Optisk fiber gennemsigtighed vindue

Transparency window  ( eng.  Transmission Window, Telecom Window ) - en række bølgelængder af optisk stråling, hvori der er mindre, sammenlignet med andre områder, dæmpning af stråling i et medium, især - i en optisk fiber . Standard stepped optisk fiber (SMF) har tre gennemsigtighedsvinduer: 850 nm, 1310 nm og 1550 nm. Til dato er det fjerde (1580 nm) og femte (1400 nm) transparensvindue [1] blevet udviklet såvel som optiske fibre, der har relativt god gennemsigtighed i hele det nær-infrarøde område. For andre typer optiske fibre kan gennemsigtighedsområdet være meget bredere, for eksempel i kvartsfiber kan båndbredden dække hele det synlige område, samt nær- og melleminfrarød.

Inhomogeniteten af ​​lysdæmpning i en optisk fiber i forskellige bølgelængdeområder skyldes mediets ufuldkommenhed, tilstedeværelsen af ​​urenheder, der resonerer ved forskellige frekvenser.

Dæmpning i forskellige gennemsigtighedsvinduer er ikke den samme: dens mindste værdi - 0,22 dB / km observeres ved en bølgelængde på 1550 nm, så det tredje gennemsigtighedsvindue bruges til at organisere kommunikation over lange afstande. I det andet gennemsigtighedsvindue (1310 nm) er dæmpningen højere, dog er nulspredning karakteristisk for denne bølgelængde , så det andet vindue bruges på by- og zonenetværk af lille udstrækning. Det første gennemsigtighedsvindue bruges i optiske kontornetværk; brugen af ​​dette gennemsigtighedsvindue er ubetydelig.

Det fysiske grundlag for fænomenet

Signaldæmpning i en optisk fiber er forårsaget af to hovedfaktorer, Rayleigh-spredning og infrarød absorption. Når bølgelængden øges, aftager spredningen proportionalt med frekvensens fjerde potens, mens absorptionen tværtimod stiger. Samtidig skaber OH -ioner, der er til stede i den optiske fiber , områder med stærk absorption kaldet vandtoppe. De centrale frekvenser af vandtoppene er ved bølgelængder på 1290 og 1383 nm. Brugen af ​​optisk fiberrensningsteknologi gjorde det muligt at reducere tabene i vandtoppen ved en længde på 1383 nm til 0,31 dB/km, hvilket allerede er mindre end tabene i det andet gennemsigtighedsvindue (0,35 dB/km) [2 ] .

Rayleigh-spredningskoefficienten afhænger af varmebehandlingsmåden for emnet for den optiske fiber og falder med faldende temperatur. Ved at reducere fibertrækningstemperaturen til 1800°C og trækhastigheden til 1 m/s blev tabet således reduceret til 0,16 dB/km i det tredje vindue og til 0,29 dB/km i det andet gennemsigtighedsvindue.

Historien om udviklingen og brugen af ​​gennemsigtighedsvinduer

Oprindeligt, i 1970'erne , brugte fiberoptiske kommunikationssystemer det første gennemsigtighedsvindue, da Ga As laserdioder og LED'er produceret på det tidspunkt opererede ved en bølgelængde på 850 nm. I øjeblikket bruges dette område kun i lokale netværk på grund af høj dæmpning.

I 1980'erne udvikledes triple og quad heterostrukturlasere, der var i stand til at fungere ved en bølgelængde på 1310 nm, og det andet gennemsigtighedsvindue blev brugt til langdistancekommunikation. Fordelen ved dette område var nul spredning ved en given bølgelængde, hvilket reducerede forvrængningen af ​​optiske impulser betydeligt.

Det tredje gennemsigtighedsvindue blev mestret i begyndelsen af ​​1990'erne. Fordelen ved det tredje vindue er ikke kun et minimum af tab, men også det faktum, at bølgelængden på 1550 nm tegner sig for driftsområdet for fiberoptiske erbium-forstærkere ( EDFA ). Denne type forstærker, der har evnen til at forstærke alle frekvenser i arbejdsområdet, forudbestemte brugen af ​​et tredje vindue af gennemsigtighed for systemer med spektral division division division (WDM).

Det fjerde gennemsigtighedsvindue strækker sig til 1620 nm, hvilket øger driftsområdet for WDM-systemer.

Det femte gennemsigtighedsvindue fremkom som et resultat af grundig rensning af den optiske fiber fra urenheder. Der blev således opnået en AllWave optisk fiber med lavt tab i hele området fra 1280 nm til 1650 nm.

I forbindelse med udvidelsen af ​​driftsområdet for optiske fibre godkendte International Telecommunication Union nye spektralområder i området 1260 ... 1675 nm [2] [3] :

Se også

• Fiberoptisk transmissionslinje
• Spektral divisionsmultipleksing af kanaler

Noter

1. ↑ Zaslavsky K. E. Fiberoptiske transmissionssystemer med spektral divisionsmultipleksing (FOTS-WDM): Lærebog. - Novosibirsk: Siberian State University of Telecommunications and Informatics, 2002. - 67 s.
2. ↑ 1 2 Listvin A. V., Listvin V. N., Shvyrkov D. V. Optiske fibre til kommunikationslinjer. - M. : LESARart, 2003. - 288 s. — 10.000 eksemplarer.  - ISBN 5-902367-01-8 .
3. ↑ Encyclopedia of Laser Physics and Technology . Hentet 13. januar 2011. Arkiveret fra originalen 14. maj 2011. (ubestemt)