광섬유 감쇠(손실), 감쇠 원인 및 개선 사항

광섬유 감쇠(광섬유 손실)란 무엇입니까?

광섬유 감쇠(광섬유 손실)란 광섬유에서 광신호를 전송할 때 전송거리가 길어짐에 따라 다양한 요인에 의해 빛의 세기가 점차 감소하는 현상을 말한다.
감쇠는 광섬유의 주요 전송 특성 중 하나입니다.
일반적으로 광섬유 감쇠 및 광섬유 손실이라는 용어는 같은 의미로 사용됩니다.

 

감쇠(손실) 계수

우리는 통신 과정을 완료하려면 광 신호를 전송하는 것 외에도 수신 측의 광 신호를 적절하게 수신하고 정확하게 복조할 수 있어야 한다는 것을 알고 있습니다.

광섬유 감쇠로 인해 광 신호는 전송 중에 에너지가 점차 손실되어 신호의 품질과 거리에 영향을 미칩니다. 광신호가 효율적으로 전송되기 위해서는 광섬유의 손실을 최대한 줄여야 합니다.

우리의 목표는 광섬유 손실을 줄이는 것입니다. 그렇다면 낮은 수준은 얼마나 낮습니까?

광섬유 감쇠(손실)를 측정하는 방법은 무엇입니까?

광섬유 손실 특성은 손실(감쇠) 계수로 측정할 수 있습니다. 이는 광섬유의 단위 길이당 감쇠(dB/km)입니다.

= 10*로그(핀 / 삐죽) / L

여기서 L은 기본 길이 단위로 일반적으로 광섬유의 길이(km)이고, Pin과 Pout은 각각 입력 및 출력 광 전력입니다.

예.

광섬유의 길이는 100km, 광섬유의 입력 광전력은 100mW, 출력 광전력은 1mW이며 광섬유의 감쇠 계수를 계산합니다.

공식: {{0}}*log(100/1) / 100을 가져오면 광섬유 감쇠 계수가 0.2dB/km임을 얻을 수 있습니다.

 

감쇠(손실)의 원인 및 개선방법

광섬유의 광신호 전송은 산란, 흡수, 결함 및 기타 요인으로 인해 에너지 손실을 발생시켜 감쇠를 유발합니다.

 

첫째, 흡수 손실

흡수 손실은 광섬유 재료와 빛 에너지 흡수에 대한 불순물로 인해 발생하며, 광섬유에서 소비되는 열 에너지 형태의 광학 에너지는 광섬유 손실에서 중요한 손실이며 흡수 손실에는 다음이 포함됩니다.

1, 고유 흡수 손실

고유흡수손실은 섬유재료 고유의 손실로, 피할 수 없으며, 섬유의 손실한계를 결정한다. 적외선 흡수와 자외선 흡수를 포함한 고유 흡수는 석영 재료 자체에 내재되어 있습니다.

 

 

UV 흡수: 단파장 범위에서 광섬유 재료의 전자는 입사광 에너지를 흡수하여 더 높은 에너지 레벨로 점프하여 입사광의 에너지 손실을 유발합니다. 자외선 흡수는 전자 점프로 인해 발생하며, 이는 700~1100nm 파장 영역의 광섬유 통신에 영향을 미칩니다.
적외선 흡수: 장파장 범위에서 광파는 섬유 격자와 상호 작용하고 광파 에너지의 일부가 격자로 전달되어 진동이 강화되어 손실이 발생합니다. 적외선 흡수는 분자 진동에 의해 발생하며, 이는 1500-1700nm 파장 영역의 광섬유 통신에 영향을 미칩니다.

 

2, 불순물 흡수 손실
불순물 흡수 손실은 광섬유 재료에 철, 구리, 크롬 및 기타 불순물 이온, 금속 이온이 포함되어 있으며 함량이 많을수록 손실이 커지고 단파장, 장파장의 영향에 큰 영향을 미칩니다. 더 작은.
고순도 광섬유 재료를 사용하면 이러한 금속 이온의 함량을 엄격하게 제어하여 급격한 감소로 인해 금속 이온이 손실될 수 있습니다.

다른 하나는 OH 이온인데, OH 이온은 광섬유 손실에 더 큰 영향을 미칩니다. 950nm, 1240nm, 1390nm 파장에서 흡수 손실 피크 근처, 1390nm 흡수에서 가장 심각한 흡수가 발생하는데, 이는 흔히 "물 피크" 흡수라고 합니다.

 

 

둘째, 산란 손실

산란 손실은 광섬유 소재의 밀도가 균일하지 않거나 코어 외부로 광전력이 누출되는 등 광섬유 도파관의 구조적 결함으로 인해 발생한다.

고유 산란은 물질 산란에서 가장 중요한 산란이며, 손실 전력은 전파 모드의 전력과 선형적으로 관련됩니다. 이는 물질의 원자 또는 분자와 물질의 굴절률 등의 불균일한 물질 구조로 인해 투과된 광파의 산란으로 인해 물질이 미세한 불균일성을 생성하게 됩니다. 이 산란은 재료 고유의 것으로 제거할 수 없으며 광섬유 손실의 최저 한계이며 이 범주에 속하는 레일리 산란입니다.

 

셋째, 방사선 손실

복사 손실은 코어 클래딩의 경계면에 작은 구조적 변동이 존재하기 때문에 발생하며, 이는 섬유 내부 도파관의 고르지 못한 구조로 인해 발생합니다.

전송된 에너지의 일부는 섬유 구조가 불규칙할 때 섬유 코어 밖으로 방사되어 방사 모드가 되어 손실이 증가합니다.

이러한 손실은 제조 기술을 개선함으로써 줄일 수 있습니다.

 

넷째, 굽힘 손실

굽힘 손실은 광섬유 축의 굽힘으로 인해 발생하는 손실입니다.

육안으로 볼 수 있는 직선 오프셋의 섬유 축을 굽힘 또는 매크로 굽힘이라고 합니다.

섬유 굽힘은 섬유 내 모드 간의 결합을 유발하며, 에너지 전파 모드가 방사 모드 또는 누출 모드에 결합되면 굽힘 손실이 발생합니다. 이 손실은 곡률 반경이 감소함에 따라 기하급수적으로 증가합니다.

또 다른 유형의 손실은 마이크로 굽힘 손실이라고 불리는 무작위 미크론 수준의 측면 변위 상태를 생성하는 섬유 축입니다. 마이크로 밴딩이 발생하는 이유는 코팅, 케이블, 압출 외장, 설치 및 기타 공정에서 광섬유가 과도하게 불균일한 측면 압력이나 세로 방향 응력을 받거나 코팅층 또는 재킷의 온도 팽창으로 인해 광섬유 제조가 이루어지기 때문입니다. 광섬유의 계수가 동일하지 않아 발생합니다.

굽힘 손실의 경우 광섬유 라인은 굽힘 손실이 낮은 케이블을 사용하거나 케이블 부설에 대한 업계 표준 사양을 엄격하게 준수하고 광섬유 케이블의 굽힘 반경을 최대한 제어하여 굽힘 손실을 줄일 수 있습니다.

 

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