( 6 ) 60 datos esenciales sobre los cables de fibra óptica, ¡guárdalos y guárdalos con !

ONT-family: 'Microsoft YaHei UI';letter-spacing: 1px;font-size: 15px">3. Pérdida de materiales por absorción

El material utilizado para hacer fibras ópticas puede absorber energía lumínica. Después de que las partículas de la fibra óptica absorben energía lumínica, vibran y generan calor, lo que disipa la energía, generando así pérdida de absorción. Sabemos que la materia está compuesta de átomos y moléculas, y los átomos están compuestos de núcleos atómicos y electrones extranucleares. Los electrones giran alrededor de los núcleos atómicos en ciertas órbitas. Esto es como la Tierra en la que vivimos y planetas como Venus y Marte giran alrededor del sol. Cada electrón tiene una cierta cantidad de energía y está en una cierta órbita, o en otras palabras, cada órbita tiene un cierto nivel de energía.

El nivel de energía orbital más cercano al núcleo es más bajo y el nivel de energía orbital más alejado del núcleo es más alto. El tamaño de la diferencia de nivel de energía entre las órbitas se llama diferencia de nivel de energía. Cuando un electrón salta de un nivel de energía bajo a un nivel de energía alto, absorbe la energía de la diferencia de nivel de energía correspondiente.

En una fibra óptica, cuando un electrón a un cierto nivel de energía es irradiado por luz de una longitud de onda correspondiente a la diferencia de nivel de energía, el electrón en la órbita de baja energía saltará a la órbita con un nivel de energía más alto. Este electrón absorbe la energía de la luz, lo que resulta en pérdida de absorción de luz.

El dióxido de silicio (SiO2), el material básico para la fabricación de fibras ópticas, absorbe la luz miSMa, uno se llama absorción ultravioleta y el otro se llama absorción infrarroja. Actualmente, las comunicaciones de fibra óptica generalmente solo funcionan en el 0.8-1 rango de longitud de onda de 0,6 micras, por lo que solo discutimos la pérdida en este rango de trabajo.

El pico de absorción generado por la transición de electrones en el vidrio de cuarzo es de alrededor de 0.1-00,2 micras de longitud de onda en la región ultravioleta. A medida que aumenta la longitud de onda, su efecto de absorción disminuye gradualmente, pero el área afectada es muy amplia, hasta longitudes de onda superiores a 1 micras. Sin embargo, la absorción ultravioleta tiene poco efecto sobre las fibras ópticas de cuarzo que trabajan en la región infrarroja. Por ejemplo, en la región de luz visible con una longitud de onda de 0,6 micras, la absorción ultravioleta puede alcanzar 1 dB / km, y en una longitud de onda de 0,8 micras, desciende a 0.2-03 dB / km, y en una longitud de onda de 1,2 micras, es solo de unos 0,1 dB / km.

La pérdida de absorción infrarroja de la fibra óptica de cuarzo es causada por la vibración molecular del material en la región infrarroja. Hay varios picos de absorción de vibraciones en la banda por encima de 2 micras.

Debido a la influencia de varios elementos dopantes en la fibra óptica, es iMPOsible que la fibra óptica de cuarzo tenga una ventana de baja pérdida en la banda por encima de los 2 micras, y la pérdida límite teórica a una longitud de onda de 1,85 micras es de 1dB / kms.

A través de la investigación, también se encontró que hay algunos "elementos destructivos" en el vidrio de cuarzo, principalmente algunas impurezas dañinas de metales de transición, como cobre, hierro, cromo, manganeso, etc. Estos "malos" absorben ávidamente la energía de la luz bajo irradiación de luz, saltan y causan pérdida de energía lumínica. La eliminación de los "alborotadores" y la purificación química de los materiales utilizados para fabricar fibras ópticas pueden reducir en gran medida la pérdida.

Otra fuente de absorción en la fibra óptica de cuarzo es el hidroxilo (OH￫). Según la investigación, las personas encontraron que el hidroxilo tiene tres picos de absorción en la banda de trabajo de la fibra óptica, que son 0,95 micras, 1,24 micras y 1,38 micras. La pérdida de absorción a 1,38 micras es la más grave y tiene el mayor impacto en la fibra óptica. A 1,38 micras, la pérdida máxima de absorción causada por el hidroxilo con un contenido de solo 0,0001 es tan alta como 33dB / km

¿De dónde vienen estos hidroxilos? Hay muchas fuentes de hidroxilos. Primero, hay agua e hidroxilos en los materiales utilizados para hacer fibras ópticas. Estos hidroxilos no son fáciles de eliminar durante la purificación de las materias primas y finalmente permanecen en las fibras ópticas en forma de hidroxilos. Segundo, hay una pequeña cantidad de agua en los hidroxilos utilizados para hacer fibras ópticas. Tercero, el agua se genera por reacciones químicas durante el proceso de fabricación de las fibras ópticas. Cuarto, el vapor de agua es traído por la entrada del aire exterior. Sin embargo, el proceso de fabricación actual se ha desarrollado a un nivel bastante alto y el contenido de hidroxilos ha bajado a un nivel suficientemente bajo y se puede ignorar su impacto en las fibras ópticas.

4. Pérdida por dispersión

En la noche oscura, si enciendes una linterna en el cielo, puedes ver un haz de luz. La gente también ha visto gruesos haces de luz de los reflectores en el cielo nocturno.

Entonces, ¿por qué vemos estos haces de luz? Esto se debe a que hay muchas partículas diminutas como humo y polvo flotando en la atmósfera. Cuando la luz brilla sobre estas partículas, se dispersa y emite en todas direcciones. Este fenómeno fue descubierto por primera vez por Rayleigh, por lo que la gente llamó a esta dispersión "dispersión de Rayleigh".

¿Cómo se produce la dispersión? Resulta que las partículas diminutas como las moléculas, los átomos y los electrones que forman la materia vibran a ciertas frecuencias inherentes y pueden liberar luz con una longitud de onda correspondiente a la frecuencia de vibración. La frecuencia de vibración de una partícula está determinada por el tamaño de la partícula. Cuanto mayor es la partícula, menor es la frecuencia de vibración y mayor es la longitud de onda de la luz liberada; cuanto menor es la partícula, mayor es la frecuencia de vibración y menor es la longitud de onda de la luz liberada. Esta frecuencia de vibración se llama frecuencia de vibración inherente de la partícula. Sin embargo, esta vibración no ocurre por sí sola, requiere una cierta cantidad de energía. Una vez que una partícula es irradiada con luz de una cierta longitud de onda, y la frecuencia de la luz irradiante es la misma que la frecuencia de vibración inherente de la partícula, causará resonancia. Los electrones en la partícula comenzarán a vibrar a esta frecuencia de vibración, dando como resultado que la partícula disperse la luz en todas las direcciones, la energía de la luz incidente se absorba y se convierta en energía de la partícula, y la partícula vuelva a emitir la energía en forma de energía lumínica. Por lo tanto, para un observador externo, parece que la luz golpea la partícula y luego se dispersa en todas las direcciones.

También hay dispersión de Rayleigh en la fibra óptica, y la pérdida de luz causada por ella se llama pérdida de dispersión de Rayleigh. En vista del nivel actual de tecnología de fabricación de fibra óptica, se puede decir que la pérdida de dispersión de Rayleigh es inevitable. Sin embargo, dado que el tamaño de la pérdida de dispersión de Rayleigh es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda de la luz, el impacto de la pérdida de dispersión de Rayleigh se puede reducir en gran medida cuando la fibra óptica trabaja en la región de longitud de onda larga.

5. Deficiencia congénita, nadie puede ayudar

La estructura de la fibra óptica es imperfecta, como burbujas, impurezas o grosor desigual en la fibra óptica, especialmente la interfaz desigual del revestimiento del núcleo. Cuando la luz llegue a estos lugares, parte de la luz se dispersará en todas direcciones, provocando pérdidas. Esta pérdida se puede superar mejorando el proceso de fabricación de la fibra óptica. La dispersión hace que la luz se emita en todas direcciones y parte de la luz dispersa se refleja en la dirección opuesta a la propagación de la fibra óptica. Esta parte de la luz dispersa se puede recibir en el extremo incidente de la fibra óptica. La dispersión de la luz hace que se pierda parte de la energía lumínica, lo cual no es deseable. Sin embargo, este fenómeno también puede ser utilizado por nosotros, porque si analizamos la fuerza de la parte recibida de la luz en el extremo transmisor, podemos comprobar los puntos de ruptura, los defectos y la pérdida de esta fibra óptica. De esta manera, a través del ingenio humano, las cosas malas se pueden convertir en cosas buenas.