Ослабление сигнала в волоконных световодах

Потери на поглощение существенно зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей могут быть значительными
I окно прозрачности
II окно прозрачности
III окно прозрачности
I – λ = 0,85мкм, α=3дБ/км
II – λ = 1,3 мкм, α=0,7дБ/км
0,34-0,36 дБ/км - ООВ
III – λ = 1,55мкм,
α=0,22дБ/км - ООВ
IV - λ = 1,565 - 1,620мкм
V – λ = 1,350 - 1,450мкм
λ, мкм
α, дБ/км

Ослабление за счет поглощения в
инфракрасном диапазоне обусловлено
собственным резонансным поглощением в
УФ- и ИК-областях.
Ультрафиолетовое поглощение определяет затухание в рабочем диапазоне длин волн и связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световодах (tg β). Это так называемое собственное поглощение кварца, механизм возникновения которого свя3ан с поведением диэлектрика в электрическом поле

n = 2
ЭМП
дБ/км
где n1 – показатель преломления сердцевины ОВ
tg β – тангенс угла диэлектрических потерь материала сердцевины, принимающий значения в диапазоне 2*10-11 ÷10-12
λ – длина волны, км (10-9)

Pэлеевское рассеивание обусловлено существованием мелкомасштабных (по сравнению с длиной волны излучения ) флуктуации плотности или химического состава веществ. Эти флуктуации являются следствием неравновесных состояний, возникаю-щих в волокне в момент стеклования.Pэлеевское рассеивание обратно четвертой степени длины волны и характерно для неоднородностей, размеры которых менее длины волны, а расстояние между которыми достаточно велико, чтобы явление взаимодействия были исключены.

Примесное поглощение для разных стекол изменяется. В качестве примесей обычно рассматривают ионы металлов и гидроксогрупп OH-. Пики поглощения за счет ионов металлов очень широкие.
Другой существенной в отношении поглощения примесью является вода, присутствующая в виде ионов OH-. На содержание ионов OH- в стекле влияет процесс его изготовления. Ей соответствуют ярко выраженный максимум поглощения в районе длины волны 1480 нм. Он присутствует всегда, поэтому область спектра в районе этого пика практически не используется. В настоящее время изготавливаемое ОВ становится на столько чистым (99,9999%), что наличие примесей перестает быть главенствующим фактором затухания в ОВ.

С увеличением пока3ателя преломления эти потери увели-чиваются, а с ростом длины волны – уменьшаются.
k = 1.38*1023 Дж/К – постоянная Больцмана,
T = 1500 К – температура перехода стекла в твердую фазу
Χ = 8,1*10-11 м2/н - коэффициент сжимаемости для кварца
λ - в м! (*10-6)
Кроме флуктуации плотности существенными являются также флуктуации концентрации окислов, которые добавляют в стекло для повышения показателя прелом-ления . Неоднородность концентрации создает большие флуктуации.
дБ/км

Суммарные потери на Гэлеевском рассеивании зависят от длины волны по закону λ-4 и количественно могут быть оценены по формуле:
где kp – коэффициент рассеивания, для кварца 0,8÷1,0 ((мкм4*дБ)/км)
λ – длина волны, мкм
дБ/км

Графически αn и αp можно представить следующим образом:
Дополнительные потери в ОК (или колебательные) обусловлены деформацией ОВ в процессе изготовления кабелей, скруткой, изгибами волокон, а также технологическими неоднородностями в процессе изготовления волокон.
f

Они состоят из суммы семи коэффициентов затухания:
α1 – затухание из-за приложения к ОВ термомеханических воздействий в процессе изготовления кабелей обусловлено различием коэффициентов удлинения стекол сердцевины и оболочки α<0,1 дБ/км;
α2 – вследствие температурной зависимости коэффициента преломления материала ОВ ;
α3 - вызывается микроизгибами ОВ т.е. из-за локального нарушения прямолинейности ОВ;
α3 <(0,001÷0,1)дБ
α4 – возникает вследствие нарушения прямолинейности ОВ (скрутка, прокладка или макроизгибы);
α4 <(0,5÷1)дБ/км
Rизг≥ 20Д