Зависимость рассеяния света от частоты

Пунктирной линией изображено предельное теоретическое соотношение между величиной рассеяния света и длиной волны, характер которого остается неизменным независимо от среды распространения световой волны (Рейли). При малых длинах волн рассеяние велико, а далее потери уменьшаются до некоторого значения длины волны, при котором рассеяние минимально. На больших длинах волн затухание света в волокне снова будет возрастать из-за усиления эффекта рассеяния. Действие механизма рассеяния определяется природой вещества и его молекулярной структурой. Те же механизмы встретим при распространении света в оптическом волокне, основным материалом которого является стекло. При распространении света в стекле рассеяние является причиной ослабления световой энергии. Молекулы стекла поглощают фотоны и вновь излучают световую энергию. Это излучение является спонтанным и распространяется в волокне случайным образом. В результате часть световой энергии теряется и на удаленном конце волокна получаем более низкий уровень оптического сигнала.
Теоретическая зависимость указывает, что невозможно изготовить волокно с более низкими потерями, не изменив молекулярную структуру волокна. Вид теоретической кривой зависит от материала, из которого изготовлено волокно, и от способа изготовления волокна. Если изменить молекулярную структуру кремния, являющегося основой волокна, то потери в волокне изменятся.
Изменение молекулярной структуры достигается путем введения в основной материал других веществ (примесей) в малых количествах, а сам процесс добавления примесей называется легированием волокна атомами примеси. Легирование применяется для снижения потерь на отдельных длинах волн в пределах теоретической зависимости. Например, в кремниевое стекло волокна добавляют малое количество атомов галлия. Одновременно легируется и оболочка и сердцевина, поскольку важно сохранить соотношение показателей преломления этих двух структурных элементов волокна. Производимое в настоящее время волокно имеет потери, близкие к теоретическим, но неизбежное отклонение плотности материала на протяжении волокна, возникающее в процессе его производства, приводит к колебанию характеристики рассеяния. Поэтому действительные потери в волокне больше теоретических.

Кабельное телевидение

© 2009-2010