光纖的三個(gè)“窗口”
光是電磁波，不同的光波有不同的波長(zhǎng)；透明的彩色玻璃，只有一種顏色容易通過(guò)，其它顏色的光就通過(guò)得少些。也就是說(shuō)，這種彩色玻璃只對(duì)某種波長(zhǎng)的光損耗小，對(duì)其他波長(zhǎng)的光損耗大。石英光纖也有這種特性。石英光纖的低損耗窗口是在光纖通信的發(fā)展過(guò)程中一個(gè)一個(gè)地被打開(kāi)的。
在光纖研究的初期，對(duì)原材料經(jīng)過(guò)嚴(yán)格提純以后，人們發(fā)現(xiàn)紅外波段的0.8～0.9μm波段石英光纖的損耗比較低。后來(lái)就在這個(gè)波段將光纖損耗降到了20dB／km，現(xiàn)在該波段的損耗已經(jīng)降到3dB/km以下。這就是所謂的短波長(zhǎng)窗口。70年代至80年代初期的光纖通信系統(tǒng)用的就是這一波段。如圖光纖的三個(gè)窗口所示。
通過(guò)對(duì)光纖損耗原因作進(jìn)一步分析，人們發(fā)現(xiàn)光纖材料中的水氣（主要是
OH -）對(duì)光纖損耗影響很大，特別是在1.38μm波長(zhǎng)的地方有一個(gè)強(qiáng)烈的吸收峰。在改進(jìn)工藝，降低這個(gè)吸收峰以后，人們又發(fā)現(xiàn)在1.31μm和1.55μm這兩個(gè)波長(zhǎng)處有比0.8～0.9μm波段更低的損耗。1.31μm波長(zhǎng)的最低損耗可達(dá)0.35dB／km以下，1.55m波長(zhǎng)的最低損耗可達(dá)0.15dB／km。這兩個(gè)波長(zhǎng)就是所謂的長(zhǎng)波長(zhǎng)窗口。后來(lái)又由于1.31μm激光器首先成熟而得到廣泛應(yīng)用，所以現(xiàn)在正投入大量運(yùn)營(yíng)的光纖通信系統(tǒng)就工作在這一窗口。不過(guò)，由于1．55μm波長(zhǎng)的損耗最低，其損耗系數(shù)大約為1.31μm波長(zhǎng)區(qū)的一半，因此又稱(chēng)1.55μm波長(zhǎng)區(qū)為石英光纖的最低損耗窗口，繼0.85μm和1.31μm波長(zhǎng)之后，被稱(chēng)之為第三窗口。這一窗口對(duì)人們具有很大的吸引力，特別是近幾年1.55μm光纖放大器的研制成功，使得這一窗口成為人們積極開(kāi)發(fā)、應(yīng)用的熱點(diǎn)。
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光纖的三個(gè)窗口 |
光纖通信技術(shù)的五代 |
根據(jù)人們對(duì)光纖波長(zhǎng)窗口的開(kāi)發(fā)和利用，光纖通信技術(shù)的發(fā)展大體上可分為五代，如圖所示。
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