Förhållandet mellan optisk fiberöverföringsförlust och våglängd är en viktig fråga inom området för optisk fiberkommunikation, eftersom olika våglängder av ljus kommer att stöta på olika förlustmekanismer när de sprids i optiska fibrer. Förlusterna i optiska fibrer inkluderar huvudsakligen absorptionsförluster, spridningsförluster och böjningsförluster, och dessa förlustmekanismer är nära relaterade till ljusvågornas våglängd. Den här artikeln analyserar förhållandet mellan dessa två.
1, Absorptionsförlust
Absorptionsförlust avser den energiförlust som orsakas av absorptionseffekten av själva fibermaterialet när ljusvågor utbreder sig i fibermaterialet. Fiberoptiska material, främst kiseldioxid (SiO2), absorberar mer ljusenergi vid vissa våglängder, såsom OH --jonabsorptionstoppen i det infraröda området och elektronövergångsabsorptionen i det ultravioletta området. Det typiska lågförlustfönstret är beläget runt 850nm, 1310nm och 1550nm, eftersom absorptionen av fibermaterial är minimal vid dessa tre våglängder.
2, Spridningsförlust
Spridningsförluster inkluderar främst Rayleigh-spridning och olinjär spridning. Rayleigh-spridning orsakas av mikroskopisk inhomogenitet i optiska fibermaterial, vilket kan få en del av ljusvågornas energi att avvika från deras ursprungliga utbredningsriktning. Rayleigh-spridningsförlusten är omvänt proportionell mot den fjärde potensen av våglängden, vilket innebär att ju längre våglängd, desto mindre är spridningsförlusten. Vid en våglängd på 1550 nm minimeras Rayleigh-spridningsförlusten.
Icke-linjär spridning, såsom Raman-spridning och Brillouin-spridning, är relaterad till våglängd och ljusintensitet och kan i allmänhet kontrolleras väl i det långa våglängdsområdet.
3, Böjningsförlust
Böjförlust uppstår vid fiberböjning, speciellt när böjradien är liten. När ljusvågor utbreder sig i böjda optiska fibrer kommer en del av ljusstrålarna att fly från fiberbeklädnaden på grund av brytning, vilket resulterar i energiförlust. Förhållandet mellan böjförlust och våglängd är komplext, men generellt sett, när våglängden är längre, är böjförlusten relativt liten eftersom ljus med lång våglängd är mer sannolikt att förbli begränsat i fibern.
Förlusten av optisk fiber är relativt låg i de tre våglängdsfönstren 850nm, 1310nm och 1550nm, där förlusten i 1550nm-fönstret är den minsta, som sträcker sig från 0,19dB/km till 0,25dB/km, vilket gör 1550nm för den föredragna långa våglängden{7}. På grund av den lilla spridningen av optiska fibrer vid 1 550 nm våglängd har de dessutom fördelar i höghastighetsöverföring.
Att välja rätt våglängd är viktigt för att optimera prestandan hos fiberoptiska kommunikationssystem. Med hänsyn till faktorer som förlust, spridning, olinjära effekter och kostnad görs vanligtvis ett val mellan de tre våglängderna 850nm, 1310nm och 1550nm för att möta olika applikationskrav. Till exempel kan korta-lokala nätverk använda 850nm, medan långdistansnätverk- tenderar att använda 1550nm.
