Ang materyal na ginamit sa paggawa ng mga optical fiber ay maaaring sumipsip ng liwanag na enerhiya. Matapos ang mga particle sa optical fiber na materyales ay sumipsip ng liwanag na enerhiya, gumagawa sila ng vibration at init, at nagwawaldas ng enerhiya, na nagreresulta sa pagkawala ng pagsipsip.Susuriin ng artikulong ito ang pagkawala ng pagsipsip ng mga materyales sa optical fiber.
Alam natin na ang matter ay binubuo ng mga atomo at molekula, at ang mga atomo ay binubuo ng atomic nuclei at extranuclear electron, na umiikot sa atomic nucleus sa isang tiyak na orbit. Ito ay tulad ng Earth na ating tinitirhan, pati na rin ang mga planeta tulad ng Venus at Mars, lahat ay umiikot sa Araw. Ang bawat elektron ay may isang tiyak na dami ng enerhiya at nasa isang tiyak na orbit, o sa madaling salita, ang bawat orbit ay may isang tiyak na antas ng enerhiya.
Ang mga antas ng enerhiya ng orbital na mas malapit sa atomic nucleus ay mas mababa, habang ang mga antas ng enerhiya ng orbital na mas malayo sa atomic nucleus ay mas mataas.Ang laki ng pagkakaiba sa antas ng enerhiya sa pagitan ng mga orbit ay tinatawag na pagkakaiba sa antas ng enerhiya. Kapag ang mga electron ay lumipat mula sa isang mababang antas ng enerhiya patungo sa isang mataas na antas ng enerhiya, kailangan nilang sumipsip ng enerhiya sa kaukulang pagkakaiba sa antas ng enerhiya.
Sa optical fibers, kapag ang mga electron sa isang tiyak na antas ng enerhiya ay na-irradiated na may liwanag ng wavelength na tumutugma sa pagkakaiba sa antas ng enerhiya, ang mga electron na matatagpuan sa mga orbital na mababa ang enerhiya ay lilipat sa mga orbital na may mas mataas na antas ng enerhiya.Ang electron na ito ay sumisipsip ng liwanag na enerhiya, na nagreresulta sa pagkawala ng pagsipsip ng liwanag.
Ang pangunahing materyal para sa paggawa ng mga optical fiber, silicon dioxide (SiO2), mismo ay sumisipsip ng liwanag, ang isa ay tinatawag na ultraviolet absorption at ang isa ay tinatawag na infrared absorption. Sa kasalukuyan, ang fiber optic na komunikasyon sa pangkalahatan ay nagpapatakbo lamang sa hanay ng wavelength na 0.8-1.6 μm, kaya tatalakayin lamang natin ang mga pagkalugi sa lugar na ito ng trabaho.
Ang absorption peak na nabuo ng mga electronic transition sa quartz glass ay nasa paligid ng 0.1-0.2 μm wavelength sa ultraviolet region. Habang tumataas ang wavelength, unti-unting bumababa ang pagsipsip nito, ngunit malawak ang apektadong lugar, na umaabot sa mga wavelength sa itaas ng 1 μm. Gayunpaman, ang pagsipsip ng UV ay may maliit na epekto sa mga quartz optical fibers na tumatakbo sa infrared na rehiyon. Halimbawa, sa nakikitang liwanag na rehiyon sa wavelength na 0.6 μm, ang ultraviolet absorption ay maaaring umabot sa 1dB/km, na bumababa sa 0.2-0.3dB/km sa wavelength na 0.8 μm, at halos 0.1dB/km lamang sa wavelength na 1.2 μm.
Ang pagkawala ng infrared na pagsipsip ng quartz fiber ay nabuo sa pamamagitan ng molekular na vibration ng materyal sa infrared na rehiyon. Mayroong ilang mga peak ng pagsipsip ng vibration sa frequency band sa itaas ng 2 μm. Dahil sa impluwensya ng iba't ibang mga elemento ng doping sa optical fibers, imposible para sa mga quartz fibers na magkaroon ng mababang window ng pagkawala sa frequency band sa itaas ng 2 μm. Ang theoretical limit loss sa wavelength na 1.85 μm ay ldB/km.Sa pamamagitan ng pagsasaliksik, nalaman din na may ilang \"mapanirang molecule\" na nagdudulot ng problema sa quartz glass, pangunahin ang nakakapinsalang transition metal impurities tulad ng copper, iron, chromium, manganese, atbp. Ang mga \'villain\' na ito ay matakaw na sumisipsip ng liwanag na enerhiya sa ilalim ng pag-iilaw ng liwanag, tumatalon at tumatalon, na nagiging sanhi ng pagkawala ng liwanag na enerhiya. Ang pag-aalis ng mga \'troublemakers\' at pagdalisay ng kemikal sa mga materyales na ginagamit sa paggawa ng mga optical fiber ay maaaring lubos na mabawasan ang mga pagkalugi.
Ang isa pang mapagkukunan ng pagsipsip sa quartz optical fibers ay ang hydroxide (OH -) phase. Napag-alaman na ang hydroxide ay may tatlong absorption peak sa working band ng fiber, na 0.95 μm, 1.24 μm, at 1.38 μm. Kabilang sa mga ito, ang pagkawala ng pagsipsip sa haba ng daluyong na 1.38 μm ay ang pinakamalubha at may pinakamalaking epekto sa hibla. Sa wavelength na 1.38 μm, ang absorption peak loss na nabuo ng mga hydroxide ions na may nilalaman na 0.0001 lamang ay kasing taas ng 33dB/km.
Saan nagmula ang mga hydroxide ions na ito? Maraming pinagmumulan ng mga hydroxide ions. Una, ang mga materyales na ginamit sa paggawa ng mga optical fiber ay naglalaman ng moisture at hydroxide compound, na mahirap alisin sa panahon ng proseso ng paglilinis ng hilaw na materyal at sa huli ay nananatili sa anyo ng mga hydroxide ions sa optical fibers; Pangalawa, ang mga compound ng hydrogen at oxygen na ginagamit sa paggawa ng mga optical fiber ay naglalaman ng isang maliit na halaga ng kahalumigmigan; Pangatlo, ang tubig ay nabuo sa panahon ng proseso ng pagmamanupaktura ng mga optical fibers dahil sa mga reaksiyong kemikal; Ang ikaapat ay ang pagpasok ng panlabas na hangin ay nagdadala ng singaw ng tubig. Gayunpaman, ang proseso ng pagmamanupaktura ay umunlad na ngayon sa isang malaking antas, at ang nilalaman ng mga hydroxide ions ay nabawasan sa isang sapat na mababang antas na ang epekto nito sa mga optical fiber ay maaaring balewalain.
Oras ng post: Okt-23-2025