Для определения потерь светопропускания используется единица ослабления мощности - децибелл (дБ). Потери, отнесенные к единице длины волокна, определяются по формуле;
Потери в световодах можно разделитьна три категории: поглощение, рассеяниеи излучение. Рассмотрим подробно каждый вид потерь.
Поглощение света. Из опытов известно, что по мере распростр. световой волны в веществе её интенс. постеп. уменьш. Это явл. наз. поглощ.света в вещ-ве. Оно связано с преобразов. энергии электромагнитного поля волны во внутреннюю энергию вещества или энергию вторичного излучения, имеющего другой спектральный состав и иные управления распространения. Поглощение света может вызывать нагревание вещества, возбуждение и ионизацию атомов и молекул.
В 17 веке П. Бугер и И.Ламберт уст., что интенсивность плоской монохроматической волны после прохождения сквозь слой поглощающего вещества толщиной X связана с интенсивностью взятой волны на входе в стой соотношением.
Численное значение зависит от длины волны света, химической природы, но не зависит от интенсивности света. t численно равен толщине слоя вещества, по прохождении которого интенсивность света уменьшается в 2.72 раза.
В диэлектриках нет своб. электр. и поглощ. света обусл. явл. резонанса при вынужденных колеб. электронов в атомах и атомов в молекулах вещества. Диэлектрики поглощ.свет избирательно в зависимости от частоты последнего. Поглощ. велико лишь в областях частот, близких к частотам собств.колеб. электронов в атомах и атомов в молекулах. Для света всех остальных частот диэлектрик практически прозрачен, т.е. его коэффициент поглощ. близок к нулю. Жидкие и твердые диэлектрики образуют сплошные спектры поглощения. Избирательным поглощением объясняется окраска в проходящем свете, наполняемая у растворов красителей и многих минералов. Это явл. исп. для изготовл.светофильтров. Явления дисперсии и поглощения света в диэлектриках базируютсяна классической теории, согласно которой атом и молекулы диэлектрика можно представить как набор осцилляторов. Однако при достаточно больших интенсивностях света t.
Пики потерь пропуск. обусл. поглощением света водой, точнее гидроксильными группами ОН, в полностью избавиться от присутствия воды в кварценеудается, этот механизм поглощения носит резонансный характер. Поэтому между узкими полосами поглощения имеются участки спектра, на которых поглощение очень мало (окна прозрачности).
Рассеяние света. Рассеянием света наз. процесс преобразов.света вещ-вом, сопровожд. измен. направл. распростр. света и проявл. как несобственное свечение вещ-ва. Л.И. Мандельштам (1907 г.): рассеяние может возникать только в оптически неоднородной среде, показатель преломления которой нерегулярно изменяется от точки к точке. Примерысред -аэрозоли (дым, туман), эмульсии, матовые стекла и т.п., содержащие мелкие частицы, показатель преломления которых отличается от показателя преломления окружавшей среды.
Если в неоднородн.среде расстоян. между неоднородн. знач. больше А распростран. света, то эти неоднородн.ведут себя как независ. вторичн. источн. света. Излуч. ими волны не когерентны между собой и при наложении не могут интерферировать. Поэтому оптически неоднородная среда рассеивает свет по всем направлениям. В оптически однородной среде вторичные волны взаимно поглощаются вследствие интерференции и рассеяние отсутствует.
Рассеяние света в мутных средах с размерами неоднородное той, не – превышающими 0,2 мкм, При освещении мутной среды белым светом рассеянии свет (при наблюдении сбоку) имеет голубоватый цвет. В свете, прошедшем сквозь достаточно толстый слой мутной среды, преобладает длинноволновое свечение, так что в проходящем свете среда кажется красноватой. Эта закономерность была объяснена в теории рассеяния света на мелких сферических частицах, разработанной Д.Рэлеем в 1899 году. Он показал, что интенсивность света, рассеиваемого частицей, обратно пропорциональна четвертой степени длины волны:
По мере увеличения размеров неоднородностей закон Рэлея все больше нарушается.
Рассеяние света наблюдается также в чистых средах, не содержащих каких-либо частиц-примесей (газах и жидкостях). Оно называется молекулярным рассеянием света и обусловлено, как впер вые предположил И. Смолуховский, флуктуациями плотности, возникающими в процессе хаотического теплового движения молекул среды.
Другие виды потерь. Мы рассматривали волокно кот. имеет правильн.геометрич.форму и вытян.прямую длину. На практике этоне имеет места и изгибы волокна приводят к тому, что распространяющиеся в сердцевине лучи выходят в оболочку и возвращаются в нее или выходят за пределы волокна. Рассеиваемая при этом мощность экспоненциально зависит от радиуса изгиба. При хорошей конструкции кабеля связи эти потеря можно сделать менее I дБ/км.
Чувствительность к радиации у разных волокон различная.
Изучение причин дисперсии и потерь позволило сформулировать концепцию оптимальной передачи информации по световодам. Волокно желательно иметь одномодовое, в крайнем случае многомодовое градиентное; для коротких и не очень скоростных линий возможно применение многомодовых волокон со ступенчатым изменением показателя преломления на границе„сердцевина-оболочка". Рабочая длина волны используемого излучения должна соответств. одному из минимумов спектральной кривой С поглощения кварца в ближней области: 0,82; 1,30; 1,55 мкм. При этом, чем правее, тем меньше потери оптической модности могут быть достигнуты. Временная дисперсия кварца весьма существенна при А = 0,82 мкм, но может быть очень малой при А « 1,30-1.55мкм. Для этого необходимо, чтобы излучение занимало очень узкую полосу длин волн.