تعد العلاقة بين فقدان إرسال الألياف الضوئية والطول الموجي مسألة مهمة في مجال اتصالات الألياف الضوئية، لأن الأطوال الموجية المختلفة للضوء ستواجه آليات فقدان مختلفة عند الانتشار في الألياف الضوئية. تشمل الخسائر في الألياف الضوئية بشكل أساسي خسائر الامتصاص، وخسائر التشتت، وخسائر الانحناء، وترتبط آليات الخسارة هذه ارتباطًا وثيقًا بالطول الموجي لموجات الضوء. هذه المقالة سوف تحلل بالتفصيل العلاقة بين هذين.
1، فقدان الامتصاص
يشير فقدان الامتصاص إلى فقدان الطاقة الناتج عن تأثير امتصاص مادة الألياف نفسها عندما تنتشر موجات الضوء في مادة الألياف. تمتص مواد الألياف الضوئية، وخاصة ثاني أكسيد السيليكون (SiO2)، المزيد من الطاقة الضوئية عند أطوال موجية معينة، مثل ذروة امتصاص أيون OH - في منطقة الأشعة تحت الحمراء وامتصاص انتقال الإلكترون في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. تقع نافذة الفقد المنخفض النموذجية حول 850 نانومتر، و1310 نانومتر، و1550 نانومتر، حيث أن امتصاص مواد الألياف يكون في حده الأدنى عند هذه الأطوال الموجية الثلاثة.
2، خسارة التشتت
تشمل خسائر التشتت بشكل أساسي تشتت رايلي والانتثار غير الخطي. يحدث تشتت رايلي بسبب عدم التجانس المجهري في مواد الألياف الضوئية، مما قد يتسبب في انحراف جزء من طاقة موجات الضوء عن اتجاه انتشارها الأصلي. تتناسب خسارة تشتت رايلي عكسيًا مع القوة الرابعة لطول الموجة، مما يعني أنه كلما زاد طول الموجة، قلت خسارة التشتت. عند الطول الموجي 1550 نانومتر، يتم تقليل خسارة تشتت رايلي إلى الحد الأدنى.
يرتبط التشتت غير الخطي، مثل تشتت رامان وتشتت بريلوين، بطول الموجة وكثافة الضوء، ولكن بشكل عام يمكن التحكم فيه بشكل جيد في منطقة الطول الموجي الطويل.
3، خسارة الانحناء
يحدث فقدان الانحناء أثناء ثني الألياف، خاصة عندما يكون نصف قطر الانحناء صغيرًا. عندما تنتشر موجات الضوء في الألياف الضوئية المنحنية، فإن بعض أشعة الضوء سوف تفلت من غلاف الألياف بسبب الانكسار، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة. العلاقة بين فقدان الانحناء وطول الموجة معقدة، ولكن بشكل عام، عندما يكون الطول الموجي أطول، يكون فقدان الانحناء صغيرًا نسبيًا لأن الضوء ذو الطول الموجي الطويل من المرجح أن يظل محصوراً في الألياف.
باختصار، تتمتع الألياف الضوئية بفقدان منخفض نسبيًا في نوافذ الطول الموجي الثلاثة 850 نانومتر، و1310 نانومتر، و1550 نانومتر. من بينها، تعد الخسارة في نافذة 1550 نانومتر هي الأصغر، وتتراوح من 0.19 ديسيبل/كم إلى 0.25 ديسيبل/كم، مما يجعل 1550 نانومتر هو الطول الموجي المفضل لاتصالات الألياف الضوئية لمسافات طويلة-. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا للتشتت الصغير للألياف الضوئية عند الطول الموجي 1550 نانومتر، فإنها تتمتع أيضًا بمزايا في{11}}الإرسال بسرعة عالية.
يعد اختيار الطول الموجي المناسب أمرًا بالغ الأهمية لتحسين أداء أنظمة اتصالات الألياف الضوئية. مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل الخسارة، والتشتت، والتأثيرات غير الخطية، والتكلفة، عادة ما يتم الاختيار بين الأطوال الموجية الثلاثة 850 نانومتر، و1310 نانومتر، و1550 نانومتر لتلبية متطلبات التطبيقات المختلفة. على سبيل المثال، قد تستخدم الشبكات المحلية-قصيرة المدى 850 نانومتر، بينما تميل الشبكات الأساسية-المسافات الطويلة إلى استخدام 1550 نانومتر.
