光ファイバーの伝送損失と波長の関係は、光ファイバー通信の分野で重要な問題です。光ファイバー内を伝播する際、光の波長が異なれば損失メカニズムも異なるためです。光ファイバの損失には主に吸収損失、散乱損失、曲げ損失があり、これらの損失メカニズムは光波の波長と密接に関係しています。この記事では、これら 2 つの関係を分析します。
1、吸収損失
吸収損失とは、光波が繊維材料中を伝播する際に、繊維材料自体の吸収効果によって生じるエネルギー損失を指します。主に二酸化ケイ素 (SiO2) である光ファイバー材料は、赤外領域の OH - イオン吸収ピークや紫外領域の電子遷移吸収など、特定の波長でより多くの光エネルギーを吸収します。一般的な低損失ウィンドウは 850nm、1310nm、1550nm 付近にあります。これは、これら 3 つの波長ではファイバー材料の吸収が最小限であるためです。
2、散乱損失
散乱損失には主にレイリー散乱と非線形散乱が含まれます。レイリー散乱は、光ファイバー材料の微細な不均一性によって引き起こされ、光波のエネルギーの一部が元の伝播方向から逸脱する可能性があります。レイリー散乱損失は波長の 4 乗に反比例します。これは、波長が長いほど散乱損失が小さくなることを意味します。 1550nm の波長では、レイリー散乱損失が最小限に抑えられます。
ラマン散乱やブリルアン散乱などの非線形散乱は波長と光強度に関連しており、一般に長波長領域では適切に制御できます。
3、曲げ損失
曲げ損失は、ファイバの曲げ中に、特に曲げ半径が小さい場合に発生します。光波が曲げられた光ファイバー内を伝播すると、光線の一部が屈折によりファイバーのクラッドから漏れ、エネルギー損失が発生します。曲げ損失と波長の関係は複雑ですが、一般に、波長が長いほど、長波長の光がファイバ内に閉じ込められやすいため、曲げ損失は比較的小さくなります。
光ファイバーの損失は、850nm、1310nm、1550nm の 3 つの波長ウィンドウで比較的低く、1550nm ウィンドウの損失は 0.19dB/km から 0.25dB/km の範囲で最も小さく、1550nm が長距離光ファイバー通信に推奨される波長となっています。-さらに、1550nm の波長における光ファイバーの分散は小さいため、高速伝送にも利点があります。-
光ファイバー通信システムのパフォーマンスを最適化するには、適切な波長を選択することが重要です。損失、分散、非線形効果、コストなどの要素を考慮して、さまざまなアプリケーション要件を満たすために、通常は 850nm、1310nm、1550nm の 3 つの波長の間で選択が行われます。たとえば、短距離ローカル エリア ネットワークでは 850nm が使用される場合がありますが、長距離バックボーン ネットワークでは 1550nm が使用される傾向があります。-
