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光纤材料中的粒子吸收光能以后,产生振动、发热,而将能量散失掉,这样就产生了吸收损耗。
我们知道,物质是由原子、分子构成的,而原子又由原子核和核外电子组成,电子以一定的轨道围绕原子核旋转。
这就像我们生活的地球以及金星、火星等行星都围绕太阳旋转一样,每一个电子都具有一定的能量,处在某一轨道上,或者说每一轨道都有一个确定的能级。
距原子核近的轨道能级较低,距原子核越远的轨道能级越高。
轨道之间的这种能级差别的大小就叫能级差。
当电子从低能级向高能级跃迁时,就要吸收相应级别的能级差的能量。
在光纤中,当某一能级的电子受到与该能级差相对应的波长的光照射时,则位于低能级轨道上的电子将跃迁到能级高的轨道上。
这一电子吸收了光能,就产生了光的吸收损耗。
制造光纤的基本材料二氧化硅(SiO2)本身就吸收光,一个叫紫外吸收,另外一个叫红外吸收。
目前光纤通信一般仅工作在0.8~1.6 m波长区,因此我们只讨论这一工作区的损耗。
石英玻璃中电子跃迁产生的吸收峰在紫外区的0.1~0.2 m波长左右。
随着波长增大,其吸收作用逐渐减小,但影响区域很宽,直到1 m以上的波长。
不过,紫外吸收对在红外区工作的石英光纤的影响不大。
例如,在0.6 m波长的可见光区,紫外吸收可达1dB/km,在0.8 m波长时降到0.2~0.3dB/km,而在1.2 m波长时,大约只有0.ldB/km。
石英光纤的红外吸收损耗是由红外区材料的分子振动产生的。
在2 m以上波段有几个振动吸收峰。
由于受光纤中各种掺杂元素的影响,石英光纤在2 m以上的波段不可能出现低损耗窗口,在1.85 m波长的理论**限损耗为ldB/km。
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