Взаимосвязь между потерями при передаче по оптическому волокну и длиной волны является важной проблемой в области волоконно-оптической связи, поскольку свет разных длин волн сталкивается с разными механизмами потерь при распространении в оптических волокнах. Потери в оптических волокнах в основном включают потери на поглощение, потери на рассеяние и потери на изгиб, и эти механизмы потерь тесно связаны с длиной световых волн. В этой статье анализируются отношения между этими двумя.
1, потеря поглощения
Потери на поглощение относятся к потерям энергии, вызванным эффектом поглощения самого материала волокна при распространении световых волн в материале волокна. Волоконно-оптические материалы, в основном диоксид кремния (SiO2), поглощают больше энергии света на определенных длинах волн, таких как пик поглощения ионов OH - в инфракрасной области и поглощение электронного перехода в ультрафиолетовой области. Типичное окно с низкими потерями расположено в районе 850, 1310 и 1550 нм, поскольку поглощение волоконных материалов минимально на этих трех длинах волн.
2, потеря рассеяния
Потери на рассеяние в основном включают рэлеевское рассеяние и нелинейное рассеяние. Рэлеевское рассеяние вызвано микроскопической неоднородностью материалов оптического волокна, которая может привести к отклонению части энергии световых волн от первоначального направления распространения. Потери на рэлеевское рассеяние обратно пропорциональны четвертой степени длины волны, а это означает, что чем длиннее длина волны, тем меньше потери на рассеяние. На длине волны 1550 нм потери рэлеевского рассеяния сведены к минимуму.
Нелинейное рассеяние, такое как комбинационное рассеяние и рассеяние Бриллюэна, связано с длиной волны и интенсивностью света и обычно может хорошо контролироваться в длинноволновой области.
3, потери на изгиб
Потери на изгибе возникают при изгибе волокна, особенно когда радиус изгиба мал. Когда световые волны распространяются в изогнутых оптических волокнах, некоторые световые лучи выходят за пределы оболочки волокна из-за преломления, что приводит к потерям энергии. Взаимосвязь между потерями на изгибе и длиной волны сложна, но, вообще говоря, когда длина волны длиннее, потери на изгибе относительно невелики, поскольку длинноволновый свет с большей вероятностью останется ограниченным в волокне.
Потери в оптическом волокне относительно невелики в трех окнах длин волн: 850, 1310 и 1550 нм, причем потери в окне 1550 нм являются наименьшими и варьируются от 0,19 дБ/км до 0,25 дБ/км, что делает длину волны 1550 нм предпочтительной длиной волны для -оптической связи на большие расстояния. Кроме того, из-за небольшой дисперсии оптических волокон на длине волны 1550 нм они также имеют преимущества в высокой-скорости передачи.
Выбор подходящей длины волны важен для оптимизации производительности волоконно-оптических систем связи. Учитывая такие факторы, как потери, дисперсия, нелинейные эффекты и стоимость, выбор обычно делается между тремя длинами волн: 850 нм, 1310 нм и 1550 нм, чтобы удовлетворить различные требования применения. Например, локальные сети ближнего-действия могут использовать длину волны 850 нм, а магистральные сети-дальнего радиуса действия обычно используют длину волны 1550 нм.
