Forholdet mellom overføringstap på optisk fiber og bølgelengde er et viktig tema innen optisk fiberkommunikasjon, fordi forskjellige bølgelengder av lys vil møte forskjellige tapsmekanismer når de forplanter seg i optiske fibre. Tapene i optiske fibre inkluderer hovedsakelig absorpsjonstap, spredningstap og bøyningstap, og disse tapsmekanismene er nært knyttet til bølgelengden til lysbølger. Denne artikkelen analyserer forholdet mellom disse to.
1, Absorpsjonstap
Absorpsjonstap refererer til energitapet forårsaket av absorpsjonseffekten av selve fibermaterialet når lysbølger forplanter seg i fibermaterialet. Fiberoptiske materialer, hovedsakelig silisiumdioksid (SiO2), absorberer mer lysenergi ved visse bølgelengder, slik som OH --ioneabsorpsjonstoppen i det infrarøde området og elektronovergangsabsorpsjonen i det ultrafiolette området. Det typiske lavtapsvinduet er plassert rundt 850nm, 1310nm og 1550nm, da absorpsjonen av fibermaterialer er minimal ved disse tre bølgelengdene.
2, Spredningstap
Spredningstap inkluderer hovedsakelig Rayleigh-spredning og ikke-lineær spredning. Rayleigh-spredning er forårsaket av mikroskopisk inhomogenitet i optiske fibermaterialer, som kan føre til at en del av energien til lysbølger avviker fra deres opprinnelige forplantningsretning. Rayleigh-spredningstapet er omvendt proporsjonalt med bølgelengdens fjerde potens, noe som betyr at jo lengre bølgelengden er, desto mindre er spredningstapet. Ved en bølgelengde på 1550nm minimeres Rayleigh-spredningstapet.
Ikke-lineær spredning, som Raman-spredning og Brillouin-spredning, er relatert til bølgelengde og lysintensitet, og kan generelt kontrolleres godt i det lange bølgelengdeområdet.
3, Bøyetap
Bøyetap oppstår ved fiberbøyning, spesielt når bøyeradiusen er liten. Når lysbølger forplanter seg i bøyde optiske fibre, vil noen av lysstrålene unnslippe fiberkledningen på grunn av brytning, noe som resulterer i energitap. Forholdet mellom bøyningstap og bølgelengde er komplekst, men generelt sett, når bølgelengden er lengre, er bøyetapet relativt lite fordi lys med lang bølgelengde er mer sannsynlig å forbli innesluttet i fiberen.
Tapet av optisk fiber er relativt lavt i de tre bølgelengdevinduene på 850nm, 1310nm og 1550nm, med tapet i 1550nm-vinduet som det minste, fra 0,19dB/km til 0,25dB/km, noe som gjør 1550nm til foretrukket lang bølgelengde-kommunikasjon. I tillegg, på grunn av den lille spredningen av optiske fibre ved 1550 nm bølgelengde, har de også fordeler ved høyhastighetsoverføring.
Å velge riktig bølgelengde er viktig for å optimalisere ytelsen til fiberoptiske kommunikasjonssystemer. Tatt i betraktning faktorer som tap, spredning, ikke-lineære effekter og kostnader, velges vanligvis mellom de tre bølgelengdene 850nm, 1310nm og 1550nm for å møte ulike applikasjonskrav. For eksempel kan lokalnettverk med kort rekkevidde bruke 850nm, mens langdistansenettverk har en tendens til å bruke 1550nm.
