Detalyadong Pagpatin-aw sa Pagkawala sa Absorption sa Optical Fiber Materials

Ang materyal nga gigamit sa paghimo og optical fibers makasuhop sa kahayag nga enerhiya. Human ang mga partikulo sa optical fiber nga mga materyales mosuhop sa kahayag nga enerhiya, sila makahimo og vibration ug kainit, ug mawala ang enerhiya, nga moresulta sa pagkawala sa pagsuyup.Kini nga artikulo mag-analisar sa pagkawala sa pagsuyup sa mga materyales sa optical fiber.

Nahibal-an namon nga ang butang gilangkoban sa mga atomo ug mga molekula, ug ang mga atomo gilangkoban sa atomic nuclei ug extranuclear nga mga electron, nga nagtuyok libot sa atomic nucleus sa usa ka piho nga orbit. Kini sama ra sa Yuta nga atong gipuy-an, ingon man ang mga planeta sama sa Venus ug Mars, ang tanan nagtuyok libot sa Adlaw. Ang matag elektron adunay usa ka piho nga gidaghanon sa enerhiya ug anaa sa usa ka piho nga orbit, o sa laing pagkasulti, ang matag orbit adunay usa ka piho nga lebel sa enerhiya.

Ang lebel sa enerhiya sa orbital nga mas duol sa atomic nucleus mas ubos, samtang ang lebel sa enerhiya sa orbital nga mas layo sa atomic nucleus mas taas.Ang kadako sa kalainan sa lebel sa enerhiya tali sa mga orbito gitawag nga kalainan sa lebel sa enerhiya. Kung ang mga electron mobalhin gikan sa usa ka ubos nga lebel sa enerhiya ngadto sa usa ka taas nga lebel sa enerhiya, sila kinahanglan nga mosuhop sa enerhiya sa katugbang nga lebel sa enerhiya nga kalainan.

Sa optical fibers, kung ang mga electron sa usa ka piho nga lebel sa enerhiya gi-irradiated sa kahayag sa usa ka wavelength nga katumbas sa kalainan sa lebel sa enerhiya, ang mga electron nga nahimutang sa mga orbital nga ubos ang enerhiya mobalhin sa mga orbital nga adunay taas nga lebel sa enerhiya.Kini nga electron mosuhop sa kahayag nga enerhiya, nga moresulta sa pagsuyup sa pagkawala sa kahayag.

Ang sukaranan nga materyal alang sa paghimo og mga optical fiber, silicon dioxide (SiO2), mismo mosuhop sa kahayag, ang usa gitawag nga pagsuyup sa ultraviolet ug ang lain gitawag nga pagsuyup sa infrared. Sa pagkakaron, ang fiber optic nga komunikasyon sa kasagaran naglihok lamang sa wavelength range nga 0.8-1.6 μm, mao nga atong hisgutan ang mga pagkawala sa kini nga lugar sa pagtrabaho.

Ang absorption peak nga namugna sa electronic transition sa quartz glass kay sa palibot sa 0.1-0.2 μm wavelength sa ultraviolet region. Samtang nagkataas ang wavelength, ang pagsuyup niini anam-anam nga mikunhod, apan ang apektadong lugar lapad, nga moabot sa wavelength nga labaw sa 1 μm. Bisan pa, ang pagsuyup sa UV adunay gamay nga epekto sa quartz optical fibers nga naglihok sa infrared nga rehiyon. Pananglitan, sa makita nga kahayag nga rehiyon sa usa ka wavelength sa 0.6 μm, ang ultraviolet pagsuyup mahimong moabot sa 1dB/km, nga mikunhod ngadto sa 0.2-0.3dB/km sa usa ka wavelength sa 0.8 μm, ug lamang mahitungod sa 0.1dB/km sa usa ka wavelength sa 1.2 μm.

Ang pagkawala sa pagsuyup sa infrared sa quartz fiber namugna sa molekular nga vibration sa materyal sa infrared nga rehiyon. Adunay ubay-ubay nga mga taluktok sa pagsuyup sa vibration sa frequency band nga labaw sa 2 μm. Tungod sa impluwensya sa lainlaing mga elemento sa doping sa optical fibers, imposible alang sa mga quartz fibers nga adunay usa ka ubos nga window sa pagkawala sa frequency band nga labaw sa 2 μm. Ang theoretical limit loss sa wavelength nga 1.85 μm kay ldB/km.Pinaagi sa panukiduki, nakit-an usab nga adunay pipila ka mga "makadaot nga molekula" nga hinungdan sa kasamok sa quartz nga bildo, nag-una nga makadaot nga transisyon nga mga hugaw sa metal sama sa tumbaga, puthaw, chromium, manganese, ug uban pa. Kini nga mga 'kontrabida' hakog nga mosuhop sa enerhiya sa kahayag ubos sa kahayag sa kahayag, paglukso ug paglukso, hinungdan sa pagkawala sa enerhiya sa kahayag. Ang pagwagtang sa mga \'troublemakers\' ug paglimpyo sa kemikal sa mga materyales nga gigamit sa paghimo og mga optical fiber makapakunhod pag-ayo sa mga pagkawala.

Ang laing tinubdan sa pagsuyup sa quartz optical fibers mao ang hydroxide (OH -) nga bahin. Nakaplagan nga ang hydroxide adunay tulo ka mga absorption peak sa working band sa fiber, nga mao ang 0.95 μm, 1.24 μm, ug 1.38 μm. Lakip niini, ang pagkawala sa pagsuyup sa wavelength nga 1.38 μm mao ang labing grabe ug adunay pinakadako nga epekto sa fiber. Sa wavelength nga 1.38 μm, ang absorption peak loss nga namugna sa hydroxide ions nga adunay sulod lang nga 0.0001 kay ingon ka taas sa 33dB/km.

Diin gikan kining mga hydroxide ions? Adunay daghang mga tinubdan sa hydroxide ions. Una, ang mga materyales nga gigamit sa paghimo sa optical fibers adunay umog ug hydroxide compounds, nga lisud makuha sa panahon sa proseso sa pagputli sa hilaw nga materyal ug sa katapusan magpabilin sa porma sa hydroxide ions sa optical fibers; Ikaduha, ang hydrogen ug oxygen compound nga gigamit sa paghimo sa optical fibers adunay gamay nga kaumog; Ikatulo, ang tubig namugna sa panahon sa proseso sa paggama sa mga optical fiber tungod sa kemikal nga mga reaksiyon; Ang ikaupat mao nga ang pagsulod sa gawas nga hangin nagdala sa alisngaw sa tubig. Bisan pa, ang proseso sa paggama karon naugmad sa usa ka igo nga lebel, ug ang sulud sa mga hydroxide ion gipamubu sa usa ka igo nga ubos nga lebel nga ang epekto niini sa mga optical fiber mahimong mabalewala.