Затухание рассеивания

Оптическое волокно не является абсолютно однородным по своей структуре. На границах неоднородностей, таких как микротрещины, включения или изменения показателя преломления, свет преломляется и отражается. Это приводит к частичной потере энергии сигнала, так как часть света рассеивается в стороны или даже выходит из сердцевины волокна.

Основной тип рассеивания в оптических волокнах — это рэлеевское рассеивание, которое вызвано флуктуациями плотности стекла на молекулярном уровне. Оно наиболее заметно на коротких длинах волн, таких как 850 нм.

Типы рассеивания в оптических волокнах

• Рэлеевское рассеивание. Доминирующий вид потерь в оптических волокнах, связанный с микроскопическими неоднородностями. Зависит от длины волны, поэтому потери выше на коротких длинах волн.
• Миево рассеивание. Происходит из-за крупных дефектов, таких как включения или пузырьки в стекле. Обычно менее значимо в современных волокнах благодаря улучшенным технологиям производства.
• Рамановское и бриллюэновское рассеивание. Нелинейные эффекты, возникающие при высоких мощностях сигнала. Они менее распространены в обычных телекоммуникационных системах.

Влияние на производительность сети

Затухание рассеивания ограничивает максимальную длину линии передачи без использования усилителей или регенераторов. Например, в одномодовых волокнах типичное значение затухания из-за рэлеевского рассеивания составляет около 0.2 дБ/км на длине волны 1550 нм.

Как минимизировать затухание рассеивания?

Для снижения потерь, вызванных рассеиванием, применяются следующие меры:

• Использование высококачественного стекла с минимальными примесями и дефектами.
• Оптимизация производственных процессов для уменьшения неоднородностей в структуре волокна.
• Выбор длины волны с меньшими потерями (например, 1550 нм вместо 850 нм).
• Применение волокон с улучшенными характеристиками, таких как волокна с низкими потерями (low-loss fibers).