Раздел II

ОПТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ В ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКНАХ

§ 4. Спектр потерь в прямом волокне

Зависимость потерь в кварцевых оптических волокнах от длины волны света представлена на рис. 1.3. Как видно из этого рисунка, потери ограничиваются: релевским рассеянием, инфракрасным поглощением и резонансным поглощением ионов ОН («водяные» пики). Кривая носит иллюстративный характер, так как для разных типов волокон и разных производителей величина потерь может различаться. Наиболее сильно могут различаться потери в «водяных» пиках на = 1290 нм и 1383 нм. Так, в новых моделях SM волокон: AllWave (Lucent Technologies), SMF-28e (Corning), SMR (Pirelli) - отсутствует пик на λ = 1383 нм и снижена чувствительность к воздействию водорода.

Рис. 1.3. Спектр потерь и положение окон прозрачности в кварцевых оптических волокнах

Релеевское рассеяние уменьшается с увеличением длины волны (~ 1/ λ ⁴), а инфракрасное поглощение, наоборот, увеличивается. Абсолютный минимум потерь приходится на λ = 1550 нм. Для лучших образцов промышленных SM волокон потери на этой длине волны составляют 0.18... 0.19 дБ/км.

Однако, как показывают исследования, и эти потери могут быть уменьшены. В окнах прозрачности основной вклад в потери обусловлен релеевским рассеянием, а коэффициент релеевского рассеяния зависит от режима тепловой обработки заготовки и уменьшается при снижении температуры вытяжки волокна. При снижении температуры вытяжки до 1800°С и скорости вытяжки до 1 м/с потери в волокне с легированной GeO₂ сердцевиной удалось уменьшить до 0.16 дБ/км на длине волны 1550 нм и до 0.29 дБ/км на длине волны 1310 нм.

Дальнейшее уменьшение потерь может быть получено в волокнах с депрессированной оболочкой. В них потери из-за релеевского рассеяния уменьшаются, так как снижается степень легирования сердцевины. Кроме того, уменьшаются и потери, возникающие из-за дефектов, появляющихся при вытяжке волокна, так как сердцевина и оболочка в таком волокне лучше согласованы по вязкости.

В последних разработках SM волокон за счет улучшения технологии очистки от водяных паров удалось снизить потери в «водяном» пике (ОН) на λ = 1383 ± 3 нм. Волокна типа LWPF (Low Water Peak Fiber) производятся несколькими компаниями: AllWave Lucent Technologies (теперь это OFS), SMF-28e (Corning), SMR (Pirelli). Потери в «водяном» пике уменьшены до величины 0.31 дБ/км, что меньше, чем потери во втором окне прозрачности на λ = 1310 нм (0.35 дБ/км).

Согласно сообщению на международной конференции FOC-2002, компании Sumitomo удалось установить новый рекорд в достижении минимальных потерь в одномодовом волокне: 0.151 дБ/км на λ = 1568 нм. Предыдущий рекорд 0.154 дБ/км был установлен еще в 1986 г. и рассматривался как практический предел. Сердцевина волокна была из чистого кварца, а оболочка была легирована фтором. Потери складывались следующим образом: релеевское рассеяние 0.128дб/км, инфракрасное поглощение 0.014 дБ/км, примеси ОН 0.004 дБ/км и несовершенства волокна 0.004 дБ/км. Потери в диапазоне 1520... 1606 нм не превышали 0.160 дБ/км. Такое волокно позволяет увеличить расстояние между ретрансляторами на 30 % по сравнению с волокном, сердцевина которого легирована германием.