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光纤连接器厂家浅谈光纤吸收损耗

文章出处:网责任编辑:arkwdm作者:arkwdm人气:-发表时间:2016-01-15 16:51:00

  光纤连接器厂家浅谈光纤吸收损耗:吸收损耗是由光纤材料吸收光能并转化为其它形式能量引起的。因此,在吸收损耗中存在着能量的转换。散射损耗是由光纤中存在微小颗粒和气孔等结构不均匀性引起的。这种损耗改变部分功率流的传输方向,使在传输方向上的功率减小,但没有能量转换。

微扰损耗是指外不扰动因素(如直径均匀性、微湾曲、套层辐射、端面反射)引起的且有可能消除的损耗。这种损耗也不存在能量的转换。它的生产随机性较大,也较容易改善,且各种因素引起的损耗方式也不同,因此通常为微扰损耗。吸收损耗机理与光纤材料的共振有关。共振是指入射的光波使光纤材料中的电子在不同能级之间或原子在不同振动态之间发生最子跃迁的现象。如果光波长满足下式


式中,E1E2是电子或原子振动能级的初态和总态;h是普朗克恒量;C是真空中的光束,则光纤发生吸收现象。由此可见,由此可见,当波长满足一定条件时,便会发生吸收损耗。因此这种损耗具有选择性,即对波长的选择性。

吸收损耗可分为两种:固有吸收损耗和非固有吸收损耗。固有吸收损耗是指由光纤的基质材料SiO2和掺杂材料储(Ce)、蹦(B)等引起的损耗,而非固有吸收损耗是由在光纤制造过程中,产生的金属离子OH根等无用的杂质引起的吸收损耗。

一、固有吸收损耗

这种损耗存在近红外和紫外两个吸收带。近红外吸收带的范围是8~12um,紫外吸收带的范围是3nm~0.4um。通常,光纤通信的光波长范围0.8~1.7um

 近红外区的吸收带是有玻璃的基质或晶格中的原子围绕它们的平衡点振动引起的,这种吸收带称为振动吸收带。紫外区的吸收带是有电子跃迁造成的。这种跃迁一般发射在波长较短的区域。这两种损耗的吸收曲线在吸收峰值两端均按指数形式衰减。如图1-4所示。

     

     绝对纯净的石英光纤在0.8~1.um范围内是很少有吸收损耗的。但由于近红外吸收的尾端延长伸到1.4um,紫外吸收带的尾端延伸到1.2um,故在0.7~1.2um1.4~1.7um两个范围内光纤存在较低的吸收损耗。紫外吸收带的衰减系数小于1Db/km。红外吸收区或远离光纤存在较低的吸收损耗。紫外吸收带的衰减系数小于1dB/km。红外吸收区域远离光纤通信波段,因此,其损耗影响更小。

  二、非固有吸收损耗

 这种损耗是由光纤制造工艺引起的。在拉制光纤过程中会产生铜、铁、钒、铭和锰等镀金属离子。由于这些金属离子的跃迁吸收,在可见光到红外区都会带来极大的吸收损失。要使这些离子造成的衰减吸收峰低于1Db/km,相应的离子浓度应低于表1-3所给出的值。现代低损耗光纤的制造工艺。如化学气相沉积法(MCVD)或气相轴向沉积法(VAD法)等,已经能将这种损耗降低到一个很低的水平。

  在光纤制造中,还存在一种吸收损耗很大的OH根,它的吸收线机理与过渡金属离子是大相径庭的。OH根吸收线在λ=2.8um为基频振动的谐振子,会出现很多泛音。表1-4示出OH根吸收线在λ0=0.8um为基频的二次、三次和四次谐波长上出现。

                      

根据吸收损耗与波长的关系,在通信频带范围内定义了三个光纤窗口。所谓窗口,就是指吸收损耗非常低的中心波长,即0.85um1.300um,1.550um,分别称为第一、第二、第三窗口。光纤的发送、接收转换技术均是在第一窗口上发展起来的。第二、第三窗口的应用更有开发前途。因为第二窗口不仅损耗低,而且其材料色散为零,第三窗口的损耗更低。

 

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