Atenuarea în fibra

Lumina cum se propagă în fibra optică slăbește treptat. Acest fenomen se numește agenți de amortizare.

Atenuarea semnalului luminos este determinată prin formula:

unde l - lungimea fibrei;

PIN - semnal de intrare de alimentare la lumină OM;

Pout - ieșire de semnal luminos de alimentare OB.

Cu cât atenuarea, cu atât mai puțin distanța de transmitere a semnalului OB.

atenuarea semnalului din cauza pierderilor ob proprii și pierderi suplimentare (cablu).

Pierderile de cablu sunt datorate variabilității mărimii secțiunilor transversale ale lungimii OB de bază și neregularități în interfața miez-teacă, deoarece acestea sunt asociate cu prezența micro și macrobends RH.

Figura 2.5 - Clasificarea pierderilor în fibra optică

Macrobends cauzate de răsucire OB de-a lungul cablului de fibră optică. La îndoire a încălcat o condiție de reflexie internă totală. O astfel de fascicul este refractate și împrăștiate în jurul (placarea).

Pierderile microlipirilor apar ca urmare a unor fibre devieri aleatorii de la starea rectilinii. Domeniul de aplicare a acestor devieri este mai mică de 1 micron și lungimea - mai putin de un milimetru. Asemenea abateri aleatorii pot apărea în timpul aplicării stratului protector și fabricarea de cablu din fibră de sticlă, ca urmare a dilatarile și contracții direct și acoperiri cu fibre.

poterias proprii constau din trei componente:

atenuarea apr- datorită prezenței în materialul OB impuritatea inevitabile;

atenuarea ar- din cauza pierderii de împrăștiere.

Figura 2.6 - Spectrul luminii

Pentru a înțelege natura pierderilor de absorbție, trebuie să ne amintim ce spectrul de lumină (Figura 2.6). Spectrul luminii este reprezentat cu raze infraroșii, lumina vizibilă și raze ultraviolete. Partea în infraroșu a spectrului semnalului optic este divizat în subbanda 3: proximală, mijlocie și distală. Aceasta se referă la radiația medie termică, care este creat de orice obiect încălzit (soarele, radiatoare, creaturi cu sânge cald.) Electronica si comunicare este cel mai des folosit in infrarosu apropiat interval (vezi. Figura 2.6)

Este cunoscut faptul că sticla este foarte puternic absorbant de raze ultraviolete. Pierderea de lumină în domeniul vizibil este mai mică decât în ​​ultraviolet, dar încă suficient de mare încât nu este posibil să le folosească pentru transmisie prin cablu de fibra optica. Așa-numita absorbție în ultraviolet se extinde la o lungime de undă de 1,3 microni, unde are o valoare minimă.

La lungimi de undă mai mici de 1,3 microni au absorbție în ultraviolet. și la lungimi de undă mai mari de 1,3 microni - absorbție în infraroșu. care crește odată cu creșterea lungimii de undă. La lungimea de undă de emisie de mai sus de 1,6 microni, sticlă de cuarț convențional devine opac

Astfel, atenuarea minimă în OB semnal optic este în intervalul 0.8-1.7 mm (în subbanda apropiat interval infraroșu).

Deoarece lumina este o undă electromagnetică, mecanismul de absorbție este conectat cu comportamentul dielectric într-un câmp electric (polarizare dielectric).

Acest lucru înseamnă că lumina este rotit taxe molecule fereastra legate de puncte de conexiune relative, la care energia este val de lumină consumat cauzate de această pierdere de absorbție.

Pentru a schimba indicele de refracție al fibrei folosind diferite dopanți. Unele dintre ele, de exemplu, bor (B 2 O 3) au o absorbție mai mare a natural, iar unii, cum ar fi germaniu (GeO2) - mai puțin. În prezent, în fabricarea fibrelor de sticlă doponf cu pierderi reduse de absorbție.

pierderea de energie, de asemenea, crește substanțial datorită prezenței în materialul OB impuritate inevitabilă. cum ar fi ionii metalelor Fe, Ni, Cr, V, Cu și alte incluziuni.

În stadiile incipiente de dezvoltare a fibrelor optice cuprins majoritatea ionilor metalici impuritățile. Dar acum, aceste impurități sunt semnificativ mai mici în fibre moderne, de înaltă calitate, iar amestecul rămas doar mare a unei grupări hidroxil OH.

difuzia luminii într-o fibră optică se datorează în principal prezenței materialului de miez al celui mai mic (aproximativ o zecime de lungime de undă) neomogenitățile aleatoare. Aceste neomogenități împrăștie lumină în toate direcțiile (Figura 2.7). O parte a luminii împrăștiate iese din miezul fibrei, iar o parte poate fi reflectată înapoi la sursă. Potrivit pierderii Rayleigh cu creșterea lungimii de undă a scăderilor de împrăștiere:

Figura 2.7 - Natura Rayleigh

O astfel de împrăștiere este prezentă în orice fibră optică și a fost numit Rayleigh. Acesta este invers a patra putere a lungimii de undă.

Alierea adaosuri care sunt necesare pentru schimbarea indicelui de refracție al miezului fibrei, sticla creșterea gradului de heterogenitate.

Cel mai interesant este dependența atenuării OB lungime de undă (figura 2.8).

Figura 2.8 - Atenuarea fibrei optice cu lungimea de undă a luminii

La lungimi de undă de 0,95 și 1,39 mkmvoznikayut amortizare exploziile care se datorează rezonanță fenomene în grupe hidroxil OH ( „vârf de apă“).

Între vârfurile de atenuare sunt trei zone cu pierderi minime optice, care sunt numite ferestre de transparență. Odată cu creșterea de atenuare scade fereastra.

Din moment ce are loc prima fereastră transparentă la o lungime de undă de 0,85 microni. A doua fereastră transparentă corespunde cu o lungime de undă de 1,3 microni. O a treia fereastră transparentă are loc la o lungime de undă de 1,55 microni, la care atenuarea în OM și minimum 0,22 dB / km. Astfel, este recomandabil să optice pe optice sistem de transport fibre tocmai a lucrat la aceste lungimi de undă, care sunt numite lucrători. În prezent, cele mai interesante sunt ultimele două ferestre de transparență care asigură atenuarea minimă și lățimea de bandă maximă de fibre optice.

Tehnologii de implementare „dense“ multiplexare prin divizarea frecvenței (DWDM), cuplate cu utilizarea de amplificatoare optice dopate cu erbiu a condus la dezvoltarea unor noi tipuri de fibre optice. Atunci când se utilizează tehnologia DWDM în fibra optică este introdus simultan un număr mare (până la 300) a semnalelor optice la lungimi de undă scurte, dintre care fiecare are propria sa, independent de celălalt flux de informații.

Figura 2.9 - dependența spectrală a atenuării în fibra TrueWave RS

Lucent Company produce fibră optică îmbunătățită - RS TrueWave (Figura 2.9), în care o multitudine de extins regiunea distală a domeniului spectral de lucru, în care există o fereastră transparentă a patra, care crește în continuare capacitatea cablului optic.

Figura 2.10 prezintă dependența spectrală a atenuării în AllWave fibre. Spre deosebire de fibra standard de un singur modul, această fibră optică fabricat de Lucent nu are așa-numitul „vârf de apă“, adică. E. Creșterea absorbției la o lungime de undă de 1,385 microni corespunzătoare spectrului de absorbție a ionilor OH. La această lungime de undă, absorbție de 0,31 dB / km, adică a existat o fereastră transparentă a cincea.

Figura 2.10 - Dependența spectrală a atenuării în AllWave fibră

Regiunea spectrală a fibrei optice cu pierderi mici (<0,3 дБ/км) расширилась до 500 нм и лежит в диапазоне длин волн 1200-1700 нм. Использование всего спектрального диапазона волокна позволяет резко увеличить информационную ёмкость волоконно-оптических систем со спектральным уплотнением каналов.

Pe lângă cele de mai sus trebuie să ia în considerare pierderile de pierderi care apar la intrarea în radiații OM. Printre acestea se numără:

aap - pierderi ale diafragmei datorită nepotrivirii deschiderilor emițător și a fibrei;

PRA - Fresnel pierderi de reflexie de la capetele de fibre, și așa mai departe ..

Ca emițători utilizate în diode emițătoare de lumină LED-uri REDARE lasere semiconductoare PPL. LED-urile emit lumină într-un unghi solid de 30-60 °, iar PPL - într-un unghi solid de 3 până la 30 °. Dacă diafragma emițător este o mare RH deschidere, porțiunea semnalului optic este pierdut chiar și în timpul agenților de punere în funcțiune. Aceasta este o pierdere Aperture. Pentru a reduce diafragma pierderea de radiații de intrare în utilizarea OB de focalizare lentile.

Pentru a reduce pierderile de Fresnel OM capetele acoperite cu pelicule speciale antireflex grosime ori # 955/4.