Bahan yang digunakan untuk menghasilkan gentian optik boleh menyerap tenaga cahaya. Selepas zarah dalam bahan gentian optik menyerap tenaga cahaya, ia menghasilkan getaran dan haba, dan menghilangkan tenaga, mengakibatkan kehilangan penyerapan.Artikel ini akan menganalisis kehilangan penyerapan bahan gentian optik.
Kita tahu bahawa jirim terdiri daripada atom dan molekul, dan atom terdiri daripada nukleus atom dan elektron ekstranuklear, yang berputar mengelilingi nukleus atom dalam orbit tertentu. Ini sama seperti Bumi yang kita diami, serta planet seperti Zuhrah dan Marikh, semuanya beredar mengelilingi Matahari. Setiap elektron mempunyai jumlah tenaga tertentu dan berada dalam orbit tertentu, atau dengan kata lain, setiap orbit mempunyai tahap tenaga tertentu.
Tahap tenaga orbit yang lebih dekat dengan nukleus atom adalah lebih rendah, manakala tahap tenaga orbit yang lebih jauh dari nukleus atom adalah lebih tinggi.Magnitud perbezaan aras tenaga antara orbit dipanggil perbezaan aras tenaga. Apabila elektron beralih dari tahap tenaga rendah ke tahap tenaga tinggi, mereka perlu menyerap tenaga pada perbezaan tahap tenaga yang sepadan.
Dalam gentian optik, apabila elektron pada tahap tenaga tertentu disinari dengan cahaya dengan panjang gelombang yang sepadan dengan perbezaan tahap tenaga, elektron yang terletak pada orbital tenaga rendah akan beralih ke orbital dengan tahap tenaga yang lebih tinggi.Elektron ini menyerap tenaga cahaya, mengakibatkan kehilangan penyerapan cahaya.
Bahan asas untuk pembuatan gentian optik, silikon dioksida (SiO2), itu sendiri menyerap cahaya, satu dipanggil penyerapan ultraviolet dan satu lagi dipanggil penyerapan inframerah. Pada masa ini, komunikasi gentian optik secara amnya hanya beroperasi dalam julat panjang gelombang 0.8-1.6 μm, jadi kami hanya akan membincangkan kerugian di kawasan kerja ini.
Puncak serapan yang dihasilkan oleh peralihan elektronik dalam kaca kuarza adalah sekitar 0.1-0.2 μm panjang gelombang dalam kawasan ultraungu. Apabila panjang gelombang bertambah, penyerapannya berkurangan secara beransur-ansur, tetapi kawasan yang terjejas adalah luas, mencapai panjang gelombang melebihi 1 μm. Walau bagaimanapun, penyerapan UV mempunyai sedikit kesan ke atas gentian optik kuarza yang beroperasi di kawasan inframerah. Sebagai contoh, dalam kawasan cahaya kelihatan pada panjang gelombang 0.6 μm, penyerapan ultraungu boleh mencapai 1dB/km, yang berkurangan kepada 0.2-0.3dB/km pada panjang gelombang 0.8 μm, dan hanya kira-kira 0.1dB/km pada panjang gelombang 1.2 μm.
Kehilangan penyerapan inframerah gentian kuarza dijana oleh getaran molekul bahan di kawasan inframerah. Terdapat beberapa puncak penyerapan getaran dalam jalur frekuensi melebihi 2 μ m. Disebabkan oleh pengaruh pelbagai unsur doping dalam gentian optik, adalah mustahil untuk gentian kuarza mempunyai tetingkap kehilangan rendah dalam jalur frekuensi melebihi 2 μ m. Kehilangan had teori pada panjang gelombang 1.85 μ m ialah ldB/km.Melalui penyelidikan, didapati juga terdapat beberapa \"molekul pemusnah\" yang menyebabkan masalah dalam kaca kuarza, terutamanya kekotoran logam peralihan yang berbahaya seperti tembaga, besi, kromium, mangan, dll. \'Penjahat\' ini dengan rakus menyerap tenaga cahaya di bawah pencahayaan cahaya, melompat dan melompat-lompat, menyebabkan kehilangan tenaga cahaya. Menghapuskan \'pembuat masalah\' dan membersihkan secara kimia bahan yang digunakan untuk mengeluarkan gentian optik boleh mengurangkan kerugian dengan banyak.
Satu lagi sumber penyerapan dalam gentian optik kuarza ialah fasa hidroksida (OH -). Telah didapati bahawa hidroksida mempunyai tiga puncak serapan dalam jalur kerja gentian, iaitu 0.95 μm, 1.24 μm, dan 1.38 μm. Antaranya, kehilangan penyerapan pada panjang gelombang 1.38 μm adalah yang paling teruk dan mempunyai kesan yang paling besar terhadap gentian. Pada panjang gelombang 1.38 μm, kehilangan puncak serapan yang dihasilkan oleh ion hidroksida dengan kandungan hanya 0.0001 adalah setinggi 33dB/km.
Dari manakah datangnya ion hidroksida ini? Terdapat banyak sumber ion hidroksida. Pertama, bahan yang digunakan untuk mengeluarkan gentian optik mengandungi lembapan dan sebatian hidroksida, yang sukar untuk dikeluarkan semasa proses penulenan bahan mentah dan akhirnya kekal dalam bentuk ion hidroksida dalam gentian optik; Kedua, sebatian hidrogen dan oksigen yang digunakan dalam pembuatan gentian optik mengandungi sedikit lembapan; Ketiga, air dijana semasa proses pembuatan gentian optik akibat tindak balas kimia; Keempat ialah kemasukan udara luar membawa wap air. Walau bagaimanapun, proses pembuatan kini telah berkembang ke tahap yang besar, dan kandungan ion hidroksida telah dikurangkan ke tahap yang cukup rendah sehingga kesannya terhadap gentian optik boleh diabaikan.
Masa siaran: 23-Okt-2025