Оптоволоконне затухання (втрати), причини загасання та покращення

Що таке оптоволоконне затухання (волоконно-оптичні втрати)

Оптичне затухання (втрати у волоконно-оптичному волокні) означає явище, коли інтенсивність світла поступово зменшується через різні фактори, коли відстань передачі збільшується, коли оптичний сигнал передається по оптичному волокну.
Загасання є однією з основних характеристик передачі оптичного волокна.
Зазвичай терміни волоконно-оптичне затухання та волоконно-оптичні втрати використовуються як синоніми.

 

Коефіцієнт загасання (втрат).

Ми знаємо, що для завершення процесу зв’язку, окрім передачі оптичного сигналу, оптичний сигнал на приймальному кінці має мати можливість правильно прийматися та точно демодулюватися.

Згасання волокон призводить до того, що оптичні сигнали поступово втрачають енергію під час передачі, що впливає на якість і відстань сигналу. Щоб забезпечити ефективну передачу оптичного сигналу, втрати оптичного волокна повинні бути максимально зменшені.

Наша мета — зменшити втрати оптоволокна, тож наскільки низьким є низьке?

Як виміряти загасання (втрати) волокна?

Характеристики втрат у волоконно-оптичному волокні можна виміряти за допомогою коефіцієнта втрат (загасання), який є загасанням на одиницю довжини волокна в дБ/км.

= 10*log(Pin/Pout)/L

Де L — довжина волокна, як правило, км як основна одиниця довжини, Pin і Pout — вхідна та вихідна оптична потужність відповідно.

приклад.

Довжина волокна 100 км, вхідна оптична потужність волокна 100 мВт, вихідна оптична потужність 1 мВт, розрахувати коефіцієнт ослаблення волокна.

Введіть формулу: {{0}}*log(100/1) / 100, можна отримати коефіцієнт загасання волокна: 0,2 дБ/км.

 

Причини загасання (втрат) і способи його поліпшення

Передача оптичного сигналу в оптичному волокні через розсіювання, поглинання, дефекти та інші фактори призводять до втрати енергії, викликаючи затухання.

 

По-перше, втрата поглинання

Втрата поглинання спричинена волоконно-оптичними матеріалами та домішками на поглинання світлової енергії, оптична енергія у формі теплової енергії, що споживається у волокні, є важливою втратою у втратах оптичного волокна, втрати на поглинання включають наступне:

1, втрата внутрішнього поглинання

Власна втрата поглинання - це втрата, притаманна матеріалу волокна, неминуча, вона визначає межу втрат волокна. Внутрішнє поглинання властиве самому кварцовому матеріалу, включаючи поглинання інфрачервоного та ультрафіолетового випромінювання.

 

 

УФ-поглинання: в діапазоні коротких довжин хвиль електрони волоконно-оптичних матеріалів поглинають енергію падаючого світла, щоб перейти на вищий енергетичний рівень, спричиняючи втрату енергії падаючого світла. Поглинання ультрафіолетового випромінювання спричинене стрибком електронів, що впливає на волоконно-оптичний зв’язок у діапазоні довжин хвиль від 700 до 1100 нм.
Інфрачервоне поглинання: у довгохвильовому діапазоні світлова хвиля взаємодіє з решіткою волокна, і частина енергії світлової хвилі передається ґратці, що посилює її вібрацію, таким чином викликаючи втрати. Інфрачервоне поглинання спричинене молекулярною вібрацією, яка впливає на волоконно-оптичний зв’язок у діапазоні довжин хвиль 1500-1700 нм.

 

2, Втрата поглинання домішок
Втрата поглинання домішок полягає в тому, що волоконно-оптичний матеріал містить іони заліза, міді, хрому та інші домішки, іони металів, чим більше вміст, тим більші втрати, спричинені ними, вони мають великий вплив на короткі довжини хвилі, довгі довжини хвилі впливу тим менший.
Використання волоконно-оптичних матеріалів високої чистоти, суворий контроль вмісту цих іонів металу може призвести до швидкого зниження їх втрати.

Інший - іони OH, іони OH мають більший вплив на втрату оптичного волокна. У 950 нм, 1240 нм, 1390 нм довжина хвилі поблизу піку втрати поглинання, до 1390 нм на поглинання найсерйознішого, про що часто чують про поглинання "піка води".

 

 

По-друге, втрати від розсіювання

Втрати на розсіювання спричинені неоднорідністю щільності матеріалу оптичного волокна або структурними дефектами хвилеводу волокна, такими як витік оптичної потужності із серцевини, спричинений втратою.

Власне розсіювання є найважливішим розсіюванням у розсіюванні матеріалів, потужність втрат лінійно пов’язана з потужністю режиму розповсюдження. Це пов’язано з атомами або молекулами матеріалу та структурою матеріалу неоднорідністю показника заломлення матеріалу, що змушує матеріал виробляти мікроскопічну неоднорідність, спричинену розсіюванням світлових хвиль, що проходять. Це розсіювання властиве матеріалу, не може бути усунено, є найнижчою межею втрат оптичного волокна, розсіювання Релея, яке належить до цієї категорії.

 

По-третє, радіаційні втрати

Втрати на випромінювання зумовлені наявністю невеликих структурних флуктуацій на межі розділу оболонки серцевини, втрати, спричинені нерівномірною структурою хвилеводу всередині волокна.

Частина переданої енергії буде випромінюватися з серцевини волокна, коли структура волокна є нерегулярною, і стане режимом випромінювання, так що втрати збільшуються.

Цю втрату можна зменшити шляхом вдосконалення технології виробництва.

 

По-четверте, втрати при вигині

Втрати при вигині - це втрати, спричинені вигином осі оптоволокна.

Будь-яка видима неозброєним оком вісь волокна для зміщення прямої лінії називається згином або макрозгином.

Вигин волокна спричинить зв’язок між модами всередині волокна, коли режим розповсюдження енергії поєднується з режимом випромінювання або режимом витоку, відбудеться втрата на вигині. Ці втрати експоненціально зростають із зменшенням радіуса кривизни.

Іншим типом втрат є втрата осі волокна, яка створює випадковий стан бічного зміщення на мікронному рівні, що називається втратою на мікрозгин. Причиною мікровигину є оптичне волокно в покритті, кабелі, екструзійній оболонці, установці та інших процесах, волокно піддається надмірному нерівномірному поперечному тиску чи поздовжньому напруженню, або виробництво оптичного волокна через температурне розширення шару покриття чи оболонки коефіцієнт оптичного волокна не однаковий тощо.

Для втрати на вигині волоконно-оптичні лінії можуть використовувати кабель із низькими втратами на вигині або суворо дотримуватись галузевих стандартних специфікацій для прокладання кабелю, розумного контролю радіуса вигину волоконно-оптичного кабелю, наскільки це можливо, щоб зменшити втрати на вигин.

 

Ми спеціалізуємося на виробництві волоконно-оптичних кабелів протягом майже 10 років і отримали багато відомих клієнтів у всьому світі завдяки довгостроковому партнерству. Якщо ви зацікавлені в наших волокнах, зв'яжіться зі мною.

 

 

Контакти: