1.Bagaimana serat optik digabungkan?

Jawaban: Serat optik terdiri dari dua bagian dasar: inti yang terbuat dari bahan optik transparan dan lapisan pelapis dan pelapis.

2. Apa saja parameter dasar yang menggambarkan karakteristik transmisi jalur serat optik?

Jawaban: Meliputi kehilangan, dispersi, lebar pita, panjang gelombang batas, diameter medan mode, dan lain-lain.

3. Apa penyebab terjadinya redaman serat?

Jawaban: Redaman serat mengacu pada pengurangan daya optik antara dua penampang serat, yang terkait dengan panjang gelombang. Penyebab utama redaman adalah hamburan, penyerapan, dan kehilangan optik yang disebabkan oleh konektor dan sambungan.

4. Bagaimana koefisien redaman serat optik didefinisikan?

Jawaban: Didefinisikan oleh redaman per satuan panjang serat optik seragam dalam keadaan stabil (dB/km).

5. Apa itu insertion loss?

Jawaban: Merujuk pada redaman yang disebabkan oleh penyisipan komponen optik (seperti penyisipan konektor atau kopler) ke dalam saluran transmisi optik.

6. Apa kaitannya dengan lebar pita serat optik?

Jawaban: Lebar pita serat optik mengacu pada frekuensi modulasi ketika amplitudo daya optik berkurang 50% atau 3dB dibandingkan dengan amplitudo frekuensi nol dalam fungsi transfer serat optik. Lebar pita serat optik kira-kira berbanding terbalik dengan panjangnya, dan hasil kali lebar pita dan panjang adalah konstanta.

7. Ada berapa jenis dispersi serat optik? Apa hubungannya?

Jawaban: Dispersi serat optik mengacu pada pelebaran penundaan grup dalam serat optik, termasuk dispersi mode, dispersi material, dan dispersi struktural. Hal ini bergantung pada karakteristik sumber cahaya dan serat optik.

8. Bagaimana cara menggambarkan karakteristik dispersi sinyal yang merambat dalam serat optik?

Jawaban: Hal ini dapat dijelaskan oleh tiga besaran fisika: pelebaran pulsa, lebar pita serat optik, dan koefisien dispersi serat optik.

9. Berapakah panjang gelombang batasnya?

Jawaban: Ini merujuk pada panjang gelombang terpendek yang hanya dapat mentransmisikan mode dasar dalam serat optik. Untuk serat optik mode tunggal, panjang gelombang batasnya harus lebih pendek dari panjang gelombang cahaya yang ditransmisikan.

10. Apa dampak penyebaran serat optik terhadap kinerja sistem komunikasi serat optik?

Jawaban: Dispersi serat optik akan menyebabkan pulsa optik melebar selama transmisi dalam serat optik, yang memengaruhi laju kesalahan bit, jarak transmisi, dan laju sistem.

11. Apa itu metode backscattering?

Jawaban: Metode hamburan balik adalah metode untuk mengukur redaman sepanjang serat optik. Sebagian besar daya optik dalam serat optik merambat maju, tetapi sebagian kecil dihamburkan balik ke arah pemancar cahaya. Dengan menggunakan spektrometer pada pemancar cahaya untuk mengamati kurva waktu hamburan balik, tidak hanya panjang dan redaman serat optik seragam yang terhubung dapat diukur dari satu ujung, tetapi juga ketidakteraturan lokal, titik putus, dan kehilangan daya optik yang disebabkan oleh sambungan dan konektor dapat diukur.

12. Apa prinsip pengujian optical time domain reflectometer (OTDR)? Apa saja fungsinya?

Jawaban: OTDR didasarkan pada prinsip hamburan balik cahaya dan refleksi Fresnel. Ia menggunakan cahaya hamburan balik yang dihasilkan saat cahaya merambat dalam serat optik untuk memperoleh informasi redaman. Ia dapat digunakan untuk mengukur redaman serat optik, kehilangan sambungan, lokasi titik gangguan serat optik, dan memahami distribusi kerugian di sepanjang serat optik. Ia merupakan alat yang sangat diperlukan dalam konstruksi, pemeliharaan, dan pemantauan kabel optik. Indikator utamanya meliputi: jangkauan dinamis, sensitivitas, resolusi, waktu pengukuran, dan area buta.

13.Apa itu blind area pada OTDR? Apa dampaknya terhadap pengujian? Bagaimana cara menangani blind area pada pengujian yang sebenarnya?

Jawaban: Biasanya, serangkaian "titik buta" yang disebabkan oleh saturasi ujung penerima OTDR karena pantulan yang dihasilkan oleh titik fitur seperti konektor aktif dan sambungan mekanis disebut area buta.

Daerah buta pada serat optik terbagi menjadi daerah buta kejadian dan daerah buta redaman: jarak panjang dari titik awal puncak pantulan ke puncak saturasi penerima yang disebabkan oleh intervensi konektor aktif disebut daerah buta kejadian; jarak dari titik awal puncak pantulan ke titik kejadian lain yang dapat diidentifikasi yang disebabkan oleh intervensi konektor aktif pada serat optik disebut daerah buta redaman.

Untuk OTDR, semakin kecil area buta, semakin baik. Area buta akan meningkat seiring dengan peningkatan lebar pelebaran pulsa. Meskipun peningkatan lebar pulsa meningkatkan panjang pengukuran, namun area buta pengukuran juga meningkat. Oleh karena itu, saat menguji serat optik, pulsa sempit harus digunakan untuk mengukur serat optik dan titik kejadian aksesori OTDR yang berdekatan, sedangkan pulsa lebar harus digunakan untuk mengukur ujung terjauh serat optik.

14.Dapatkah OTDR mengukur berbagai jenis serat optik?

A: Jika Anda menggunakan modul OTDR mode tunggal untuk mengukur serat multimode, atau menggunakan modul OTDR multimode untuk mengukur serat mode tunggal dengan diameter inti 62,5 mm, hasil pengukuran panjang serat tidak akan terpengaruh, tetapi hasil kehilangan serat, kehilangan konektor optik, dan kehilangan balik akan salah. Oleh karena itu, saat mengukur serat optik, Anda harus memilih OTDR yang sesuai dengan serat yang diukur untuk diukur, sehingga Anda bisa mendapatkan hasil yang benar untuk semua indikator kinerja.

15. Apa arti "1310nm" atau "1550nm" pada instrumen uji optik umum?

A: Ini merujuk pada panjang gelombang sinyal optik. Rentang panjang gelombang yang digunakan dalam komunikasi serat optik berada di wilayah inframerah dekat, dengan panjang gelombang antara 800nm ​​​​dan 1700nm. Ini sering dibagi menjadi pita panjang gelombang pendek dan pita panjang gelombang panjang, yang pertama merujuk pada panjang gelombang 850nm, dan yang terakhir merujuk pada 1310nm dan 1550nm.

16. Pada serat optik komersial saat ini, panjang gelombang cahaya berapa yang memiliki dispersi terkecil? Panjang gelombang cahaya berapa yang memiliki kehilangan terkecil?

Jawaban: Cahaya dengan panjang gelombang 1310 nm memiliki dispersi terkecil, dan cahaya dengan panjang gelombang 1550 nm memiliki kehilangan terkecil.

17. Bagaimana serat optik diklasifikasikan menurut perubahan indeks bias inti serat optik?

Jawaban: Serat optik dapat dibagi menjadi serat optik indeks langkah dan serat optik indeks gradien. Serat optik indeks langkah memiliki lebar pita yang sempit dan cocok untuk komunikasi jarak pendek berkapasitas kecil; serat optik indeks gradien memiliki lebar pita yang lebar dan cocok untuk komunikasi berkapasitas sedang dan besar.

18. Bagaimana serat optik diklasifikasikan menurut berbagai mode gelombang cahaya yang ditransmisikan dalam serat optik?

Jawaban: Serat optik dapat dibagi menjadi serat optik mode tunggal dan serat optik multimode. Diameter inti serat optik mode tunggal kira-kira antara 1 dan 10μm. Pada panjang gelombang kerja tertentu, hanya satu mode dasar yang ditransmisikan, yang cocok untuk sistem komunikasi berkapasitas besar dan jarak jauh. Serat optik multimode dapat mentransmisikan beberapa mode gelombang cahaya, dengan diameter inti kira-kira antara 50 dan 60μm, dan kinerja transmisinya lebih buruk daripada serat optik mode tunggal.

Saat mentransmisikan proteksi diferensial arus proteksi multipleks, serat optik multimode sering digunakan antara perangkat konversi optoelektronik yang dipasang di ruang komunikasi gardu induk dan perangkat proteksi yang dipasang di ruang kendali utama.

19. Apa pentingnya aperture numerik (NA) serat optik indeks langkah?

Jawaban: Apertur numerik (NA) menunjukkan kemampuan serat optik dalam mengumpulkan cahaya. Semakin besar NA, semakin kuat kemampuan serat optik dalam mengumpulkan cahaya.

20. Berapakah birefringensi serat optik mode tunggal?

Jawaban: Ada dua mode polarisasi ortogonal dalam serat optik mode tunggal. Ketika serat optik tidak sepenuhnya simetris silindris, kedua mode polarisasi ortogonal tidak mengalami degenerasi. Nilai absolut dari perbedaan indeks bias kedua mode polarisasi ortogonal adalah birefringensi.

21. Apa struktur kabel optik yang paling umum?

Jawaban: Ada dua tipe: tipe layer-twisted dan tipe skeleton.

22. Apa saja komponen utama kabel optik?

Jawab: Komposisi utamanya adalah: inti serat, minyak serat optik, bahan selubung, PBT (polibutilen tereftalat) dan bahan lainnya.

23. Apa yang dimaksud dengan pelindung kabel optik?

Jawaban: Ini merujuk pada elemen pelindung (biasanya kawat baja atau sabuk baja) yang digunakan dalam kabel optik untuk keperluan khusus (seperti kabel optik bawah laut, dll.). Pelindung ini dipasang pada selubung bagian dalam kabel optik.

24. Bahan apa yang digunakan untuk selubung kabel optik?

Jawab: Selubung atau selubung kabel optik biasanya terbuat dari bahan polietilena (PE) dan polivinil klorida (PVC), dan fungsinya adalah untuk melindungi inti kabel dari pengaruh luar.

25. Sebutkan kabel optik khusus yang digunakan dalam sistem tenaga listrik.

Jawaban: Kabel optik khusus pada dasarnya ada tiga:

Kabel optik komposit kabel arde (OPGW), serat optik ditempatkan di saluran listrik dari struktur terpilin aluminium berlapis baja. Aplikasi kabel optik OPGW memiliki fungsi ganda sebagai kabel arde dan komunikasi, yang secara efektif meningkatkan tingkat pemanfaatan tiang dan menara listrik.

Kabel optik terbungkus (GWWOP), jika terdapat saluran transmisi, jenis kabel optik ini dililitkan atau digantung pada kabel arde.

Kabel optik mandiri (ADSS) memiliki kekuatan tarik yang kuat dan dapat langsung digantung di antara dua menara listrik, dengan bentang maksimum hingga 1000m.

26. Ada berapa banyak struktur aplikasi untuk kabel optik OPGW?

Jawab: Utamanya: 1) Lapisan tabung plastik terpilin + struktur tabung aluminium; 2) Struktur tabung plastik sentral + tabung aluminium; 3) Struktur rangka aluminium; 4) Struktur tabung aluminium spiral; 5) Struktur tabung baja tahan karat satu lapis (struktur tabung baja tahan karat sentral, struktur terpilin lapisan tabung baja tahan karat); 6) Struktur tabung baja tahan karat komposit (struktur tabung baja tahan karat sentral, struktur terpilin lapisan tabung baja tahan karat).

27. Apa saja komponen utama kawat pilin di luar inti kabel optik OPGW?

Jawaban: Terbuat dari kawat AA (kawat paduan aluminium) dan kawat AS (kawat baja berlapis aluminium).

28. Apa saja kondisi teknis yang diperlukan untuk memilih model kabel optik OPGW?

Jawaban: 1) Kekuatan tarik nominal (RTS) kabel OPGW (kN); 2) Jumlah inti serat (SM) kabel OPGW; 3) Arus hubung singkat (kA); 4) Waktu hubung singkat (s); 5) Kisaran suhu (℃).

29. Bagaimana derajat pembengkokan kabel optik dibatasi?

Jawaban: Jari-jari tekuk kabel optik tidak boleh kurang dari 20 kali diameter luar kabel optik, dan tidak kurang dari 30 kali diameter luar kabel optik selama konstruksi (keadaan non-statis).

30. Apa saja yang perlu diperhatikan dalam rekayasa kabel optik ADSS?

Jawaban: Ada tiga teknologi utama: desain mekanis kabel optik, penentuan titik suspensi, dan pemilihan serta pemasangan perangkat keras pendukung.

31. Apa saja jenis utama perlengkapan kabel optik?

Jawaban: Perlengkapan kabel optik mengacu pada perangkat keras yang digunakan untuk memasang kabel optik, terutama termasuk: klem tegangan, klem suspensi, isolator getaran, dll.

32. Konektor serat optik memiliki dua parameter kinerja paling dasar, apakah itu?

Jawaban: Konektor serat optik umumnya dikenal sebagai sambungan aktif. Untuk persyaratan kinerja optik konektor serat tunggal, fokusnya adalah pada dua parameter kinerja paling dasar, yaitu kehilangan penyisipan dan kehilangan balik.

33. Ada berapa jenis konektor serat optik yang umum digunakan?

Jawaban: Berdasarkan metode klasifikasi yang berbeda, konektor serat optik dapat dibagi menjadi beberapa jenis. Berdasarkan media transmisi yang berbeda, konektor dapat dibagi menjadi konektor serat optik mode tunggal dan konektor serat optik multimode; berdasarkan struktur yang berbeda, konektor dapat dibagi menjadi berbagai jenis seperti FC, SC, ST, D4, DIN, Biconic, MU, LC, MT, dll.; berdasarkan ujung pin konektor, konektor dapat dibagi menjadi FC, PC (UPC), dan APC. Konektor serat optik yang umum digunakan: konektor serat optik tipe FC/PC, konektor serat optik tipe SC, konektor serat optik tipe LC.

34. Dalam sistem komunikasi serat optik, terdapat beberapa item berikut yang umum ditemukan. Mohon sebutkan namanya.

Adaptor AFC, FC Adaptor ST Adaptor SC Konektor FC/APC, FC/PC Konektor SC Konektor ST Kabel patch LC Kabel patch MU Kabel patch mode tunggal atau multi-mode.

35. Berapakah rugi penyisipan (atau insertion loss) konektor serat optik?

Jawaban: Ini merujuk pada nilai pengurangan daya efektif saluran transmisi yang disebabkan oleh pemasangan konektor. Bagi pengguna, semakin kecil nilainya, semakin baik. ITU-T menetapkan bahwa nilainya tidak boleh melebihi 0,5 dB.

36. Berapakah rugi balik (atau redaman refleksi, rugi balik, rugi balik) dari konektor serat optik?

Jawaban: Ini adalah ukuran komponen daya masukan yang dipantulkan dari konektor dan dikembalikan sepanjang saluran masukan. Nilai tipikalnya tidak boleh kurang dari 25 dB.

37. Apa perbedaan paling menonjol antara cahaya yang dipancarkan oleh dioda pemancar cahaya dan laser semikonduktor?

Jawaban: Cahaya yang dihasilkan oleh dioda pemancar cahaya adalah cahaya inkoheren dengan spektrum yang luas; cahaya yang dihasilkan oleh laser adalah cahaya koheren dengan spektrum yang sangat sempit.

38. Apa perbedaan paling jelas antara karakteristik kerja dioda pemancar cahaya (LED) dan laser semikonduktor (LD)?

Jawaban: LED tidak memiliki ambang batas, sedangkan LD memiliki ambang batas. Laser hanya akan dihasilkan ketika arus yang disuntikkan melebihi ambang batas.

39. Apa dua laser semikonduktor mode longitudinal tunggal yang umum digunakan?

Jawaban: Laser DFB dan laser DBR, keduanya merupakan laser umpan balik terdistribusi, dan umpan balik optiknya disediakan oleh kisi Bragg umpan balik terdistribusi dalam rongga optik.

40. Apa dua jenis utama perangkat penerima optik?

Jawaban: Sebagian besar adalah fotodioda (tabung PIN) dan fotodioda longsor (APD).

41. Apa saja faktor penyebab noise pada sistem komunikasi serat optik?

Jawabannya: Ada beberapa macam noise yang disebabkan oleh rasio kepunahan yang tidak memenuhi syarat, noise yang disebabkan oleh perubahan acak dalam intensitas cahaya, noise yang disebabkan oleh jitter waktu, noise titik dan noise termal penerima, noise mode serat optik, noise yang disebabkan oleh pelebaran pulsa yang disebabkan oleh dispersi, noise distribusi mode LD, noise yang disebabkan oleh bunyi kicauan frekuensi LD, dan noise yang disebabkan oleh pantulan.

42. Apa saja serat optik utama yang saat ini digunakan untuk konstruksi jaringan transmisi? Apa saja fitur utamanya?

Jawaban: Ada tiga jenis utama, yaitu serat optik mode tunggal konvensional G.652, serat optik mode tunggal dengan pergeseran dispersi G.653, dan serat optik dengan pergeseran dispersi bukan nol G.655.

Serat mode tunggal G.652 memiliki dispersi besar pada pita C 1530-1565nm dan pita L 1565-1625nm, umumnya 17-22psnm•km. Bila kecepatan sistem mencapai 2,5Gbit/s atau lebih, diperlukan kompensasi dispersi. Pada 10Gbit/s, biaya kompensasi dispersi sistem relatif tinggi. Serat ini merupakan serat yang paling umum digunakan dalam jaringan transmisi saat ini.

Dispersi serat G.653 yang mengalami pergeseran dispersi pada pita C dan pita L umumnya -1-3,5 psnm•km, dan merupakan dispersi nol pada 1550 nm. Kecepatan sistem dapat mencapai 20 Gbit/s dan 40 Gbit/s, menjadikannya serat terbaik untuk transmisi jarak jauh ultra-panjang gelombang tunggal. Namun, karena karakteristik dispersi nolnya, efek nonlinier akan terjadi saat DWDM digunakan untuk perluasan kapasitas, yang mengakibatkan crosstalk sinyal dan FWM pencampuran empat gelombang, sehingga tidak cocok untuk DWDM.

Serat G.655 dengan pergeseran dispersi bukan nol: Dispersi serat G.655 dengan pergeseran dispersi bukan nol di pita C adalah 1 hingga 6 psnm•km, dan dispersi di pita L umumnya 6 hingga 10 psnm•km. Dispersinya kecil, menghindari area dispersi nol, menekan FWM pencampuran empat gelombang, dan dapat digunakan untuk perluasan kapasitas DWDM dan pembukaan sistem kecepatan tinggi. Serat G.655 yang baru dapat memperluas area efektif hingga 1,5 hingga 2 kali lipat dari serat optik biasa. Area efektif yang besar dapat mengurangi kerapatan daya dan mengurangi efek nonlinier dari serat optik.

43. Apa nonlinieritas serat optik?

Jawaban: Maksudnya adalah ketika daya optik serat optik melebihi nilai tertentu, maka indeks bias serat optik akan berbanding lurus dengan daya optiknya, sehingga akan terjadi hamburan Raman dan hamburan Brillouin, sehingga akan terjadi perubahan frekuensi cahaya datang.

44. Apa pengaruh nonlinieritas serat optik terhadap transmisi?

Jawaban: Efek nonlinier akan menyebabkan beberapa kerugian dan interferensi tambahan, sehingga memperburuk kinerja sistem. Daya optik sistem WDM besar dan ditransmisikan sepanjang jarak yang jauh di sepanjang serat optik, sehingga terjadi distorsi nonlinier. Ada dua jenis distorsi nonlinier: hamburan terstimulasi dan refraksi nonlinier. Di antara keduanya, hamburan terstimulasi meliputi hamburan Raman dan hamburan Brillouin. Dua jenis hamburan di atas mengurangi energi cahaya yang datang, sehingga menyebabkan kerugian. Hal ini dapat diabaikan jika daya serat input kecil.

45. Apa itu PON (Passive Optical Network)?

Jawaban: PON merupakan jaringan optik loop serat optik dalam jaringan akses pengguna lokal, berdasarkan perangkat optik pasif seperti coupler dan splitter.

Berbagai penyebab redaman serat optik

1. Faktor utama yang menyebabkan redaman serat adalah: intrinsik, pembengkokan, ekstrusi, kotoran, ketidakrataan dan docking.

Intrinsik: Merupakan kehilangan yang melekat pada serat optik, meliputi: hamburan Rayleigh, penyerapan yang melekat, dan lain-lain.

Pembengkokan: Ketika serat optik tertekuk, sebagian cahaya dalam serat optik akan hilang karena hamburan, yang menyebabkan kerugian.

Ekstrusi: Kehilangan yang disebabkan oleh sedikit tekukan saat serat optik diremas.

Kotoran: Kotoran dalam serat optik menyerap dan menyebarkan cahaya yang merambat dalam serat optik, sehingga menyebabkan hilangnya cahaya.

Ketidakrataan: Kehilangan yang disebabkan oleh indeks bias bahan serat optik yang tidak merata.

Docking: Kehilangan yang disebabkan ketika serat optik didocking, seperti: sumbu yang berbeda (persyaratan koaksialitas serat optik mode tunggal kurang dari 0,8μm), permukaan ujung tidak tegak lurus terhadap sumbu, permukaan ujung tidak rata, diameter inti docking tidak cocok, dan kualitas fusi buruk.

Ketika cahaya masuk dari salah satu ujung serat optik dan keluar dari ujung lainnya, intensitas cahaya akan melemah. Ini berarti bahwa setelah sinyal optik merambat melalui serat optik, sebagian energi cahaya akan melemah. Ini menunjukkan bahwa ada zat tertentu di dalam serat optik atau karena suatu alasan, menghalangi jalannya sinyal optik. Ini adalah rugi-rugi transmisi serat optik. Hanya dengan mengurangi rugi-rugi serat optik, sinyal optik dapat lewat dengan lancar.

2. Klasifikasi kehilangan serat optik

Kehilangan serat optik secara garis besar dapat dibagi menjadi kehilangan yang melekat pada serat optik dan kehilangan tambahan yang disebabkan oleh kondisi penggunaan setelah serat optik dibuat. Pembagian spesifiknya adalah sebagai berikut:

Kehilangan serat optik dapat dibagi menjadi kehilangan bawaan dan kehilangan tambahan.

Kehilangan bawaan meliputi kehilangan hamburan, kehilangan penyerapan, dan kehilangan yang disebabkan oleh struktur serat optik yang tidak sempurna.

Kehilangan tambahan mencakup kehilangan tekukan mikro, kehilangan tekukan, dan kehilangan penyambungan.

Di antaranya, kerugian tambahan disebabkan secara artifisial selama pemasangan serat optik. Dalam aplikasi praktis, tidak dapat dihindari untuk menghubungkan serat optik satu per satu, dan penyambungan serat optik akan menyebabkan kerugian. Pembengkokan mikro, pemerasan, dan peregangan serat optik juga akan menyebabkan kerugian. Ini semua adalah kerugian yang disebabkan oleh kondisi penggunaan serat optik. Alasan utamanya adalah bahwa dalam kondisi ini, mode transmisi dalam inti serat optik telah berubah. Kerugian tambahan dapat dihindari sebisa mungkin. Di bawah ini, kami hanya membahas kerugian inheren serat optik.

Di antara kerugian inheren, kerugian hamburan dan kerugian penyerapan ditentukan oleh karakteristik bahan serat optik itu sendiri, dan kerugian inheren yang disebabkan pada panjang gelombang kerja yang berbeda juga berbeda. Sangat penting untuk memahami mekanisme pembangkitan kerugian dan menganalisis secara kuantitatif ukuran kerugian yang disebabkan oleh berbagai faktor untuk pengembangan serat optik dengan kerugian rendah dan penggunaan serat optik yang rasional.

3. Kehilangan penyerapan bahan

Bahan yang digunakan untuk membuat serat optik dapat menyerap energi cahaya. Setelah partikel dalam bahan serat optik menyerap energi cahaya, mereka bergetar dan menghasilkan panas, dan energi tersebut hilang, sehingga menghasilkan kehilangan penyerapan. Kita tahu bahwa materi terdiri dari atom dan molekul, dan atom terdiri dari inti atom dan elektron ekstranuklir, dan elektron berputar mengelilingi inti atom dalam orbit tertentu. Ini seperti bumi tempat kita tinggal dan planet-planet seperti Venus dan Mars berputar mengelilingi matahari. Setiap elektron memiliki energi tertentu dan berada dalam orbit tertentu, atau dengan kata lain, setiap orbit memiliki tingkat energi tertentu.

Tingkat energi orbital yang dekat dengan inti lebih rendah, dan tingkat energi orbital yang lebih jauh dari inti lebih tinggi. Ukuran perbedaan tingkat energi antara orbit ini disebut perbedaan tingkat energi. Ketika sebuah elektron bertransisi dari tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi, ia menyerap energi dari perbedaan tingkat energi yang sesuai.

Pada serat optik, ketika elektron pada tingkat energi tertentu disinari oleh cahaya dengan panjang gelombang yang sesuai dengan perbedaan tingkat energi, elektron pada orbit tingkat energi rendah akan bertransisi ke orbit dengan tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron ini menyerap energi cahaya, sehingga mengakibatkan hilangnya penyerapan cahaya.

Silikon dioksida (SiO2), bahan dasar pembuatan serat optik, menyerap cahaya itu sendiri. Salah satunya disebut penyerapan ultraviolet dan yang lainnya disebut penyerapan inframerah. Saat ini, komunikasi serat optik umumnya hanya bekerja dalam rentang panjang gelombang 0,8 hingga 1,6 μm, jadi kami hanya membahas kerugian dalam rentang kerja ini.

Puncak serapan yang dihasilkan oleh transisi elektron dalam kaca kuarsa adalah sekitar panjang gelombang 0,1 hingga 0,2 μm di wilayah ultraviolet. Seiring bertambahnya panjang gelombang, efek serapannya secara bertahap berkurang, tetapi area yang terpengaruh sangat luas, hingga panjang gelombang di atas 1 μm. Namun, penyerapan ultraviolet memiliki sedikit efek pada serat optik kuarsa yang bekerja di wilayah inframerah. Misalnya, di wilayah cahaya tampak dengan panjang gelombang 0,6 μm, penyerapan ultraviolet dapat mencapai 1 dB/km, dan pada panjang gelombang 0,8 μm, turun menjadi 0,2 hingga 0,3 dB/km, dan pada panjang gelombang 1,2 μm, hanya sekitar 0,1 dB/km.

Kehilangan penyerapan inframerah pada serat optik kuarsa disebabkan oleh getaran molekuler bahan inframerah. Ada beberapa puncak penyerapan getaran pada pita di atas 2 μm.

Karena pengaruh berbagai elemen doping dalam serat optik, mustahil bagi serat optik kuarsa untuk memiliki jendela kehilangan rendah pada pita di atas 2μm, dan batas kehilangan teoritis pada panjang gelombang 1,85μm adalah ldB/km.

Melalui penelitian, ditemukan pula bahwa terdapat beberapa "molekul perusak" dalam kaca kuarsa yang menimbulkan masalah, terutama beberapa pengotor logam transisi yang berbahaya, seperti tembaga, besi, kromium, mangan, dll. "Benda-benda jahat" ini dengan rakus menyerap energi cahaya di bawah penyinaran cahaya, melompat-lompat, dan menyebabkan hilangnya energi cahaya. Menghilangkan "pembuat masalah" dan memurnikan secara kimiawi bahan yang digunakan untuk membuat serat optik dapat mengurangi kerugian secara signifikan.

Sumber penyerapan lain dalam serat optik kuarsa adalah hidroksil (OHˉ). Menurut penelitian pada masa itu, orang menemukan bahwa hidroksil memiliki tiga puncak penyerapan dalam pita kerja serat optik, yaitu 0,95μm, 1,24μm, dan 1,38μm, di antaranya kehilangan penyerapan pada panjang gelombang 1,38μm adalah yang paling serius dan memiliki dampak terbesar pada serat optik. Pada panjang gelombang 1,38μm, kehilangan puncak penyerapan yang dihasilkan oleh kandungan hidroksida hanya 0,0001 setinggi 33dB/km.

Dari mana hidroksida ini berasal? Ada banyak sumber hidroksida. Pertama, terdapat air dan senyawa hidroksida dalam bahan yang digunakan untuk membuat serat optik. Senyawa hidroksida ini tidak mudah dihilangkan selama pemurnian bahan baku, dan akhirnya tetap berada dalam serat optik dalam bentuk hidroksida; kedua, terdapat sejumlah kecil air dalam hidroksida yang digunakan untuk membuat serat optik; ketiga, air dihasilkan karena reaksi kimia selama proses pembuatan serat optik; keempat, uap air dibawa masuk oleh masuknya udara luar. Namun, proses pembuatan saat ini telah berkembang ke tingkat yang cukup tinggi, dan kandungan hidroksida telah turun ke tingkat yang cukup rendah sehingga dampaknya terhadap serat optik dapat diabaikan.

4. Penyebaran kerugian

Di malam yang gelap, jika Anda menyorotkan senter ke langit, Anda dapat melihat seberkas cahaya. Orang-orang juga telah melihat seberkas cahaya tebal dari lampu sorot di langit malam.

Jadi mengapa kita melihat berkas cahaya ini? Hal ini karena ada banyak partikel kecil seperti asap dan debu yang mengambang di atmosfer. Ketika cahaya menyinari partikel-partikel ini, cahaya tersebut menyebar dan melesat ke segala arah. Fenomena ini pertama kali ditemukan oleh Rayleigh, sehingga orang-orang menamakan hamburan ini "hamburan Rayleigh".

Bagaimana hamburan terjadi? Ternyata partikel-partikel kecil seperti molekul, atom, dan elektron yang menyusun materi bergetar pada frekuensi inheren tertentu dan dapat melepaskan cahaya dengan panjang gelombang yang sesuai dengan frekuensi getaran tersebut. Frekuensi getaran partikel ditentukan oleh ukuran partikel. Semakin besar partikel, semakin rendah frekuensi getarannya dan semakin panjang panjang gelombang cahaya yang dilepaskan; semakin kecil partikel, semakin tinggi frekuensi getarannya dan semakin pendek panjang gelombang cahaya yang dilepaskan. Frekuensi getaran ini disebut frekuensi getaran inheren partikel. Akan tetapi, getaran ini tidak dihasilkan dengan sendirinya, melainkan memerlukan sejumlah energi. Setelah partikel disinari dengan cahaya dengan panjang gelombang tertentu, dan frekuensi cahaya yang disinari sama dengan frekuensi getaran inheren partikel tersebut, maka akan menimbulkan resonansi. Elektron-elektron dalam partikel mulai bergetar pada frekuensi getaran ini, sehingga partikel menyebarkan cahaya ke segala arah, dan energi cahaya yang datang diserap dan diubah menjadi energi partikel, dan partikel tersebut memancarkan kembali energi tersebut dalam bentuk energi cahaya. Oleh karena itu, bagi orang yang mengamati dari luar, seolah-olah cahaya mengenai partikel tersebut dan kemudian terbang ke segala arah.

Hamburan Rayleigh juga terjadi pada serat optik, dan kehilangan cahaya yang disebabkan oleh hal ini disebut kehilangan hamburan Rayleigh. Mengingat tingkat teknologi manufaktur serat optik saat ini, dapat dikatakan bahwa kehilangan hamburan Rayleigh tidak dapat dihindari. Namun, karena besarnya kehilangan hamburan Rayleigh berbanding terbalik dengan pangkat empat panjang gelombang cahaya, dampak kehilangan hamburan Rayleigh dapat dikurangi secara signifikan ketika serat optik beroperasi di wilayah panjang gelombang yang panjang.

5. Kelainan bawaan, tidak ada yang bisa menolong

Struktur serat optik tidak sempurna, seperti gelembung, kotoran, atau ketebalan yang tidak rata pada serat optik, terutama antarmuka inti-kelongsong yang tidak rata. Ketika cahaya mencapai tempat-tempat ini, sebagian cahaya akan tersebar ke segala arah, yang menyebabkan kerugian. Kerugian ini dapat diatasi dengan meningkatkan proses pembuatan serat optik. Hamburan menyebabkan cahaya dipancarkan ke segala arah, dan sebagian cahaya yang tersebar dipantulkan kembali ke arah yang berlawanan dengan perambatan serat optik. Bagian dari cahaya yang tersebar ini dapat diterima di ujung datang serat optik. Hamburan cahaya menyebabkan sebagian energi cahaya hilang, yang tidak diinginkan. Namun, fenomena ini juga dapat digunakan oleh kita, karena jika kita menganalisis kekuatan bagian cahaya yang diterima di ujung transmisi, kita dapat memeriksa titik putus, cacat, dan kehilangan serat optik ini. Dengan cara ini, melalui kecerdikan manusia, hal-hal buruk dapat diubah menjadi hal-hal baik.

Kehilangan serat optik Dalam beberapa tahun terakhir, komunikasi serat optik telah banyak digunakan di banyak bidang. Masalah penting dalam mewujudkan komunikasi serat optik adalah mengurangi kehilangan serat optik sebanyak mungkin. Yang disebut kehilangan mengacu pada pelemahan serat optik per satuan panjang, dan satuannya adalah dB/km. Tingkat kehilangan serat optik secara langsung memengaruhi jarak transmisi atau jarak antara stasiun relai. Oleh karena itu, memahami dan mengurangi kehilangan serat optik memiliki signifikansi praktis yang besar untuk komunikasi serat optik.

1. Kehilangan penyerapan serat optik

Hal ini disebabkan oleh penyerapan energi cahaya oleh bahan serat optik dan pengotor. Mereka mengonsumsi energi cahaya dalam bentuk energi panas di serat optik, yang merupakan kerugian penting dalam kehilangan serat optik. Kehilangan penyerapan meliputi hal-hal berikut:

① Kehilangan penyerapan intrinsik material Ini adalah kehilangan yang disebabkan oleh penyerapan intrinsik material. Material ini memiliki dua pita, satu di wilayah 8-12μm inframerah dekat. Penyerapan intrinsik pita ini disebabkan oleh getaran. Pita penyerapan intrinsik material lainnya berada di pita ultraviolet. Ketika penyerapannya sangat kuat, ekornya akan terseret ke pita 0,7-1,1μm.

②Kehilangan penyerapan yang disebabkan oleh dopan dan ion pengotor Bahan serat optik mengandung logam transisi seperti besi, tembaga, kromium, dll. Mereka memiliki puncak penyerapan dan pita penyerapannya sendiri dan bervariasi dengan keadaan valensinya. Kehilangan serat optik yang disebabkan oleh penyerapan ion logam transisi bergantung pada konsentrasinya. Selain itu, keberadaan OH- juga menghasilkan kehilangan penyerapan. Puncak penyerapan dasar OH- mendekati 2,7μm, dan pita penyerapan berada dalam kisaran 0,5-1,0μm. Untuk serat optik kuarsa murni, kehilangan yang disebabkan oleh pengotor dapat diabaikan.

③ Kehilangan penyerapan cacat atom Ketika bahan serat optik dipanaskan atau diradiasi dengan kuat, maka akan terstimulasi untuk menghasilkan cacat atom, sehingga mengakibatkan penyerapan cahaya dan kehilangan, namun secara umum efek ini sangat kecil.

2. Kehilangan hamburan serat optik

Hamburan di dalam serat optik akan mengurangi daya transmisi dan menimbulkan kerugian. Hamburan yang paling penting adalah hamburan Rayleigh, yang disebabkan oleh perubahan kepadatan dan komposisi di dalam bahan serat optik.

Selama proses pemanasan bahan serat optik, karena agitasi termal, kompresibilitas atom tidak merata, kepadatan bahan tidak merata, dan kemudian indeks bias tidak merata. Ketidakrataan ini diperbaiki selama proses pendinginan, dan ukurannya lebih kecil dari panjang gelombang gelombang cahaya. Ketika cahaya bertemu bahan-bahan yang tidak rata ini yang lebih kecil dari panjang gelombang gelombang cahaya dan memiliki fluktuasi acak selama transmisi, arah transmisi berubah, terjadi hamburan, dan terjadi kehilangan. Selain itu, konsentrasi oksida yang tidak merata yang terkandung dalam serat optik dan doping yang tidak merata juga dapat menyebabkan hamburan dan kehilangan.

3. Kehilangan hamburan pandu gelombang

Ini adalah hamburan yang disebabkan oleh distorsi acak atau kekasaran antarmuka. Faktanya, ini adalah konversi mode atau kopling mode yang disebabkan oleh distorsi atau kekasaran permukaan. Satu mode akan menghasilkan mode transmisi dan mode radiasi lainnya karena fluktuasi antarmuka. Karena redaman berbagai mode yang ditransmisikan dalam serat optik berbeda, dalam proses konversi mode jarak jauh, mode dengan redaman rendah menjadi mode dengan redaman besar. Setelah konversi berkelanjutan dan konversi terbalik, meskipun kerugian setiap mode akan seimbang, mode secara keseluruhan akan menghasilkan kerugian tambahan, yaitu, kerugian tambahan dihasilkan karena konversi mode. Kerugian tambahan ini adalah kerugian hamburan pandu gelombang. Untuk mengurangi kerugian ini, perlu untuk meningkatkan proses pembuatan serat optik. Untuk serat optik yang ditarik dengan baik atau berkualitas tinggi, kerugian ini pada dasarnya dapat diabaikan.

4. Kehilangan radiasi yang disebabkan oleh pembengkokan serat optik

Serat optik bersifat lunak dan dapat ditekuk. Namun, setelah ditekuk hingga batas tertentu, meskipun serat optik dapat mengarahkan cahaya, ia akan mengubah jalur transmisi cahaya. Perubahan dari mode transmisi ke mode radiasi menyebabkan sebagian energi cahaya menembus ke dalam selubung atau melewati selubung menjadi mode radiasi dan bocor keluar, sehingga menimbulkan kerugian. Jika radius tekukan lebih besar dari 5 hingga 10 cm, kerugian yang disebabkan oleh tekukan dapat diabaikan.

Sumber: Dongguan HX Fiber Technology Co., Ltd.