La relación entre la pérdida de transmisión de la fibra óptica y la longitud de onda es un tema importante en el campo de la comunicación por fibra óptica, porque diferentes longitudes de onda de luz encontrarán diferentes mecanismos de pérdida cuando se propaguen en fibras ópticas. Las pérdidas en las fibras ópticas incluyen principalmente pérdidas por absorción, pérdidas por dispersión y pérdidas por flexión, y estos mecanismos de pérdida están estrechamente relacionados con la longitud de onda de las ondas de luz. Este artículo analiza la relación entre estos dos.
1, pérdida de absorción
La pérdida de absorción se refiere a la pérdida de energía causada por el efecto de absorción del propio material de fibra cuando las ondas de luz se propagan en el material de fibra. Los materiales de fibra óptica, principalmente el dióxido de silicio (SiO2), absorben más energía luminosa en determinadas longitudes de onda, como el pico de absorción del ion OH- en la región infrarroja y la absorción de transición electrónica en la región ultravioleta. La ventana típica de baja pérdida se encuentra alrededor de 850 nm, 1310 nm y 1550 nm, ya que la absorción de los materiales de fibra es mínima en estas tres longitudes de onda.
2, pérdida por dispersión
Las pérdidas por dispersión incluyen principalmente la dispersión de Rayleigh y la dispersión no lineal. La dispersión de Rayleigh es causada por una falta de homogeneidad microscópica en los materiales de fibra óptica, que puede causar que una parte de la energía de las ondas de luz se desvíe de su dirección de propagación original. La pérdida por dispersión de Rayleigh es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda, lo que significa que cuanto más larga sea la longitud de onda, menor será la pérdida por dispersión. A una longitud de onda de 1550 nm, se minimiza la pérdida por dispersión de Rayleigh.
La dispersión no lineal, como la dispersión Raman y la dispersión Brillouin, está relacionada con la longitud de onda y la intensidad de la luz y, en general, puede controlarse bien en la región de longitud de onda larga.
3, pérdida por flexión
La pérdida por flexión ocurre durante la flexión de la fibra, especialmente cuando el radio de flexión es pequeño. Cuando las ondas de luz se propagan en fibras ópticas dobladas, algunos de los rayos de luz escaparán del revestimiento de la fibra debido a la refracción, lo que provocará una pérdida de energía. La relación entre la pérdida por flexión y la longitud de onda es compleja, pero en términos generales, cuando la longitud de onda es más larga, la pérdida por flexión es relativamente pequeña porque es más probable que la luz de longitud de onda larga permanezca confinada en la fibra.
La pérdida de fibra óptica es relativamente baja en las tres ventanas de longitud de onda de 850 nm, 1310 nm y 1550 nm, siendo la pérdida en la ventana de 1550 nm la más pequeña, oscilando entre 0,19 dB/km y 0,25 dB/km, lo que convierte a 1550 nm en la longitud de onda preferida para comunicaciones de fibra óptica de larga-distancia. Además, debido a la pequeña dispersión de las fibras ópticas a una longitud de onda de 1550 nm, también tienen ventajas en la transmisión de alta-velocidad.
Elegir la longitud de onda adecuada es importante para optimizar el rendimiento de los sistemas de comunicación de fibra óptica. Teniendo en cuenta factores como la pérdida, la dispersión, los efectos no lineales y el costo, generalmente se elige entre las tres longitudes de onda de 850 nm, 1310 nm y 1550 nm para cumplir con los diferentes requisitos de la aplicación. Por ejemplo, las redes de área local de corto-alcance pueden usar 850 nm, mientras que las redes troncales de larga-distancia tienden a usar 1550 nm.
