 도로로 오인하거나 드론은 전력선의 높이를 잘못 계산할 수 있습니다. PM 광섬유는 레이저의 편광을 제자리에 고정하여 시스템이 안정적인 데이터를 얻도록 하여 이를 해결합니다.
PM 광섬유는 마법이 아닙니다. 편광 드리프트를 상쇄하도록 정밀하게 설계되었습니다. 핵심은 복굴절 이라는 속성입니다. 즉, 광섬유는 편광 방향에 따라 빛을 다르게 처리합니다. 작동 방식은 다음과 같습니다.
광섬유 내부에는 빛을 위한 두 개의 "채널"(또는 모드)이 있습니다. 하나의 채널(이하 느린 축 )은 다른 채널(이하 빠른 축 )보다 약간 높은 굴절률을 갖습니다. 레이저 펄스가 느린 축을 따라 광섬유에 주입되면 광섬유의 구조(종종 응력 유발 로드 또는 홈으로 강화됨)는 빛이 빠른 축으로 전환되는 것을 방지합니다. 이 "선호 경로"는 광섬유가 구부러지거나 가열되거나 진동하더라도 편광이 일관성을 유지하도록 보장합니다.
LiDAR 시스템에서 레이저 소스는 PM 광섬유의 느린 축으로 빛을 발사하도록 신중하게 정렬됩니다. 펄스가 광섬유를 통해 송신기(레이저를 환경으로 발사하는 부분)로 이동함에 따라 편광은 안정적으로 유지됩니다. 반사된 펄스가 반환되면 동일한 광섬유(또는 수신용 전용 PM 광섬유)를 통해 다시 이동하고 시스템은 원래 편광 상태와 반사된 편광 상태를 정확하게 비교할 수 있습니다. 이 비교를 통해 LiDAR는 환경을 "해석"할 수 있습니다.
이 성능의 핵심은 광섬유의 소멸비 입니다. 이는 원치 않는 축에서 빛을 얼마나 잘 억제하는지를 나타냅니다. LiDAR의 경우 25dB 이상의 소멸비가 필요합니다(즉, 빛의 0.3% 미만이 느린 축에서 벗어남). 당사의 PM 광섬유는 이를 초과하여 최대 35dB의 비율을 제공하므로 긴 광섬유 길이에서도 편광 신호가 깨끗하게 유지됩니다.
LiDAR 시스템은 다른 거의 모든 응용 프로그램보다 PM 광섬유에 더 많은 스트레스를 가합니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
고출력 처리: LiDAR 레이저는 펄스가 장거리(최대 수 킬로미터)를 이동하도록 보장하기 위해 통신 광섬유보다 훨씬 높은 전력(종종 10~100와트)으로 작동합니다. 이 전력은 표준 PM 광섬유를 손상시켜 "광학적 암화"(투명성 손실) 또는 용융을 유발할 수 있습니다. 당사의 광섬유는 이러한 전력 수준을 저하 없이 처리하기 위해 고순도 실리카 코어와 저흡수 클래딩을 사용합니다.
넓은 온도 범위: LiDAR 시스템은 북극 배송 트럭의 -40°C에서 사막 기반 드론의 +85°C까지 극한 조건에서 작동합니다. 온도 변화는 광섬유를 팽창 또는 수축시켜 복굴절을 변경하고 편광을 방해할 수 있습니다. 당사의 PM 광섬유는 이중층 자켓(내열성을 위한 폴리이미드, 유연성을 위한 아크릴)으로 코팅되어 이 범위에서 구조를 안정화하여 광섬유 미터당 0.1° 미만의 편광 드리프트를 유지합니다.
최소 신호 지연: 비행 시간 LiDAR에서 광섬유의 작은 지연조차도 거리 측정을 벗어날 수 있습니다. 당사의 PM 광섬유는 초저 그룹 속도 분산 (다양한 파장이 다양한 속도로 이동하는 정도)을 가지고 있어 레이저 펄스의 모든 부분이 동시에 도착하도록 보장합니다. 이 정밀도는 창고 로봇과 같이 1mm 이내의 거리를 측정해야 하는 응용 분야에 매우 중요합니다.
소형 설계: 자동차 또는 드론의 LiDAR 시스템은 공간이 제한적이므로 광섬유를 5mm 이하의 반경으로 꽉 구부려야 합니다. 표준 PM 광섬유는 구부러지면 편광 안정성을 잃지만, 당사의 광섬유는 꽉 조여진 회전에서도 성능을 유지하는 "보우타이" 응력 구조(두 개의 대칭 응력 로드가 있는 일반적인 PM 설계)로 설계되었습니다. 이를 통해 제조업체는 더 작고 효율적인 LiDAR 장치를 설계할 수 있습니다.
당사는 LiDAR 응용 분야를 위해 특별히 PM 광섬유를 최적화하는 데 수년을 투자하여 주요 제조업체와 긴밀히 협력하여 가장 큰 과제를 해결했습니다. 당사의 광섬유가 돋보이는 방식은 다음과 같습니다.
맞춤형 코어 크기: LiDAR 시스템은 다양한 레이저 파장(단거리용 905nm, 장거리용 1550nm)과 펄스 폭을 사용합니다. 당사의 PM 광섬유는 5μm에서 50μm까지의 코어 직경으로 제공되어 모든 레이저 소스와 최적의 결합을 보장합니다. 예를 들어, 당사의 10μm 코어 광섬유는 1550nm LiDAR에 적합하여 신호 손실을 최소화하고 전력 전송을 최대화합니다.
낮은 삽입 손실: LiDAR 시스템의 모든 연결(광섬유가 레이저 또는 수신기에 연결되는 곳)은 약간의 신호 손실을 발생시킵니다. 당사의 광섬유는 서브마이크론 정밀도로 연마되어 연결당 삽입 손실을 0.2dB 미만으로 줄입니다. 즉, 더 많은 레이저 전력이 대상에 도달하여 시스템의 범위를 확장합니다.
배치 간 일관성: LiDAR 제조업체는 동일하게 작동하는 수천 개의 광섬유가 필요합니다. 당사의 자동화된 생산 프로세스는 모든 스풀이 동일한 소멸비, 코어 크기 및 복굴절을 갖도록 보장하며, 변동은 2% 미만입니다. 이를 통해 테스트 시간을 줄이고 생산 실행 전반에 걸쳐 시스템 성능을 일관되게 유지할 수 있습니다.
모바일 사용을 위한 내구성: 자동차 또는 드론의 LiDAR는 지속적인 진동을 견딥니다. 당사의 광섬유는 엄격한 "진동 테스트"를 거쳐 편광 드리프트 없이 100,000 사이클의 진동(10~2000Hz)을 견딥니다. 이러한 신뢰성은 현장 고장 감소 및 유지 관리 비용 절감을 의미합니다.
당사의 PM 광섬유가 실제 응용 분야에서 어떻게 차이를 만드는지 살펴보겠습니다.
자율 주행차: 자율 주행차의 LiDAR는 비가 오는 경우에도 어린이와 도로 표지판을 구별해야 합니다. 당사의 PM 광섬유는 레이저의 편광을 유지하여 시스템이 비로 인한 눈부심을 필터링하고 고체 물체에서 반사된 신호에 집중할 수 있도록 합니다. 이를 통해 오탐을 줄이고 승객의 안전을 유지합니다.
산업용 로봇 공학: 좁은 통로를 탐색하기 위해 LiDAR를 사용하는 창고 로봇은 5mm 이내의 거리를 측정해야 합니다. 당사의 저분산 PM 광섬유는 비행 시간 측정이 정확하도록 보장하여 선반 또는 다른 로봇과의 충돌을 방지합니다.
항공 매핑: 건설 현장을 매핑하는 드론은 센티미터 정밀도로 3D 모델을 생성해야 합니다. 당사의 PM 광섬유는 레이저의 편광을 안정화하여 시스템이 반사 패턴을 기반으로 토양, 콘크리트 및 식생을 구별할 수 있도록 하여 더 정확한 지도를 생성합니다.
스마트 인프라: 신호등에 장착된 LiDAR는 차량 속도를 추적하여 혼잡을 모니터링할 수 있습니다. 당사의 광섬유는 도로변 인클로저의 고온을 처리하여 뜨거운 여름에도 시스템이 안정적으로 작동하도록 보장합니다.
각 경우에 PM 광섬유는 단순히 "부품"이 아니라 LiDAR 시스템이 중요한 결정을 내릴 수 있는 이유입니다.
LiDAR 기술은 더 긴 범위, 더 높은 해상도 및 더 낮은 비용에 대한 요구와 함께 빠르게 발전하고 있습니다. 당사의 PM 광섬유는 이러한 추세에 맞춰 설계되었으며 다음과 같은 기능을 제공합니다.
차세대 레이저 지원: LiDAR가 더 높은 전력, 더 짧은 펄스 레이저(더 나은 해상도)로 이동함에 따라 당사의 광섬유는 이미 이러한 새로운 소스를 처리하도록 테스트되었으므로 1년 안에 시스템을 재설계할 필요가 없습니다.
비용 효율적인 확장성: 대량 주문에 대한 대량 가격을 제공하며, 최대 10km의 스풀을 제공합니다. 이를 통해 당사의 광섬유는 대량 생산된 LiDAR 시스템(예: 소비자 자동차의 LiDAR)에 적합합니다.
기술 지원: 당사 팀에는 광섬유 라우팅, 연결 설계 및 편광 정렬을 최적화하는 데 도움을 줄 수 있는 LiDAR 전문가가 포함되어 있습니다. 당사는 광섬유를 판매하는 것이 아니라 더 나은 LiDAR를 구축하는 데 도움을 드립니다.
성능의 1% 개선만으로도 계약을 따낼 수 있는 시장에서 당사의 PM 광섬유는 경쟁 우위를 제공합니다. 이를 통해 LiDAR 시스템은 더 안정적이고, 더 정확하며, 실제 조건에 더 적응할 수 있습니다.
LiDAR는 더 이상 틈새 기술이 아닙니다. 자율 시스템, 스마트 도시 및 산업 자동화의 중추입니다. 그리고 LiDAR의 중추는 PM 광섬유입니다. 올바른 광섬유를 선택하는 것은 사양에 관한 것이 아니라 시스템이 정밀도와 신뢰성에 대한 약속을 이행할 수 있도록 보장하는 것입니다.
당사의 편광 유지 광섬유는 고출력 레이저에서 모바일 장치의 꽉 조여진 굴곡에 이르기까지 LiDAR의 고유한 과제를 위해 설계되었습니다. 선도적인 제조업체에서 신뢰하는 이유는 일관되고, 안정적이며, 압력 하에서 작동하기 때문입니다.
오늘 당사에 연락하여 LiDAR 시스템의 요구 사항에 대해 논의하십시오. 귀하의 기술이 세상을 더 명확하게 볼 수 있도록 돕는 광섬유 솔루션을 구축해 보겠습니다.
귀하의 문의를 당사에 직접 보내십시오
