Vztah mezi ztrátou přenosu optického vlákna a vlnovou délkou je důležitým problémem v oblasti komunikace optických vláken, protože různé vlnové délky světla narazí při šíření v optických vláknech na různé mechanismy ztrát. Ztráty v optických vláknech zahrnují především ztráty absorpcí, ztráty rozptylem a ztráty ohybem, přičemž tyto ztrátové mechanismy úzce souvisí s vlnovou délkou světelných vln. Tento článek bude podrobně analyzovat vztah mezi těmito dvěma.
1, Absorpční ztráta
Absorpční ztrátou se rozumí ztráta energie způsobená absorpčním účinkem samotného vláknitého materiálu, když se ve vláknitém materiálu šíří světelné vlny. Materiály z optických vláken, hlavně oxid křemičitý (SiO2), absorbují více světelné energie při určitých vlnových délkách, jako je vrchol absorpce iontů OH - v infračervené oblasti a absorpce přechodu elektronů v ultrafialové oblasti. Typické okno s nízkou ztrátou se nachází kolem 850nm, 1310nm a 1550nm, protože absorpce vláknitých materiálů je na těchto třech vlnových délkách minimální.
2, Ztráta rozptylem
Ztráty rozptylem zahrnují především Rayleighův rozptyl a nelineární rozptyl. Rayleighův rozptyl je způsoben mikroskopickou nehomogenitou materiálů optických vláken, která může způsobit odchylku části energie světelných vln od jejich původního směru šíření. Rayleighova ztráta rozptylem je nepřímo úměrná čtvrté mocnině vlnové délky, což znamená, že čím delší je vlnová délka, tím menší je ztráta rozptylem. Při vlnové délce 1550 nm je minimalizována ztráta rozptylu Rayleigh.
Nelineární rozptyl, jako je Ramanův rozptyl a Brillouinův rozptyl, souvisí s vlnovou délkou a intenzitou světla, ale celkově může být dobře řízen v oblasti dlouhých vlnových délek.
3, Ztráta ohybem
Ke ztrátě ohybu dochází při ohýbání vláken, zvláště když je poloměr ohybu malý. Když se světelné vlny šíří v ohnutých optických vláknech, část světelných paprsků unikne z pláště vlákna v důsledku lomu, což má za následek ztrátu energie. Vztah mezi ztrátou ohybem a vlnovou délkou je složitý, ale obecně řečeno, když je vlnová délka delší, je ztráta ohybem relativně malá, protože světlo s dlouhou vlnovou délkou pravděpodobně zůstane omezeno ve vláknu.
Stručně řečeno, optická vlákna mají relativně nízké ztráty ve třech oknech vlnových délek 850nm, 1310nm a 1550nm. Mezi nimi je ztráta v 1550nm okně nejmenší, pohybuje se od 0,19dB/km do 0,25dB/km, díky čemuž je 1550nm preferovanou vlnovou délkou pro dálkovou-komunikaci z optických vláken. Navíc díky malému rozptylu optických vláken při vlnové délce 1550 nm mají také výhody ve vysokorychlostním přenosu.
Volba vhodné vlnové délky je zásadní pro optimalizaci výkonu komunikačních systémů s optickými vlákny. S ohledem na faktory, jako je ztráta, rozptyl, nelineární efekty a náklady, se obvykle volí mezi třemi vlnovými délkami 850nm, 1310nm a 1550nm, aby byly splněny různé aplikační požadavky. Například místní sítě s krátkým{5}}dosahem mohou používat 850nm, zatímco-dálkové páteřní sítě obvykle používají 1550nm.
