Tłumienie (straty) światłowodów, przyczyny tłumienia i ulepszenia

Co to jest tłumienie światłowodu (strata światłowodu)

Tłumienie światłowodu (strata światłowodu) odnosi się do zjawiska polegającego na stopniowym zmniejszaniu się natężenia światła pod wpływem różnych czynników w miarę zwiększania się odległości transmisji podczas przesyłania sygnału optycznego w światłowodzie.
Tłumienie jest jedną z głównych cech transmisji światłowodu.
Zwykle terminy tłumienie światłowodu i strata światłowodu są używane zamiennie.

 

Współczynnik tłumienia (straty).

Wiemy, że aby proces komunikacji dobiegł końca, oprócz przesłania sygnału optycznego, sygnał optyczny po stronie odbiorczej musi być prawidłowo odebrany i dokładnie zdemodulowany.

Tłumienie światłowodu powoduje, że sygnały optyczne stopniowo tracą energię podczas transmisji, co wpływa na jakość i odległość sygnału. Aby zapewnić efektywną transmisję sygnału optycznego, należy w jak największym stopniu ograniczyć straty w światłowodzie.

Naszym celem jest zmniejszenie strat w światłowodach, zatem jak niska jest ta wartość?

Jak zmierzyć tłumienie (straty) światłowodu?

Charakterystykę strat w światłowodzie można zmierzyć za pomocą współczynnika strat (tłumienia), czyli tłumienia na jednostkę długości światłowodu, w dB/km.

= 10*log(Przypinanie / Wyginanie) / L

Gdzie L jest długością światłowodu, zwykle km jako podstawową jednostką długości, Pin i Pout to odpowiednio wejściowa i wyjściowa moc optyczna.

Przykład.

Długość światłowodu wynosi 100 km, wejściowa moc optyczna światłowodu wynosi 100 mW, wyjściowa moc optyczna wynosi 1 mW, oblicz współczynnik tłumienia światłowodu.

Przynieś wzór: {{0}}*log(100/1) / 100, możesz otrzymać współczynnik tłumienia światłowodu wynoszący: 0,2dB/km.

 

Przyczyny tłumienia (straty) i sposoby jego poprawy

Transmisja sygnału optycznego w światłowodzie, z powodu rozproszenia, absorpcji, defektów i innych czynników, powoduje straty energii, powodując tłumienie.

 

Po pierwsze, utrata wchłaniania

Strata absorpcyjna jest spowodowana materiałami światłowodowymi i zanieczyszczeniami podczas absorpcji energii świetlnej, energia optyczna w postaci energii cieplnej zużywanej we włóknie jest ważną stratą w stratach światłowodu, strata absorpcyjna obejmuje:

1, wewnętrzna utrata absorpcji

Wewnętrzna strata absorpcyjna jest stratą nieodłączną dla materiału włóknistego, jest nieunikniona i określa granicę stratności włókna. Absorpcja wewnętrzna jest nieodłączną cechą samego materiału kwarcowego, włączając absorpcję w podczerwieni i absorpcję ultrafioletu.

 

 

Absorpcja UV: W krótkim zakresie długości fal elektrony materiałów światłowodowych pochłaniają energię padającego światła, aby przeskoczyć na wyższy poziom energii, powodując utratę energii padającego światła. Absorpcja ultrafioletu spowodowana jest przeskokiem elektronów, który ma wpływ na komunikację światłowodową w zakresie długości fal od 700 do 1100 nm.
Absorpcja podczerwieni: w długim zakresie fal fala świetlna oddziałuje z siatką światłowodu, a część energii fali świetlnej jest przekazywana do siatki, co intensyfikuje jej drgania, powodując w ten sposób straty. Absorpcja podczerwieni jest spowodowana wibracjami molekularnymi, które mają wpływ na komunikację światłowodową w zakresie długości fali 1500-1700nm.

 

2, Utrata absorpcji zanieczyszczeń
Utrata absorpcji zanieczyszczeń to materiał światłowodowy zawierający żelazo, miedź, chrom i inne jony zanieczyszczeń, jony metali, im większa zawartość, tym większe straty przez nie spowodowane, mają one duży wpływ na krótkie fale, długie fale oddziaływania mniejszy.
Stosowanie materiałów światłowodowych o wysokiej czystości, ścisła kontrola zawartości tych jonów metali, może spowodować ich utratę z powodu szybkiego spadku.

Drugi to jony OH, jony OH mają większy wpływ na straty w światłowodzie. W długości fali 950nm, 1240nm, 1390nm w pobliżu szczytu utraty absorpcji, do 1390nm przy absorpcji najpoważniejszej, o której często słyszy się o absorpcji „szczytu wody”.

 

 

Po drugie, rozproszona strata

Straty spowodowane rozpraszaniem wynikają z nierównomiernej gęstości materiału światłowodu lub z wad strukturalnych światłowodu, takich jak wyciek mocy optycznej z rdzenia spowodowany stratą.

Rozpraszanie wewnętrzne jest najważniejszym rozpraszaniem w rozpraszaniu materiału, moc strat jest liniowo powiązana z mocą trybu propagacji. Dzieje się tak ze względu na atomy lub cząsteczki materiału oraz strukturę materiału na niejednorodność współczynnika załamania światła materiału, co powoduje, że materiał wytwarza mikroskopijną niejednorodność spowodowaną rozpraszaniem przepuszczanych fal świetlnych. Rozpraszanie to jest nieodłączne od materiału, nie można go wyeliminować, jest to najniższa granica strat w światłowodzie, należąca do tej kategorii rozpraszanie Rayleigha.

 

Po trzecie, utrata promieniowania

Straty promieniowania wynikają z istnienia niewielkich wahań strukturalnych na styku płaszcza rdzenia, strat spowodowanych nierównomierną strukturą falowodu wewnątrz światłowodu.

Część transmitowanej energii będzie wypromieniowywana z rdzenia światłowodu, gdy struktura włókna będzie nieregularna i stanie się modą radiacyjną, w związku z czym straty wzrosną.

Stratę tę można ograniczyć poprzez udoskonalenie technologii produkcji.

 

Po czwarte, utrata zgięcia

Strata zginająca to strata spowodowana zgięciem osi światłowodu.

Każda oś włókna widoczna gołym okiem dla przesunięcia linii prostej nazywana jest zginaniem lub makro-zginaniem.

Zginanie włókna spowoduje sprzężenie między modami we włóknie, a gdy tryb propagacji energii zostanie połączony z trybem promieniowania lub trybem upływu, nastąpi utrata zginania. Strata ta wzrasta wykładniczo wraz ze zmniejszaniem się promienia krzywizny.

Innym rodzajem strat jest oś włókna, która wytwarza losowy stan przemieszczenia bocznego na poziomie mikronów, zwany stratą mikrozgięciową. Przyczyną mikrozginania jest światłowód w powłoce, kablu, powłoce wytłaczanej, instalacji i innych procesach, włókno jest poddawane nadmiernemu nierównomiernemu naciskowi bocznemu lub naprężeniom wzdłużnym lub podczas produkcji światłowodu ze względu na rozszerzanie się temperatury warstwy powłoki lub płaszcza współczynnik światłowodu nie jest taki sam itp. spowodowany.

W przypadku strat na zginaniu linie światłowodowe mogą wykorzystywać kabel o niskich stratach na zginaniu lub ściśle przestrzegać standardowych specyfikacji branżowych dotyczących układania kabli, rozsądnej kontroli promienia zgięcia kabla światłowodowego, w miarę możliwości, aby zmniejszyć straty zginania.

 

Od prawie 10 lat specjalizujemy się w branży kabli światłowodowych i dzięki długoterminowej współpracy zdobyliśmy wielu znanych klientów na całym świecie. Jeżeli są Państwo zainteresowani naszymi włóknami proszę o kontakt.

 

 

Kontakt: