Die materiaal wat gebruik word om optiese vesels te vervaardig, kan ligenergie absorbeer. Nadat deeltjies in optiese veselmateriale ligenergie absorbeer, produseer hulle vibrasie en hitte, en versprei die energie, wat lei tot absorpsieverlies.Hierdie artikel sal die absorpsieverlies van optiese veselmateriale analiseer.
Ons weet dat materie uit atome en molekules bestaan, en atome uit atoomkerne en ekstranukleêre elektrone bestaan, wat in 'n sekere wentelbaan om die atoomkern roteer. Dit is net soos die Aarde waarop ons woon, sowel as planete soos Venus en Mars, almal om die Son wentel. Elke elektron het 'n sekere hoeveelheid energie en is in 'n sekere wentelbaan, of met ander woorde, elke wentelbaan het 'n sekere energievlak.
Die orbitale energievlakke nader aan die atoomkern is laer, terwyl die orbitale energievlakke verder weg van die atoomkern hoër is.Die grootte van die energievlakverskil tussen wentelbane word die energievlakverskil genoem. Wanneer elektrone van 'n lae energievlak na 'n hoë energievlak oorgaan, moet hulle energie by die ooreenstemmende energievlakverskil absorbeer.
In optiese vesels, wanneer elektrone op 'n sekere energievlak bestraal word met lig van 'n golflengte wat ooreenstem met die energievlakverskil, sal elektrone wat op lae-energie-orbitale geleë is, oorgaan na orbitale met hoër energievlakke.Hierdie elektron absorbeer ligenergie, wat lei tot 'n verlies aan ligabsorpsie.
Die basiese materiaal vir die vervaardiging van optiese vesels, silikondioksied (SiO2), absorbeer self lig, een genoem ultravioletabsorpsie en die ander genoem infrarooiabsorpsie. Tans werk veseloptiese kommunikasie gewoonlik slegs in die golflengtebereik van 0.8-1.6 μm, daarom sal ons slegs die verliese in hierdie werkarea bespreek.
Die absorpsiepiek wat deur elektroniese oorgange in kwartsglas gegenereer word, is ongeveer 0.1-0.2 μm golflengte in die ultravioletgebied. Soos die golflengte toeneem, neem die absorpsie geleidelik af, maar die geaffekteerde area is wyd en bereik golflengtes bo 1 μm. UV-absorpsie het egter min effek op kwarts optiese vesels wat in die infrarooigebied werk. Byvoorbeeld, in die sigbare liggebied by 'n golflengte van 0.6 μm, kan die ultravioletabsorpsie 1dB/km bereik, wat afneem tot 0.2-0.3dB/km by 'n golflengte van 0.8 μm, en slegs ongeveer 0.1dB/km by 'n golflengte van 1.2 μm.
Die infrarooi absorpsieverlies van kwartsvesel word gegenereer deur die molekulêre vibrasie van die materiaal in die infrarooi gebied. Daar is verskeie vibrasie absorpsiepieke in die frekwensieband bo 2 μm. As gevolg van die invloed van verskeie doteringselemente in optiese vesels, is dit onmoontlik vir kwartsvesels om 'n lae verliesvenster in die frekwensieband bo 2 μm te hê. Die teoretiese limietverlies by 'n golflengte van 1.85 μm is ldB/km.Deur navorsing is daar ook gevind dat daar 'n paar "vernietigende molekules" is wat probleme in kwartsglas veroorsaak, hoofsaaklik skadelike oorgangsmetaal-onsuiwerhede soos koper, yster, chroom, mangaan, ens. Hierdie "skurke" absorbeer gulsig ligenergie onder die beligting van lig, spring en spring rond, wat 'n verlies aan ligenergie veroorsaak. Die uitskakeling van "moeilikheidmakers" en die chemiese suiwering van die materiale wat gebruik word om optiese vesels te vervaardig, kan verliese aansienlik verminder.
Nog 'n absorpsiebron in kwarts optiese vesels is die hidroksied (OH-) fase. Daar is gevind dat hidroksied drie absorpsiepieke in die werkband van die vesel het, naamlik 0.95 μm, 1.24 μm en 1.38 μm. Onder hulle is die absorpsieverlies by die golflengte van 1.38 μm die ergste en het die grootste impak op die vesel. By 'n golflengte van 1.38 μm is die absorpsiepiekverlies wat gegenereer word deur hidroksiedione met 'n inhoud van slegs 0.0001 so hoog as 33dB/km.
Waar kom hierdie hidroksiedione vandaan? Daar is baie bronne van hidroksiedione. Eerstens bevat die materiale wat gebruik word om optiese vesels te vervaardig vog en hidroksiedverbindings, wat moeilik is om te verwyder tydens die suiweringsproses van grondstowwe en uiteindelik in die vorm van hidroksiedione in die optiese vesels bly; Tweedens bevat die waterstof- en suurstofverbindings wat in die vervaardiging van optiese vesels gebruik word, 'n klein hoeveelheid vog; Derdens word water gegenereer tydens die vervaardigingsproses van optiese vesels as gevolg van chemiese reaksies; Die vierde is dat die toetrede van eksterne lug waterdamp bring. Die vervaardigingsproses het egter nou tot 'n aansienlike vlak ontwikkel, en die inhoud van hidroksiedione is verminder tot 'n voldoende lae vlak dat die impak daarvan op optiese vesels geïgnoreer kan word.
Plasingstyd: 23 Okt-2025