Glasfaserdämpfung (Verlust), Ursachen der Dämpfung und Verbesserungen

Was ist Glasfaserdämpfung (Glasfaserverlust)?

Unter Glasfaserdämpfung (Glasfaserverlust) versteht man das Phänomen, dass die Intensität des Lichts aufgrund verschiedener Faktoren mit zunehmender Übertragungsentfernung allmählich abnimmt, wenn das optische Signal in einer Glasfaser übertragen wird.
Die Dämpfung ist eine der Hauptübertragungseigenschaften von Glasfasern.
Normalerweise werden die Begriffe Glasfaserdämpfung und Glasfaserverlust synonym verwendet.

 

Dämpfungsfaktor (Verlustfaktor).

Wir wissen, dass zur Vervollständigung des Kommunikationsprozesses zusätzlich zur Übertragung des optischen Signals das optische Signal auf der Empfangsseite ordnungsgemäß empfangen und genau demoduliert werden muss.

Die Faserdämpfung führt dazu, dass optische Signale während der Übertragung allmählich Energie verlieren, was sich auf die Qualität und Entfernung des Signals auswirkt. Um sicherzustellen, dass das optische Signal effizient übertragen wird, muss der Verlust der Glasfaser so weit wie möglich reduziert werden.

Unser Ziel ist es, Glasfaserverluste zu reduzieren. Wie niedrig ist also niedrig?

Wie misst man die Faserdämpfung (Verlust)?

Die Verlusteigenschaften von Glasfasern können anhand des Verlustkoeffizienten (Dämpfungskoeffizienten) gemessen werden, der die Dämpfung pro Längeneinheit der Faser in dB/km angibt.

= 10*log(Pin / Pout) / L

Dabei ist L die Länge der Faser, normalerweise km als Grundlängeneinheit, Pin und Pout sind die optische Eingangs- bzw. Ausgangsleistung.

Ein Beispiel.

Die Länge der Faser beträgt 100 km, die optische Eingangsleistung der Faser beträgt 100 mW, die optische Ausgangsleistung beträgt 1 mW. Berechnen Sie den Dämpfungskoeffizienten der Faser.

Bringen Sie die Formel mit: {{0}}*log(100/1) / 100, um den Faserdämpfungskoeffizienten zu erhalten: 0,2 dB/km.

 

Ursachen der Dämpfung (Verlust) und Möglichkeiten zu deren Verbesserung

Die optische Signalübertragung in der Glasfaser führt aufgrund von Streuung, Absorption, Defekten und anderen Faktoren zu Energieverlusten, die zu einer Dämpfung führen.

 

Erstens Absorptionsverlust

Der Absorptionsverlust wird durch faseroptische Materialien und Verunreinigungen bei der Absorption von Lichtenergie verursacht. Die optische Energie in Form von Wärmeenergie, die in der Faser verbraucht wird, ist ein wichtiger Verlust im optischen Faserverlust. Der Absorptionsverlust umfasst Folgendes:

1, intrinsischer Absorptionsverlust

Der intrinsische Absorptionsverlust ist ein dem Fasermaterial innewohnender Verlust, der unvermeidbar ist und die Verlustgrenze der Faser bestimmt. Dem Quarzmaterial selbst liegt eine intrinsische Absorption zugrunde, einschließlich Infrarotabsorption und Ultraviolettabsorption.

 

 

UV-Absorption: Im kurzen Wellenlängenbereich absorbieren die Elektronen von Glasfasermaterialien die einfallende Lichtenergie, um auf ein höheres Energieniveau zu springen, was zu einem Energieverlust des einfallenden Lichts führt. Ultraviolette Absorption wird durch den Elektronensprung verursacht, der Auswirkungen auf die Glasfaserkommunikation im Wellenlängenbereich von 700 bis 1100 nm hat.
Infrarotabsorption: Im langwelligen Bereich interagiert die Lichtwelle mit dem Fasergitter und ein Teil der Lichtwellenenergie wird auf das Gitter übertragen, wodurch dessen Schwingung verstärkt wird, was zu Verlusten führt. Die Infrarotabsorption wird durch molekulare Schwingungen verursacht, die sich auf die Glasfaserkommunikation im Wellenlängenbereich von 1500-1700nm auswirken.

 

2, Verunreinigungsabsorptionsverlust
Der Absorptionsverlust von Verunreinigungen besteht darin, dass das Glasfasermaterial Eisen-, Kupfer-, Chrom- und andere Verunreinigungen sowie Metallionen enthält. Je höher der Gehalt, desto größer der durch sie verursachte Verlust desto kleiner.
Die Verwendung von hochreinen Glasfasermaterialien und die strenge Kontrolle des Gehalts dieser Metallionen können dazu führen, dass der Verlust schnell abnimmt.

Das andere sind OH-Ionen. OH-Ionen haben einen größeren Einfluss auf den Verlust optischer Fasern. Bei den Wellenlängen 950 nm, 1240 nm und 1390 nm liegt der Absorptionsverlust in der Nähe des Peaks, und bei 1390 nm ist die Absorption am schwerwiegendsten, was oft als „Wasserpeak“-Absorption bezeichnet wird.

 

 

Zweitens Streuverlust

Streuverluste sind darauf zurückzuführen, dass die Dichte des optischen Fasermaterials nicht gleichmäßig ist oder dass durch den Verlust strukturelle Mängel im Wellenleiter des Faserwellenleiters auftreten, z.

Die intrinsische Streuung ist die wichtigste Streuung bei der Materialstreuung. Die Verlustleistung hängt linear von der Leistung des Ausbreitungsmodus ab. Es ist auf die Materialatome oder -moleküle und die Materialstruktur der Inhomogenität des Brechungsindex des Materials zurückzuführen, wodurch das Material mikroskopische Inhomogenitäten erzeugt, die durch die Streuung der übertragenen Lichtwellen verursacht werden. Diese Streuung ist materialinhärent und kann nicht beseitigt werden. Sie stellt die unterste Grenze des Glasfaserverlusts dar, die Rayleigh-Streuung, die zu dieser Kategorie gehört.

 

Drittens Strahlungsverlust

Der Strahlungsverlust ist auf das Vorhandensein kleiner struktureller Schwankungen an der Grenzfläche des Kernmantels zurückzuführen. Der Verlust wird durch die ungleichmäßige Struktur des Wellenleiters innerhalb der Faser verursacht.

Bei unregelmäßiger Faserstruktur wird ein Teil der übertragenen Energie aus dem Faserkern abgestrahlt und in einen Strahlungsmodus umgewandelt, so dass der Verlust zunimmt.

Dieser Verlust kann durch eine Verbesserung der Fertigungstechnologie reduziert werden.

 

Viertens Biegeverlust

Der Biegeverlust ist der Verlust, der durch die Biegung der Glasfaserachse entsteht.

Jede mit bloßem Auge sichtbare Faserachse für einen geradlinigen Versatz wird als Biegung oder Makrobiegung bezeichnet.

Durch Biegen der Faser kommt es zu einer Kopplung zwischen den Moden innerhalb der Faser. Wenn der Ausbreitungsmodus der Energie in den Strahlungsmodus oder Leckmodus gekoppelt wird, treten Biegeverluste auf. Dieser Verlust nimmt exponentiell zu, wenn der Krümmungsradius abnimmt.

Eine andere Art von Verlust besteht darin, dass die Faserachse einen zufälligen seitlichen Verschiebungszustand im Mikrometerbereich erzeugt, der als Mikrobiegeverlust bezeichnet wird. Der Grund für die Mikrobiegung liegt darin, dass die Glasfaser in der Beschichtung, im Kabel, im Extrusionsmantel, in der Installation und in anderen Prozessen übermäßigem ungleichmäßigem seitlichem Druck oder Längsbeanspruchung ausgesetzt ist oder dass die Glasfaser aufgrund der Temperaturausdehnung der Beschichtungsschicht oder des Mantels hergestellt wird Der Koeffizient der optischen Faser ist nicht derselbe usw. verursacht.

Für den Biegeverlust können Glasfaserleitungen Kabel mit geringem Biegeverlust verwenden oder sich strikt an die Industriestandardspezifikationen für die Kabelverlegung halten und den Biegeradius des Glasfaserkabels angemessen kontrollieren, um den Biegeverlust so weit wie möglich zu reduzieren.

 

Wir sind seit fast 10 Jahren auf das Geschäft mit Glasfaserkabeln spezialisiert und haben durch langfristige Partnerschaften viele namhafte Kunden auf der ganzen Welt gewonnen. Wenn Sie Interesse an unseren Fasern haben, kontaktieren Sie mich bitte.

 

 

Kontakt: