Важнейшими параметрами волоконного световода являются оптические потери и затухание передаваемой энергии. Эти параметры определяют дальность связи по ВОК и его эффективность. Затухание в оптических волокнах обусловлено проявлением следующих потерь:
α
c
– собственные потери волоконных волноводов
α
k
– дополнительные кабельные потери
α
ik
– потери на поглощение в инфракрасной области
α
pr
– потери, вызванные присутствием в оптических волокнах примесей
Собственные потери волоконных световодов состоят, в свою очередь, из потерь на поглощение α p и потерь на рассеяние α r :
Затухание в результате поглощения связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, существенно зависит от свойств материала оптического волокна и рассчитывается по следующей формуле:
tgδ – тангенс угла диэлектрических потерь
Затухание в инфракрасной области, расположенной в диапазоне длин волн свыше 1,6 мкм, рассчитывается по формуле:
C и k – постоянные коэффициенты. Для кварцевого стекла C = 0,9; k = (0,7—0,9) мкм.
При рассеянии света на неоднородностях лучи расходятся в направлениях, часть которых имеет меньший угол падения, чем угол полного внутреннего отражения. Одни лучи при этом покидают сердцевину и уходят в оболочку, а другие, оставаясь в ней, возвращаются обратно к источнику излучения. Такое рассеяние присутствует в любом волоконном световоде; оно получило название рэлеевского рассеяния. Затухание на рассеяние можно оценить по следующей формуле:
С – коэффициент рэлеевского рассеяния.
Одним из понятий в ВОЛС является понятие окна прозрачности. Это область в спектре частот светового излучения, в которой затухание в оптическом волокне минимально. Именно на эти длины волн светового излучения ориентируются при производстве приемо-передатчиков ВОЛС. Первое окно прозрачности наблюдается на длине волны 0,85 мкм, на которой величина затухания составляет 1,8 дБ/км, второе соответствует длине волны 1,31 мкм, на которой затухание составляет 0,36 мкм, а третье наблюдается на длине волны 1,55 мкм, на которой затухание составляет 0,22 дБ/км.
В процессе изготовления волоконно оптических кабелей возникают дополнительные, так называемые кабельные потери, к которым относятся потери на макро и микроизгибах. При изготовлении кабеля оптическое волокно в кабеле располагается в свободно, поскольку оптоволокно подвержено разрушению при растяжении более, чем на 1%. Следовательно оптическая длина волокна в кабеле как правило больше длины самого кабеля. При этом в волокне возникают макро и микроизгибы при его расположении в полости волоконно-оптического кабеля, что также сказывается на затухании светового сигнала в случае, если световой луч падает на границу раздела среда оптоволокна под углом, который больше угла полного отражения. Таким образом световой луч выходит за пределы сердечника оптического волокна.
Потери могут возникать также в результате случайных микроизгибов оптического волокна, которые происходят в процессе наложения защитного покрытия и изготовления оптических волокон в результате температурных расширений и сжатий непосредственно волокна и его защитных покрытий. Размах таких отклонений составляет менее 1 мкм, а шаг — менее 1 мм. К макроизгибам относятся также изгиб оптического волокна в результате монтажа кабельной линии или укладки запасов кабеля в телекоммуникационные шкафы, когда пренебрегают минимально рекомендованным радиусом изгиба оптического кабеля.
