Atenuação (perda) de fibra óptica, causas de atenuação e melhorias

O que é atenuação de fibra óptica (perda de fibra óptica)

A atenuação da fibra óptica (perda de fibra óptica) refere-se ao fenômeno de que a intensidade da luz diminui gradualmente devido a vários fatores à medida que a distância de transmissão aumenta quando o sinal óptico é transmitido em uma fibra óptica.
A atenuação é uma das principais características de transmissão da fibra óptica.
Normalmente, os termos atenuação de fibra óptica e perda de fibra óptica são usados ​​indistintamente.

 

Fator de atenuação (perda)

Sabemos que para completar o processo de comunicação, além de transmitir o sinal óptico, o sinal óptico na extremidade receptora deve poder ser recebido adequadamente e demodulado com precisão.

A atenuação da fibra faz com que os sinais ópticos percam gradualmente energia durante a transmissão, afetando assim a qualidade e a distância do sinal. Para garantir que o sinal óptico seja transmitido de forma eficiente, a perda da fibra óptica precisa ser reduzida tanto quanto possível.

Nosso objetivo é reduzir a perda de fibra óptica, então quão baixo é baixo?

Como medir a atenuação (perda) da fibra?

As características de perda da fibra óptica podem ser medidas pelo coeficiente de perda (atenuação), que é a atenuação por unidade de comprimento da fibra, em dB/km.

= 10*log(Pin/Pout) /L

Onde L é o comprimento da fibra, geralmente km como unidade básica de comprimento, Pin e Pout são a potência óptica de entrada e saída, respectivamente.

Um exemplo.

O comprimento da fibra é de 100 km, a potência óptica de entrada da fibra é de 100 mW, a potência óptica de saída é de 1 mW, calcule o coeficiente de atenuação da fibra.

Traga a fórmula: {{0}}*log(100/1) / 100, pode obter o coeficiente de atenuação da fibra: 0,2dB/km.

 

Causas da atenuação (perda) e formas de melhorá-la

A transmissão do sinal óptico na fibra óptica, devido ao espalhamento, absorção, defeitos e outros fatores, produz perda de energia, causando atenuação.

 

Primeiro, perda de absorção

A perda de absorção é causada por materiais de fibra óptica e impurezas na absorção de energia luminosa, a energia óptica na forma de energia térmica consumida na fibra, é uma perda importante na perda de fibra óptica, a perda de absorção inclui o seguinte:

1, perda de absorção intrínseca

A perda de absorção intrínseca é uma perda inerente ao material da fibra, é inevitável, determina o limite de perda da fibra. A absorção intrínseca é inerente ao próprio material de quartzo, incluindo absorção infravermelha e absorção ultravioleta.

 

 

Absorção UV: Na faixa de comprimento de onda curto, os elétrons dos materiais de fibra óptica absorvem a energia da luz incidente para saltar para um nível de energia mais alto, causando a perda de energia da luz incidente. A absorção ultravioleta é causada pelo salto de elétrons, que tem impacto nas comunicações de fibra óptica na região de comprimento de onda de 700 a 1100 nm.
Absorção infravermelha: na faixa de comprimento de onda longo, a onda de luz interage com a rede da fibra, e parte da energia da onda de luz é transferida para a rede, o que intensifica sua vibração, causando assim a perda. A absorção infravermelha é causada pela vibração molecular, que afeta a comunicação da fibra óptica na região de comprimento de onda de 1500-1700nm.

 

2, perda de absorção de impurezas
Perda de absorção de impurezas é o material de fibra óptica contém ferro, cobre, cromo e outros íons de impureza, íons metálicos, quanto mais conteúdo, maior a perda causada por eles, eles têm um grande impacto nos comprimentos de onda curtos, comprimentos de onda longos do impacto de o menor.
O uso de materiais de fibra óptica de alta pureza, controle rigoroso do conteúdo desses íons metálicos, pode torná-los causados ​​pela perda de rápido declínio.

O outro são os íons OH, os íons OH têm um impacto maior na perda de fibra óptica. No comprimento de onda de 950nm, 1240nm, 1390nm perto do pico de perda de absorção, a 1390nm na absorção dos mais graves, que é frequentemente ouvido de absorção de "pico de água".

 

 

Em segundo lugar, perda de dispersão

A perda de dispersão ocorre devido à densidade do material da fibra óptica não ser uniforme ou a defeitos estruturais do guia de ondas da fibra, como vazamento de energia óptica para fora do núcleo causado pela perda.

O espalhamento intrínseco é o espalhamento mais importante no espalhamento de materiais, o poder de perda está linearmente relacionado ao poder do modo de propagação. É devido aos átomos ou moléculas do material e à estrutura do material a falta de homogeneidade do índice de refração do material, fazendo com que o material produza falta de homogeneidade microscópica causada pela dispersão das ondas de luz transmitidas. Este espalhamento é inerente ao material, não pode ser eliminado, é o limite inferior de perda da fibra óptica, o espalhamento Rayleigh que pertence a esta categoria.

 

Terceiro, perda de radiação

A perda de radiação se deve à existência de pequenas flutuações estruturais na interface do revestimento do núcleo, perda causada pela estrutura irregular do guia de ondas dentro da fibra.

Parte da energia transmitida será irradiada para fora do núcleo da fibra quando a estrutura da fibra for irregular e se tornará um modo de radiação, aumentando a perda.

Essa perda pode ser reduzida melhorando a tecnologia de fabricação.

 

Quarto, perda de flexão

A perda de flexão é a perda causada pela flexão do eixo da fibra óptica.

Qualquer eixo de fibra visível a olho nu para um deslocamento de linha reta é chamado de flexão ou macroflexão.

A flexão da fibra causará acoplamento entre os modos dentro da fibra; quando o modo de propagação de energia acoplado ao modo de radiação ou modo de vazamento, ocorrerá perda de flexão. Essa perda aumenta exponencialmente à medida que o raio de curvatura diminui.

Outro tipo de perda é o eixo da fibra para produzir um estado de deslocamento lateral aleatório em nível de mícron, chamado perda de micro-flexão. A razão para a micro-dobra é a fibra óptica no revestimento, cabo, bainha de extrusão, instalação e outros processos, a fibra é submetida a pressão lateral irregular excessiva ou tensão longitudinal, ou fabricação de fibra óptica devido à camada de revestimento ou expansão de temperatura da jaqueta o coeficiente da fibra óptica não é o mesmo, etc.

Para perda de flexão, as linhas de fibra óptica podem usar cabos de baixa perda de flexão ou seguir rigorosamente as especificações padrão da indústria para colocação de cabos, controle razoável do raio de curvatura do cabo de fibra óptica, tanto quanto possível para reduzir a perda de flexão.

 

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