1. Hoe worden optische vezels gecombineerd?

Antwoord: Optische vezel bestaat uit twee basisonderdelen: een kern van transparante optische materialen en een bekledings- en coatinglaag.

2. Wat zijn de basisparameters die de transmissiekarakteristieken van optische vezellijnen beschrijven?

Antwoord: Ze omvatten verlies, spreiding, bandbreedte, grensgolflengte, modusvelddiameter, enz.

3. Wat zijn de oorzaken van vezelverzwakking?

Antwoord: Vezelverzwakking verwijst naar de vermindering van het optische vermogen tussen twee dwarsdoorsneden van een vezel, die gerelateerd is aan de golflengte. De belangrijkste oorzaken van verzwakking zijn verstrooiing, absorptie en optisch verlies veroorzaakt door connectoren en verbindingen.

4. Hoe wordt de dempingscoëfficiënt van optische vezels gedefinieerd?

Antwoord: Het wordt gedefinieerd door de verzwakking per lengte-eenheid van een uniforme optische vezel in stabiele toestand (dB/km).

5. Wat is insertieverlies?

Antwoord: Het verwijst naar de verzwakking die wordt veroorzaakt door het inbrengen van optische componenten (zoals het inbrengen van connectoren of koppelaars) in de optische transmissielijn.

6. Waar heeft de bandbreedte van glasvezel betrekking op?

Antwoord: De bandbreedte van optische vezels verwijst naar de modulatiefrequentie wanneer de amplitude van het optische vermogen met 50% of 3 dB wordt verminderd in vergelijking met de amplitude van nulfrequentie in de overdrachtsfunctie van optische vezels. De bandbreedte van optische vezels is ongeveer omgekeerd evenredig met de lengte ervan, en het product van bandbreedte en lengte is constant.

7. Hoeveel soorten optische vezeldispersies zijn er? Waar heeft het betrekking op?

Antwoord: De dispersie van optische vezels verwijst naar de verbreding van de groepsvertraging in een optische vezel, inclusief modusdispersie, materiaaldispersie en structurele dispersie. Het hangt af van de kenmerken van zowel de lichtbron als de optische vezel.

8. Hoe kunnen de dispersiekarakteristieken worden beschreven van signalen die zich voortplanten in optische vezels?

Antwoord: Het kan worden beschreven door drie fysieke grootheden: pulsverbreding, bandbreedte van optische vezels en dispersiecoëfficiënt van optische vezels.

9. Wat is de afsnijgolflengte?

Antwoord: Het verwijst naar de kortste golflengte die alleen de fundamentele modus in de optische vezel kan overbrengen. Voor single-mode optische vezels moet de afsnijgolflengte korter zijn dan de golflengte van het doorgelaten licht.

10. Welke impact zal de verspreiding van optische vezels hebben op de prestaties van het optische vezelcommunicatiesysteem?

Antwoord: De spreiding van optische vezels zal ervoor zorgen dat de optische puls breder wordt tijdens transmissie in de optische vezel, wat de bitfoutfrequentie, de transmissieafstand en de systeemsnelheid beïnvloedt.

11. Wat is de terugverstrooiingsmethode?

Antwoord: De terugverstrooiingsmethode is een methode voor het meten van verzwakking over de lengte van een optische vezel. Het grootste deel van het optische vermogen in de optische vezel plant zich voorwaarts voort, maar een klein deel wordt terugverstrooid naar de lichtemitter. Met behulp van een spectrometer bij de lichtzender om de tijdcurve van terugverstrooiing te observeren, kan niet alleen de lengte en verzwakking van de aangesloten uniforme optische vezel vanaf één uiteinde worden gemeten, maar kunnen ook de lokale onregelmatigheden, breekpunten en optisch vermogensverlies veroorzaakt door verbindingen en connectoren worden gemeten.

12. Wat is het testprincipe van de optische tijddomeinreflectometer (OTDR)? Wat zijn de functies ervan?

Antwoord: OTDR is gebaseerd op het principe van lichtverstrooiing en Fresnel-reflectie. Het maakt gebruik van het terugverstrooide licht dat wordt gegenereerd wanneer licht zich voortplant in de optische vezel om verzwakkingsinformatie te verkrijgen. Het kan worden gebruikt om de verzwakking van optische vezels, gewrichtsverlies en de locatie van optische vezelbreukpunten te meten en om de verliesverdeling over de lengte van de optische vezel te begrijpen. Het is een onmisbaar hulpmiddel bij de aanleg, het onderhoud en de monitoring van optische kabels. De belangrijkste indicatoren zijn: dynamisch bereik, gevoeligheid, resolutie, meettijd en blind gebied.

13.Wat is het blinde gebied van OTDR? Wat is de impact op de toets? Hoe om te gaan met het blinde gebied bij daadwerkelijk testen?

Antwoord: Gewoonlijk worden een reeks "blinde vlekken", veroorzaakt door de verzadiging van het OTDR-ontvangstuiteinde als gevolg van reflecties gegenereerd door kenmerkende punten zoals actieve connectoren en mechanische verbindingen, blinde gebieden genoemd.

De blinde gebieden in optische vezels zijn onderverdeeld in blinde gebieden voor gebeurtenissen en blinde gebieden voor verzwakking: de lengteafstand vanaf het beginpunt van de reflectiepiek tot de verzadigingspiek van de ontvanger, veroorzaakt door de tussenkomst van actieve connectoren, wordt gebeurtenisblinde gebieden genoemd; de afstand van het startpunt van de reflectiepiek tot andere identificeerbare gebeurtenispunten veroorzaakt door de tussenkomst van actieve connectoren in optische vezels wordt verzwakkingsblinde gebieden genoemd.

Voor OTDR geldt: hoe kleiner het blinde gebied, hoe beter. Het blinde gebied zal toenemen naarmate de breedte van de pulsverbreding toeneemt. Hoewel het vergroten van de pulsbreedte de meetlengte vergroot, vergroot het ook het blinde meetgebied. Daarom moeten bij het testen van optische vezels smalle pulsen worden gebruikt om de optische vezel en aangrenzende gebeurtenispunten van de OTDR-accessoires te meten, terwijl brede pulsen moeten worden gebruikt om het uiteinde van de optische vezel te meten.

14.Kan OTDR verschillende soorten optische vezels meten?

A: Als u een single-mode OTDR-module gebruikt om een ​​multimode glasvezel te meten, of een multimode OTDR-module gebruikt om een ​​single-mode glasvezel met een kerndiameter van 62,5 mm te meten, wordt het meetresultaat van de vezellengte niet beïnvloed, maar zijn de resultaten van vezelverlies, verlies van optische connectoren en retourverlies onjuist. Daarom moet u bij het meten van glasvezel een OTDR kiezen die overeenkomt met de te meten vezel, zodat u voor alle prestatie-indicatoren de juiste resultaten krijgt.

15. Wat betekent "1310 nm" of "1550 nm" in gewone optische testinstrumenten?

A: Het verwijst naar de golflengte van het optische signaal. Het golflengtebereik dat wordt gebruikt bij optische vezelcommunicatie ligt in het nabij-infrarode gebied, met een golflengte tussen 800 nm en 1700 nm. Het wordt vaak verdeeld in kortegolfbanden en langegolfbanden, de eerste verwijst naar de golflengte van 850 nm en de laatste verwijst naar 1310 nm en 1550 nm.

16. Welke golflengte van licht heeft in de huidige commerciële optische vezels de kleinste spreiding? Welke golflengte van licht heeft het kleinste verlies?

Antwoord: Licht met een golflengte van 1310 nm heeft de kleinste spreiding, en licht met een golflengte van 1550 nm heeft het kleinste verlies.

17. Hoe worden optische vezels geclassificeerd op basis van de verandering in de brekingsindex van de optische vezelkern?

Antwoord: Ze kunnen worden onderverdeeld in optische vezels met stapindex en optische vezels met gradiëntindex. Optische vezels met stapindex hebben een smalle bandbreedte en zijn geschikt voor korteafstandscommunicatie met een kleine capaciteit; Optische vezels met gradiëntindex hebben een grote bandbreedte en zijn geschikt voor communicatie met gemiddelde en grote capaciteit.

18. Hoe worden optische vezels geclassificeerd volgens de verschillende lichtgolfmodi die door optische vezels worden uitgezonden?

Antwoord: Ze kunnen worden onderverdeeld in single-mode optische vezels en multi-mode optische vezels. De kerndiameter van single-mode optische vezels ligt ongeveer tussen 1 en 10 μm. Bij een gegeven werkgolflengte wordt slechts één fundamentele modus verzonden, die geschikt is voor communicatiesystemen met grote capaciteit en lange afstanden. Multi-mode optische vezels kunnen meerdere vormen van lichtgolven overbrengen, met een kerndiameter van ongeveer tussen 50 en 60 μm, en hun transmissieprestaties zijn slechter dan die van single-mode optische vezels.

Bij het verzenden van de huidige differentiële bescherming van gemultiplexte bescherming worden vaak multi-mode optische vezels gebruikt tussen het opto-elektronische conversieapparaat dat in de communicatieruimte van het onderstation is geïnstalleerd en het beveiligingsapparaat dat in de hoofdcontrolekamer is geïnstalleerd.

19. Wat is de betekenis van de numerieke apertuur (NA) van optische vezels met stapindex?

Antwoord: De numerieke apertuur (NA) geeft het lichtopvangvermogen van de optische vezel aan. Hoe groter de NA, hoe sterker het vermogen van de optische vezel om licht te verzamelen.

20. Wat is de dubbele breking van single-mode optische vezels?

Antwoord: Er zijn twee orthogonale polarisatiemodi in een single-mode optische vezel. Wanneer de optische vezel niet volledig cilindrisch symmetrisch is, zijn de twee orthogonale polarisatiemodi niet gedegenereerd. De absolute waarde van het verschil in de brekingsindex van de twee orthogonale polarisatiemodi is de dubbele breking.

21. Wat zijn de meest voorkomende optische kabelstructuren?

Antwoord: Er zijn twee typen: het laaggedraaide type en het skelettype.

22. Wat zijn de belangrijkste componenten van optische kabels?

Antwoord: Het bestaat voornamelijk uit: vezelkern, glasvezelvet, omhulselmateriaal, PBT (polybutyleentereftalaat) en andere materialen.

23. Waarnaar verwijst de bepantsering van optische kabels?

Antwoord: Het verwijst naar het beschermende element (meestal staaldraad of stalen riem) dat wordt gebruikt in optische kabels voor speciale doeleinden (zoals onderzeese optische kabels, enz.). Het pantser is bevestigd aan de binnenmantel van de optische kabel.

24. Welke materialen worden gebruikt voor de omhulling van optische kabels?

Antwoord: De mantel of mantel van optische kabels is meestal gemaakt van polyethyleen (PE) en polyvinylchloride (PVC) materialen en heeft als functie de kabelkern te beschermen tegen invloeden van buitenaf.

25. Noem de speciale optische kabels die in voedingssystemen worden gebruikt.

Antwoord: Er zijn hoofdzakelijk drie speciale optische kabels:

Aarddraad-composiet optische kabel (OPGW), de optische vezel wordt in de voedingslijn van de met staal beklede aluminium strengconstructie geplaatst. De toepassing van OPGW optische kabel heeft de dubbele functies van aarddraad en communicatie, waardoor de bezettingsgraad van elektriciteitspalen en -torens effectief wordt verbeterd.

Gewikkelde optische kabel (GWWOP), waar er een bestaande transmissielijn is, wordt dit type optische kabel om de aarddraad gewikkeld of gehangen.

Zelfdragende optische kabel (ADSS) heeft een grote treksterkte en kan direct tussen twee elektriciteitstorens worden gehangen, met een maximale overspanning van maximaal 1000 meter.

26. Hoeveel applicatiestructuren zijn er voor OPGW optische kabel?

Antwoord: Hoofdzakelijk: 1) Kunststof buislaag gedraaid + aluminium buisstructuur; 2) Centrale plastic buis + aluminium buisstructuur; 3) Aluminium skeletstructuur; 4) Spiraalvormige aluminium buisstructuur; 5) Enkellaagse roestvrijstalen buisstructuur (centrale roestvrijstalen buisstructuur, gedraaide structuur van roestvrijstalen buislaag); 6) Samengestelde roestvrijstalen buisstructuur (centrale roestvrijstalen buisstructuur, gedraaide structuur van roestvrijstalen buislaag).

27. Wat zijn de belangrijkste componenten van de gestrande draad buiten de OPGW optische kabelkern?

Antwoord: Het is samengesteld uit AA-draad (draad van aluminiumlegering) en AS-draad (met aluminium beklede staaldraad).

28. Wat zijn de technische voorwaarden die nodig zijn om OPGW optische kabelmodellen te selecteren?

Antwoord: 1) Nominale treksterkte (RTS) van OPGW-kabel (kN); 2) Aantal vezelkernen (SM) van OPGW-kabel; 3) Kortsluitstroom (kA); 4) Kortsluittijd(en); 5) Temperatuurbereik (℃).

29. Hoe wordt de buiggraad van de optische kabel beperkt?

Antwoord: De buigradius van de optische kabel mag tijdens de constructie niet minder zijn dan 20 keer de buitendiameter van de optische kabel, en niet minder dan 30 keer de buitendiameter van de optische kabel (niet-statische toestand).

30. Waar moet op worden gelet bij de engineering van optische ADSS-kabels?

Antwoord: Er zijn drie sleuteltechnologieën: mechanisch ontwerp van optische kabels, bepaling van ophangpunten en selectie en installatie van ondersteunende hardware.

31. Wat zijn de belangrijkste soorten optische kabelfittingen?

Antwoord: Optische kabelfittingen verwijzen naar de hardware die wordt gebruikt om optische kabels te installeren, voornamelijk inclusief: spanklemmen, ophangklemmen, trillingsisolatoren, enz.

32. Optische vezelconnectoren hebben twee fundamentele prestatieparameters. Wat zijn dat?

Antwoord: Optische vezelconnectoren staan ​​algemeen bekend als spanningvoerende verbindingen. Voor de vereisten voor de optische prestaties van connectoren met één vezel ligt de nadruk op de twee meest fundamentele prestatieparameters: invoegverlies en retourverlies.

33. Hoeveel soorten veelgebruikte glasvezelconnectoren zijn er?

Antwoord: Volgens verschillende classificatiemethoden kunnen glasvezelconnectoren in verschillende typen worden verdeeld. Volgens verschillende transmissiemedia kunnen ze worden onderverdeeld in single-mode optische vezelconnectoren en multi-mode optische vezelconnectoren; volgens verschillende structuren kunnen ze worden onderverdeeld in verschillende typen, zoals FC, SC, ST, D4, DIN, Biconisch, MU, LC, MT, enz.; afhankelijk van het pin-uiteinde van de connector kunnen ze worden onderverdeeld in FC, PC (UPC) en APC. Veelgebruikte glasvezelconnectoren: FC/PC-type optische vezelconnector, SC-type optische vezelconnector, LC-type optische vezelconnector.

34. In het glasvezelcommunicatiesysteem worden de volgende items vaak aangetroffen. Gelieve hun namen te vermelden.

AFC, FC-adapter ST-adapter SC-adapter FC/APC, FC/PC-connector SC-connector ST-connector LC-patchsnoer MU-patchsnoer Single-mode of multi-mode patchsnoer.

35. Wat is het insteekverlies (of insteekverlies) van de glasvezelconnector?

Antwoord: Het verwijst naar de waarde van de vermindering van het effectieve vermogen van de transmissielijn veroorzaakt door het inbrengen van de connector. Voor gebruikers geldt: hoe kleiner de waarde, hoe beter. ITU-T bepaalt dat de waarde ervan niet hoger mag zijn dan 0,5 dB.

36. Wat is het retourverlies (of reflectiedemping, retourverlies, retourverlies) van de glasvezelconnector?

Antwoord: Het is een maatstaf voor de component van het ingangsvermogen die door de connector wordt gereflecteerd en langs het ingangskanaal wordt geretourneerd. De typische waarde ervan mag niet minder zijn dan 25dB.

37. Wat is het meest opvallende verschil tussen het licht dat wordt uitgezonden door lichtgevende diodes en halfgeleiderlasers?

Antwoord: Het licht dat door een lichtgevende diode wordt gegenereerd, is onsamenhangend licht met een breed spectrum; het door een laser gegenereerde licht is coherent licht met een zeer smal spectrum.

38. Wat is het meest voor de hand liggende verschil tussen de werkeigenschappen van een lichtemitterende diode (LED) en een halfgeleiderlaser (LD)?

Antwoord: LED heeft geen drempel, terwijl LD een drempel heeft. Laser wordt alleen gegenereerd als de geïnjecteerde stroom de drempel overschrijdt.

39. Wat zijn de twee veelgebruikte halfgeleiderlasers met enkele longitudinale modus?

Antwoord: DFB-laser en DBR-laser, beide lasers met gedistribueerde feedback, en hun optische feedback wordt geleverd door het Bragg-rooster met gedistribueerde feedback in de optische holte.

40. Wat zijn de twee belangrijkste typen optische ontvangstapparatuur?

Antwoord: Het zijn voornamelijk fotodiodes (PIN-buizen) en lawinefotodiodes (APD's).

41. Wat zijn de factoren die ruis veroorzaken in communicatiesystemen via optische vezels?

Antwoord: Er is ruis veroorzaakt door een ongekwalificeerde uitdovingsverhouding, ruis veroorzaakt door willekeurige veranderingen in de lichtintensiteit, ruis veroorzaakt door tijdjitter, puntruis en thermische ruis van de ontvanger, modusruis van de optische vezel, ruis veroorzaakt door pulsverbreding veroorzaakt door dispersie, modusverdelingsruis van LD, ruis veroorzaakt door frequentiechirp van LD en ruis veroorzaakt door reflectie.

42. Wat zijn de belangrijkste optische vezels die momenteel worden gebruikt voor de aanleg van transmissienetwerken? Wat zijn hun belangrijkste kenmerken?

Antwoord: Er zijn drie hoofdtypen, namelijk G.652 conventionele single-mode optische vezels, G.653 dispersie-verschoven single-mode optische vezels en G.655 niet-nul dispersie-verschoven optische vezels.

G.652 single-mode glasvezel heeft een grote spreiding in de C-band 1530-1565 nm en L-band 1565-1625 nm, doorgaans 17-22 psnm·km. Wanneer de systeemsnelheid 2,5 Gbit/s of hoger bereikt, is spreidingscompensatie vereist. Bij 10 Gbit/s zijn de compensatiekosten voor systeemdispersie relatief hoog. Het is de meest gebruikte glasvezel in het huidige transmissienetwerk.

De dispersie van G.653 dispersie-verschoven vezels in de C-band en L-band is in het algemeen -1-3,5 psnm·km, en is bij 1550 nm geen dispersie. De systeemsnelheid kan 20Gbit/s en 40Gbit/s bereiken, waardoor het de beste glasvezel is voor transmissie over ultralange afstanden met één golflengte. Vanwege de nuldispersiekarakteristieken zullen er echter niet-lineaire effecten optreden wanneer DWDM wordt gebruikt voor capaciteitsuitbreiding, resulterend in signaaloverspraak en viergolfmenging FWM, dus het is niet geschikt voor DWDM.

G.655 niet-nul dispersie-verschoven vezel: De dispersie van G.655 niet-nul dispersie-verschoven vezel in de C-band is 1 tot 6 psnm·km, en de spreiding in de L-band is over het algemeen 6 tot 10 psnm·km. De spreiding is klein, waardoor het nulverspreidingsgebied wordt vermeden, viergolfmenging FWM wordt onderdrukt en kan worden gebruikt voor DWDM-capaciteitsuitbreiding en het openen van hogesnelheidssystemen. De nieuwe G.655-vezel kan het effectieve gebied vergroten tot 1,5 tot 2 maal dat van gewone optische vezels. Het grote effectieve oppervlak kan de vermogensdichtheid verminderen en het niet-lineaire effect van de optische vezel verminderen.

43. Wat is de niet-lineariteit van optische vezels?

Antwoord: Het betekent dat wanneer het optische vermogen van de vezel een bepaalde waarde overschrijdt, de brekingsindex van de optische vezel niet-lineair gerelateerd zal zijn aan het optische vermogen, en Raman- en Brillouin-verstrooiing zullen worden gegenereerd, waardoor de frequentie van het invallende licht verandert.

44. Welk effect zal de niet-lineariteit van optische vezels hebben op de transmissie?

Antwoord: Het niet-lineaire effect zal wat extra verlies en interferentie veroorzaken, waardoor de prestaties van het systeem verslechteren. Het optische vermogen van het WDM-systeem is groot en wordt over een lange afstand langs de optische vezel verzonden, waardoor niet-lineaire vervorming optreedt. Er zijn twee soorten niet-lineaire vervorming: gestimuleerde verstrooiing en niet-lineaire breking. Tot de gestimuleerde verstrooiing behoren onder meer Raman-verstrooiing en Brillouin-verstrooiing. De bovengenoemde twee soorten verstrooiing verminderen de energie van het invallende licht, waardoor verlies ontstaat. Het kan worden genegeerd als het ingangsvezelvermogen klein is.

45. Wat is PON (Passief Optisch Netwerk)?

Antwoord: PON is een optisch glasvezelnetwerk in het lokale gebruikerstoegangsnetwerk, gebaseerd op passieve optische apparaten zoals koppelaars en splitters.

Verschillende oorzaken van glasvezelverzwakking

1. De belangrijkste factoren die vezelverzwakking veroorzaken zijn: intrinsiek, buiging, extrusie, onzuiverheden, oneffenheden en docking.

Intrinsiek: Het is het inherente verlies van optische vezels, inclusief: Rayleigh-verstrooiing, inherente absorptie, enz.

Buigen: Wanneer de optische vezel wordt gebogen, gaat een deel van het licht in de optische vezel verloren door verstrooiing, waardoor verlies ontstaat.

Extrusie: verlies veroorzaakt door een lichte buiging wanneer de optische vezel wordt samengedrukt.

Onzuiverheden: Onzuiverheden in de optische vezel absorberen en verstrooien het licht dat zich in de optische vezel voortplant, waardoor verlies ontstaat.

Oneffenheden: verlies veroorzaakt door een ongelijkmatige brekingsindex van het optische vezelmateriaal.

Docking: Verlies veroorzaakt wanneer optische vezels worden gekoppeld, zoals: verschillende assen (coaxialiteitsvereiste voor single-mode optische vezels is minder dan 0,8 μm), het eindvlak staat niet loodrecht op de as, het eindvlak is ongelijk, de diameter van de dockingkern komt niet overeen en de kwaliteit van de fusie is slecht.

Wanneer licht via het ene uiteinde van de optische vezel binnenkomt en via het andere uiteinde naar buiten gaat, zal de intensiteit van het licht zwakker worden. Dit betekent dat nadat het optische signaal zich door de optische vezel voortplant, een deel van de lichtenergie wordt verzwakt. Dit toont aan dat er bepaalde stoffen in de optische vezel zitten of om een ​​of andere reden de doorgang van het optische signaal blokkeren. Dit is het transmissieverlies van de optische vezel. Alleen door het verlies aan optische vezels te verminderen kan het optische signaal soepel passeren.

2. Classificatie van optische vezelverlies

Het verlies aan optische vezels kan grofweg worden verdeeld in het inherente verlies van optische vezels en het extra verlies dat wordt veroorzaakt door de gebruiksomstandigheden nadat de optische vezel is gemaakt. De specifieke onderverdelingen zijn als volgt:

Het verlies aan optische vezels kan worden onderverdeeld in inherent verlies en extra verlies.

Inherent verlies omvat verstrooiingsverlies, absorptieverlies en verlies veroorzaakt door een imperfecte optische vezelstructuur.

Bijkomend verlies omvat microbuigverlies, buigverlies en lasverlies.

Onder hen wordt extra verlies kunstmatig veroorzaakt tijdens het leggen van optische vezels. In praktische toepassingen is het onvermijdelijk om optische vezels één voor één aan te sluiten, en de optische vezelverbinding zal verlies veroorzaken. Microbuigen, samenknijpen en strekken van optische vezels zal ook verlies veroorzaken. Dit zijn allemaal verliezen veroorzaakt door de gebruiksomstandigheden van optische vezels. De belangrijkste reden is dat onder deze omstandigheden de transmissiemodus in de optische vezelkern is veranderd. Extra verliezen kunnen zoveel mogelijk worden vermeden. Hieronder bespreken we alleen het inherente verlies van glasvezel.

Van de inherente verliezen worden verstrooiingsverlies en absorptieverlies bepaald door de kenmerken van het optische vezelmateriaal zelf, en het inherente verlies dat wordt veroorzaakt bij verschillende werkgolflengten is ook verschillend. Het is uiterst belangrijk om het mechanisme van verliesgeneratie te begrijpen en de omvang van het verlies kwantitatief te analyseren dat wordt veroorzaakt door verschillende factoren voor de ontwikkeling van optische vezels met laag verlies en het rationele gebruik van optische vezels.

3. Absorptieverlies van materialen

De materialen die worden gebruikt om optische vezels te maken, kunnen lichtenergie absorberen. Nadat de deeltjes in het optische vezelmateriaal lichtenergie hebben geabsorbeerd, trillen ze en genereren ze warmte, en gaat de energie verloren, waardoor absorptieverlies ontstaat. We weten dat materie is samengesteld uit atomen en moleculen, en dat atomen zijn samengesteld uit atoomkernen en extranucleaire elektronen, en dat elektronen in een bepaalde baan rond de atoomkern draaien. Dit is net als de aarde waarop we leven en planeten als Venus en Mars draaien om de zon. Elk elektron heeft een bepaalde energie en bevindt zich in een bepaalde baan, of met andere woorden, elke baan heeft een bepaald energieniveau.

Het orbitale energieniveau dichtbij de kern is lager en het orbitale energieniveau verder van de kern is hoger. De grootte van dit energieniveauverschil tussen banen wordt het energieniveauverschil genoemd. Wanneer een elektron overgaat van een laag energieniveau naar een hoog energieniveau, absorbeert het de energie van het overeenkomstige energieniveauverschil.

Wanneer in een optische vezel een elektron met een bepaald energieniveau wordt bestraald door licht met een golflengte die overeenkomt met het verschil in energieniveau, zal het elektron in de baan met laag energieniveau overgaan naar de baan met een hoger energieniveau. Dit elektron absorbeert lichtenergie, wat resulteert in lichtabsorptieverlies.

Siliciumdioxide (SiO2), het basismateriaal voor het maken van optische vezels, absorbeert zelf licht. De ene heet ultraviolette absorptie en de andere heet infraroodabsorptie. Op dit moment werkt optische vezelcommunicatie over het algemeen alleen in het golflengtebereik van 0,8 tot 1,6 μm, dus we bespreken alleen de verliezen in dit werkbereik.

De absorptiepiek gegenereerd door elektronenovergangen in kwartsglas heeft een golflengte van ongeveer 0,1 tot 0,2 μm in het ultraviolette gebied. Naarmate de golflengte toeneemt, neemt het absorptie-effect geleidelijk af, maar het getroffen gebied is zeer breed, tot golflengten boven 1 μm. Ultraviolette absorptie heeft echter weinig effect op optische kwartsvezels die in het infraroodgebied werken. In het zichtbare lichtgebied met een golflengte van 0,6 μm kan de ultraviolette absorptie bijvoorbeeld 1 dB/km bereiken, en bij een golflengte van 0,8 μm daalt deze naar 0,2 tot 0,3 dB/km, en bij een golflengte van 1,2 μm is deze slechts ongeveer 0,1 dB/km.

Het infraroodabsorptieverlies van optische kwartsvezels wordt veroorzaakt door de moleculaire trillingen van het infraroodmateriaal. Er zijn verschillende trillingsabsorptiepieken in de band boven 2 μm.

Vanwege de invloed van verschillende doteringselementen in de optische vezel is het voor optische kwartsvezels onmogelijk om een ​​venster met laag verlies te hebben in de band boven 2 μm, en het theoretische limietverlies bij een golflengte van 1,85 μm is ldB/km.

Uit onderzoek is ook gebleken dat er enkele "destructieve moleculen" in kwartsglas zitten die problemen veroorzaken, voornamelijk enkele schadelijke onzuiverheden van overgangsmetalen, zoals koper, ijzer, chroom, mangaan, enz. Deze "slechteriken" absorberen gretig lichtenergie onder lichtstraling, springen in het rond en veroorzaken lichtenergieverlies. Het verwijderen van de "onruststokers" en het chemisch zuiveren van de materialen die worden gebruikt om optische vezels te maken, kan het verlies aanzienlijk verminderen.

Een andere absorptiebron in optische kwartsvezels is hydroxyl (OHˉ). Volgens onderzoek uit die periode hebben mensen ontdekt dat hydroxyl drie absorptiepieken heeft in de werkband van optische vezels, namelijk 0,95 μm, 1,24 μm en 1,38 μm, waarvan het absorptieverlies bij de golflengte van 1,38 μm het ernstigst is en de grootste impact heeft op de optische vezel. Bij een golflengte van 1,38 μm is het absorptiepiekverlies gegenereerd door het hydroxidegehalte van slechts 0,0001 zo hoog als 33 dB/km.

Waar komen deze hydroxiden vandaan? Er zijn veel bronnen van hydroxiden. Ten eerste zitten er water en hydroxideverbindingen in de materialen die worden gebruikt om optische vezels te maken. Deze hydroxideverbindingen zijn tijdens de zuivering van grondstoffen niet eenvoudig te verwijderen en blijven uiteindelijk in de vorm van hydroxiden in de optische vezel achter; ten tweede zit er een kleine hoeveelheid water in de hydroxiden die worden gebruikt om optische vezels te maken; ten derde wordt er water gegenereerd als gevolg van chemische reacties tijdens het productieproces van optische vezels; ten vierde wordt waterdamp binnengebracht door het binnendringen van buitenlucht. Het huidige productieproces heeft zich echter tot een vrij hoog niveau ontwikkeld en het hydroxidegehalte is tot een voldoende laag niveau gedaald zodat de impact ervan op optische vezels kan worden genegeerd.

4. Verstrooiingsverlies

Als je in de donkere nacht met een zaklamp in de lucht schijnt, zie je een lichtstraal. Mensen hebben ook dikke lichtstralen gezien van zoeklichten aan de nachtelijke hemel.

Dus waarom zien we deze lichtstralen? Dit komt omdat er veel kleine deeltjes zoals rook en stof in de atmosfeer zweven. Wanneer licht op deze deeltjes schijnt, verstrooit het zich en schiet het alle kanten op. Dit fenomeen werd voor het eerst ontdekt door Rayleigh, dus mensen noemden deze verstrooiing "Rayleigh-verstrooiing".

Hoe ontstaat verstrooiing? Het blijkt dat de kleine deeltjes, zoals moleculen, atomen en elektronen waaruit materie bestaat, op bepaalde inherente frequenties trillen en licht kunnen vrijgeven met een golflengte die overeenkomt met de trillingsfrequentie. De trillingsfrequentie van een deeltje wordt bepaald door de grootte van het deeltje. Hoe groter het deeltje, hoe lager de trillingsfrequentie en hoe langer de golflengte van het vrijgekomen licht; hoe kleiner het deeltje, hoe hoger de trillingsfrequentie en hoe korter de golflengte van het vrijgekomen licht. Deze trillingsfrequentie wordt de inherente trillingsfrequentie van het deeltje genoemd. Deze trilling ontstaat echter niet vanzelf, er is een bepaalde hoeveelheid energie voor nodig. Zodra een deeltje wordt bestraald met licht van een bepaalde golflengte, en de frequentie van het bestraalde licht hetzelfde is als de inherente trillingsfrequentie van het deeltje, zal dit resonantie veroorzaken. De elektronen in het deeltje beginnen te trillen op deze trillingsfrequentie, waardoor het deeltje licht in alle richtingen verstrooit, en de energie van het invallende licht wordt geabsorbeerd en omgezet in de energie van het deeltje, en het deeltje zendt de energie opnieuw uit in de vorm van lichtenergie. Daarom lijkt het voor mensen die van buitenaf kijken alsof het licht het deeltje raakt en vervolgens alle kanten op vliegt.

Rayleigh-verstrooiing komt ook voor in optische vezels, en het lichtverlies dat hierdoor wordt veroorzaakt, wordt Rayleigh-verstrooiingsverlies genoemd. Gegeven het huidige niveau van de technologie voor de productie van optische vezels, kan worden gezegd dat Rayleigh-verstrooiingsverlies onvermijdelijk is. Omdat de omvang van het Rayleigh-verstrooiingsverlies echter omgekeerd evenredig is met de vierde macht van de golflengte van licht, kan de impact van Rayleigh-verstrooiingsverlies aanzienlijk worden verminderd wanneer de optische vezel in het lange golflengtegebied werkt.

5. Aangeboren tekort, niemand kan helpen

De optische vezelstructuur is onvolmaakt, zoals bellen, onzuiverheden of ongelijkmatige dikte in de optische vezel, vooral het ongelijkmatige grensvlak tussen kern en bekleding. Wanneer het licht deze plaatsen bereikt, wordt een deel van het licht in alle richtingen verstrooid, waardoor verlies ontstaat. Dit verlies kan worden overwonnen door het productieproces van optische vezels te verbeteren. Verstrooiing zorgt ervoor dat licht in alle richtingen wordt uitgezonden, en een deel van het verstrooide licht wordt teruggekaatst in de tegenovergestelde richting van de voortplanting van de optische vezel. Dit deel van het verstrooide licht kan worden opgevangen aan het invallende uiteinde van de optische vezel. Door de verstrooiing van licht gaat een deel van de lichtenergie verloren, hetgeen ongewenst is. Dit fenomeen kan echter ook door ons worden gebruikt, omdat als we de sterkte van het ontvangen deel van het licht aan de zendende kant analyseren, we de breekpunten, defecten en verliezen van deze optische vezel kunnen controleren. Op deze manier kunnen slechte dingen, door menselijk vernuft, in goede dingen worden veranderd.

Vezelverlies De afgelopen jaren is optische vezelcommunicatie op veel terreinen op grote schaal gebruikt. Een belangrijk vraagstuk bij het realiseren van glasvezelcommunicatie is het zoveel mogelijk beperken van het verlies aan glasvezel. Het zogenaamde verlies verwijst naar de verzwakking van optische vezels per lengte-eenheid, en de eenheid is dB/km. Het niveau van optische vezelverlies heeft rechtstreeks invloed op de transmissieafstand of de afstand tussen relaisstations. Daarom heeft het begrijpen en verminderen van optische vezelverlies een grote praktische betekenis voor optische vezelcommunicatie.

1. Absorptieverlies van optische vezels

Dit wordt veroorzaakt door de absorptie van lichtenergie door optische vezelmaterialen en onzuiverheden. Ze verbruiken lichtenergie in de vorm van warmte-energie in de optische vezel, wat een belangrijk verlies aan glasvezelverlies oplevert. Absorptieverlies omvat het volgende:

① Intrinsiek absorptieverlies van materiaal Dit is het verlies veroorzaakt door de inherente absorptie van het materiaal. Het heeft twee banden, één in het 8-12 μm-gebied van het nabij-infrarood. De intrinsieke absorptie van deze band is te wijten aan trillingen. De andere intrinsieke absorptieband van het materiaal bevindt zich in de ultraviolette band. Wanneer de absorptie erg sterk is, wordt de staart naar de 0,7-1,1 μm-band gesleept.

②Absorptieverlies veroorzaakt door doteermiddelen en onzuivere ionen. Optische vezelmaterialen bevatten overgangsmetalen zoals ijzer, koper, chroom, enz. Ze hebben hun eigen absorptiepieken en absorptiebanden en variëren afhankelijk van hun valentietoestand. Het optische vezelverlies veroorzaakt door de absorptie van overgangsmetaalionen hangt af van hun concentratie. Bovendien veroorzaakt de aanwezigheid van OH- ook absorptieverlies. De basisabsorptiepiek van OH- ligt in de buurt van 2,7 μm en de absorptieband ligt in het bereik van 0,5-1,0 μm. Voor optische kwartsvezels kan het verlies veroorzaakt door onzuiverheden worden genegeerd.

③ Absorptieverlies door atoomdefecten Wanneer het optische vezelmateriaal wordt verwarmd of sterk wordt bestraald, zal het worden gestimuleerd om atoomdefecten te veroorzaken, wat resulteert in absorptie van licht en verlies, maar over het algemeen is dit effect erg klein.

2. Verstrooiingsverlies van optische vezels

De verstrooiing binnen de optische vezel zal het zendvermogen verminderen en verlies veroorzaken. De belangrijkste verstrooiing is Rayleigh-verstrooiing, die wordt veroorzaakt door de veranderingen in dichtheid en samenstelling in het optische vezelmateriaal.

Tijdens het verwarmingsproces van het optische vezelmateriaal is als gevolg van thermische agitatie de samendrukbaarheid van de atomen ongelijkmatig, de dichtheid van het materiaal ongelijkmatig en vervolgens de brekingsindex ongelijkmatig. Deze oneffenheid wordt tijdens het koelproces opgelost en de omvang ervan is kleiner dan de golflengte van de lichtgolf. Wanneer licht deze ongelijke materialen tegenkomt die kleiner zijn dan de golflengte van de lichtgolf en tijdens de transmissie willekeurige fluctuaties vertonen, wordt de transmissierichting veranderd, treedt verstrooiing op en treedt er verlies op. Bovendien kunnen de ongelijkmatige concentratie van oxiden in de optische vezel en de ongelijkmatige dotering ook verstrooiing en verlies veroorzaken.

3. Verstrooiingsverlies door golfgeleiders

Dit is de verstrooiing die wordt veroorzaakt door willekeurige vervorming of ruwheid van de interface. In feite is het de modusconversie of moduskoppeling die wordt veroorzaakt door oppervlaktevervorming of ruwheid. Eén modus zal andere transmissiemodi en stralingsmodi genereren vanwege de fluctuatie van de interface. Omdat de verzwakking van verschillende modi die in de optische vezel worden uitgezonden verschillend is, wordt tijdens het proces van modusconversie over lange afstanden de modus met lage verzwakking de modus met grote verzwakking. Na continue conversie en omgekeerde conversie zal, hoewel het verlies van elke modus in evenwicht zal zijn, de modus als geheel extra verliezen veroorzaken, dat wil zeggen dat er extra verliezen worden gegenereerd als gevolg van de conversie van de modus. Dit extra verlies is het verstrooiingsverlies van de golfgeleider. Om dit verlies te verminderen is het noodzakelijk om het productieproces van optische vezels te verbeteren. Voor optische vezels die goed getrokken zijn of van hoge kwaliteit zijn, kan dit verlies in principe worden genegeerd.

4. Stralingsverlies veroorzaakt door het buigen van optische vezels

Optische vezels zijn zacht en kunnen worden gebogen. Echter, nadat de optische vezel tot op zekere hoogte is gebogen, kan hij, hoewel hij licht kan geleiden, het transmissiepad van het licht veranderen. De omzetting van transmissiemodus naar stralingsmodus zorgt ervoor dat een deel van de lichtenergie in de bekleding doordringt of door de bekleding gaat om in stralingsmodus te komen en weg te lekken, waardoor verliezen ontstaan. Wanneer de buigradius groter is dan 5 tot 10 cm, kan het verlies veroorzaakt door buiging worden genegeerd.

Bron: Dongguan HX Fiber Technology Co., Ltd