1.Как комбинируются оптические волокна?

Ответ: Оптическое волокно состоит из двух основных частей: сердцевины из прозрачных оптических материалов и оболочки и слоя покрытия.

2. Какие основные параметры описывают характеристики передачи волоконно-оптических линий?

Ответ: К ним относятся потери, дисперсия, полоса пропускания, длина волны среза, диаметр модового поля и т. д.

3. Каковы причины затухания волокна?

Ответ: Затухание в волокне означает уменьшение оптической мощности между двумя сечениями волокна, которое связано с длиной волны. Основными причинами затухания являются рассеяние, поглощение и оптические потери, вызванные разъемами и соединениями.

4. Как определяется коэффициент затухания оптического волокна?

Ответ: Оно определяется затуханием на единицу длины однородного оптического волокна в установившемся режиме (дБ/км).

5. Что такое вносимая потеря?

Ответ: Это относится к затуханию, вызванному вставкой оптических компонентов (например, разъемов или соединителей) в оптическую линию передачи.

6. От чего зависит пропускная способность оптоволокна?

Ответ: Пропускная способность оптического волокна относится к частоте модуляции, когда амплитуда оптической мощности уменьшается на 50% или 3 дБ по сравнению с амплитудой нулевой частоты в передаточной функции оптического волокна. Пропускная способность оптического волокна примерно обратно пропорциональна его длине, а произведение полосы пропускания на длину является постоянной величиной.

7. Сколько существует типов дисперсии оптического волокна? С чем это связано?

Ответ: Дисперсия оптического волокна относится к расширению групповой задержки в оптическом волокне, включая модовую дисперсию, дисперсию материала и структурную дисперсию. Это зависит от характеристик как источника света, так и оптического волокна.

8. Как описать дисперсионные характеристики сигналов, распространяющихся по оптоволокну?

Ответ: Его можно описать тремя физическими величинами: уширением импульса, полосой пропускания оптоволокна и коэффициентом дисперсии оптоволокна.

9. Какова длина волны отсечки?

Ответ: Это относится к самой короткой длине волны, которая может передавать только основную моду в оптическом волокне. Для одномодового оптического волокна длина волны отсечки должна быть короче длины волны передаваемого света.

10. Какое влияние окажет дисперсия оптического волокна на производительность волоконно-оптической системы связи?

Ответ: Дисперсия оптического волокна приведет к расширению оптического импульса во время передачи по оптическому волокну, что повлияет на частоту ошибок по битам, расстояние передачи и скорость системы.

11. Что такое метод обратного рассеяния?

Ответ: Метод обратного рассеяния — это метод измерения затухания по длине оптического волокна. Большая часть оптической мощности в оптическом волокне распространяется вперед, но небольшая часть рассеивается обратно к излучателю света. Используя спектрометр на излучателе света для наблюдения за временной кривой обратного рассеяния, можно не только измерить длину и затухание подключенного однородного оптического волокна с одного конца, но также можно измерить локальные неровности, точки разрыва и потери оптической мощности, вызванные соединениями и разъемами.

12. Каков принцип тестирования оптического рефлектометра во временной области (OTDR)? Каковы его функции?

Ответ: OTDR основан на принципе обратного рассеяния света и отражения Френеля. Он использует обратно рассеянный свет, генерируемый при распространении света по оптическому волокну, для получения информации о затухании. Его можно использовать для измерения затухания оптического волокна, потерь в соединениях, определения местоположения точек повреждения оптического волокна, а также для определения распределения потерь по длине оптического волокна. Это незаменимый инструмент при строительстве, обслуживании и мониторинге оптических кабелей. К его основным показателям относятся: динамический диапазон, чувствительность, разрешение, время измерения и слепая зона.

13.Что такое слепая зона рефлектометра? Как это повлияет на тест? Как бороться со слепыми зонами при реальном тестировании?

Ответ: Обычно серия «слепых зон», вызванных насыщением приемного конца рефлектометра из-за отражений, генерируемых такими характерными точками, как активные разъемы и механические соединения, называется «слепыми зонами».

Слепые зоны в оптических волокнах делятся на слепые зоны событий и слепые зоны затухания: расстояние от начальной точки пика отражения до пика насыщения приемника, вызванное вмешательством активных разъемов, называется слепыми зонами событий; Расстояние от начальной точки пика отражения до других идентифицируемых точек события, вызванное вмешательством активных соединителей в оптические волокна, называется слепыми зонами затухания.

Для OTDR, чем меньше слепая зона, тем лучше. Слепая зона будет увеличиваться с увеличением ширины уширения импульса. Хотя увеличение ширины импульса увеличивает длину измерения, оно также увеличивает «мертвую зону» измерения. Поэтому при тестировании оптических волокон следует использовать узкие импульсы для измерения оптического волокна и соседних точек событий аксессуаров OTDR, а широкие импульсы следует использовать для измерения дальнего конца оптического волокна.

14.Может ли рефлектометр измерять различные типы оптических волокон?

О: Если вы используете одномодовый модуль OTDR для измерения многомодового волокна или используете многомодовый модуль OTDR для измерения одномодового волокна с диаметром сердцевины 62,5 мм, результат измерения длины волокна не будет затронут, но результаты потерь в волокне, потерь в оптическом разъеме и обратных потерях будут неверными. Поэтому при измерении оптического волокна необходимо выбирать рефлектометр, соответствующий измеряемому волокну, чтобы можно было получить правильные результаты по всем показателям производительности.

15. Что означает «1310 нм» или «1550 нм» в обычных оптических контрольно-измерительных приборах?

A: Это относится к длине волны оптического сигнала. Диапазон длин волн, используемый в оптоволоконной связи, находится в ближней инфракрасной области, с длиной волны от 800 до 1700 нм. Его часто делят на коротковолновые и длинноволновые диапазоны: первый относится к длине волны 850 нм, а второй — к 1310 нм и 1550 нм.

16. Какая длина волны света в существующих коммерческих оптических волокнах имеет наименьшую дисперсию? Свет какой длины волны имеет наименьшие потери?

Ответ: Свет с длиной волны 1310 нм имеет наименьшую дисперсию, а свет с длиной волны 1550 нм имеет наименьшие потери.

17. Как классифицируют оптические волокна по изменению показателя преломления сердцевины оптического волокна?

Ответ: Их можно разделить на оптические волокна со ступенчатым показателем преломления и оптические волокна с градиентным показателем преломления. Оптические волокна со ступенчатым индексом имеют узкую полосу пропускания и подходят для связи на короткие расстояния с небольшой пропускной способностью; Оптические волокна с градиентным индексом имеют широкую полосу пропускания и подходят для связи средней и большой пропускной способности.

18. Как классифицируются оптические волокна в зависимости от различных мод световых волн, передаваемых в оптических волокнах?

Ответ: Их можно разделить на одномодовые оптические волокна и многомодовые оптические волокна. Диаметр сердцевины одномодовых оптических волокон составляет примерно от 1 до 10 мкм. На заданной рабочей длине волны передается только одна основная мода, что подходит для систем связи большой емкости и на большие расстояния. Многомодовые оптические волокна могут передавать несколько мод световых волн с диаметром сердцевины примерно от 50 до 60 мкм, а их характеристики передачи хуже, чем у одномодовых оптических волокон.

При передаче тока дифференциальной защиты мультиплексной защиты часто используются многомодовые оптические волокна между устройством оптоэлектронного преобразования, установленным в помещении связи подстанции, и устройством защиты, установленным в главном диспетчерском пункте.

19. Какое значение имеет числовая апертура (ЧА) ступенчатого оптического волокна?

Ответ: Числовая апертура (NA) указывает на светособирающую способность оптического волокна. Чем больше числовая апертура, тем сильнее способность оптического волокна собирать свет.

20. Что такое двойное лучепреломление одномодового оптического волокна?

Ответ: В одномодовом оптическом волокне существуют две ортогональные моды поляризации. Когда оптическое волокно не является полностью цилиндрически симметричным, две ортогональные моды поляризации не вырождаются. Абсолютная величина разницы показателей преломления двух ортогональных мод поляризации представляет собой двойное лучепреломление.

21. Какие конструкции оптических кабелей наиболее распространены?

Ответ: Существует два типа: многослойный и скелетонизированный.

22. Каковы основные компоненты оптических кабелей?

Ответ: В основном он состоит из сердцевины волокна, смазки для оптического волокна, материала оболочки, ПБТ (полибутилентерефталата) и других материалов.

23. Что такое броня оптических кабелей?

Ответ: Речь идет о защитном элементе (обычно стальной проволоке или стальной ленте), используемом в оптических кабелях специального назначения (например, подводных оптических кабелях и т. д.). Броня крепится к внутренней оболочке оптического кабеля.

24. Какие материалы используются для оболочки оптических кабелей?

Ответ: Оболочка или оболочка оптических кабелей обычно изготавливается из полиэтиленовых (ПЭ) и поливинилхлоридных (ПВХ) материалов, а ее функция заключается в защите жилы кабеля от внешних воздействий.

25. Перечислите специальные оптические кабели, используемые в системах электроснабжения.

Ответ: В основном существует три специальных оптических кабеля:

Композитный оптический кабель с заземляющим проводом (OPGW), оптическое волокно помещено в линию электропередачи алюминиевой многожильной конструкции со стальным плакированием. Применение оптического кабеля OPGW выполняет двойную функцию заземляющего провода и связи, что эффективно повышает коэффициент использования опор и вышек электропередач.

Обернутый оптический кабель (GWWOP): при наличии существующей линии передачи оптический кабель этого типа наматывается или подвешивается на заземляющем проводе.

Самонесущий оптический кабель (ADSS) обладает высокой прочностью на разрыв и может быть подвешен непосредственно между двумя опорами электропередачи с максимальным пролетом до 1000 м.

26. Сколько структур применения существует для оптического кабеля OPGW?

Ответ: В основном: 1) Слой пластиковой трубки витой + конструкция алюминиевой трубки; 2) Центральная пластиковая трубка + конструкция алюминиевой трубки; 3) Алюминиевый каркас; 4) Спиральная конструкция алюминиевой трубки; 5) Однослойная трубчатая конструкция из нержавеющей стали (центральная трубчатая конструкция из нержавеющей стали, витая конструкция из трубчатого слоя из нержавеющей стали); 6) Композитная трубчатая конструкция из нержавеющей стали (центральная трубчатая конструкция из нержавеющей стали, скрученная конструкция слоя труб из нержавеющей стали).

27. Каковы основные компоненты многожильного провода вне жилы оптического кабеля OPGW?

Ответ: Он состоит из проволоки АА (проволока из алюминиевого сплава) и проволоки AS (стальная проволока с алюминиевым покрытием).

28. Какие технические условия необходимы для выбора моделей оптических кабелей OPGW?

Ответ: 1) Номинальная прочность на разрыв (RTS) кабеля ОПГВ (кН); 2) Количество волоконных жил (SM) кабеля OPGW; 3) Ток короткого замыкания (кА); 4) Время короткого замыкания (с); 5) Диапазон температур (℃).

29. Как ограничивается степень изгиба оптического кабеля?

Ответ: Радиус изгиба оптического кабеля должен быть не менее 20-кратного внешнего диаметра оптического кабеля и не менее 30-кратного внешнего диаметра оптического кабеля при строительстве (нестатичном состоянии).

30. На что следует обратить внимание при проектировании оптического кабеля ADSS?

Ответ: Есть три ключевые технологии: механическое проектирование оптического кабеля, определение точек подвеса, а также выбор и установка поддерживающего оборудования.

31. Каковы основные типы оптической кабельной арматуры?

Ответ: Фитинги для оптических кабелей относятся к оборудованию, используемому для установки оптических кабелей, в основном к ним относятся: натяжные зажимы, подвесные зажимы, виброизоляторы и т. д.

32. Оптоволоконные разъемы имеют два основных параметра производительности. Каковы они?

Ответ: Оптоволоконные разъемы широко известны как соединения под напряжением. При требованиях к оптическим характеристикам одноволоконных разъемов основное внимание уделяется двум основным параметрам производительности: вносимым потерям и обратным потерям.

33. Сколько типов широко используемых оптоволоконных разъемов существует?

Ответ: В соответствии с различными методами классификации оптоволоконные разъемы можно разделить на разные типы. В зависимости от различных сред передачи их можно разделить на одномодовые оптоволоконные разъемы и многомодовые оптоволоконные разъемы; в зависимости от структуры их можно разделить на различные типы, такие как FC, SC, ST, D4, DIN, Biconic, MU, LC, MT и т. д.; По контактному торцу разъема их можно разделить на FC, PC (UPC) и APC. Часто используемые оптоволоконные разъемы: оптоволоконный разъем типа FC/PC, оптоволоконный разъем типа SC, оптоволоконный разъем типа LC.

34. В волоконно-оптической системе связи обычно встречаются следующие элементы. Пожалуйста, укажите их имена.

Адаптер AFC, FC Адаптер ST Адаптер SC FC/APC, разъем FC/PC Разъем SC Разъем ST Патч-корд LC Патч-корд MU Одномодовый или многомодовый патч-корд.

35. Каковы вносимые потери (или вносимые потери) оптоволоконного разъема?

Ответ: Это относится к величине снижения эффективной мощности линии передачи, вызванного вставкой разъема. Для пользователей, чем меньше значение, тем лучше. ITU-T предусматривает, что его значение не должно превышать 0,5 дБ.

36. Каковы обратные потери (или затухание при отражении, обратные потери, обратные потери) оптоволоконного разъема?

Ответ: Это мера составляющей входной мощности, отраженной от разъема и возвращенной по входному каналу. Его типичное значение должно быть не менее 25 дБ.

37. В чем наиболее заметное различие между светом, излучаемым светодиодами и полупроводниковыми лазерами?

Ответ: Свет, генерируемый светодиодом, является некогерентным светом широкого спектра; Свет, генерируемый лазером, представляет собой когерентный свет с очень узким спектром.

38. В чем наиболее очевидная разница между рабочими характеристиками светодиода (СИД) и полупроводникового лазера (ЛД)?

Ответ: У светодиода нет порога, а у LD порог есть. Лазер будет генерироваться только тогда, когда подаваемый ток превышает пороговое значение.

39. Какие два широко используемых полупроводниковых лазера с одной продольной модой?

Ответ: DFB-лазер и DBR-лазер, оба из которых являются лазерами с распределенной обратной связью, а их оптическая обратная связь обеспечивается брэгговской решеткой с распределенной обратной связью в оптическом резонаторе.

40. Каковы два основных типа оптических приемных устройств?

Ответ: В основном это фотодиоды (ПИН-трубки) и лавинные фотодиоды (ЛФД).

41. Какие факторы вызывают шум в волоконно-оптических системах связи?

Ответ: Существует шум, вызванный неопределенным коэффициентом затухания, шум, вызванный случайными изменениями интенсивности света, шум, вызванный временным джиттером, точечный шум и тепловой шум приемника, модовый шум оптического волокна, шум, вызванный уширением импульса, вызванным дисперсией, шум распределения мод LD, шум, вызванный чирпом частоты LD, и шум, вызванный отражением.

42. Какие основные оптические волокна используются в настоящее время для строительства сетей передачи данных? Каковы их основные особенности?

Ответ: Существует три основных типа: обычное одномодовое оптическое волокно G.652, одномодовое оптическое волокно G.653 со смещенной дисперсией и оптическое волокно G.655 с ненулевой смещенной дисперсией.

Одномодовое волокно G.652 имеет большую дисперсию в C-диапазоне 1530–1565 нм и L-диапазоне 1565–1625 нм, обычно 17–22 пснм•км. Когда скорость системы достигает 2,5 Гбит/с или выше, требуется компенсация дисперсии. При скорости 10 Гбит/с затраты на компенсацию дисперсии системы относительно высоки. Это наиболее часто используемое волокно в существующей сети передачи данных.

Дисперсия волокна со смещенной дисперсией G.653 в C-диапазоне и L-диапазоне обычно составляет -1-3,5пснм•км, а на длине волны 1550 нм дисперсия равна нулю. Скорость системы может достигать 20 Гбит/с и 40 Гбит/с, что делает его лучшим оптоволокном для одноволновой передачи на сверхдальние расстояния. Однако из-за характеристик нулевой дисперсии при использовании DWDM для расширения пропускной способности будут возникать нелинейные эффекты, что приводит к перекрестным помехам сигнала и четырехволновому смешению FWM, поэтому он не подходит для DWDM.

Волокно G.655 с ненулевой дисперсионно-сдвинутой дисперсией: Дисперсия волокна G.655 с ненулевой дисперсионно-сдвинутой дисперсией в диапазоне C составляет от 1 до 6 пснм•км, а дисперсия в диапазоне L обычно составляет от 6 до 10 пснм•км. Дисперсия невелика, позволяет избежать области нулевой дисперсии, подавляет четырехволновое смешивание FWM и может использоваться для расширения емкости DWDM и открытия высокоскоростных систем. Новое волокно G.655 может расширить эффективную площадь в 1,5–2 раза по сравнению с обычными оптическими волокнами. Большая эффективная площадь может снизить плотность мощности и уменьшить нелинейный эффект оптического волокна.

43. В чем заключается нелинейность оптоволокна?

Ответ: Это означает, что когда оптическая мощность волокна превышает определенное значение, показатель преломления оптического волокна будет нелинейно связан с оптической мощностью, и будут генерироваться комбинационное рассеяние и рассеяние Бриллюэна, вызывая изменение частоты падающего света.

44. Какое влияние нелинейность оптоволокна окажет на передачу?

Ответ: Нелинейный эффект вызовет дополнительные потери и помехи, ухудшающие производительность системы. Оптическая мощность системы WDM велика и передается на большое расстояние по оптоволокну, поэтому возникают нелинейные искажения. Существует два типа нелинейных искажений: вынужденное рассеяние и нелинейное преломление. Среди них вынужденное рассеяние включает комбинационное рассеяние и рассеяние Бриллюэна. Вышеупомянутые два типа рассеяния уменьшают энергию падающего света, вызывая потери. Его можно игнорировать, если мощность входного волокна мала.

45. Что такое PON (пассивная оптическая сеть)?

Ответ: PON — это волоконно-оптическая кольцевая оптическая сеть в локальной сети доступа пользователя, основанная на пассивных оптических устройствах, таких как соединители и разветвители.

Различные причины затухания оптоволокна

1. Основными факторами, вызывающими затухание волокна, являются: собственные, изгиб, выдавливание, загрязнения, неровности и стыковка.

Внутренние: это присущие оптическому волокну потери, в том числе: рэлеевское рассеяние, собственное поглощение и т. д.

Изгиб: когда оптическое волокно сгибается, часть света в оптическом волокне теряется из-за рассеяния, что приводит к потерям.

Экструзия: потеря, вызванная небольшим изгибом при сдавливании оптического волокна.

Примеси: Примеси в оптическом волокне поглощают и рассеивают свет, распространяющийся по оптическому волокну, вызывая потери.

Неравномерность: потери, вызванные неравномерным показателем преломления материала оптического волокна.

Стыковка: потери, вызванные стыковкой оптических волокон, например: разные оси (требования к соосности одномодового оптического волокна менее 0,8 мкм), торцевая поверхность не перпендикулярна оси, торцевая поверхность неровная, диаметр стыковочной сердцевины не совпадает, качество сварки плохое.

Когда свет входит с одного конца оптического волокна и выходит с другого конца, интенсивность света ослабевает. Это означает, что после распространения оптического сигнала по оптическому волокну часть световой энергии ослабляется. Это показывает, что в оптическом волокне присутствуют определенные вещества или по каким-то причинам блокируют прохождение оптического сигнала. Это потери при передаче оптического волокна. Только за счет уменьшения потерь в оптоволокне оптический сигнал может проходить беспрепятственно.

2. Классификация потерь в оптоволокне

Потери в оптическом волокне можно грубо разделить на собственные потери оптического волокна и дополнительные потери, вызванные условиями использования после изготовления оптического волокна. Конкретные подразделения следующие:

Потери в оптическом волокне можно разделить на собственные потери и дополнительные потери.

Неотъемлемые потери включают потери на рассеяние, потери на поглощение и потери, вызванные несовершенной структурой оптического волокна.

Дополнительные потери включают потери на микроизгибах, потери на изгибах и потери на сращивании.

Среди них дополнительные потери создаются искусственно при прокладке оптоволокна. В практических приложениях неизбежно подключение оптических волокон одно за другим, и соединение оптического волокна приведет к потерям. Микроизгиб, сжатие и растяжение оптических волокон также приводят к потерям. Это все потери, вызванные условиями использования оптоволокна. Основная причина заключается в том, что в этих условиях изменился режим передачи в сердцевине оптического волокна. Дополнительных потерь можно избежать, насколько это возможно. Ниже мы обсуждаем только присущие оптическому волокну потери.

Среди собственных потерь потери на рассеяние и потери на поглощение определяются характеристиками самого материала оптического волокна, а собственные потери, вызванные различными рабочими длинами волн, также различны. Чрезвычайно важно понять механизм возникновения потерь и количественно проанализировать размер потерь, вызванных различными факторами, для разработки оптического волокна с низкими потерями и рационального использования оптического волокна.

3. Абсорбционные потери материалов

Материалы, используемые для изготовления оптических волокон, могут поглощать энергию света. После того как частицы в материале оптического волокна поглощают световую энергию, они вибрируют и выделяют тепло, и энергия теряется, что приводит к потерям на поглощение. Мы знаем, что материя состоит из атомов и молекул, а атомы состоят из атомных ядер и внеядерных электронов, а электроны вращаются вокруг атомного ядра по определенной орбите. Это похоже на Землю, на которой мы живем, и такие планеты, как Венера и Марс, вращаются вокруг Солнца. Каждый электрон обладает определенной энергией и находится на определенной орбите, или, другими словами, каждая орбита имеет определенный энергетический уровень.

Уровень орбитальной энергии вблизи ядра ниже, а уровень орбитальной энергии дальше от ядра выше. Размер этой разницы уровней энергии между орбитами называется разницей уровней энергии. Когда электрон переходит с низкого энергетического уровня на высокий энергетический уровень, он поглощает энергию соответствующей разности энергетических уровней.

В оптическом волокне, когда электрон на определенном энергетическом уровне облучается светом с длиной волны, соответствующей разнице энергетических уровней, электрон на орбите с низким энергетическим уровнем перейдет на орбиту с более высоким энергетическим уровнем. Этот электрон поглощает энергию света, что приводит к потере поглощения света.

Диоксид кремния (SiO2), основной материал для изготовления оптических волокон, сам поглощает свет. Одно называется поглощением ультрафиолета, а другое — поглощением инфракрасного излучения. В настоящее время оптоволоконная связь обычно работает только в диапазоне длин волн от 0,8 до 1,6 мкм, поэтому мы обсуждаем потери только в этом рабочем диапазоне.

Пик поглощения, генерируемый электронными переходами в кварцевом стекле, имеет длину волны от 0,1 до 0,2 мкм в ультрафиолетовой области. По мере увеличения длины волны ее эффект поглощения постепенно уменьшается, но зона воздействия очень широка, вплоть до длин волн выше 1 мкм. Однако поглощение ультрафиолета мало влияет на кварцевые оптические волокна, работающие в инфракрасной области. Например, в области видимого света с длиной волны 0,6 мкм поглощение ультрафиолета может достигать 1 дБ/км, при длине волны 0,8 мкм оно падает до 0,2–0,3 дБ/км, а при длине волны 1,2 мкм оно составляет всего около 0,1 дБ/км.

Потери поглощения инфракрасного излучения в кварцевом оптическом волокне вызваны молекулярной вибрацией инфракрасного материала. В полосе выше 2 мкм имеется несколько пиков вибропоглощения.

Из-за влияния различных легирующих элементов в оптическом волокне кварцевое оптическое волокно не может иметь окно с низкими потерями в полосе выше 2 мкм, а теоретические предельные потери на длине волны 1,85 мкм составляют ldB/км.

В ходе исследований также было обнаружено, что в кварцевом стекле есть некоторые «разрушительные молекулы», которые создают проблемы, в основном некоторые вредные примеси переходных металлов, такие как медь, железо, хром, марганец и т. д. Эти «плохие парни» жадно поглощают световую энергию под световым облучением, прыгают и вызывают потерю световой энергии. Удаление «нарушителей спокойствия» и химическая очистка материалов, используемых для изготовления оптических волокон, могут значительно снизить потери.

Другим источником поглощения в кварцевом оптическом волокне является гидроксил (OHˉ). Согласно исследованиям того периода, люди обнаружили, что гидроксил имеет три пика поглощения в рабочей полосе оптического волокна: 0,95 мкм, 1,24 мкм и 1,38 мкм, среди которых потери на поглощение на длине волны 1,38 мкм являются наиболее серьезными и оказывают наибольшее влияние на оптическое волокно. На длине волны 1,38 мкм потери на пике поглощения, вызванные содержанием гидроксида всего 0,0001, достигают 33 дБ/км.

Откуда берутся эти гидроксиды? Существует множество источников гидроксидов. Во-первых, в материалах, используемых для изготовления оптических волокон, есть вода и гидроксидные соединения. Эти гидроксидные соединения нелегко удалить во время очистки сырья, и в конечном итоге они остаются в оптическом волокне в виде гидроксидов; во-вторых, в гидроксидах, используемых для изготовления оптических волокон, содержится небольшое количество воды; в-третьих, вода образуется в результате химических реакций в процессе производства оптических волокон; в-четвертых, водяной пар попадает в помещение с наружным воздухом. Однако нынешний производственный процесс развился до довольно высокого уровня, а содержание гидроксида упало до достаточно низкого уровня, поэтому его влияние на оптические волокна можно игнорировать.

4. Потери на рассеяние

Темной ночью, если посветить фонариком в небо, можно увидеть луч света. Люди также видели густые лучи света от прожекторов в ночном небе.

Так почему же мы видим эти лучи света? Это связано с тем, что в атмосфере плавает множество мельчайших частиц, таких как дым и пыль. Когда свет падает на эти частицы, он рассеивается и разлетается во всех направлениях. Это явление было впервые обнаружено Рэлеем, поэтому люди назвали это рассеяние «рэлеевским рассеянием».

Как происходит рассеяние? Оказывается, крошечные частицы, такие как молекулы, атомы и электроны, из которых состоит материя, вибрируют на определенных собственных частотах и ​​могут излучать свет с длиной волны, соответствующей частоте вибрации. Частота вибрации частицы определяется размером частицы. Чем больше частица, тем ниже частота вибрации и тем длиннее длина волны испускаемого света; чем меньше частица, тем выше частота вибрации и тем короче длина волны испускаемого света. Эту частоту колебаний называют собственной частотой колебаний частицы. Однако эта вибрация не генерируется сама по себе, она требует определенного количества энергии. Когда частица облучается светом определенной длины волны, а частота излучаемого света совпадает с частотой собственных колебаний частицы, это вызывает резонанс. Электроны в частице начинают вибрировать на этой частоте колебаний, в результате чего частица рассеивает свет во всех направлениях, а энергия падающего света поглощается и преобразуется в энергию частицы, а частица повторно излучает энергию в виде энергии света. Поэтому людям, наблюдающим со стороны, кажется, что свет попадает на частицу, а затем разлетается во все стороны.

Рэлеевское рассеяние также происходит в оптических волокнах, и вызванные этим потери света называются потерями рэлеевского рассеяния. Учитывая современный уровень технологии производства оптических волокон, можно сказать, что потери при рэлеевском рассеянии неизбежны. Однако, поскольку величина потерь Рэлеевского рассеяния обратно пропорциональна четвертой степени длины волны света, влияние потерь Рэлеевского рассеяния может быть значительно уменьшено, когда оптическое волокно работает в длинноволновой области.

5. Врожденный дефект, никто не может помочь.

Структура оптического волокна несовершенна, например, имеются пузырьки, примеси или неравномерная толщина оптического волокна, особенно неровная граница раздела сердцевина-оболочка. Когда свет достигает этих мест, часть света рассеивается во всех направлениях, вызывая потери. Эту потерю можно преодолеть, улучшив процесс производства оптического волокна. Рассеяние приводит к излучению света во всех направлениях, а часть рассеянного света отражается обратно в направлении, противоположном направлению распространения оптического волокна. Эту часть рассеянного света можно принять на падающем конце оптического волокна. Рассеяние света приводит к потере части световой энергии, что нежелательно. Однако это явление также может быть использовано нами, поскольку если мы проанализируем силу принятой части света на передающем конце, мы сможем проверить точки обрыва, дефекты и потери этого оптического волокна. Таким образом, благодаря человеческой изобретательности, плохие вещи можно превратить в хорошие.

Потери в оптоволокне В последние годы волоконно-оптическая связь широко используется во многих областях. Важным вопросом при реализации оптоволоконной связи является максимально возможное снижение потерь в оптоволокне. Так называемые потери относятся к затуханию оптического волокна на единицу длины и измеряются в дБ/км. Уровень потерь в оптоволокне напрямую влияет на дальность передачи или расстояние между ретрансляционными станциями. Поэтому понимание и снижение потерь в оптоволокне имеет большое практическое значение для оптоволоконной связи.

1. Потери на поглощение оптического волокна

Это вызвано поглощением световой энергии материалами оптического волокна и примесями. Они потребляют световую энергию в виде тепловой энергии в оптическом волокне, что является важной потерей потерь в оптическом волокне. Потери при абсорбции включают в себя следующее:

① Потери материала на собственное поглощение Это потери, вызванные собственным поглощением материала. Он имеет две полосы: одна в ближней инфракрасной области 8–12 мкм. Собственное поглощение этой полосы обусловлено вибрацией. Другая собственная полоса поглощения материала находится в ультрафиолетовом диапазоне. Когда поглощение очень сильное, его хвост перетягивается в полосу 0,7–1,1 мкм.

②Потери на поглощение, вызванные примесями и ионами примесей. Материалы оптического волокна содержат переходные металлы, такие как железо, медь, хром и т. д. Они имеют свои собственные пики поглощения и полосы поглощения и различаются в зависимости от своего валентного состояния. Потери оптического волокна, вызванные поглощением ионов переходных металлов, зависят от их концентрации. Кроме того, присутствие OH- также приводит к потерям абсорбции. Основной пик поглощения OH- составляет около 2,7 мкм, а полоса поглощения находится в диапазоне 0,5–1,0 мкм. Для оптического волокна из чистого кварца потерями, вызванными примесями, можно пренебречь.

③ Потери на поглощение атомных дефектов. Когда материал оптического волокна нагревается или сильно излучается, он будет стимулировать образование атомных дефектов, что приводит к поглощению света и потерям, но в целом этот эффект очень мал.

2. Потери оптического волокна на рассеяние

Рассеяние внутри оптического волокна снижает мощность передачи и приводит к потерям. Наиболее важным рассеянием является рэлеевское рассеяние, которое вызвано изменениями плотности и состава внутри материала оптического волокна.

В процессе нагрева материала оптического волокна из-за термического перемешивания сжимаемость атомов неравномерна, плотность материала неравномерна, а затем и показатель преломления неравномерен. Эта неровность фиксируется в процессе охлаждения, а ее размер меньше длины волны световой волны. Когда свет сталкивается с этими неровными материалами, размер которых меньше длины волны световой волны и которые имеют случайные колебания во время передачи, направление передачи изменяется, происходит рассеяние и потери. Кроме того, неравномерная концентрация оксидов, содержащихся в оптическом волокне, и неравномерное легирование также могут вызывать рассеяние и потери.

3. Потери на рассеяние волновода.

Это рассеяние, вызванное случайными искажениями или неровностями интерфейса. Фактически, это преобразование мод или соединение мод, вызванное искажением или шероховатостью поверхнос