Optik liflərin istehsalında istifadə olunan material işıq enerjisini udmaq qabiliyyətinə malikdir. Optik lif materiallarındakı hissəciklər işıq enerjisini udduqdan sonra vibrasiya və istilik əmələ gətirir və enerjini dağıdır, nəticədə udma itkisi yaranır.Bu məqalədə optik lif materiallarının udma itkisi təhlil ediləcək.
Bilirik ki, maddə atomlardan və molekullardan, atomlar isə atom nüvəsi ətrafında müəyyən bir orbitdə fırlanan atom nüvələrindən və nüvə xarici elektronlardan ibarətdir. Bu, yaşadığımız Yer kürəsinin, eləcə də Venera və Mars kimi planetlərin hamısının Günəş ətrafında fırlanması kimidir. Hər bir elektronun müəyyən miqdarda enerjisi var və müəyyən bir orbitdədir, başqa sözlə, hər orbitin müəyyən bir enerji səviyyəsi var.
Atom nüvəsinə yaxın orbital enerji səviyyələri daha aşağı, atom nüvəsindən daha uzaq orbital enerji səviyyələri isə daha yüksəkdir.Orbitlər arasındakı enerji səviyyəsi fərqinin böyüklüyünə enerji səviyyəsi fərqi deyilir. Elektronlar aşağı enerji səviyyəsindən yüksək enerji səviyyəsinə keçdikdə, müvafiq enerji səviyyəsi fərqində enerjini udmalıdırlar.
Optik liflərdə, müəyyən bir enerji səviyyəsindəki elektronlar enerji səviyyəsi fərqinə uyğun dalğa uzunluğunda işıqla şüalandırıldıqda, aşağı enerjili orbitallarda yerləşən elektronlar daha yüksək enerji səviyyələrinə malik orbitallara keçəcəklər.Bu elektron işıq enerjisini udur və nəticədə işığın udulması itirilir.
Optik liflərin istehsalı üçün əsas material olan silisium dioksid (SiO2) özü işığı udur, bunlardan biri ultrabənövşəyi udma, digəri isə infraqırmızı udma adlanır. Hazırda fiber optik rabitə ümumiyyətlə yalnız 0,8-1,6 μm dalğa uzunluğu diapazonunda işləyir, ona görə də biz yalnız bu iş sahəsindəki itkiləri müzakirə edəcəyik.
Kvars şüşəsində elektron keçidlər nəticəsində yaranan udma pik, ultrabənövşəyi bölgədə təxminən 0,1-0,2 μm dalğa uzunluğundadır. Dalğa uzunluğu artdıqca, onun udulması tədricən azalır, lakin təsirlənən sahə genişdir və 1 μm-dən yuxarı dalğa uzunluqlarına çatır. Lakin, UB udulması infraqırmızı bölgədə işləyən kvars optik liflərinə az təsir göstərir. Məsələn, 0,6 μm dalğa uzunluğunda görünən işıq bölgəsində ultrabənövşəyi udma 1dB/km-ə çata bilər ki, bu da 0,8 μm dalğa uzunluğunda 0,2-0,3dB/km-ə qədər azalır və 1,2 μm dalğa uzunluğunda isə yalnız 0,1dB/km-ə qədər azalır.
Kvars lifinin infraqırmızı udma itkisi, materialın infraqırmızı bölgədəki molekulyar vibrasiyası ilə yaranır. 2 μm-dən yuxarı tezlik zolağında bir neçə vibrasiya udma zirvəsi mövcuddur. Optik liflərdəki müxtəlif aşqar elementlərinin təsiri səbəbindən kvars liflərinin 2 μm-dən yuxarı tezlik zolağında aşağı itki pəncərəsinə sahib olması mümkün deyil. 1,85 μm dalğa uzunluğunda nəzəri limit itkisi ldB/km-dir.Tədqiqatlar zamanı həmçinin məlum olub ki, kvars şüşəsində problem yaradan bəzi "dağıdıcı molekullar", əsasən mis, dəmir, xrom, manqan və s. kimi zərərli keçid metal çirkləri mövcuddur. Bu "pislər" işığın təsiri altında işıq enerjisini acgözlüklə udur, tullanır və işıq enerjisinin itkisinə səbəb olurlar. "Problem yaradanların" aradan qaldırılması və optik liflərin istehsalında istifadə olunan materialların kimyəvi təmizlənməsi itkiləri xeyli azalda bilər.
Kvars optik liflərində digər bir udma mənbəyi hidroksid (OH-) fazasıdır. Məlum olub ki, hidroksidin lifin işçi zolağında üç udma zirvəsi var: 0,95 μm, 1,24 μm və 1,38 μm. Bunların arasında 1,38 μm dalğa uzunluğunda udma itkisi ən ağırdır və lifə ən böyük təsir göstərir. 1,38 μm dalğa uzunluğunda, tərkibində yalnız 0,0001 olan hidroksid ionlarının yaratdığı udma zirvəsi itkisi 33dB/km-ə qədər yüksəkdir.
Bu hidroksid ionları haradan gəlir? Hidroksid ionlarının bir çox mənbəyi var. Birincisi, optik liflərin istehsalı üçün istifadə olunan materiallar xammalın təmizlənməsi prosesində çıxarılması çətin olan 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 prosesində su əmələ gəlir; Dördüncüsü, xarici havanın daxil olması su buxarını gətirir. Lakin istehsal prosesi artıq xeyli inkişaf edib və hidroksid ionlarının tərkibi optik liflərə təsirini nəzərə almamaq mümkün olan qədər aşağı səviyyəyə endirilib.
Yayımlanma vaxtı: 23 oktyabr 2025