Оптик шилэн материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг материал нь гэрлийн энергийг шингээж чаддаг. Оптик шилэн материалын хэсгүүд гэрлийн энергийг шингээсний дараа чичиргээ болон дулаан үүсгэж, энергийг сарниулж, шингээлтийн алдагдалд хүргэдэг.Энэ нийтлэлд шилэн кабелийн материалын шингээлтийн алдагдлыг шинжлэх болно.
Бид матери нь атом, молекулуудаас бүрддэг бөгөөд атомууд нь атомын цөм болон цөмийн гаднах электронуудаас бүрддэг бөгөөд эдгээр нь тодорхой тойрог замд атомын цөмийг тойрон эргэлддэг гэдгийг мэднэ. Энэ нь бидний амьдарч буй Дэлхий, мөн Сугар, Ангараг зэрэг гаригууд бүгд Нарыг тойрон эргэлддэгтэй адил юм. Электрон бүр тодорхой хэмжээний энергитэй бөгөөд тодорхой тойрог замд байдаг, өөрөөр хэлбэл тойрог зам бүр тодорхой энергийн түвшинтэй байдаг.
Атомын цөмд ойр орших тойрог замын энергийн түвшин бага байдаг бол атомын цөмөөс хол орших тойрог замын энергийн түвшин өндөр байдаг.Орбитын хоорондох энергийн түвшний зөрүүний хэмжээг энергийн түвшний зөрүү гэж нэрлэдэг. Электронууд энергийн бага түвшингээс өндөр энергийн түвшин рүү шилжих үед харгалзах энергийн түвшний зөрүүнд энерги шингээх шаардлагатай болдог.
Оптик шилэн кабелийн хувьд тодорхой энергийн түвшинд байгаа электронуудыг энергийн түвшний зөрүүтэй харгалзах долгионы урттай гэрлээр цацруулахад бага энергитэй орбиталууд дээр байрлах электронууд нь илүү өндөр энергийн түвшинтэй орбиталууд руу шилжинэ.Энэ электрон нь гэрлийн энергийг шингээж, улмаар гэрлийн шингээлтийн алдагдалд хүргэдэг.
Оптик шилэн кабелийг үйлдвэрлэх үндсэн материал болох цахиурын давхар исэл (SiO2) нь өөрөө гэрлийг шингээдэг бөгөөд нэгийг нь хэт ягаан туяаны шингээлт, нөгөөг нь хэт улаан туяаны шингээлт гэж нэрлэдэг. Одоогийн байдлаар шилэн кабелийн холбоо нь ерөнхийдөө зөвхөн 0.8-1.6 μм долгионы уртад ажилладаг тул бид зөвхөн энэ ажлын талбай дахь алдагдлыг авч үзэх болно.
Кварц шилэн дэх электрон шилжилтээс үүссэн шингээлтийн оргил нь хэт ягаан туяаны бүсэд 0.1-0.2 μм долгионы урттай байдаг. Долгионы урт нэмэгдэхийн хэрээр түүний шингээлт аажмаар буурдаг боловч нөлөөлөлд өртсөн хэсэг нь өргөн бөгөөд 1 μм-ээс дээш долгионы урттай байдаг. Гэсэн хэдий ч хэт ягаан туяаны шингээлт нь хэт улаан туяаны бүсэд ажилладаг кварцын оптик шилэн кабелид бага нөлөө үзүүлдэг. Жишээлбэл, 0.6 μм долгионы урттай харагдах гэрлийн бүсэд хэт ягаан туяаны шингээлт 1 дБ/км хүрч болох бөгөөд энэ нь 0.8 μм долгионы уртад 0.2-0.3 дБ/км хүртэл буурдаг бол 1.2 μм долгионы уртад ердөө 0.1 дБ/км орчим байдаг.
Кварцын шилэн эсийн хэт улаан туяаны шингээлтийн алдагдал нь хэт улаан туяаны бүс дэх материалын молекулын чичиргээнээс үүсдэг. 2 μм-ээс дээш давтамжийн зурваст хэд хэдэн чичиргээ шингээлтийн оргилууд байдаг. Оптик шилэн эс дэх янз бүрийн хольцын элементүүдийн нөлөөллөөс шалтгаалан кварцын шилэн эс 2 μм-ээс дээш давтамжийн зурваст бага алдагдалтай цонхтой байх боломжгүй юм. 1.85 μм долгионы уртад онолын хязгаарын алдагдал нь ldB/км байна.Судалгаагаар кварц шилэнд асуудал үүсгэдэг зарим "хор хөнөөлтэй молекулууд" байдаг бөгөөд голчлон зэс, төмөр, хром, манган гэх мэт хортой шилжилтийн металлын хольцууд байдаг болохыг тогтоожээ. Эдгээр "хортонгууд" гэрлийн гэрэл дор гэрлийн энергийг шуналтайгаар шингээж, үсрэн эргэлдэж, гэрлийн энергийн алдагдалд хүргэдэг. "Асуудал үүсгэгчдийг" арилгах, оптик шилэн кабелийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг материалыг химийн аргаар цэвэршүүлэх нь алдагдлыг эрс бууруулдаг.
Кварц оптик шилэн дэх шингээлтийн өөр нэг эх үүсвэр нь гидроксид (OH-) фаз юм. Гидроксид нь шилэн кабелийн ажлын зурваст 0.95 μm, 1.24 μm, 1.38 μm гэсэн гурван шингээлтийн оргилтой болохыг тогтоосон. Эдгээрээс 1.38 μm долгионы уртад шингээлтийн алдагдал хамгийн хүнд бөгөөд шилэн кабелид хамгийн их нөлөөлдөг. 1.38 μm долгионы уртад ердөө 0.0001 агууламжтай гидроксидын ионуудаас үүссэн шингээлтийн оргил алдагдал 33 дБ/км хүртэл өндөр байдаг.
Эдгээр гидроксидын ионууд хаанаас гардаг вэ? Гидроксидын ионуудын олон эх үүсвэр байдаг. Нэгдүгээрт, оптик шилэн кабелийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг материалууд нь чийг болон гидроксидын нэгдлүүдийг агуулдаг бөгөөд түүхий эдийг цэвэршүүлэх явцад зайлуулахад хэцүү бөгөөд эцэст нь оптик шилэн кабелид гидроксидын ион хэлбэрээр үлддэг; Хоёрдугаарт, оптик шилэн кабелийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг устөрөгч болон хүчилтөрөгчийн нэгдлүүд нь бага хэмжээний чийг агуулдаг; Гуравдугаарт, химийн урвалын улмаас оптик шилэн кабелийг үйлдвэрлэх явцад ус үүсдэг; Дөрөвдүгээрт, гадны агаар орж ирэхэд усны уур гарч ирдэг. Гэсэн хэдий ч үйлдвэрлэлийн процесс одоо мэдэгдэхүйц түвшинд хүрсэн бөгөөд гидроксидын ионуудын агууламж нь оптик шилэн кабелд үзүүлэх нөлөөллийг үл тоомсорлож болохуйц хэмжээнд хүртэл буурсан.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 10-р сарын 23