Materiali i përdorur për të prodhuar fibrat optike mund të thithë energjinë e dritës. Pasi grimcat në materialet e fibrave optike thithin energjinë e dritës, ato prodhojnë dridhje dhe nxehtësi, dhe e shpërndajnë energjinë, duke rezultuar në humbje të thithjes.Ky artikull do të analizojë humbjen e absorbimit të materialeve me fibra optike.
Ne e dimë që materia përbëhet nga atome dhe molekula, dhe atomet përbëhen nga bërthama atomike dhe elektrone jashtëbërthamore, të cilat rrotullohen rreth bërthamës atomike në një orbitë të caktuar. Kjo është njësoj si Toka në të cilën jetojmë, si dhe planetë si Venusi dhe Marsi, të gjithë rrotullohen rreth Diellit. Çdo elektron ka një sasi të caktuar energjie dhe është në një orbitë të caktuar, ose me fjalë të tjera, çdo orbitë ka një nivel të caktuar energjie.
Nivelet e energjisë orbitale më afër bërthamës atomike janë më të ulëta, ndërsa nivelet e energjisë orbitale më larg bërthamës atomike janë më të larta.Madhësia e ndryshimit të nivelit të energjisë midis orbitave quhet ndryshim i nivelit të energjisë. Kur elektronet kalojnë nga një nivel i ulët energjie në një nivel të lartë energjie, ato duhet të thithin energji në ndryshimin përkatës të nivelit të energjisë.
Në fibrat optike, kur elektronet në një nivel të caktuar energjie rrezatohen me dritë me një gjatësi vale që korrespondon me ndryshimin e nivelit të energjisë, elektronet e vendosura në orbitale me energji të ulët do të kalojnë në orbitale me nivele më të larta energjie.Ky elektron thith energjinë e dritës, duke rezultuar në humbjen e thithjes së dritës.
Materiali bazë për prodhimin e fibrave optike, dioksidi i silicit (SiO2), vetë thith dritën, njëra quhet thithje ultravjollcë dhe tjetra quhet thithje infra të kuqe. Aktualisht, komunikimi me fibra optike në përgjithësi funksionon vetëm në diapazonin e gjatësisë së valës 0.8-1.6 μ m, kështu që do të diskutojmë vetëm humbjet në këtë fushë pune.
Maja e absorbimit e gjeneruar nga tranzicionet elektronike në qelqin e kuarcit është rreth gjatësisë vale 0.1-0.2 μ m në rajonin ultravjollcë. Ndërsa gjatësia e valës rritet, absorbimi i saj zvogëlohet gradualisht, por zona e prekur është e gjerë, duke arritur gjatësi vale mbi 1 μ m. Megjithatë, absorbimi UV ka pak efekt në fibrat optike të kuarcit që veprojnë në rajonin infra të kuq. Për shembull, në rajonin e dritës së dukshme në një gjatësi vale prej 0.6 μ m, absorbimi ultravjollcë mund të arrijë 1dB/km, i cili zvogëlohet në 0.2-0.3dB/km në një gjatësi vale prej 0.8 μ m, dhe vetëm rreth 0.1dB/km në një gjatësi vale prej 1.2 μ m.
Humbja e absorbimit infra të kuarcit gjenerohet nga dridhjet molekulare të materialit në rajonin infra të kuq. Ekzistojnë disa maja absorbimi të dridhjeve në brezin e frekuencave mbi 2 μ m. Për shkak të ndikimit të elementëve të ndryshëm doping në fibrat optike, është e pamundur që fibrat e kuarcit të kenë një dritare me humbje të ulët në brezin e frekuencave mbi 2 μ m. Humbja kufitare teorike në një gjatësi vale prej 1.85 μ m është ldB/km.Përmes kërkimeve, u zbulua gjithashtu se ekzistojnë disa "molekula shkatërruese" që shkaktojnë probleme në qelqin e kuarcit, kryesisht papastërti të dëmshme të metaleve të tranzicionit si bakri, hekuri, kromi, mangani etj. Këta "keqbërës" thithin me padurim energjinë e dritës nën ndriçimin e dritës, duke kërcyer e duke kërcyer përreth, duke shkaktuar humbje të energjisë së dritës. Eliminimi i "shqetësuesve" dhe pastrimi kimik i materialeve të përdorura për prodhimin e fibrave optike mund t'i zvogëlojë shumë humbjet.
Një burim tjetër absorbimi në fibrat optike të kuarcit është faza hidroksid (OH-). Është zbuluar se hidroksidi ka tre maja absorbimi në brezin e punës së fibrës, të cilat janë 0.95 μ m, 1.24 μ m dhe 1.38 μ m. Midis tyre, humbja e absorbimit në gjatësinë e valës 1.38 μ m është më e rënda dhe ka ndikimin më të madh në fibër. Në një gjatësi vale prej 1.38 μ m, humbja e majës së absorbimit e gjeneruar nga jonet hidroksid me një përmbajtje prej vetëm 0.0001 është deri në 33dB/km.
Nga vijnë këto jone hidroksid? Ekzistojnë shumë burime të joneve hidroksid. Së pari, materialet e përdorura për të prodhuar fibrat optike përmbajnë lagështi dhe komponime hidroksid, të cilat janë të vështira për t'u hequr gjatë procesit të pastrimit të lëndës së parë dhe në fund të fundit mbeten në formën e joneve hidroksid në fibrat optike; Së dyti, komponimet e hidrogjenit dhe oksigjenit të përdorura në prodhimin e fibrave optike përmbajnë një sasi të vogël lagështie; Së treti, uji gjenerohet gjatë procesit të prodhimit të fibrave optike për shkak të reaksioneve kimike; Së katërti, hyrja e ajrit të jashtëm sjell avuj uji. Megjithatë, procesi i prodhimit tani është zhvilluar në një nivel të konsiderueshëm dhe përmbajtja e joneve hidroksid është zvogëluar në një nivel mjaftueshëm të ulët saqë ndikimi i tij në fibrat optike mund të injorohet.
Koha e postimit: 23 tetor 2025