光与技术:1310nm与1550nm的光有什么不一样?

光在光纤中传输,最主要的损耗有三个方面:.

光在光纤中传输,最主要的损耗有三个方面:光介质的吸收、瑞利散射、以及弯曲导致的损耗。

而在以上几个因素中,光纤本身的介质吸收导致的损耗主要发生在1700nm以上,相对于我们光纤通信的窗口850nm, 1310nm, 1550nm几个窗口,不是我们主要考虑的因素。如下图曲线所示,在以上几个窗口中,光纤损耗主要是由光纤中的杂质导致的瑞利散射造成的。

那么我们今天就来聊聊1310nm和1550nm的光波长在光纤中传输到底有什么不同?

我们知道,瑞利散射指的是当介质中粒子尺度远小于入射光波长时(小于波长的十分之一),其各方向上的散射光强度是不一样的,该强度与入射光的波长的 4 次方成反比。

动图封面

经瑞利散射公式的推导,有如下结论:

也就是说光的波长越短,瑞利散射损失的能量就越多。因此,1310nm波长处光纤的损耗要大于1550nm波长的损耗。所以我们也经常说,在测量光纤损耗时,只要1310nm的功率损耗满足要求,那么1550nm就没有问题。

对于弯曲损耗,当光纤弯曲时,在其允许的弯曲半径内,光信号的入射角是仍然大于临界角的,此时在光纤中仍然是发生全反射;而当光纤过度弯曲时,光的入射角小于临界角,在弯曲点就不会发生全反射导致光溢出到包层,造成弯曲损耗。

那么,是1310nm光波长还是1550nm光波长在光纤中的抗弯曲能力要好一些呢?我们来看看光纤弯曲的临界曲率半径与光波长大小的关系,如下公式:

也就是说,临界曲径半径越小,搞弯曲损耗的能力就越强,可以足够弯。当光纤存在一定的弯曲时,只要1550nm的光能通过,1310nm的光也就肯定没有问题。最后,你知道市面上常用光纤允许的最小弯曲半径是多少吗?