ความสัมพันธ์ระหว่างการสูญเสียการส่งผ่านใยแก้วนำแสงและความยาวคลื่นเป็นปัญหาสำคัญในด้านการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง เนื่องจากความยาวคลื่นของแสงที่แตกต่างกันจะพบกับกลไกการสูญเสียที่แตกต่างกันเมื่อแพร่กระจายในใยแก้วนำแสง การสูญเสียในเส้นใยนำแสงส่วนใหญ่รวมถึงการสูญเสียการดูดซับ การสูญเสียการกระเจิง และการสูญเสียจากการดัดงอ และกลไกการสูญเสียเหล่านี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความยาวคลื่นของคลื่นแสง บทความนี้จะวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองโดยละเอียด
1 การสูญเสียการดูดซึม
การสูญเสียการดูดซึมหมายถึงการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากผลการดูดซับของวัสดุเส้นใยเองเมื่อคลื่นแสงแพร่กระจายในวัสดุเส้นใย วัสดุไฟเบอร์ออปติก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ดูดซับพลังงานแสงได้มากขึ้นที่ความยาวคลื่นบางช่วง เช่น ยอดการดูดกลืนไอออน OH - ในบริเวณอินฟราเรดและการดูดกลืนการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนในบริเวณอัลตราไวโอเลต ช่วงการสูญเสียต่ำโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 850 นาโนเมตร 1310 นาโนเมตร และ 1550 นาโนเมตร เนื่องจากการดูดซับของวัสดุเส้นใยจะน้อยที่สุดที่ความยาวคลื่นทั้งสามนี้
2 การสูญเสียกระจัดกระจาย
การสูญเสียการกระเจิงส่วนใหญ่รวมถึงการกระเจิงแบบเรย์ลีและการกระเจิงแบบไม่เชิงเส้น การกระเจิงของเรย์ลีมีสาเหตุมาจากความไม่สอดคล้องกันของกล้องจุลทรรศน์ในวัสดุใยแก้วนำแสง ซึ่งอาจทำให้พลังงานส่วนหนึ่งของคลื่นแสงเบี่ยงเบนไปจากทิศทางการแพร่กระจายดั้งเดิมของพวกมัน การสูญเสียการกระเจิงของเรย์ลีจะแปรผกผันกับกำลังสี่ของความยาวคลื่น ซึ่งหมายความว่า ยิ่งความยาวคลื่นยาวเท่าใด การสูญเสียการกระเจิงก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ที่ความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร การสูญเสียการกระเจิงของ Rayleigh จะลดลง
การกระเจิงแบบไม่เชิงเส้น เช่น การกระเจิงแบบรามานและการกระเจิงแบบบริลลูอิน มีความสัมพันธ์กับความยาวคลื่นและความเข้มของแสง แต่โดยรวมแล้วสามารถควบคุมได้ดีในบริเวณที่มีความยาวคลื่นยาว
3, การสูญเสียการดัด
การสูญเสียการดัดงอเกิดขึ้นในระหว่างการดัดงอไฟเบอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อรัศมีการดัดงอน้อย เมื่อคลื่นแสงแพร่กระจายในเส้นใยนำแสงที่โค้งงอ รังสีแสงบางส่วนจะหลุดรอดจากการหุ้มของเส้นใยเนื่องจากการหักเหของแสง ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ความสัมพันธ์ระหว่างการสูญเสียจากการดัดงอและความยาวคลื่นนั้นซับซ้อน แต่โดยทั่วไปแล้ว เมื่อความยาวคลื่นยาวขึ้น การสูญเสียจากการดัดงอจะค่อนข้างน้อย เนื่องจากแสงความยาวคลื่นยาวมีแนวโน้มที่จะยังคงถูกจำกัดอยู่ในเส้นใย
โดยสรุป เส้นใยนำแสงมีการสูญเสียค่อนข้างต่ำในหน้าต่างความยาวคลื่นทั้งสามช่วง 850 นาโนเมตร 1310 นาโนเมตร และ 1550 นาโนเมตร ในบรรดาสิ่งเหล่านั้น การสูญเสียในหน้าต่าง 1550 นาโนเมตรมีค่าน้อยที่สุด โดยอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.19dB/km ถึง 0.25dB/km ทำให้ 1550 นาโนเมตรเป็นความยาวคลื่นที่ต้องการสำหรับการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกระยะไกล- นอกจากนี้ เนื่องจากการกระจายตัวเล็กน้อยของเส้นใยนำแสงที่ความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร จึงมีข้อได้เปรียบในการส่งข้อมูล{11}}ความเร็วสูง
การเลือกความยาวคลื่นที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง เมื่อพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น การสูญเสีย การกระจายตัว ผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้น และราคา โดยทั่วไปแล้วจะมีตัวเลือกระหว่างความยาวคลื่นสามความยาวคลื่น 850 นาโนเมตร 1310 นาโนเมตร และ 1550 นาโนเมตร เพื่อตอบสนองความต้องการใช้งานที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เครือข่ายท้องถิ่น-ระยะสั้นอาจใช้ 850 นาโนเมตร ในขณะที่เครือข่ายแกนหลักระยะไกล-มีแนวโน้มที่จะใช้ 1550 นาโนเมตร
