Оптикалық талшықтарды өндіру үшін қолданылатын материал жарық энергиясын сіңіре алады. Оптикалық талшықты материалдардағы бөлшектер жарық энергиясын сіңіргеннен кейін діріл мен жылу шығарады және энергияны таратады, нәтижесінде сіңіру жоғалады.Бұл мақалада талшықты оптикалық материалдардың сіңіру жоғалуы талданады.
Зат атомдар мен молекулалардан, ал атомдар атом ядросынан және ядродан тыс электрондардан тұрады, олар белгілі бір орбита бойынша атом ядросын айналады. Бұл біз өмір сүріп жатқан Жер сияқты, сонымен қатар Венера мен Марс сияқты планеталар Күнді айналады. Әрбір электрон белгілі бір энергияға ие және белгілі бір орбитада болады, немесе басқаша айтқанда, әрбір орбита белгілі бір энергетикалық деңгейге ие.
Атом ядросына жақын орналасқан орбиталық энергия деңгейлері төмен, ал атом ядросынан алыс орналасқан орбиталық энергия деңгейлері жоғары.Орбиталар арасындағы энергия деңгейінің айырмашылығының шамасы энергия деңгейінің айырмашылығы деп аталады. Электрондар төмен энергетикалық деңгейден жоғары энергетикалық деңгейге өткенде, олар сәйкес энергия деңгейінің айырмашылығында энергияны сіңіруі керек.
Оптикалық талшықтарда белгілі бір энергетикалық деңгейдегі электрондар энергия деңгейінің айырмашылығына сәйкес келетін толқын ұзындығының жарығымен сәулеленгенде, энергиясы аз орбитальдарда орналасқан электрондар энергия деңгейі жоғары орбитальдарға ауысады.Бұл электрон жарық энергиясын жұтады, нәтижесінде жарық жұтылу жоғалады.
Оптикалық талшықтарды өндіруге арналған негізгі материал кремний диоксиді (SiO2) өзі жарықты жұтады, бірі ультракүлгін сәулелерді сіңіру, екіншісі инфрақызыл сіңіру деп аталады. Қазіргі уақытта талшықты-оптикалық байланыс әдетте тек 0,8-1,6 мкм толқын ұзындығы диапазонында жұмыс істейді, сондықтан біз тек осы жұмыс аймағындағы шығындарды талқылаймыз.
Кварц әйнегіндегі электронды ауысулар нәтижесінде пайда болатын сіңіру шыңы ультракүлгін аймағында толқын ұзындығы 0,1-0,2 мкм шамасында болады. Толқын ұзындығы ұлғайған сайын оның жұтылуы бірте-бірте азаяды, бірақ зардап шеккен аймақ кең, толқын ұзындығы 1 мкм-ден жоғары жетеді. Дегенмен, ультракүлгін сәулелерді сіңіру инфрақызыл аймақта жұмыс істейтін кварцты оптикалық талшықтарға аз әсер етеді. Мысалы, 0,6 мкм толқын ұзындығындағы көрінетін жарық аймағында ультракүлгін сәуленің жұтылуы 1дБ/км жетуі мүмкін, ол толқын ұзындығы 0,8 мкм болғанда 0,2-0,3дБ/км дейін төмендейді, ал толқын ұзындығы 1,2 мкм болғанда 0,1дБ/км шамасында ғана болады.
Кварц талшығының инфрақызыл сіңіру жоғалуы инфрақызыл аймақтағы материалдың молекулалық дірілінен туындайды. Жиілік диапазонында 2 μ м жоғары бірнеше дірілді жұту шыңдары бар. Оптикалық талшықтардағы әртүрлі қоспа элементтерінің әсерінен кварц талшықтары үшін 2 мкм-ден жоғары жиілік диапазонында аз жоғалту терезесі болуы мүмкін емес. 1,85 μ м толқын ұзындығындағы теориялық шекті жоғалту лдБ/км құрайды.Зерттеу нәтижесінде кварц әйнегінде ақау тудыратын кейбір \"деструктивті молекулалар\" бар екені анықталды, негізінен мыс, темір, хром, марганец және т.б. сияқты өтпелі металдардың зиянды қоспалары. Бұл \'жауыздар\' жарық сәулесінің астында жарық энергиясын ашкөздікпен жұтып, секіру және секіру кезінде жарықтың жоғалуына әкеледі. Оптикалық талшықтарды өндіру үшін қолданылатын материалдарды химиялық жолмен тазарту және «ақауларды» жою шығындарды айтарлықтай азайтады.
Кварцты оптикалық талшықтардағы тағы бір сіңіру көзі гидроксид (OH -) фазасы болып табылады. Гидроксидтің талшықтың жұмыс жолағында үш сіңіру шыңы болатыны анықталды, олар 0,95 мкм, 1,24 мкм және 1,38 мкм. Олардың ішінде 1,38 мкм толқын ұзындығында жұтылу жоғалуы ең ауыр және талшыққа ең үлкен әсер етеді. Толқын ұзындығы 1,38 μ м болғанда, құрамында небәрі 0,0001 гидроксид иондары тудыратын сіңіру шыңының жоғалуы 33дБ/км-ге дейін жетеді.
Бұл гидроксид иондары қайдан келеді? Гидроксид иондарының көптеген көздері бар. Біріншіден, оптикалық талшықтарды өндіру үшін қолданылатын материалдардың құрамында шикізатты тазарту процесінде жою қиын болатын ылғал және гидроксидті қосылыстар бар және ақыр соңында оптикалық талшықтарда гидроксид иондары түрінде қалады; Екіншіден, оптикалық талшықтарды өндіруде қолданылатын сутегі мен оттегі қосылыстарында ылғалдың аз мөлшері болады; Үшіншіден, химиялық реакциялардың әсерінен оптикалық талшықтарды өндіру процесінде су пайда болады; Төртінші - сыртқы ауаның енуі су буын әкеледі. Дегенмен, қазір өндіріс процесі айтарлықтай деңгейге дейін дамыды және гидроксид иондарының мазмұны оптикалық талшықтарға әсерін елемеуге болатын жеткілікті төмен деңгейге дейін төмендеді.
Хабарлама уақыты: 23 қазан 2025 ж