1.5 Передача света

В передача света по оптическому волокну используется три основных элемента: передатчик, приёмник, и среда передачи, которая и передает сигнал. Использование оптоволокна добавляет в эту систему затухание и дисперсию. Затухание заставляет увеличивать мощность передатчика, чтобы к приёмнику дошёл приемлемый уровень сигнала. Дисперсия, со своей стороны, ограничивает пропускную способность передаваемых по волокну данных.

1.5.1 Затухание

Из другой книги:
Потери из-за поглощения (Absorption losses)
Потери из-за рассеивания
Потери из-за изгибов волокна

Поскольку световой сигнал проходит сквозь стекло, он теряет свою мощность. Уменьшение в уровне мощности выражается в децибелах (дБ) или как уровень потерь за расстояние (дБ/км).

Поглощение света

Свет поглощается волоконным материалом и его энергия преобразуется в нагрев из-за молекулярных примесей с резонансной длинной волны. Для примера, водородный и гидроксидный резонанс происходит примерно на 1244 и 1383 нм.

Рэлеевское рассеяние

Рассеивание, прежде всего Рэлеевское, также создаёт затухание. Его причина в дисперионном рассеивания части энергии света во всех направлениях из сердечника. Небольшая часть этого света возвращается обратно и называется обратным рассеянием.

Прямое рассеяние света (Рамановское) и обратное (Мандельштама-Бриллюэна) является двумя дополнительными явлениями могущими происходить в оптических материалах при мощных потоках света

Эффекты обратного рассеяния при передаче света

Затухание зависит от типа волокна и длины волны. Для пример, Рэлеевское рассеяние обратно пропорционально длине волны. Спектр поглощения волокна можно графически изобразить против длины волны лазерных характеристик и сравнить. Следующий график иллюстрирует отношение между длиной волны введенного света и значение затухания в волокне.

Затухание в оптоволокне: функция от длины волны

Основные телекоммуникационные длины волн передачи соответствует точкам на графике с минимальным затуханием. Эти длины волны известны как телекоммуникационные окна (окна прозрачности). В стандарте ITU-T G.692 есть разделение на дополнительные дипазоны, которые выделяются для систем передачи с высокоплотным мультиплексированием с разделением по длинам волн (DWDM).

Символ OH^- в графике указывает на пики большого поглощения при длинах волн 950, 1244, и 1383 нм и обусловлен присутствием водорода и гидроксильных ионов в материале оптоволокна. Эти ионы включены из-за проникновения воды в стекло из-за химических реакций в производственных процессах или атмосферной влажности. Максимальное увеличение затухания из-за водного пика для стандартного одномодового волокна происходит, на длине волны 1383 нм. Недавние усовершенствования в процессах производства оптоволокна преодолели водный пик на 1383 нм и привели к производству волокон с низким водяным пиком. Примером этого типа волокон является SMF-28e от фирмы Corning и OFS AllWave от Lucent.