( 6 ) 60 fatos essenciais sobre cabos de fibra óptica, guarde-os e guarde-os com você!

ONT-family: 'Microsoft YaHei UI';letter-spacing: 1px;font-size: 15px">3. Perda por absorção de materiais

O material usado para fazer fibras ópticas pode absorver energia luminosa. Depois que as partículas da fibra óptica absorvem energia luminosa, elas vibram e geram calor, que dissipa a energia, gerando perda de absorção. Sabemos que a matéria é coMPOsta de átomos e moléculas, e os átomos são compostos de núcleos atômicos e elétrons extranucleares. Os elétrons giram em torno de núcleos atômicos em certas órbitas. É como a Terra em que vivemos e planetas como Vênus e Marte giram em torno do sol. Cada elétron tem uma certa quantidade de energia e está em uma determinada órbita, ou seja, cada órbita tem um certo nível de energia.

O nível de energia orbital mais próximo do núcleo é mais baixo e o nível de energia orbital mais distante do núcleo é mais alto. O tamanho da diferença de nível de energia entre as órbitas é chamado de diferença de nível de energia. Quando um elétron salta de um nível de baixa energia para um nível de alta energia, ele absorve a energia da diferença de nível de energia correspondente.

Em uma fibra óptica, quando um elétron em um determinado nível de energia é irradiado por luz de um comprimento de onda correspondente à diferença de nível de energia, o elétron na órbita de baixa energia saltará para a órbita com um nível de energia mais alto. Este elétron absorve a energia da luz, resultando em perda de absorção de luz.

O dióxido de silício (SiO2), o material básico para a fabricação de fibras ópticas, absorve a própria luz, uma é chamada de absorção ultravioleta e a outra é chamada de absorção infravermelha. Atualmente, as comunicações de fibra óptica geralmente funcionam apenas na faixa 0.8-1 de comprimento de onda de 0,6 µm, portanto, discutimos apenas a perda nessa faixa de trabalho.

O pico de absorção gerado pela transição eletrônica no vidro de quartzo é de cerca 0.1-0 de 0,2 µm de comprimento de onda na região ultravioleta. À medida que o comprimento de onda aumenta, seu efeito de absorção diminui gradualmente, mas a área afetada é muito ampla, até comprimentos de onda acima de 1 µm. No entanto, a absorção ultravioleta tem pouco efeito sobre as fibras ópticas de quartzo que trabalham na região infravermelha. Por exemplo, na região da luz visível com um comprimento de onda de 0,6 µm, a absorção ultravioleta pode atingir 1dB / km e, no comprimento de onda de 0,8 µm, cai para 0.2-00,3 dB / km e, no comprimento de onda de 1,2 µm, é apenas cerca de 0,1 dB / km.

A perda de absorção no infravermelho da fibra óptica de quartzo é causada pela vibração molecular do material na região do infravermelho. Existem vários picos de absorção de vibração na banda acima de 2µm.

Devido à influência de vários elementos dopantes na fibra óptica, é impossível para a fibra óptica de quartzo ter uma janela de baixa perda na banda acima de 2µm, e o limite teórico de perda em um comprimento de onda de 1,85µm é de 1dB / km.

Por meio de pesquisas, também foi descoberto que existem alguns "elementos destrutivos" no vidro de quartzo, principalmente algumas impurezas nocivas de metais de transição, como cobre, ferro, cromo, manganês, etc. Esses "bandidos" absorvem avidamente a energia da luz sob irradiação de luz, pulam e causam perda de energia luminosa. Remover os "encrenqueiros" e purificar quimicamente os materiais usados para fazer fibras ópticas pode reduzir muito a perda.

Outra fonte de absorção na fibra óptica de quartzo é a hidroxila (OH). De acordo com a pesquisa, as pessoas descobriram que a hidroxila tem três picos de absorção na banda de trabalho da fibra óptica, que são 0,95µm, 1,24µm e 1,38µm. A perda de absorção em 1,38µm é a mais grave e tem o maior impacto na fibra óptica. Em 1,38µm, a perda de pico de absorção causada pela hidroxila com um teor de apenas 0,0001 chega a 33dB / km.

De onde vêm essas hidroxilas? Existem muitas fontes de hidroxilas. Primeiro, há água e hidroxilas nos materiais usados para fazer fibras ópticas. Essas hidroxilas não são fáceis de serem removidas durante a purificação das matérias-primas e, finalmente, permanecem nas fibras ópticas na forma de hidroxilas. Em segundo lugar, há uma pequena quantidade de água nas hidroxilas usadas para fazer fibras ópticas. Terceiro, a água é gerada por reações químicas durante o processo de fabricação de fibras ópticas. Quarto, o vapor de água é trazido pela entrada de ar externo. No entanto, o processo de fabricação atual se desenvolveu para um nível bastante alto e o conteúdo de hidroxilas caiu para um nível suficientemente baixo, e seu impacto nas fibras ópticas pode ser ignorado.

4. Perda dispersa

Na noite escura, se você apontar uma lanterna para o céu, poderá ver um feixe de luz. As pessoas também viram feixes grossos de luz de holofotes no céu noturno.

Então, por que vemos esses feixes de luz? Isso ocorre porque existem muitas partículas minúsculas, como fumaça e poeira, flutuando na atmosfera. Quando a luz brilha sobre essas partículas, ela é espalhada e emitida em todas as direções. Este fenômeno foi descoberto pela primeira vez por Rayleigh, então as pessoas chamaram esse espalhamento de "espalhamento Rayleigh."

Como ocorre a dispersão? Acontece que as partículas minúsculas, como moléculas, átomos e elétrons que compõem a matéria vibram em certas frequências inerentes e podem liberar luz com um comprimento de onda correspondente à frequência de vibração. A frequência de vibração de uma partícula é determinada pelo tamanho da partícula. Quanto maior a partícula, menor a frequência de vibração e maior o comprimento de onda da luz liberada; quanto menor a partícula, maior a frequência de vibração e menor o comprimento de onda da luz liberada. Essa frequência de vibração é chamada de frequência de vibração inerente da partícula. No entanto, essa vibração não ocorre por si só, ela requer uma certa quantidade de energia. Uma vez que uma partícula é irradiada com luz de um certo comprimento de onda, e a frequência da luz irradiada é a meSMa que a frequência de vibração inerente da partícula, ela causará ressonância. Os elétrons na partícula começarão a vibrar nesta frequência de vibração, resultando na partícula espalhando luz em todas as direções, a energia da luz incidente é absorvida e convertida na energia da partícula, e a partícula reemite a energia na forma de energia luminosa. Portanto, para um observador externo, parece que a luz atinge a partícula e então se espalha em todas as direções.

Há também espalhamento Rayleigh na fibra óptica, e a perda de luz causada por ela é chamada de perda de espalhamento Rayleigh. Em vista do nível atual de tecnologia de fabricação de fibra óptica, pode-se dizer que a perda de espalhamento Rayleigh é inevitável. No entanto, como o tamanho da perda de espalhamento Rayleigh é inversamente proporcional à quarta potência do comprimento de onda da luz, o impacto da perda de espalhamento Rayleigh pode ser bastante reduzido quando a fibra óptica funciona na região de comprimento de onda longo.

5. Deficiência congênita, ninguém pode ajudar

A estrutura da fibra óptica é imperfeita, como bolhas, impurezas ou espessuras desiguais na fibra óptica, especialmente a interface núcleo-revestimento irregular. Quando a luz atinge esses locais, parte da luz será espalhada em todas as direções, causando perdas. Essa perda pode ser superada melhorando o processo de fabricação da fibra óptica. A dispersão faz com que a luz seja emitida em todas as direções e parte da luz espalhada é refletida de volta na direção oposta da propagação da fibra óptica. Esta parte da luz espalhada pode ser recebida na extremidade incidente da fibra óptica. A dispersão da luz faz com que parte da energia luminosa seja perdida, o que é indesejável. No entanto, esse fenômeno também pode ser usado por nós, pois se analisarmos a força da parte recebida da luz na extremidade transmissora, podemos verificar os pontos de interrupção, defeitos e perdas dessa fibra óptica. Dessa forma, por meio da engenhosidade humana, coisas ruins podem ser transformadas em coisas boas.