Efnið sem notað er til að framleiða ljósleiðara getur gleypt ljósorku. Eftir að agnir í ljósleiðaraefnum gleypa ljósorku framleiða þær titring og hita og dreifa orkunni, sem leiðir til frásogstaps.Þessi grein mun greina frásogstap ljósleiðaraefna.
Við vitum að efni er samsett úr atómum og sameindum, og atóm eru samsett úr atómkjarna og utankjarna rafeindum, sem snúast umhverfis atómkjarnan á ákveðinni braut. Þetta er alveg eins og jörðin sem við búum á, sem og reikistjörnur eins og Venus og Mars, snúast allar um sólina. Hver rafeind hefur ákveðið magn af orku og er á ákveðinni braut, eða með öðrum orðum, hver braut hefur ákveðið orkustig.
Orkustig brautanna nær atómkjarnanum eru lægri, en orkustig brautanna fjær atómkjarnanum eru hærri.Stærð orkumismunarins milli brauta kallast orkumismunur. Þegar rafeindir fara úr lágu orkustigi í hátt orkustig þurfa þær að taka upp orku við samsvarandi orkumismun.
Í ljósleiðurum, þegar rafeindir á ákveðnu orkustigi eru geislaðar með ljósi af bylgjulengd sem samsvarar orkumismuninum, munu rafeindir sem staðsettar eru á lágorkusvigrúmum fara í svigrúm með hærra orkustig.Þessi rafeind gleypir ljósorku, sem leiðir til ljósgleypnitaps.
Grunnefnið sem notað er í framleiðslu ljósleiðara, kísildíoxíð (SiO2), gleypir ljós, annað kallast útfjólublátt ljósgleypni og hitt innrautt ljósgleypni. Eins og er starfar ljósleiðarasamskipti almennt aðeins á bylgjulengdarbilinu 0,8-1,6 μm, þannig að við munum aðeins ræða tap á þessu vinnusviði.
Frásogstoppurinn sem myndast við rafeindabreytingar í kvarsgleri er um 0,1-0,2 μm bylgjulengd á útfjólubláa svæðinu. Þegar bylgjulengdin eykst minnkar frásogið smám saman, en áhrifasvæðið er breitt og nær bylgjulengdum yfir 1 μm. Hins vegar hefur útfjólublátt frásog lítil áhrif á kvars-ljósleiðara sem starfa á innrauðu svæðinu. Til dæmis, á sýnilegu ljóssvæði við bylgjulengd 0,6 μm, getur útfjólublátt frásog náð 1dB/km, sem minnkar í 0,2-0,3dB/km við bylgjulengd 0,8 μm, og aðeins um 0,1dB/km við bylgjulengd 1,2 μm.
Tap á innrauðu geislunartapi kvarsþráða stafar af sameindasveiflum efnisins á innrauðu svæðinu. Það eru nokkrir titringsgleypnistoppar í tíðnisviðinu yfir 2 μm. Vegna áhrifa ýmissa efnisþátta í ljósleiðurum er ómögulegt fyrir kvarsþræði að hafa lágt tapsglugga í tíðnisviðinu yfir 2 μm. Fræðilegt takmörkunartap við bylgjulengd 1,85 μm er ldB/km.Rannsóknir hafa einnig leitt í ljós að það eru nokkrar „eyðileggjandi sameindir“ sem valda vandræðum í kvarsgleri, aðallega skaðleg óhreinindi úr umbreytingarmálmum eins og kopar, járn, króm, mangan o.s.frv. Þessir „illmenni“ taka upp ljósorku frá ljósgjafanum, hoppa og hoppa um og valda ljósorkubili. Að útrýma „vandræðaseggum“ og efnafræðilega hreinsa efnin sem notuð eru til að framleiða ljósleiðara getur dregið verulega úr tapi.
Önnur frásogsgjafi í kvarsljósleiðurum er hýdroxíðfasinn (OH-). Komið hefur í ljós að hýdroxíð hefur þrjá frásogstoppa í vinnusviði ljósleiðarans, sem eru 0,95 μm, 1,24 μm og 1,38 μm. Meðal þeirra er frásogstapið við bylgjulengdina 1,38 μm það alvarlegasta og hefur mest áhrif á ljósleiðarann. Við bylgjulengdina 1,38 μm er frásogstoppstapið sem myndast af hýdroxíðjónum með innihald aðeins 0,0001 allt að 33dB/km.
Hvaðan koma þessar hýdroxíðjónir? Hýdroxíðjónir eru af mörgum uppruna. Í fyrsta lagi innihalda efnin sem notuð eru til að framleiða ljósleiðara raka og hýdroxíðsambönd, sem erfitt er að fjarlægja við hreinsun hráefnisins og að lokum verða þau eftir sem hýdroxíðjónir í ljósleiðurunum; í öðru lagi innihalda vetnis- og súrefnisamböndin sem notuð eru við framleiðslu ljósleiðara lítið magn af raka; í þriðja lagi myndast vatn við framleiðsluferli ljósleiðara vegna efnahvarfa; í fjórða lagi fylgir vatnsgufa með innkomu utanaðkomandi lofts. Hins vegar hefur framleiðsluferlið nú þróast á töluvert stig og innihald hýdroxíðjóna hefur verið lækkað niður í nægilega lágt stig til að hægt sé að hunsa áhrif þess á ljósleiðara.
Birtingartími: 23. október 2025