Собственные потери

Собственное затухание обусловлено самим ВС и возрастает с увеличением его длины. Для однородного ВС можно рассчитать коэффициент затухания a - величину затухания на единицу длины, дБ/км:

(4.5)

где а – затухание ВС, дБ; L - длина ВС, км.

Собственные потери в ВС в основном обусловлены двумя причинами:

¨ поглощением, которое определяется свойствами кварца, являющегося основным материалом для изготовления высококачественных ВС, легирующих (полезных) добавок и вредных примесей;

¨ рассеянием, которое сильно зависит от длины волны и технологии изготовления ВС.

Поглощение возникает в процессе распространения света в веществе. Оно обусловлено потерями в основном материале ВС - кварце и в примесях, как полезных, так и вредных. Поглощение носит резонансный характер и дает для кварца пики затухания в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. В используемом диапазоне длин волн 0.80-1.6 мкм всплески поглощения у кварца отсутствуют.

При современных технологиях изготовления ВС наибольший вклад в поглощение вносят гидроксильные группы OH^- (вода). Они дают мощный пик поглощения на длине волны 1.39 мкм, которая очень близка к длине волны нулевой материальной дисперсии кварца (»1.27 мкм).

В ВС, изготовленных из плавленого кварца (SiO₂), происходит линейное рассеяние проходящего света. Оно является фундаментальной (технологически неустранимой) причиной затухания в ВС и носит название рэлеевское рассеяние. Его особенностью является сильная зависимость коэффициента рассеяния a _S от длины волны l проходящего излучения.

(4.6)

где c _S - коэффициент пропорциональности, который для высококачественных кварцевых ВС равен 0.7-0.9 дБ×мкм⁴/км.

Кроме перечисленных к собственным потерям можно отнести так называемые дополнительные потери, обусловленные случайно расположенными структурными дефектами ВС, а также микро‑ и макроизгибами ВС. Наиболее существенный вклад в увеличение затухания вносят микроизгибы, радиус которых соизмерим с радиусом сердцевины ВС.