De relatie tussen het transmissieverlies van optische vezels en de golflengte is een belangrijk probleem op het gebied van optische vezelcommunicatie, omdat verschillende golflengten van licht verschillende verliesmechanismen zullen tegenkomen bij de voortplanting in optische vezels. De verliezen in optische vezels omvatten voornamelijk absorptieverliezen, verstrooiingsverliezen en buigverliezen, en deze verliesmechanismen hangen nauw samen met de golflengte van lichtgolven. Dit artikel analyseert de relatie tussen deze twee.
1, Absorptieverlies
Absorptieverlies verwijst naar het energieverlies dat wordt veroorzaakt door het absorptie-effect van het vezelmateriaal zelf wanneer lichtgolven zich voortplanten in het vezelmateriaal. Vezeloptische materialen, voornamelijk siliciumdioxide (SiO2), absorberen meer lichtenergie bij bepaalde golflengten, zoals de OH - ionenabsorptiepiek in het infraroodgebied en de elektronenovergangsabsorptie in het ultraviolette gebied. Het typische venster met laag verlies ligt rond 850 nm, 1310 nm en 1550 nm, omdat de absorptie van vezelmaterialen minimaal is bij deze drie golflengten.
2, Verstrooiingsverlies
Verstrooiingsverliezen omvatten voornamelijk Rayleigh-verstrooiing en niet-lineaire verstrooiing. Rayleigh-verstrooiing wordt veroorzaakt door microscopische inhomogeniteit in optische vezelmaterialen, waardoor een deel van de energie van lichtgolven kan afwijken van hun oorspronkelijke voortplantingsrichting. Het Rayleigh-verstrooiingsverlies is omgekeerd evenredig met de vierde macht van de golflengte, wat betekent dat hoe langer de golflengte, hoe kleiner het verstrooiingsverlies. Bij een golflengte van 1550 nm wordt het Rayleigh-verstrooiingsverlies geminimaliseerd.
Niet-lineaire verstrooiing, zoals Raman-verstrooiing en Brillouin-verstrooiing, houdt verband met golflengte en lichtintensiteit, en kan over het algemeen goed worden gecontroleerd in het lange golflengtegebied.
3, Buigverlies
Buigverlies treedt op tijdens het buigen van vezels, vooral wanneer de buigradius klein is. Wanneer lichtgolven zich voortplanten in gebogen optische vezels, zal een deel van de lichtstralen door breking uit de vezelbekleding ontsnappen, wat resulteert in energieverlies. De relatie tussen buigverlies en golflengte is complex, maar over het algemeen is het buigverlies relatief klein als de golflengte langer is, omdat het waarschijnlijker is dat licht met een lange golflengte in de vezel opgesloten blijft.
Het verlies aan optische vezels is relatief laag in de drie golflengtevensters van 850 nm, 1310 nm en 1550 nm, waarbij het verlies in het 1550 nm-venster het kleinst is, variërend van 0,19 dB/km tot 0,25 dB/km, waardoor 1550 nm de voorkeursgolflengte is voor optische vezelcommunicatie over lange afstanden. Bovendien hebben ze, vanwege de kleine spreiding van optische vezels bij een golflengte van 1550 nm, ook voordelen bij hoge-transmissie.
Het kiezen van de juiste golflengte is belangrijk voor het optimaliseren van de prestaties van glasvezelcommunicatiesystemen. Rekening houdend met factoren zoals verlies, spreiding, niet-lineaire effecten en kosten, wordt meestal een keuze gemaakt tussen de drie golflengten van 850 nm, 1310 nm en 1550 nm om aan verschillende toepassingsvereisten te voldoen. Lokale netwerken op korte- afstanden kunnen bijvoorbeeld 850 nm gebruiken, terwijl backbone-netwerken op lange- afstanden doorgaans 1550 nm gebruiken.
