La relazione tra la perdita di trasmissione della fibra ottica e la lunghezza d'onda è una questione importante nel campo della comunicazione in fibra ottica, poiché diverse lunghezze d'onda della luce incontreranno diversi meccanismi di perdita durante la propagazione nelle fibre ottiche. Le perdite nelle fibre ottiche comprendono principalmente perdite per assorbimento, perdite per diffusione e perdite per flessione e questi meccanismi di perdita sono strettamente correlati alla lunghezza d'onda delle onde luminose. Questo articolo analizza la relazione tra questi due.
1, perdita di assorbimento
La perdita di assorbimento si riferisce alla perdita di energia causata dall'effetto di assorbimento del materiale in fibra stesso quando le onde luminose si propagano nel materiale in fibra. I materiali in fibra ottica, principalmente biossido di silicio (SiO2), assorbono più energia luminosa a determinate lunghezze d'onda, come il picco di assorbimento dello ione OH - nella regione dell'infrarosso e l'assorbimento della transizione elettronica nella regione dell'ultravioletto. La tipica finestra a bassa perdita si trova intorno a 850 nm, 1310 nm e 1550 nm, poiché l'assorbimento dei materiali in fibra è minimo a queste tre lunghezze d'onda.
2, perdita di dispersione
Le perdite di dispersione includono principalmente lo scattering di Rayleigh e lo scattering non lineare. La diffusione di Rayleigh è causata dalla disomogeneità microscopica dei materiali delle fibre ottiche, che può far deviare una parte dell'energia delle onde luminose dalla loro direzione di propagazione originale. La perdita per diffusione di Rayleigh è inversamente proporzionale alla quarta potenza della lunghezza d'onda, il che significa che maggiore è la lunghezza d'onda, minore è la perdita per diffusione. Alla lunghezza d'onda di 1550 nm, la perdita di diffusione di Rayleigh è ridotta al minimo.
La diffusione non lineare, come la diffusione Raman e la diffusione Brillouin, è correlata alla lunghezza d'onda e all'intensità della luce e generalmente può essere ben controllata nella regione delle lunghezze d'onda lunghe.
3, perdita di flessione
La perdita di curvatura si verifica durante la piegatura delle fibre, soprattutto quando il raggio di curvatura è piccolo. Quando le onde luminose si propagano in fibre ottiche piegate, alcuni raggi luminosi sfuggono al rivestimento della fibra a causa della rifrazione, con conseguente perdita di energia. La relazione tra la perdita di flessione e la lunghezza d'onda è complessa, ma in generale, quando la lunghezza d'onda è maggiore, la perdita di flessione è relativamente piccola perché è più probabile che la luce a lunga lunghezza d'onda rimanga confinata nella fibra.
La perdita di fibra ottica è relativamente bassa nelle tre finestre di lunghezza d'onda di 850 nm, 1310 nm e 1550 nm, con la perdita nella finestra di 1550 nm che è la più piccola, compresa tra 0,19 dB/km e 0,25 dB/km, rendendo 1550 nm la lunghezza d'onda preferita per la comunicazione in fibra ottica a lunga- distanza. Inoltre, a causa della piccola dispersione delle fibre ottiche alla lunghezza d'onda di 1550 nm, presentano anche vantaggi nella trasmissione ad alta-velocità.
La scelta della lunghezza d'onda appropriata è importante per ottimizzare le prestazioni dei sistemi di comunicazione in fibra ottica. Considerando fattori quali perdita, dispersione, effetti non lineari e costi, viene solitamente effettuata una scelta tra le tre lunghezze d'onda di 850 nm, 1310 nm e 1550 nm per soddisfare i diversi requisiti applicativi. Ad esempio, le reti locali a corto-raggio possono utilizzare 850 nm, mentre le reti dorsali a lunga-distanza tendono a utilizzare 1550 nm.
