Изготовление волокна

Колебательные переходы относятся к области спектра 8-12 мкм и оказывают существенное влияние именно в этой области. Наибольшие потери, обусловленные поглощением, возникают из-за загрязняющих включений, появляющихся в волокне в процессе его изготовления. Ионы металлов, таких как железо и медь, встречающиеся даже в чрезвычайно низкой концентрации, могут приводить к очень высоким потерям. На практике очищение в процессе производства производится до тех пор, пока концентрация включений, за исключением ОН-радикалов, не снижается до уровня, при котором увеличение потерь пренебрежимо мало. Основному переходу этих радикалов соответствует длина волны 2,73 мкм, и высшие гармоники с длиной волны 725, 825, 875 и 950 нм часто ограничивают передачу по волокну в этой области.

Еще одна проблема, связанная с потерями, обусловленными поглощением, может возникнуть, если только что изготовленное волокно подвергается воздействию излучения. Обычно при изготовлении волокна для управления относительным показателем преломления между областями сердцевины волокна и его оболочкой используется германий. В результате ионизации германия под воздействием интенсивного излучения могут образовываться пары свободных дырок с переходным излучением в рабочей полосе частот. Достижения в защите волокон от радиоактивного излучения сводят к минимуму процесс создания центров поглощения в требуемой полосе пропускания.

Минимизация потерь, связанных с несовершенством волноводов и поглощением, позволяет свести собственные потери оптических волокон к собственному рассеянию в волокне. Собственное рассеяние волокна обусловлено изменениями плотности и, следовательно, показателя преломления,

image8

Заложенного в процессе изготовления волокна. Эти изменения возникают, прежде всего, из-за тепловых флуктуаций плотности и изменения концентрации примесей непосредственно перед переходом стекла в твердое состояние. За исключением волокон с большой численной апертурой и, следовательно, изготавливаемых с большими концентрациями примесей, обычно преобладают потери, вызванные тепловыми флуктуациями, и в реальных волокнах именно на них приходится максимум потерь. Потери на рассеяние называются релеевским рассеянием и определяются по формуле где /3 — изотермическая сжимаемость. Для кварцевого стекла с переходом в твердое состояние при температуре 1500 °С потери составляют порядка 1,7 дБ/км при длине волны 820 нм. Отметим, что потери быстро снижаются при увеличении длины волны.

См. также:  Спектральное распределение светодиодного источника

Во многих волоконно-оптических датчиках преобладает релеевское рассеяние. Однако когда интенсивность света, распространяющегося по волокну, достигает очень высоких уровней, начинают преобладать нелинейные процессы и возникают комбинационное рассеяние и рассеяние (Мандельштама-Бриллюэна п).