U materiale utilizatu per fabricà e fibre ottiche pò assorbe l'energia luminosa. Dopu chì e particelle in i materiali di fibre ottiche assorbenu l'energia luminosa, producenu vibrazioni è calore, è dissipanu l'energia, risultendu in una perdita di assorbimentu.Questu articulu analizerà a perdita d'assorbimentu di i materiali di fibra ottica.
Sapemu chì a materia hè cumposta d'atomi è di molecule, è l'atomi sò cumposti di nuclei atomichi è d'elettroni extranucleari, chì giranu intornu à u nucleu atomicu in una certa orbita. Questu hè cum'è a Terra induve campemu, è ancu i pianeti cum'è Venere è Marte, chì giranu tutti intornu à u Sole. Ogni elettrone hà una certa quantità d'energia è si trova in una certa orbita, o in altre parolle, ogni orbita hà un certu livellu d'energia.
I livelli d'energia orbitale più vicini à u nucleu atomicu sò più bassi, mentre chì i livelli d'energia orbitale più luntani da u nucleu atomicu sò più alti.A magnitudine di a differenza di livellu d'energia trà l'orbite hè chjamata differenza di livellu d'energia. Quandu l'elettroni passanu da un livellu d'energia bassu à un livellu d'energia altu, anu bisognu d'assorbe energia à a differenza di livellu d'energia currispundente.
In e fibre ottiche, quandu l'elettroni à un certu livellu d'energia sò irradiati cù luce di una lunghezza d'onda currispondente à a differenza di livellu d'energia, l'elettroni situati nantu à l'orbitali à bassa energia passeranu à orbitali cù livelli d'energia più alti.Questu elettrone assorbe l'energia luminosa, risultendu in una perdita d'assorbimentu di luce.
U materiale di basa per a fabricazione di fibre ottiche, u diossidu di siliciu (SiO2), assorbe ellu stessu a luce, una chjamata assorbimentu ultraviolettu è l'altra chjamata assorbimentu infrarossu. Attualmente, a cumunicazione in fibra ottica generalmente funziona solu in a gamma di lunghezze d'onda di 0,8-1,6 μm, dunque discuteremu solu e perdite in questu duminiu di travagliu.
U piccu d'assorbimentu generatu da e transizioni elettroniche in u vetru di quarzu hè intornu à 0,1-0,2 μm di lunghezza d'onda in a regione ultravioletta. Cù l'aumentu di a lunghezza d'onda, a so assorbimentu diminuisce gradualmente, ma l'area affettata hè larga, righjunghjendu lunghezze d'onda superiori à 1 μm. Tuttavia, l'assorbimentu UV hà pocu effettu nantu à e fibre ottiche di quarzu chì operanu in a regione infrarossa. Per esempiu, in a regione di a luce visibile à una lunghezza d'onda di 0,6 μm, l'assorbimentu ultravioletta pò ghjunghje à 1 dB/km, chì diminuisce à 0,2-0,3 dB/km à una lunghezza d'onda di 0,8 μm, è solu circa 0,1 dB/km à una lunghezza d'onda di 1,2 μm.
A perdita d'assorbimentu infrarossu di a fibra di quarzu hè generata da a vibrazione moleculare di u materiale in a regione infrarossa. Ci sò parechji picchi d'assorbimentu di vibrazioni in a banda di frequenza sopra à 2 μm. A causa di l'influenza di vari elementi di doping in e fibre ottiche, hè impussibile per e fibre di quarzu avè una finestra di bassa perdita in a banda di frequenza sopra à 2 μm. A perdita limite teorica à una lunghezza d'onda di 1,85 μm hè ldB/km.Attraversu a ricerca, hè statu ancu scupertu chì ci sò alcune "molecule distruttive" chì causanu prublemi in u vetru di quarzu, principalmente impurità di metalli di transizione dannosi cum'è u rame, u ferru, u cromu, u manganese, ecc. Quessi "cattivi" assorbenu avidamente l'energia luminosa sottu l'illuminazione di a luce, saltendu è saltendu intornu, causendu una perdita di energia luminosa. Eliminà i "problematici" è purificà chimicamente i materiali aduprati per fabricà fibre ottiche pò riduce assai e perdite.
Un'altra fonte d'assorbimentu in e fibre ottiche di quarzu hè a fase idrossidu (OH-). Hè statu trovu chì l'idrossidu hà trè picchi d'assorbimentu in a banda di travagliu di a fibra, chì sò 0,95 μm, 1,24 μm è 1,38 μm. Trà questi, a perdita d'assorbimentu à a lunghezza d'onda di 1,38 μm hè a più severa è hà u più grande impattu nantu à a fibra. À una lunghezza d'onda di 1,38 μm, a perdita di piccu d'assorbimentu generata da ioni idrossidu cù un cuntenutu di solu 0,0001 hè alta cum'è 33dB/km.
Da induve venenu sti ioni idrossidu ? Ci sò parechje fonti d'ioni idrossidu. Prima, i materiali usati per fabricà e fibre ottiche cuntenenu umidità è cumposti d'idrossidu, chì sò difficiuli da eliminà durante u prucessu di purificazione di a materia prima è infine restanu in forma d'ioni idrossidu in e fibre ottiche; Siconda, i cumposti d'idrogenu è d'ossigenu usati in a fabricazione di fibre ottiche cuntenenu una piccula quantità d'umidità; Terzu, l'acqua hè generata durante u prucessu di fabricazione di fibre ottiche per via di reazzioni chimiche; U quartu hè chì l'entrata d'aria esterna porta vapore acqueo. Tuttavia, u prucessu di fabricazione hè avà sviluppatu à un livellu cunsiderevule, è u cuntenutu di ioni idrossidu hè statu riduttu à un livellu abbastanza bassu chì u so impattu nantu à e fibre ottiche pò esse ignoratu.
Data di publicazione: 23 d'ottobre di u 2025