Затухание сигнала в световодах кабелей волоконно-оптической подсистемы СКС является одной из тех ключевых характеристик, которые задают качество передачи информации по кабельным трактам этой части информационной проводки.
В соответствии с законом Бугера-Лмберта-Бэра численное значение затухания линейно зависит от длины кабельного тракта, увеличиваясь по мере роста его протяженности. Соответственно, для его расчета вводится удобное для практического использования понятие коэффициента затухания. Фактическое значение последнего определяется рядом по крайней мере в первом приближении не зависящих друг от друга факторов, которые при определении общего затухания просто суммируются и в схематической форме показаны на рисунке.
Главными среди них являются:
Рассеяние Рэлея определяется неизбежными флуктуациями показателя преломления стекла, которые фиксируются в его структуре в момент перехода от жидкой фазы к твердой при вытяжке волокна из заготовки. Этот механизм потерь является тем фундаментальным эффектом, который определяет нижний теоретический предел затухания волокна.
Интенсивность рэлеевского рассеяния обратно пропорционально четвертой степени длины волны, что отдельно выделено на рисунке:
По этой причине:
Сама кривая спектральной зависимости рэлеевского рассеяния имеет гладкий характер.
Примесные потери определяются взаимодействием световой волны, которая распространяется по сердцевине световода, с атомами примесей, которые имеются в стекле из-за недостаточно эффективной очистки в процессе формирования заготовки волоконного световода. Эффект данной разновидности носит явно выраженный резонансный характер и сопровождается резким всплеском коэффициента затухания вблизи конкретной длины волны.
На длинах волн свыше 1670 нм начинает сказываться эффект ИК-поглощения и потери резко увеличиваются.
Потери этой разновидности возникают из-за несовершенства технологии, в результате чего область перехода от сердцевины к оболочке не является идеальной прямой линией. Это сопровождается высвечиваем части лучей, которые падают на эти неоднородности, в оболочку и приводит к росту потерь. Микроизгибная составляющая потерь современного волокна не превышает десятых дБ/км.
Макроизгибные потери возникают при изгибе волокна с недопустимо малым радиусом. Их появление обычно является прямым следствием “залома” линейного кабеля или нарушения технологии сборки оптических полок. Критическое значение этого параметра, при прохождении которого у для современных не изгибостойких волокон начинают резко увеличиваться потери, составляет примерно 15 мм, а сами потери достигают единиц дБ. Такой изгиб хорошо обнаруживается т.н. визуализатором дефектов по интенсивному свечению соответствующей области.
Для использования в технике оптической связи на основе кварцевых волокон может быть задействован спектральный диапазон 850 – 1670 нм. При выборе конкретного значения всегда принимается во внимание факт того, что стоимость оптоэлектронной элементной базы, которая применяется в схемах оптических передатчиков и приемников, быстро растет по мере увеличения длины волны. С учетом этой особенности:
Диапазон 950 – 1270 нм в современной оптической связи не задействован из-за слишком малого диаметра сердцевины, который необходимо для поддержания одномодовой передачи.
Для волокон старых типов на спектральной характеристике коэффициента затухания можно выделить области локальных минимумов между всплесками затухания. Параметры оптоэлектронной элементной базы оптимизировались для этих спектральных диапазонов. Сами области минимальных потерь назывались окнами прозрачности и обозначались римскими цифрами, что дополнительно выделено на эскизе.
Всплеск затухания на длине волны примерно 1380 нм определяется гидроксильной группой -OH и по этой причине носит специальное название водяного пика.
В современных волокнах примеси устранены технологическими приемами. За счет этого кривая затухания приобретает гладкий характер.
Возврат в Базу знаний R&D NTSS
