Forholdet mellem optisk fibertransmissionstab og bølgelængde er et vigtigt spørgsmål inden for optisk fiberkommunikation, fordi forskellige bølgelængder af lys vil støde på forskellige tabsmekanismer, når de udbreder sig i optiske fibre. Tabene i optiske fibre omfatter hovedsageligt absorptionstab, spredningstab og bøjningstab, og disse tabsmekanismer er tæt forbundet med lysbølgernes bølgelængde. Denne artikel vil i detaljer analysere forholdet mellem disse to.
1, Absorptionstab
Absorptionstab refererer til energitabet forårsaget af absorptionseffekten af selve fibermaterialet, når lysbølger udbreder sig i fibermaterialet. Fiberoptiske materialer, hovedsageligt siliciumdioxid (SiO2), absorberer mere lysenergi ved visse bølgelængder, såsom OH - ionabsorptionstoppen i det infrarøde område og elektronovergangsabsorptionen i det ultraviolette område. Det typiske lavtabsvindue er placeret omkring 850nm, 1310nm og 1550nm, da absorptionen af fibermaterialer er minimal ved disse tre bølgelængder.
2, Spredningstab
Spredningstab omfatter hovedsageligt Rayleigh-spredning og ikke-lineær spredning. Rayleigh-spredning er forårsaget af mikroskopisk inhomogenitet i optiske fibermaterialer, som kan få en del af lysbølgernes energi til at afvige fra deres oprindelige udbredelsesretning. Rayleigh-spredningstabet er omvendt proportional med bølgelængdens fjerde potens, hvilket betyder, at jo længere bølgelængden er, jo mindre er spredningstabet. Ved en bølgelængde på 1550 nm minimeres Rayleigh-spredningstab.
Ikke-lineær spredning, såsom Raman-spredning og Brillouin-spredning, er relateret til bølgelængde og lysintensitet, men generelt kan den godt kontrolleres i det lange bølgelængdeområde.
3, Bøjningstab
Bøjningstab opstår under fiberbøjning, især når bøjningsradius er lille. Når lysbølger forplanter sig i bøjede optiske fibre, vil nogle af lysstrålerne undslippe fiberbeklædningen på grund af brydning, hvilket resulterer i energitab. Forholdet mellem bøjningstab og bølgelængde er komplekst, men generelt set, når bølgelængden er længere, er bøjningstabet relativt lille, fordi lys med lang bølgelængde er mere tilbøjelige til at forblive indesluttet i fiberen.
Sammenfattende har optiske fibre relativt lave tab i de tre bølgelængdevinduer på 850nm, 1310nm og 1550nm. Blandt dem er tabet i 1550nm-vinduet det mindste, der spænder fra 0,19dB/km til 0,25dB/km, hvilket gør 1550nm til den foretrukne bølgelængde for langdistanceoptisk fiberkommunikation. På grund af den lille spredning af optiske fibre ved 1550 nm bølgelængde har de desuden fordele ved højhastighedstransmission.
At vælge den passende bølgelængde er afgørende for at optimere ydeevnen af fiberoptiske kommunikationssystemer. I betragtning af faktorer som tab, spredning, ikke-lineære effekter og omkostninger, vælges der normalt mellem de tre bølgelængder på 850nm, 1310nm og 1550nm for at opfylde forskellige applikationskrav. For eksempel kan lokalnetværk med kort rækkevidde bruge 850 nm, mens langdistance backbone-netværk har en tendens til at bruge 1550 nm.
