Optik liflərin istehsalı üçün istifadə olunan material işıq enerjisini udmaq qabiliyyətinə malikdir. Optik lifli materiallardakı hissəciklər işıq enerjisini udduqdan sonra vibrasiya və istilik əmələ gətirir və enerjini dağıdaraq udma itkisinə səbəb olur.Bu məqalə optik lif materiallarının udma itkisini təhlil edəcəkdir.
Biz bilirik ki, maddə atom və molekullardan, atomlar isə müəyyən orbitdə atom nüvəsi ətrafında fırlanan atom nüvələrindən və nüvədənkənar elektronlardan ibarətdir. Bu, eynilə bizim yaşadığımız Yer kimidir, həmçinin Venera və Mars kimi planetlərin hamısı Günəşin ətrafında fırlanır. Hər bir elektron müəyyən miqdarda enerjiyə malikdir və müəyyən bir orbitdədir və ya başqa sözlə, hər bir orbit müəyyən enerji səviyyəsinə malikdir.
Atom nüvəsinə yaxın olan orbital enerji səviyyələri daha aşağı, atom nüvəsindən uzaq olan orbital enerji səviyyələri isə daha yüksəkdir.Orbitlər arasında enerji səviyyəsi fərqinin böyüklüyü enerji səviyyəsi fərqi adlanır. Elektronlar aşağı enerji səviyyəsindən yüksək enerji səviyyəsinə keçdikdə, müvafiq enerji səviyyəsi fərqində enerji qəbul etməlidirlər.
Optik liflərdə müəyyən enerji səviyyəsində olan elektronlar enerji səviyyəsi fərqinə uyğun dalğa uzunluğunun işığı ilə şüalandıqda, aşağı enerjili orbitallarda yerləşən elektronlar daha yüksək enerji səviyyəli orbitallara keçəcəklər.Bu elektron işıq enerjisini udur və nəticədə işığın udulma itkisi baş verir.
Optik liflərin istehsalı üçün əsas material olan silikon dioksid (SiO2) özü işığı udur, biri ultrabənövşəyi udma, digəri isə infraqırmızı udma adlanır. Hal-hazırda, fiber optik rabitə ümumiyyətlə yalnız 0,8-1,6 μ m dalğa uzunluğu diapazonunda işləyir, ona görə də biz yalnız bu iş sahəsindəki itkiləri müzakirə edəcəyik.
Kvars şüşəsindəki elektron keçidlər nəticəsində yaranan udma zirvəsi ultrabənövşəyi bölgədə təxminən 0,1-0,2 μm dalğa uzunluğundadır. Dalğa uzunluğu artdıqca, onun udulması tədricən azalır, lakin təsirlənmiş sahə genişdir, 1 μ m-dən yuxarı dalğa uzunluqlarına çatır. Bununla belə, UV udma infraqırmızı bölgədə fəaliyyət göstərən kvars optik liflərinə az təsir göstərir. Məsələn, 0,6 μ m dalğa uzunluğunda görünən işıq bölgəsində ultrabənövşəyi udma 1 dB/km-ə çata bilər, bu da 0,8 μm dalğa uzunluğunda 0,2-0,3 dB/km-ə qədər azalır, 1 μm dalğa uzunluğunda isə yalnız təxminən 0,1 dB/km.
Kvars lifinin infraqırmızı udma itkisi infraqırmızı bölgədə materialın molekulyar vibrasiyası ilə yaranır. 2 μ m-dən yuxarı tezlik diapazonunda bir neçə vibrasiya udma zirvəsi var. Optik liflərdə müxtəlif dopinq elementlərinin təsirinə görə kvars liflərinin 2 μ m-dən yuxarı tezlik diapazonunda aşağı itki pəncərəsinə malik olması mümkün deyil. 1,85 μm dalğa uzunluğunda nəzəri limit itkisi ldB/km-dir.Tədqiqat nəticəsində, həmçinin müəyyən edilmişdir ki, kvars şüşəsində problem yaradan bəzi \”dağıdıcı molekullar\”, əsasən mis, dəmir, xrom, manqan və s. kimi zərərli keçid metalı çirkləri vardır. Bu \'bədxahlar” işığın işıqlandırılması altında işıq enerjisini acgözlüklə udur, ətrafa tullanır və tullanır, işığın enerji itkisinə səbəb olur. “Problem yaradanların” aradan qaldırılması və optik liflərin istehsalı üçün istifadə olunan materialların kimyəvi təmizlənməsi itkiləri xeyli azalda bilər.
Kvars optik liflərindəki digər udma mənbəyi hidroksid (OH -) fazasıdır. Müəyyən edilmişdir ki, hidroksid lifin işçi zolağında 0,95 μm, 1,24 μm və 1,38 μm olan üç udma zirvəsinə malikdir. Onların arasında 1,38 μ m dalğa uzunluğunda udma itkisi ən ağırdır və lifə ən böyük təsir göstərir. 1,38 μm dalğa uzunluğunda, tərkibində cəmi 0,0001 olan hidroksid ionlarının yaratdığı udma pik itkisi 33dB/km qədər yüksəkdir.
Bu hidroksid ionları haradan gəlir? Hidroksid ionlarının çoxlu mənbələri var. Birincisi, optik liflərin istehsalı üçün istifadə olunan materiallar xammalın təmizlənməsi prosesində çətin çıxarılan və nəticədə optik liflərdə hidroksid ionları şəklində qalan nəm və hidroksid birləşmələrini ehtiva edir; İkincisi, optik liflərin istehsalında istifadə olunan hidrogen və oksigen birləşmələri az miqdarda nəm ehtiva edir; Üçüncüsü, kimyəvi reaksiyalar nəticəsində optik liflərin istehsalı zamanı su əmələ gəlir; Dördüncüsü, xarici havanın daxil olması su buxarı gətirir. Bununla belə, istehsal prosesi indi xeyli dərəcədə inkişaf edib və hidroksid ionlarının tərkibi kifayət qədər aşağı səviyyəyə endirilib ki, onun optik liflərə təsirini nəzərə almaq olmaz.
Göndərmə vaxtı: 23 oktyabr 2025-ci il