Потери в оптических волокнах

Спектральная характеристика коэффициента затухания оптических волокон

Затухание характеризует потери оптической мощности при распространении оптических сигналов в волокне.

На рис. представлена эволюция спектральной характеристики коэффициента затухания оптических волокон

На характеристиках, соответствующих 1975...1980 гг. четко просматривается резкое уменьшение затухания на длинах волн, лежащих в области трех окон прозрачности (850 нм, 1300 нм и 1550 нм). Технология производства оптических волокон совершенствуется, и к 1990 г. наблюдается сглаживание характеристики, по сравнению с более ранним периодом, а также яркого проявления пика поглощения на примесях ОН с максимумом при = 1380 нм.

Рис. Эволюция спектральной зависимости собственных потерь.

На рис. приведена спектральная характеристика коэффициента затухания типовых кварцевых одномодовых оптических волокон

Данная характеристика имеет три ярко выраженных особенности:

• общая тенденция уменьшения коэффициента затухания a с увеличением длины волны l, пропорционально 1/l⁴, что обусловлено потерями за счет Рэлеевского рассеяния;
• увеличение затухания a в области спектра выше 1,6 мкм, вызванное потерями на изгиб и инфракрасным поглощением кварца;
• локальные максимумы, связанные с гармониками резонанса поглощения примесей гидроксогруппы ОН^–.

Рис. Типовая спектральная характеристика коэффициента затухания стандартного кварцевого одномодового оптического волокна.

Волновые диапазоны

Как видно из представленной на рис. спектральной характеристики для передачи оптических сигналов может использоваться достаточно широкий участок спектра, соответствующий сравнительно малым значениямa. Его принято разбивать на более узкие участки – рабочие диапазоны, или окна прозрачности.

Первоначально основным фактором потерь в ОВ являлась несовершенная технология очистки кварца, поэтому под окнами прозрачности понимались области длин волн вблизи узких локальных минимумов в зависимости потерь от длины волны: 850 нм (первое), 1310 нм (второе). 1550 нм (третье).

Так, многомодовые оптические волокна предназначены для совместной работой ОСП в первом и втором окнах прозрачности.

В свою очередь, одномодовые оптические волокна также предназначены для передачи сигналов одномодовых ОСП, функционирующих во втором окне прозрачности, при этом коэффициент затухания волокон составляет 0,35…0,40 дБ/км. Однако самое низкое затухание – около 0,20 дБ – достигается в третьем окне прозрачности в области 1550 нм. Таким образом, исторически одномодовому режиму соответствуют второе и третье окна прозрачности.

С развитием технологии очистки кварца стала доступна вся область низких потерь от 1260 нм до 1675 нм. Кривая потерь выглядит гладкой (рис.), и локальные минимумы на ней слабо выражены.

В настоящее время выделяют 6 спектральных диапазонов для одномодовых оптических волокон (табл.

Таблица

Современные оптические сети, использующие технологии DWDM, активно используют диапазон C. Также постепенно осваивается четвертое окно – диапазон L. Намечается использование пятого окна – диапазон S. В результате в диапазоне длин волн 1260…1650 мкм обеспечивается полоса пропускания не менее 50 ТГц.