Зв’язок між втратами при передачі оптичного волокна та довжиною хвилі є важливим питанням у сфері оптичного зв’язку, оскільки різні довжини хвилі світла стикаються з різними механізмами втрат при поширенні в оптичних волокнах. Втрати в оптичних волокнах в основному включають втрати на поглинання, втрати на розсіювання та втрати на вигин, і ці механізми втрат тісно пов’язані з довжиною світлових хвиль. У цій статті детально проаналізовано зв’язок між цими двома.
1, Втрата поглинання
Втрата поглинання означає втрату енергії, викликану ефектом поглинання самого волокнистого матеріалу, коли світлові хвилі поширюються в волокнистому матеріалі. Волоконно-оптичні матеріали, головним чином діоксид кремнію (SiO2), поглинають більше енергії світла на певних довжинах хвиль, таких як пік поглинання іонів OH - в інфрачервоній області та поглинання електронного переходу в ультрафіолетовій області. Типове вікно з низькими втратами розташоване біля 850 нм, 1310 нм і 1550 нм, оскільки поглинання волоконних матеріалів мінімальне на цих трьох довжинах хвиль.
2, втрати на розсіювання
Втрати на розсіювання в основному включають розсіювання Релея та нелінійне розсіювання. Релеївське розсіювання спричинене мікроскопічною неоднорідністю матеріалів оптичних волокон, що може призвести до того, що частина енергії світлових хвиль відхиляється від початкового напрямку поширення. Втрати на релеївське розсіювання обернено пропорційні четвертому степеню довжини хвилі, що означає, що чим більша довжина хвилі, тим менші втрати на розсіювання. На довжині хвилі 1550 нм втрати від релеївського розсіювання мінімізовані.
Нелінійне розсіювання, таке як комбінаційне розсіювання та розсіювання Бріллюена, пов’язане з довжиною хвилі та інтенсивністю світла, але в цілому ним можна добре керувати в довгохвильовій області.
3, втрати на вигин
Втрати при вигині виникають під час згинання волокна, особливо коли радіус вигину малий. Коли світлові хвилі поширюються в зігнутих оптичних волокнах, частина світлових променів виходить за межі оболонки волокна через заломлення, що призводить до втрати енергії. Зв’язок між втратою на вигині та довжиною хвилі є складним, але загалом, коли довжина хвилі більша, втрати на вигині є відносно невеликими, оскільки світло з довгою довжиною хвилі, швидше за все, залишиться обмеженим у волокні.
Таким чином, оптичні волокна мають відносно низькі втрати в трьох вікнах довжин хвиль 850 нм, 1310 нм і 1550 нм. Серед них втрати у вікні 1550 нм є найменшими, коливаючись від 0,19 дБ/км до 0,25 дБ/км, що робить довжину хвилі 1550 нм кращою для -відстаней оптоволоконного зв’язку. Крім того, завдяки малій дисперсії оптичних волокон на довжині хвилі 1550 нм вони також мають переваги у високій-швидкісній передачі.
Вибір відповідної довжини хвилі має вирішальне значення для оптимізації продуктивності волоконно-оптичних систем зв’язку. Беручи до уваги такі фактори, як втрати, дисперсія, нелінійні ефекти та вартість, вибір зазвичай робиться між трьома довжинами хвилі 850 нм, 1310 нм та 1550 нм для задоволення різних вимог застосування. Наприклад, локальні мережі малого радіусу дії можуть використовувати 850 нм, тоді як магістральні-мережі великої відстані зазвичай використовують 1550 нм.
