Затухание.

Волокно характеризуется двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией. Чем меньше затухание (потери) и чем меньше дисперсия распространяемого в волокне сигнала, тем больше может быть расстояние между переприемными участками.

На затухание света в волокне влияют такие факторы, как потери на поглощение, потери на рассеяние и кабельные потери. Потери на поглощеяние и на рассеяние вместе называют собственными потерями, в то время, как кабельные потери в силу их природы называют дополнительными потерями, рис 1.3.

ЗЗЗатухание

Рис 1.3. Основные типы потерь в волокне.

Полное затухание в волокне (измеряется в дБ/км) определяется в виде суммы:

(1.1)

Потери на поглощение состоят как из собственных потерь в кварцевом стекле (ультрафиолетовое и инфракрасное поглощение), так и из потерь, связанных с поглощением света на примесях. Примесные центры, в зависимости от типа примеси, поглощают свет на определенных (присущих данной примеси) длинах волн и рассеивают поглощенную световую энергию в виде джоулева тепла. Даже ничтожные концентрации примесей приводят к появлению пиков на кривой потерь, рис 1.4. Следует отметить

Потери (дБ/км)

1,0

0,5

0,3

0,2

0,1

0,05

0,03

0,02

1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,8 2,0

Длина волны (мкм)

Рис 1.4. Факторы, влияющие на затухание в области 1550 нм.

характерный максимум в районе длины волны 1480 нм, который соответствует примесям ОН. Этот пик присутствует всегда.

Собственные потери на поглощение растут и становятся значимыми в ультрафиолетовой и инфракрасной областях. При длине волны излучения выше 1,6 мкм обычное кварцевое стекло становится непрозрачным из-за роста потерь, связанных с инфракрасным поглощением.

Потери на рассеяние . Уже к 1970 году изготавливаемое оптическое волокно становится настолько чистым (99,9999%), что наличие примесей перестает быть главенствующим фактором затухания в волокне. На длине волны 800 нм затухание составило 1,5 дБ/км. Дальнейшему уменьшению затухания препятствует так называемое рэлеевское рассеяние света. Рэлеевское рассеяние вызвано наличием неоднородностей микроскопического масштаба в волокне. Свет, попадая на такие неоднородности, рассеивается в разных направлениях. В результате часть его теряется в оболочке. Эти неоднородности неизбежно появляются во время изготовления волокна. Потери на рэлеевском рассеянии зависят от длины волны по закону и сильней проявляются в области коротких волн (рис 1.4).

Длина волны, на которой достигается нижний предел собственного затухания чистого кварцевого волокна, составляет 1550 нм и определяется разумным компромиссом между потерями вследствие рэлеевского рассеяния и инфракрасного поглощения.

Внутренние потери хорошо интерполируются формулой , где отражает пик поглощения на примесях ОН с максимумом при 1480 нм, а первое и последнее слагаемые соответствуют рэлеевскому рассеянию и инфракрасному поглощению соответственно. На рис 1.5 приводится общий вид спектральной зависимости собственных потерь с указанием характерных значений четырех основных параметров (минимумов затухания в трех окнах прозрачности 850, 1300 и 1550 нм и пика поглощения на длине волны 1480 нм) для современных одномодовых и многомодовых волокон.

Затухание, дБ/км

1,8 2,8

0,55 1,0

0,35 0,8

0,20 0,6

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

SMF MMF

Длина волны, l (нм)

Рис.1.5. Собственные потери в оптическом волокне

Кабельные потери обусловлены скруткой, деформациями и изгибами волокон, возникающими при наложении покрытий и защитных оболочек, производстве кабеля, а также в процессе установки ВОК. При соблюдении ТУ на прокладку кабеля номинальный вклад со стороны этих потерь составляет не больше 20% от полного затухания. Дополнительные потери появляются, если радиус изгиба кабеля становится меньше минимального радиуса изгиба, указанного в спецификации на ВОК.