Затухание (потери) оптоволокна, причины затухания и улучшения

Что такое затухание в оптоволокне (потери в оптоволокне)

Затухание в оптоволокне (потери в оптоволокне) относится к явлению, при котором интенсивность света постепенно уменьшается из-за различных факторов по мере увеличения расстояния передачи при передаче оптического сигнала по оптическому волокну.
Затухание является одной из основных характеристик передачи оптического волокна.
Обычно термины «затухание в оптоволокне» и «потери в оптоволокне» используются как взаимозаменяемые.

 

Коэффициент затухания (потери)

Мы знаем, что для завершения процесса связи, помимо передачи оптического сигнала, оптический сигнал на принимающей стороне должен быть правильно принят и точно демодулирован.

Затухание в волокне приводит к постепенной потере энергии оптических сигналов во время передачи, что влияет на качество и расстояние передачи сигнала. Чтобы обеспечить эффективную передачу оптического сигнала, необходимо максимально снизить потери в оптическом волокне.

Наша цель — снизить потери в оптоволокне. Насколько низкое значение является низким?

Как измерить затухание (потери) волокна?

Характеристики потерь в оптоволокне можно измерить с помощью коэффициента потерь (затухания), который представляет собой затухание на единицу длины волокна в дБ/км.

= 10*log(Pin/Pout) / L

Где L — длина волокна, обычно км как базовая единица длины, Pin и Pout — входная и выходная оптическая мощность соответственно.

Пример.

Длина волокна 100 км, входная оптическая мощность волокна 100 мВт, выходная оптическая мощность 1 мВт, расчет коэффициента затухания волокна.

Приведя формулу: {{0}}*log(100/1) / 100, можно получить коэффициент затухания в волокне: 0,2 дБ/км.

 

Причины затухания (потери) и пути его улучшения

Передача оптического сигнала в оптическом волокне из-за рассеяния, поглощения, дефектов и других факторов приводит к потерям энергии, вызывающим затухание.

 

Во-первых, потери на поглощение

Потери на поглощение вызваны волоконно-оптическими материалами и примесями при поглощении энергии света, оптическая энергия в виде тепловой энергии, потребляемой в волокне, является важной потерей потерь в оптическом волокне, потери на поглощение включают в себя следующее:

1, собственные потери на поглощение

Собственные потери на поглощение — это потери, присущие материалу волокна, которые неизбежны и определяют предел потерь волокна. Собственное поглощение присуще самому кварцевому материалу, включая поглощение инфракрасного и ультрафиолетового излучения.

 

 

УФ-поглощение: в коротковолновом диапазоне электроны волоконно-оптических материалов поглощают энергию падающего света и переходят на более высокий энергетический уровень, вызывая потерю энергии падающего света. Поглощение ультрафиолета вызвано скачком электронов, который влияет на оптоволоконную связь в диапазоне длин волн от 700 до 1100 нм.
Инфракрасное поглощение: в длинноволновом диапазоне световая волна взаимодействует с решеткой волокна, и часть энергии световой волны передается решетке, что усиливает ее вибрацию, вызывая тем самым потери. Инфракрасное поглощение вызвано молекулярной вибрацией, которая влияет на оптоволоконную связь в диапазоне длин волн 1500-1700 нм.

 

2, потеря поглощения примесей
Потери на поглощение примесей: волоконно-оптический материал содержит ионы железа, меди, хрома и других примесей, ионы металлов, чем больше их содержание, тем больше потери, вызванные ими, они оказывают большое влияние на короткие волны, длинные волны воздействия тем меньше.
Использование волоконно-оптических материалов высокой чистоты, строгий контроль содержания этих ионов металлов, может привести к их потере, вызванной быстрым спадом.

Другой - ионы OH, ионы OH оказывают большее влияние на потери оптического волокна. На длинах волн 950 нм, 1240 нм, 1390 нм вблизи пика потерь поглощения, до 1390 нм при наиболее серьезном поглощении, которое часто можно услышать о поглощении «водяного пика».

 

 

Во-вторых, потери на рассеяние

Потери на рассеяние возникают из-за неоднородной плотности материала оптического волокна или из-за структурных дефектов оптоволокна, таких как утечка оптической мощности из сердцевины, вызванная потерями.

Собственное рассеяние является наиболее важным рассеянием при рассеянии материала, мощность потерь линейно связана с мощностью моды распространения. Это связано с атомами или молекулами материала и структурой материала, неоднородностью показателя преломления материала, что приводит к образованию микроскопической неоднородности материала, вызванной рассеянием проходящих световых волн. Это рассеяние присуще материалу, его нельзя устранить, это нижний предел потерь в оптическом волокне, рэлеевское рассеяние, принадлежащее к этой категории.

 

В-третьих, радиационные потери

Потери на излучение обусловлены наличием небольших структурных флуктуаций на границе оболочки сердцевины, потери вызваны неравномерной структурой волновода внутри волокна.

Часть передаваемой энергии будет излучаться из сердцевины волокна, когда структура волокна нерегулярна и переходит в режим излучения, в результате чего потери увеличиваются.

Эти потери можно уменьшить за счет совершенствования технологии производства.

 

В-четвертых, потери на изгибе

Потери на изгибе — это потери, вызванные изгибом оси оптоволокна.

Любая видимая невооруженным глазом ось волокна для смещения по прямой называется изгибом или макроизгибом.

Изгиб волокна вызовет связь между модами внутри волокна, а когда режим распространения энергии соединяется с режимом излучения или режимом утечки, возникнут потери на изгибе. Эта потеря увеличивается экспоненциально по мере уменьшения радиуса кривизны.

Другим типом потерь является ось волокна, в которой создается случайное состояние бокового смещения на микронном уровне, называемое потерями на микроизгибе. Причиной микроизгиба является оптическое волокно в покрытии, кабеле, экструзионной оболочке, монтаже и других процессах, волокно подвергается чрезмерному неравномерному боковому давлению или продольному напряжению, или изготовление оптического волокна из-за температурного расширения слоя покрытия или оболочки. коэффициент оптического волокна не тот и т.д. вызвано.

Для уменьшения потерь на изгибе в волоконно-оптических линиях можно использовать кабель с низкими потерями на изгибе или строго следовать спецификациям отраслевых стандартов по прокладке кабеля, разумно контролировать радиус изгиба оптоволоконного кабеля, чтобы, насколько это возможно, уменьшить потери на изгибе.

 

Мы специализируемся на производстве оптоволоконных кабелей уже почти 10 лет и благодаря долгосрочному партнерству приобрели множество известных клиентов по всему миру. Если вы заинтересованы в наших волокнах, пожалуйста, свяжитесь со мной.

 

 

Контакт: