Zależność pomiędzy tłumieniem transmisji w światłowodzie a długością fali jest ważnym zagadnieniem w dziedzinie komunikacji światłowodowej, ponieważ różne długości fal światła będą napotykać różne mechanizmy strat podczas propagacji w światłowodach. Straty w światłowodach obejmują głównie straty absorpcyjne, straty rozproszenia i straty zginania, a te mechanizmy strat są ściśle powiązane z długością fali fal świetlnych. W artykule dokonano analizy relacji pomiędzy tymi dwoma zjawiskami.
1, Strata absorpcji
Strata absorpcyjna odnosi się do strat energii spowodowanych efektem absorpcji samego materiału włóknistego, gdy fale świetlne rozchodzą się w materiale włóknistym. Materiały światłowodowe, głównie dwutlenek krzemu (SiO2), pochłaniają więcej energii świetlnej przy pewnych długościach fal, takich jak pik absorpcji jonów OH - w obszarze podczerwieni i absorpcja przejścia elektronowego w obszarze ultrafioletu. Typowe okno o niskiej stratności znajduje się w okolicach 850 nm, 1310 nm i 1550 nm, ponieważ absorpcja materiałów włóknistych jest minimalna przy tych trzech długościach fal.
2, Strata rozproszona
Straty spowodowane rozpraszaniem obejmują głównie rozpraszanie Rayleigha i rozpraszanie nieliniowe. Rozpraszanie Rayleigha jest spowodowane mikroskopijną niejednorodnością materiałów światłowodowych, która może powodować odchylenie części energii fal świetlnych od pierwotnego kierunku propagacji. Strata na rozpraszanie Rayleigha jest odwrotnie proporcjonalna do czwartej potęgi długości fali, co oznacza, że im dłuższa długość fali, tym mniejsza strata na rozpraszanie. Przy długości fali 1550 nm utrata rozpraszania Rayleigha jest zminimalizowana.
Rozpraszanie nieliniowe, takie jak rozpraszanie Ramana i rozpraszanie Brillouina, jest związane z długością fali i natężeniem światła i ogólnie można je dobrze kontrolować w obszarze długich fal.
3, Utrata zginania
Utrata zgięcia występuje podczas zginania włókna, zwłaszcza gdy promień zgięcia jest mały. Kiedy fale świetlne rozchodzą się w zagiętych światłowodach, część promieni świetlnych ucieknie z płaszcza światłowodu w wyniku załamania, co powoduje utratę energii. Zależność między stratą na zagięciach a długością fali jest złożona, ale ogólnie rzecz biorąc, gdy długość fali jest większa, strata na zagięciach jest stosunkowo mała, ponieważ światło o dużej długości fali z większym prawdopodobieństwem pozostanie uwięzione we włóknie.
Straty w światłowodzie są stosunkowo niskie w trzech zakresach długości fal: 850 nm, 1310 nm i 1550 nm, przy czym straty w oknie 1550 nm są najmniejsze i wahają się od 0,19 dB/km do 0,25 dB/km, co sprawia, że 1550 nm jest preferowaną długością fali w-komunikacji światłowodowej na duże odległości. Ponadto ze względu na małe rozproszenie włókien optycznych przy długości fali 1550 nm mają one również zalety w przypadku-szybkiej transmisji.
Wybór odpowiedniej długości fali jest ważny dla optymalizacji wydajności systemów komunikacji światłowodowej. Biorąc pod uwagę takie czynniki, jak strata, dyspersja, efekty nieliniowe i koszt, zwykle dokonuje się wyboru pomiędzy trzema długościami fal: 850 nm, 1310 nm i 1550 nm, aby spełnić różne wymagania aplikacji. Na przykład sieci lokalne-krótkiego zasięgu mogą wykorzystywać 850 nm, podczas gdy sieci szkieletowe-na duże odległości zwykle wykorzystują 1550 nm.
