Затухание сигнала в оптоволокне

Затуханием называется потеря оптической энергии по мере движения света по волокну. Величину потерь оптической мощности в оптоволокне можно рассчитать из закона Бугера: , где

W0 - сигнал на входе, a - коэффициент затухания, L - длина волокна.

Коэффициент затухания измеряется в децибелах на километр и изменяется от 300дБ/км для пластикового волокна до примерно 0.21дБ/км для одномодового волокна. Коэффициент затухания α прямо пропорционален коэффициенту поглощения направляющей среды

Важнейшей особенностью затухания в оптическом волокне является его независимость от частоты модуляций внутри полосы пропускания. В медных кабелях затухание увеличивается с частотой сигнала: чем больше частота, тем больше затухание. В результате частота сигнала ограничивает расстояние, на которое может быть послан сигнал. Для увеличения этого расстояния требуется повторитель, осуществляющий регенерацию сигнала. В оптическом волокне оба эти сигнала будут иметь одинаковое затухание.

Причины потерь мощности:

) Поглощение

Потери вследствие фундаментального поглощения излучения в стекле обусловлены тремя механизмами: собственным поглощением материала, поглощением на примесях (несобственным поглощением) и потерями на дефектах атомной решетки. Мощное собственное поглощение вызывается электронными переходами в ультрафиолетовой (УФ) области спектра и переходами между колебательными уровнями в инфракрасной (ИК) области спектра системы энергетических уровней молекулы кварца (SiO2). Так значительное поглощение из-за перестройки электронных орбит в SiO2 происходит в УФ-области спектра на длине волны около 0.14 мкм. Наиболее интенсивное поглощение вследствие переходов между колебательными уровнями молекулы кварца происходит на длине волны 9.2 мкм, при этом высшие гармоники такого «осциллятора» (обертоны)

расположены вблизи длин волн 3.2, 2.8 и 4.4 мкм.

Под примесным поглощением в материале оптоволокна понимается поглощение света остаточными примесями в кварцевом стекле. У кварцевого стекла это проявляется в наличии полос в частотном спектре поглощения в области длин волн 725, 875, 950, 1125, 1225 и 1370 нм, соответствующих гармоникам фундаментальной частоты колебаний межатомной связи в гидроксильных ионах ОН- и частоте колебаний связи Si-O. Концентрация ионов OH- один на миллиард дает потери 1 дБ/км при длине волны 950 нм и около 3 дБ/км при 1225 нм. Путь решения этой проблемы очевиден - дегидратация материала, уменьшающая число гидроксильных ионов OH-. Другие виды поглощения вызваны остаточными примесями переходных металлов, например ионами Fe3+ и Cr2+. Поглощение света в кварцевом стекле вызывается и легирующими примесями, добавляемыми в стекло для изменения показателя преломления.

Таблица 4. Примесное поглощение в оптоволокне

Примесный ион

Потери при концентрации 10-6 вес.ч., дБ/км

Длина волны пика поглощения

Fe2+

0.68

1.1

Fe2+

0.15

0.4

Cu2+

1.1

0.85

Cr3+

1.6

0.625

V4+

2.7

0.725

OH-

1.0

0.95

OH-

2.0

1.24

OH-

4.0

1.38

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие публикации

Настройка локальной сети и подключения к сети интернет для Windows XP и Windows 7
Компьютерные сети - нейроны современного бизнеса, приводящие в движение мышцы капиталов, производственных мощностей и товарооборота. Монтаж компьютерных сетей - сам ...

Конструирование многомерных регуляторов смесительного бака
Проблема модернизации системы управления смесительного бака с целью улучшения его техника – экономических показателей требует решения следующих задач. Исследо ...

Меню

Copyright @2020, TECHsectors.ru.