Потери в оптических волокнах

Параметры передачи оптического волокна

Основными параметрами передачи одномодовых ОВ, характеризующими искажения оптических сигналов, являются коэффициент затухания, параметры

спектральной характеристики хроматической дисперсии, поляризационная модовая дисперсия и нелинейные характеристики.

Потери в оптических волокнах

Одной из основных характеристик оптического волокна является коэффициент затухания, определяющий потери энергии, приходящиеся на единицу длины. Размерность коэффициента затухания α - дБ/км.

Основными факторами потерь в ОВ являются: поглощение, релеевское рас-

сеяние и неидеальность волноводной структуры.

Поглощение энергии в волокне вызвано следующими причинами: поглощение в кварце, поглощение на примесях и поглощение на гидроксильных группах.

Поглощение в кварцевом стекле связано либо с резонансами атомов в кристаллической решетке (инфракрасное или ионное поглощение), либо с резонансами электронов (ультрафиолетовое или электронное поглощение). Потери ультрафиолетового поглощения падают с увеличением длины волны и оказывают незначительное влияние в диапазоне оптической связи. Потери из-за инфракрасного поглощения начинают проявляться в диапазоне длин волн свыше 1600 нм и растут с увеличением длины волны, ограничивая таким образом рабочий диапазон ОВ в длинноволновой области.

Поглощение на посторонних примесях в современных волокнах незначительно.

Особое положение занимает поглощение на ионах гидроксильной группы

OH-. В кварцевых ОВ имело место увеличение затухания вблизи длины волны

второй гармоники резонанса OH- 1380 нм. В настоящее время современные

технологии производства ОВ позволили получить кварцевые волокна с пониженным водяным пиком (ZWP – Zero Water Peak, LWP – Low Water Peak).

Релеевское рассеяние в оптических волокнах вызвано наличием флуктуаций

показателя преломления, возникающих в процессе производства волокна. Потери из-за релеевского рассеяния α р, дБ/км обратно пропорциональны длине волны в четвертой степени:

где kр – коэффициент релеевского рассеяния.

Для кварцевого стекла это величина порядка 0,8 (мкм4. дБ)/км.

Потери на релеевское рассеяние определяют нижний предел затухания ОВ.

Собственные потери, связанные с рассеянием излучения на неидеальностях

волноводной структуры (флуктуации диаметра сердцевины, микроизгибы и

т.п.), на сегодняшний день не оказывают значительного влияния на характеристику затухания ОВ. Однако для ОВ, уложенного в кабель необходимо учитывать дополнительные кабельные потери. Основными составляющими кабельных потерь являются на микро- и макроизгибы.

Типичная для кварцевых одномодовых оптических волокон спектральная

характеристика коэффициента затухания приведена на рис. 1.1. Она имеет три

ярко выраженных особенности:

- тенденция уменьшения коэффициента затухания с увеличением длины

волны, обусловленная потерями за счет релеевского рассеяния;

- увеличение затухания в области длин волн выше 1600 нм, вызванное потерями на изгиб и инфракрасным поглощением кварца;

- локальные максимумы, связанные с гармониками резонанса поглощения

примесей гидроксильной группы ОН-.

Рис. 1.1. Спектральные характеристики коэффициента затухания

одномодовых оптических волокон Corning:

(а) волокно SMF-28; (б) LWPF волокно SMF-28e.

Дата добавления: 2015-07-16