Transparensfönster för optisk fiber

Transparensfönster  ( eng.  Transmission Window, Telecom Window ) - ett intervall av våglängder för optisk strålning, där det finns mindre, jämfört med andra intervall, dämpning av strålning i ett medium, i synnerhet - i en optisk fiber . Standard stegad optisk fiber (SMF) har tre transparensfönster: 850 nm, 1310 nm och 1550 nm. Hittills har de fjärde (1580 nm) och femte (1400 nm) transparensfönstren [1] utvecklats , liksom optiska fibrer som har relativt god transparens i hela det nära infraröda området. För andra typer av optisk fiber kan transparensområdet vara mycket bredare, till exempel i kvartsfiber kan bandbredden täcka hela det synliga området, såväl som nära och mellaninfrarött.

Inhomogeniteten hos ljusdämpning i en optisk fiber i olika våglängdsområden beror på mediets ofullkomlighet, närvaron av föroreningar som resonerar vid olika frekvenser.

Dämpningen i olika transparensfönster är inte densamma: dess minsta värde - 0,22 dB / km observeras vid en våglängd på 1550 nm, så det tredje transparensfönstret används för att organisera kommunikation över långa avstånd. I det andra transparensfönstret (1310 nm) är dämpningen högre, men nollspridning är karakteristisk för denna våglängd , så det andra fönstret används på stads- och zonnät av liten utsträckning. Det första transparensfönstret används i optiska kontorsnätverk; användningen av detta insynsfönster är försumbar.

Den fysiska grunden för fenomenet

Signaldämpning i en optisk fiber orsakas av två huvudfaktorer, Rayleigh-spridning och infraröd absorption. När våglängden ökar minskar spridningen i proportion till frekvensens fjärde potens, medan absorptionen tvärtom ökar. Samtidigt skapar OH- joner som finns i den optiska fibern områden med stark absorption som kallas vattentoppar. De centrala frekvenserna för vattentopparna är vid våglängderna 1290 och 1383 nm. Användningen av optisk fiberrengöringsteknik gjorde det möjligt att minska förlusterna i vattentoppen vid en längd av 1383 nm till 0,31 dB/km, vilket redan är mindre än förlusterna i det andra insynsfönstret (0,35 dB/km) [2 ] .

Rayleigh-spridningskoefficienten beror på värmebehandlingssättet för arbetsstycket för den optiska fibern och minskar med sjunkande temperatur. Genom att reducera fiberdragningstemperaturen till 1800°C och dragningshastigheten till 1 m/s reducerades således förlusten till 0,16 dB/km i det tredje fönstret och till 0,29 dB/km i det andra transparensfönstret.

Historik om utvecklingen och användningen av transparensfönster

Till en början, på 1970 -talet , använde fiberoptiska kommunikationssystem det första transparensfönstret, eftersom Ga As-laserdioder och lysdioder som producerades vid den tiden fungerade vid en våglängd av 850 nm. För närvarande används detta intervall endast i lokala nätverk på grund av hög dämpning.

På 1980-talet utvecklades trippel- och quad-heterostrukturlasrar som kunde arbeta vid en våglängd av 1310 nm, och det andra transparensfönstret användes för långdistanskommunikation. Fördelen med detta intervall var noll dispersion vid en given våglängd, vilket avsevärt minskade distorsionen av optiska pulser.

Det tredje insynsfönstret bemästrades i början av 1990-talet. Fördelen med det tredje fönstret är inte bara ett minimum av förluster, utan också det faktum att våglängden på 1550 nm står för driftsområdet för fiberoptiska erbiumförstärkare ( EDFA ). Denna typ av förstärkare, som har förmågan att förstärka alla frekvenser i arbetsområdet, förutbestämde användningen av ett tredje fönster för transparens för system med spektral division division division (WDM).

Det fjärde transparensfönstret sträcker sig till 1620 nm, vilket ökar arbetsområdet för WDM-system.

Det femte transparensfönstret uppträdde som ett resultat av grundlig rengöring av den optiska fibern från föroreningar. Således erhölls en AllWave optisk fiber med låg förlust i hela regionen från 1280 nm till 1650 nm.

I samband med utvidgningen av operationsområdet för optiska fibrer godkände International Telecommunication Union nya spektralområden i intervallet 1260 ... 1675 nm [2] [3] :

Se även

• Fiberoptisk transmissionsledning
• Spektral divisionsmultiplexering av kanaler

Anteckningar

1. ↑ Zaslavsky K. E. Fiberoptiska transmissionssystem med spektral divisionsmultiplexering (FOTS-WDM): Lärobok. - Novosibirsk: Siberian State University of Telecommunications and Informatics, 2002. - 67 sid.
2. ↑ 1 2 Listvin A. V., Listvin V. N., Shvyrkov D. V. Optiska fibrer för kommunikationslinjer. - M. : LESARart, 2003. - 288 sid. — 10 000 exemplar.  - ISBN 5-902367-01-8 .
3. ↑ Encyclopedia of laserfysik och teknologi . Hämtad 13 januari 2011. Arkiverad från originalet 14 maj 2011. (obestämd)