PhysicExperts, Затихване на оптични влакна
Когато светлината се разпространява в оптичната среда, тя отслабва, което се нарича затихване на средата - затихване на OF. Затихването зависи от дължината на вълната на радиацията, инжектирана във влакното. В момента предаването на сигнал по влакна се извършва в три диапазона: 850 nm, 1300 nm, 1550 nm, тъй като именно в тези диапазони кварцът има повишена прозрачност. Затихването (фиг. 3.1) обикновено се измерва в dB/km и се определя от загубата за поглъщане и разсейване на радиация в оптично влакно [5]:
- разсейване върху дефекти на влакна;
- присъща абсорбция на кварцово стъкло;
- абсорбция на микро и макроогъвания.
 |
Степента на загуба се определя от коефициента на затихване, който обикновено е равен на:
(3.1.1)
където е коефициентът на затихване поради загуби, дължащи се на поглъщане на светлинна енергия. Вътрешната абсорбция на кварцовото стъкло се определя от абсорбцията на фотони, при което енергията на фотона се преобразува в енергията на електроните или във вибрационната енергия на решетката. Собственият електронен спектър на абсорбция на кварцовото стъкло се намира в ултравиолетовата област (7 μm). Тъй като структурата на кварцовото стъкло е аморфна, ивиците на поглъщане имат размити граници и техните "опашки" отиват във видимата област на спектъра. Във втория и третия прозорец на прозрачност в диапазона на дължина на вълната 1,3-1,6 μm, загубите, причинени от собственото поглъщане, са от порядъка на 0,03 dB/km.
е коефициентът на затихване, дължащ се на Rayleigh разсейване върху нехомогенности на OF материала, чиито размери са много по-малки от дължината на светлинната вълна, и топлинни флуктуации на индекса на пречупване. Този тип разсейване определя теоретичната граница, под която затихването не може да бъде намалено и е основното в съвременните ОФ.източник на загуби в работните области на спектъра. Релеевото разсейване се причинява от разсейване върху нехомогенности на показателя на пречупване, които са възникнали в стопен кварц поради локални термодинамични колебания в концентрацията на кварцови молекули (плътност) поради произволното им движение в стопено състояние. По време на втвърдяването на влакното, нехомогенностите, възникнали в разтопената фаза, се втвърдяват в структурата на кварцовото стъкло. Флуктуациите в плътността водят до случайни колебания в индекса на пречупване в мащаб, по-малък от дължината на вълната на светлината.
- коефициентът на затихване, причинен от примесите, присъстващи в OF, което води до допълнително поглъщане на оптична мощност, това са метални йони (Fe, Cu, Ni, Mn, Cr), причиняващи поглъщане в диапазона на дължината на вълната от 0,6-1,6 μm, и хидроксилни групи (OH), поради които се появяват резонансни изблици на затихване при дължини на вълните от 0,75 μm, 0. 97 μm и 1,39 μm.