Gall y deunydd a ddefnyddir i gynhyrchu ffibrau optegol amsugno ynni golau. Ar ôl i ronynnau mewn deunyddiau ffibr optegol amsugno ynni golau, maent yn cynhyrchu dirgryniad a gwres, ac yn gwasgaru'r ynni, gan arwain at golled amsugno.Bydd yr erthygl hon yn dadansoddi colled amsugno deunyddiau ffibr optegol.
Rydyn ni'n gwybod bod mater yn cynnwys atomau a moleciwlau, ac mae atomau'n cynnwys niwclysau atomig ac electronau allniwclear, sy'n cylchdroi o amgylch y niwclews atomig mewn orbit penodol. Mae hyn yn union fel y Ddaear rydyn ni'n byw arni, yn ogystal â phlanedau fel Gwener a Mawrth, i gyd yn cylchdroi o amgylch yr Haul. Mae gan bob electron swm penodol o egni ac mae mewn orbit penodol, neu mewn geiriau eraill, mae gan bob orbit lefel egni benodol.
Mae lefelau egni orbitol sy'n agosach at y niwclews atomig yn is, tra bod lefelau egni orbitol sy'n bellach i ffwrdd o'r niwclews atomig yn uwch.Gelwir maint y gwahaniaeth lefel ynni rhwng orbitau yn wahaniaeth lefel ynni. Pan fydd electronau'n trawsnewid o lefel ynni isel i lefel ynni uchel, mae angen iddynt amsugno ynni ar y gwahaniaeth lefel ynni cyfatebol.
Mewn ffibrau optegol, pan gaiff electronau ar lefel ynni benodol eu harbelydru â golau o donfedd sy'n cyfateb i'r gwahaniaeth lefel ynni, bydd electronau sydd wedi'u lleoli ar orbitalau ynni isel yn trawsnewid i orbitalau â lefelau ynni uwch.Mae'r electron hwn yn amsugno egni golau, gan arwain at golled amsugno golau.
Mae'r deunydd sylfaenol ar gyfer cynhyrchu ffibrau optegol, silicon deuocsid (SiO2), ei hun yn amsugno golau, un a elwir yn amsugno uwchfioled a'r llall a elwir yn amsugno isgoch. Ar hyn o bryd, dim ond yn yr ystod tonfedd o 0.8-1.6 μ m y mae cyfathrebu ffibr optig yn gweithredu fel arfer, felly dim ond y colledion yn y maes gwaith hwn y byddwn yn eu trafod.
Mae'r brig amsugno a gynhyrchir gan drawsnewidiadau electronig mewn gwydr cwarts tua thonfedd o 0.1-0.2 μ m yn y rhanbarth uwchfioled. Wrth i'r donfedd gynyddu, mae ei amsugno'n lleihau'n raddol, ond mae'r ardal yr effeithir arni yn eang, gan gyrraedd tonfeddi uwchlaw 1 μ m. Fodd bynnag, ychydig iawn o effaith sydd gan amsugno UV ar ffibrau optegol cwarts sy'n gweithredu yn y rhanbarth is-goch. Er enghraifft, yn y rhanbarth golau gweladwy ar donfedd o 0.6 μ m, gall yr amsugno uwchfioled gyrraedd 1dB/km, sy'n gostwng i 0.2-0.3dB/km ar donfedd o 0.8 μ m, a dim ond tua 0.1dB/km ar donfedd o 1.2 μ m.
Mae colled amsugno isgoch ffibr cwarts yn cael ei chynhyrchu gan ddirgryniad moleciwlaidd y deunydd yn y rhanbarth isgoch. Mae sawl copa amsugno dirgryniad yn y band amledd uwchlaw 2 μ m. Oherwydd dylanwad amrywiol elfennau dopio mewn ffibrau optegol, mae'n amhosibl i ffibrau cwarts gael ffenestr colled isel yn y band amledd uwchlaw 2 μ m. Y golled terfyn damcaniaethol ar donfedd o 1.85 μ m yw ldB/km.Drwy ymchwil, canfuwyd hefyd fod rhai "moleciwlau dinistriol" yn achosi trafferth mewn gwydr cwarts, yn bennaf amhureddau metelau pontio niweidiol fel copr, haearn, cromiwm, manganîs, ac ati. Mae'r "dihirod" hyn yn amsugno ynni golau yn farus o dan oleuadau golau, gan neidio a neidio o gwmpas, gan achosi colli ynni golau. Gall dileu "pobl sy'n achosi trafferth" a phuro'r deunyddiau a ddefnyddir i gynhyrchu ffibrau optegol yn gemegol leihau colledion yn fawr.
Ffynhonnell amsugno arall mewn ffibrau optegol cwarts yw'r cyfnod hydrocsid (OH-). Canfuwyd bod gan hydrocsid dri brig amsugno ym mand gweithio'r ffibr, sef 0.95 μ m, 1.24 μ m, ac 1.38 μ m. Yn eu plith, y golled amsugno ar donfedd o 1.38 μ m yw'r mwyaf difrifol ac mae ganddi'r effaith fwyaf ar y ffibr. Ar donfedd o 1.38 μ m, mae'r golled brig amsugno a gynhyrchir gan ïonau hydrocsid gyda chynnwys o ddim ond 0.0001 mor uchel â 33dB/km.
O ble mae'r ïonau hydrocsid hyn yn dod? Mae yna lawer o ffynonellau o ïonau hydrocsid. Yn gyntaf, mae'r deunyddiau a ddefnyddir i gynhyrchu ffibrau optegol yn cynnwys lleithder a chyfansoddion hydrocsid, sy'n anodd eu tynnu yn ystod y broses buro deunydd crai ac yn y pen draw maent yn aros ar ffurf ïonau hydrocsid yn y ffibrau optegol; Yn ail, mae'r cyfansoddion hydrogen ac ocsigen a ddefnyddir wrth gynhyrchu ffibrau optegol yn cynnwys ychydig bach o leithder; Yn drydydd, cynhyrchir dŵr yn ystod y broses weithgynhyrchu o ffibrau optegol oherwydd adweithiau cemegol; Y pedwerydd yw bod mynediad aer allanol yn dod ag anwedd dŵr. Fodd bynnag, mae'r broses weithgynhyrchu bellach wedi datblygu i lefel sylweddol, ac mae cynnwys ïonau hydrocsid wedi'i leihau i lefel ddigon isel fel y gellir anwybyddu ei effaith ar ffibrau optegol.
Amser postio: Hydref-23-2025