D'Material, dat fir d'Fabrikatioun vun optesche Faseren benotzt gëtt, kann Liichtenergie absorbéieren. Nodeems d'Partikelen an optesche Fasermaterialien Liichtenergie absorbéieren, produzéiere si Vibratiounen an Hëtzt, an dissipéieren d'Energie, wat zu engem Absorptiounsverloscht féiert.Dësen Artikel analyséiert de Verlust vun der Absorptioun vun optesche Faseren.
Mir wëssen, datt Matière aus Atomer a Moleküle besteet, an Atomer aus Atomkären an extranuklearen Elektronen, déi sech an enger bestëmmter Ëmlafbunn ëm den Atomkär dréien. Dëst ass genee wéi d'Äerd, op där mir liewen, souwéi Planéiten wéi d'Venus an de Mars, all ëm d'Sonn dréien. All Elektron huet eng gewëssen Energie an ass an enger bestëmmter Ëmlafbunn, oder an anere Wierder, all Ëmlafbunn huet e bestëmmten Energieniveau.
D'Orbitalenergieniveauen, déi méi no beim Atomkär sinn, si méi niddreg, während d'Orbitalenergieniveauen, déi méi wäit vum Atomkär ewech sinn, méi héich sinn.D'Gréisst vum Energieniveauënnerscheed tëscht den Ëmlafbunnen gëtt Energieniveauënnerscheed genannt. Wann Elektronen vun engem niddregen Energieniveau op en héijen Energieniveau iwwergoen, musse se Energie mat der entspriechender Energieniveauënnerscheed absorbéieren.
An optesche Faseren, wann Elektronen op engem bestëmmten Energieniveau mat Liicht vun enger Wellelängt bestraalt ginn, déi dem Energieniveauënnerscheed entsprécht, ginn Elektronen, déi sech op Orbitale mat niddereger Energie befannen, an Orbitale mat méi héijen Energieniveauen iwwer.Dësen Elektron absorbéiert Liichtenergie, wat zu engem Absorptiounsverloscht vu Liicht féiert.
D'Basismaterial fir d'Fabrikatioun vun optesche Faseren, Siliziumdioxid (SiO2), absorbéiert selwer Liicht, dat eent als Ultraviolett-Absorptioun an dat anert als Infrarout-Absorptioun bezeechent. Am Moment funktionéiert d'Glasfaserkommunikatioun am Allgemengen nëmmen am Wellelängteberäich vun 0,8-1,6 μm, dofir wäerte mir nëmmen d'Verloschter an dësem Aarbechtsberäich diskutéieren.
Den Absorptiounspeak, deen duerch elektronesch Iwwergäng a Quarzglas generéiert gëtt, läit bei enger Wellelängt vun ongeféier 0,1-0,2 μm am ultraviolettberäich. Mat der Zounimm vun der Wellelängt hëlt hir Absorptioun graduell of, awer de betraffene Beräich ass breet a erreecht Wellelängten iwwer 1 μm. D'UV-Absorptioun huet awer wéineg Afloss op Quarzfaseren, déi am Infraroutberäich operéieren. Zum Beispill kann am Beräich vum siichtbare Liicht bei enger Wellelängt vun 0,6 μm d'UV-Absorptioun 1 dB/km erreechen, wat bei enger Wellelängt vun 0,8 μm op 0,2-0,3 dB/km an bei enger Wellelängt vun 1,2 μm erofgeet.
Den Infrarout-Absorptiounsverloscht vu Quarzfaseren gëtt duerch d'molekular Schwéngung vum Material am Infraroutberäich generéiert. Et gëtt verschidde Schwéngungsabsorptiounspëtzen am Frequenzband iwwer 2 μm. Wéinst dem Afloss vu verschiddenen Dotierelementer an optesche Faseren ass et onméiglech fir Quarzfaseren e Fënster mat niddrege Verloschter am Frequenzband iwwer 2 μm ze hunn. De theoretesche Grenzverloscht bei enger Wellelängt vun 1,85 μm ass ldB/km.Duerch d'Fuerschung gouf och festgestallt, datt et e puer "zerstéierend Moleküle" gëtt, déi Problemer a Quarzglas verursaachen, haaptsächlech schiedlech Iwwergangsmetallverunreinheeten wéi Koffer, Eisen, Chrom, Mangan, etc. Dës "Schurken" absorbéieren gierig Liichtenergie ënner der Beliichtung vum Liicht, sprangen a sprangen ronderëm, wat zu engem Verloscht vun Liichtenergie féiert. D'Eliminatioun vun "Troublemakers" an d'chemesch Reinigung vun de Materialien, déi fir d'Produktioun vun optesche Faseren benotzt ginn, kënnen d'Verloschter däitlech reduzéieren.
Eng aner Absorptiounsquell a Quarzfaseren ass d'Hydroxidphas (OH-). Et gouf festgestallt, datt Hydroxid dräi Absorptiounspeaken am Aarbechtsband vun der Faser huet, nämlech 0,95 μm, 1,24 μm an 1,38 μm. Dorënner ass den Absorptiounsverloscht bei der Wellelängt vun 1,38 μm dee stäerksten an huet dee gréissten Impakt op d'Faser. Bei enger Wellelängt vun 1,38 μm ass de Verloscht vun den Absorptiounspeaken, deen duerch Hydroxidionen mat engem Gehalt vun nëmmen 0,0001 generéiert gëtt, bis zu 33dB/km héich.
Wou kommen dës Hydroxidionen hier? Et gëtt vill Quelle vun Hydroxidionen. Éischtens enthalen d'Materialien, déi fir d'Fabrikatioun vun optesche Faseren benotzt ginn, Fiichtegkeet a Hydroxidverbindungen, déi schwéier beim Reinigungsprozess vun de Rohmaterialien ze entfernen sinn a schlussendlech a Form vun Hydroxidionen an den optesche Faseren bleiwen; Zweetens enthalen d'Waasserstoff- a Sauerstoffverbindungen, déi bei der Fabrikatioun vun optesche Faseren benotzt ginn, eng kleng Quantitéit u Fiichtegkeet; Drëttens gëtt Waasser beim Fabrikatiounsprozess vun optesche Faseren duerch chemesch Reaktiounen generéiert; Véiertens bréngt den Antrëtt vun externer Loft Waasserdamp mat sech. De Fabrikatiounsprozess huet sech awer elo op e beträchtlecht Niveau entwéckelt, an den Inhalt vun Hydroxidionen ass op e genuch niddregen Niveau reduzéiert ginn, datt säin Impakt op optesch Faseren ignoréiert ka ginn.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 23. Oktober 2025