توهين (فقدان) الألياف الضوئية، أسباب التوهين والتحسينات

ما هو توهين الألياف الضوئية (فقدان الألياف الضوئية)

يشير توهين الألياف الضوئية (فقدان الألياف الضوئية) إلى ظاهرة انخفاض شدة الضوء تدريجيًا بسبب عوامل مختلفة مع زيادة مسافة الإرسال عند إرسال الإشارة الضوئية في الألياف الضوئية.
يعد التوهين أحد خصائص النقل الرئيسية للألياف الضوئية.
عادةً ما يتم استخدام مصطلحي توهين الألياف الضوئية وفقدان الألياف الضوئية بالتبادل.

 

عامل التوهين (الخسارة).

نحن نعلم أنه لإكمال عملية الاتصال، بالإضافة إلى إرسال الإشارة الضوئية، يجب أن تكون الإشارة الضوئية في الطرف المتلقي قادرة على الاستقبال بشكل صحيح وإزالة تشكيلها بدقة.

يؤدي توهين الألياف إلى فقدان الإشارات الضوئية للطاقة تدريجيًا أثناء الإرسال، مما يؤثر على جودة الإشارة ومسافتها. من أجل ضمان نقل الإشارة الضوئية بكفاءة، يجب تقليل فقدان الألياف الضوئية قدر الإمكان.

هدفنا هو تقليل فقدان الألياف الضوئية، فما مدى انخفاضها؟

كيفية قياس توهين الألياف (الخسارة)؟

يمكن قياس خصائص فقدان الألياف الضوئية من خلال معامل الخسارة (التوهين)، وهو التوهين لكل وحدة طول من الألياف، بوحدة ديسيبل/كم.

= 10*سجل(دبوس / العبوس) / L

حيث L هو طول الألياف عادةً كم كوحدة الطول الأساسية، أما Pin و Pout فهما الطاقة الضوئية المدخلة والمخرجة، على التوالي.

مثال.

يبلغ طول الألياف 100 كيلومتر، والطاقة الضوئية المدخلة للألياف 100 ميجاوات، والطاقة الضوئية الناتجة 1 ميجاوات، وحساب معامل التوهين للألياف.

إحضار الصيغة: {{0}}*log(100/1) / 100، يمكن الحصول على معامل توهين الألياف هو: 0.2dB/km.

 

أسباب التوهين (الخسارة) وطرق تحسينها

يؤدي نقل الإشارات الضوئية في الألياف الضوئية، بسبب التشتت والامتصاص والعيوب وعوامل أخرى إلى فقدان الطاقة، مما يتسبب في التوهين.

 

أولاً، فقدان الامتصاص

يحدث فقدان الامتصاص بسبب مواد الألياف الضوئية والشوائب على امتصاص الطاقة الضوئية، والطاقة الضوئية على شكل طاقة حرارية مستهلكة في الألياف، تعتبر خسارة مهمة في فقدان الألياف الضوئية، ويشمل فقدان الامتصاص ما يلي:

1، فقدان الامتصاص الجوهري

فقدان الامتصاص الداخلي هو فقدان متأصل في مادة الألياف، وهو أمر لا مفر منه، فهو يحدد حد فقدان الألياف. الامتصاص الداخلي متأصل في مادة الكوارتز نفسها، بما في ذلك امتصاص الأشعة تحت الحمراء وامتصاص الأشعة فوق البنفسجية.

 

 

امتصاص الأشعة فوق البنفسجية: في نطاق الطول الموجي القصير، تمتص إلكترونات مواد الألياف الضوئية طاقة الضوء الساقط لتنتقل إلى مستوى طاقة أعلى، مما يتسبب في فقدان طاقة الضوء الساقط. يحدث امتصاص الأشعة فوق البنفسجية بسبب قفزة الإلكترون، مما يؤثر على اتصالات الألياف الضوئية في منطقة الطول الموجي 700 إلى 1100 نانومتر.
امتصاص الأشعة تحت الحمراء: في نطاق الطول الموجي الطويل، تتفاعل موجة الضوء مع شبكة الألياف، ويتم نقل جزء من طاقة موجة الضوء إلى الشبكة، مما يزيد من اهتزازها، وبالتالي يسبب الخسارة. يحدث امتصاص الأشعة تحت الحمراء بسبب الاهتزاز الجزيئي، والذي له تأثير على اتصالات الألياف الضوئية في منطقة الطول الموجي 1500-1700 نانومتر.

 

2، فقدان امتصاص الشوائب
فقدان امتصاص الشوائب هو أن مادة الألياف الضوئية تحتوي على الحديد والنحاس والكروم وأيونات الشوائب الأخرى، أيونات المعادن، كلما زاد محتواها، زاد الفقد الناجم عنها، ولها تأثير كبير على الأطوال الموجية القصيرة، والأطوال الموجية الطويلة من تأثير الأصغر.
إن استخدام مواد الألياف الضوئية عالية النقاء، والرقابة الصارمة على محتوى هذه الأيونات المعدنية، يمكن أن يجعلها ناجمة عن الفقدان السريع.

والآخر هو أيونات OH، أيونات OH لها تأثير أكبر على فقدان الألياف الضوئية. في الطول الموجي 950 نانومتر، 1240 نانومتر، 1390 نانومتر بالقرب من ذروة فقدان الامتصاص، إلى 1390 نانومتر عند الامتصاص الأكثر خطورة، والذي غالبًا ما يُسمع عن امتصاص "ذروة الماء".

 

 

ثانياً، خسارة التشتت

يرجع فقدان التشتت إلى أن كثافة مادة الألياف الضوئية ليست موحدة أو أن العيوب الهيكلية في الدليل الموجي للألياف مثل تسرب الطاقة الضوئية من القلب الناتج عن الخسارة.

التشتت الجوهري هو التشتت الأكثر أهمية في تشتت المواد، وترتبط قدرة الخسارة خطيًا بقدرة وضع الانتشار. ويرجع ذلك إلى ذرات أو جزيئات المادة والبنية المادية لعدم تجانس معامل انكسار المادة، مما يجعل المادة تنتج عدم تجانس مجهري ناتج عن تشتت موجات الضوء المنقولة. هذا التشتت متأصل في المادة، ولا يمكن القضاء عليه، وهو الحد الأدنى لفقدان الألياف الضوئية، وتشتت رايلي الذي ينتمي إلى هذه الفئة.

 

ثالثا، فقدان الإشعاع

يرجع فقدان الإشعاع إلى وجود تقلبات هيكلية صغيرة في واجهة الكسوة الأساسية، والخسارة الناجمة عن البنية غير المستوية للدليل الموجي داخل الألياف.

سيتم إشعاع جزء من الطاقة المنقولة خارج قلب الألياف عندما يكون هيكل الألياف غير منتظم ويصبح وضع إشعاع، بحيث يزداد الفقد.

ويمكن تقليل هذه الخسارة عن طريق تحسين تكنولوجيا التصنيع.

 

رابعا، خسارة الانحناء

فقدان الانحناء هو الخسارة الناجمة عن انحناء محور الألياف البصرية.

يُطلق على أي محور ليفي مرئي بالعين المجردة لإزاحة خط مستقيم اسم الانحناء أو الانحناء الكلي.

سيؤدي ثني الألياف إلى الاقتران بين الأوضاع داخل الألياف، وعندما يقترن وضع انتشار الطاقة بوضع الإشعاع أو وضع التسرب، سيحدث فقدان الانحناء. وتزداد هذه الخسارة بشكل كبير مع انخفاض نصف قطر الانحناء.

نوع آخر من الخسارة هو محور الألياف الذي ينتج حالة إزاحة جانبية عشوائية على مستوى الميكرون، تسمى خسارة الانحناء الجزئي. سبب الانحناء الدقيق هو الألياف الضوئية في الطلاء والكابلات وغمد البثق والتركيب وغيرها من العمليات، حيث تتعرض الألياف لضغط جانبي غير متساوٍ مفرط أو إجهاد طولي، أو تصنيع الألياف الضوئية بسبب طبقة الطلاء أو تمدد درجة حرارة الغلاف معامل الألياف الضوئية ليس هو نفسه، وما إلى ذلك تسبب.

بالنسبة لفقد الانحناء، يمكن لخطوط الألياف الضوئية استخدام كابل منخفض فقدان الانحناء، أو اتباع المواصفات القياسية الصناعية بشكل صارم لمد الكابلات، والتحكم المعقول في نصف قطر الانحناء لكابل الألياف الضوئية، لتقليل فقدان الانحناء إلى أقصى حد ممكن.

 

لقد تخصصنا في أعمال كابلات الألياف الضوئية منذ ما يقرب من 10 سنوات واكتسبنا العديد من العملاء المعروفين في جميع أنحاء العالم من خلال شراكة طويلة الأمد. إذا كنت مهتما بالألياف لدينا، يرجى الاتصال بي.

 

 

اتصال: