ஒளியியல் இழைப் பொருட்களில் உறிஞ்சுதல் இழப்பு பற்றிய விரிவான விளக்கம்

ஒளியியல் இழைகளை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தப்படும் பொருள் ஒளி ஆற்றலை உறிஞ்சும். ஒளியியல் இழை பொருட்களில் உள்ள துகள்கள் ஒளி ஆற்றலை உறிஞ்சிய பிறகு, அவை அதிர்வு மற்றும் வெப்பத்தை உருவாக்கி, ஆற்றலைச் சிதறடித்து, உறிஞ்சுதல் இழப்பை ஏற்படுத்துகின்றன.இந்தக் கட்டுரை ஆப்டிகல் ஃபைபர் பொருட்களின் உறிஞ்சுதல் இழப்பை பகுப்பாய்வு செய்யும்.

பொருள் அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளால் ஆனது என்பதையும், அணுக்கள் அணுக்கருக்கள் மற்றும் புற-கரு எலக்ட்ரான்களால் ஆனது என்பதையும் நாம் அறிவோம், அவை அணுக்கருவைச் சுற்றி ஒரு குறிப்பிட்ட சுற்றுப்பாதையில் சுழல்கின்றன. இது நாம் வாழும் பூமியைப் போலவே, வெள்ளி மற்றும் செவ்வாய் போன்ற கிரகங்களும் சூரியனைச் சுற்றி வருகின்றன. ஒவ்வொரு எலக்ட்ரானும் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட சுற்றுப்பாதையில் உள்ளது, அல்லது வேறுவிதமாகக் கூறினால், ஒவ்வொரு சுற்றுப்பாதையும் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மட்டத்தைக் கொண்டுள்ளது.

அணுக்கருவுக்கு அருகில் உள்ள சுற்றுப்பாதை ஆற்றல் அளவுகள் குறைவாக இருக்கும், அதே சமயம் அணுக்கருவிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள சுற்றுப்பாதை ஆற்றல் அளவுகள் அதிகமாக இருக்கும்.சுற்றுப்பாதைகளுக்கு இடையிலான ஆற்றல் மட்ட வேறுபாட்டின் அளவு ஆற்றல் மட்ட வேறுபாடு எனப்படும். எலக்ட்ரான்கள் குறைந்த ஆற்றல் மட்டத்திலிருந்து அதிக ஆற்றல் மட்டத்திற்கு மாறும்போது, ​​அவை தொடர்புடைய ஆற்றல் மட்ட வேறுபாட்டில் ஆற்றலை உறிஞ்ச வேண்டும்.

ஒளியியல் இழைகளில், ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மட்டத்தில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆற்றல் மட்ட வேறுபாட்டிற்கு ஒத்த அலைநீளத்தின் ஒளியால் கதிர்வீச்சு செய்யப்படும்போது, ​​குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஆர்பிட்டால்களில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் அதிக ஆற்றல் மட்டங்களைக் கொண்ட ஆர்பிட்டால்களாக மாறும்.இந்த எலக்ட்ரான் ஒளி ஆற்றலை உறிஞ்சி, ஒளியை உறிஞ்சுவதில் இழப்பை ஏற்படுத்துகிறது.

ஒளியியல் இழைகளை உற்பத்தி செய்வதற்கான அடிப்படைப் பொருளான சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு (SiO2), தானே ஒளியை உறிஞ்சுகிறது, ஒன்று புற ஊதா உறிஞ்சுதல் என்றும் மற்றொன்று அகச்சிவப்பு உறிஞ்சுதல் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. தற்போது, ​​ஃபைபர் ஆப்டிக் தொடர்பு பொதுவாக 0.8-1.6 μm அலைநீள வரம்பில் மட்டுமே இயங்குகிறது, எனவே இந்த வேலை செய்யும் பகுதியில் உள்ள இழப்புகளைப் பற்றி மட்டுமே விவாதிப்போம்.

குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியில் மின்னணு மாற்றங்களால் உருவாக்கப்படும் உறிஞ்சுதல் உச்சம் புற ஊதா பகுதியில் சுமார் 0.1-0.2 μm அலைநீளம் ஆகும். அலைநீளம் அதிகரிக்கும் போது, ​​அதன் உறிஞ்சுதல் படிப்படியாகக் குறைகிறது, ஆனால் பாதிக்கப்பட்ட பகுதி அகலமானது, 1 μm க்கும் அதிகமான அலைநீளங்களை அடைகிறது. இருப்பினும், அகச்சிவப்பு பகுதியில் செயல்படும் குவார்ட்ஸ் ஆப்டிகல் இழைகளில் UV உறிஞ்சுதல் சிறிதளவு தாக்கத்தையே ஏற்படுத்துகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, 0.6 μm அலைநீளத்தில் தெரியும் ஒளிப் பகுதியில், புற ஊதா உறிஞ்சுதல் 1dB/km ஐ அடையலாம், இது 0.8 μm அலைநீளத்தில் 0.2-0.3dB/km ஆகவும், 1.2 μm அலைநீளத்தில் சுமார் 0.1dB/km ஆகவும் குறைகிறது.

குவார்ட்ஸ் இழையின் அகச்சிவப்பு உறிஞ்சுதல் இழப்பு, அகச்சிவப்புப் பகுதியில் உள்ள பொருளின் மூலக்கூறு அதிர்வுகளால் உருவாக்கப்படுகிறது. 2 μm க்கு மேல் அதிர்வெண் பட்டையில் பல அதிர்வு உறிஞ்சுதல் உச்சங்கள் உள்ளன. ஆப்டிகல் இழைகளில் உள்ள பல்வேறு ஊக்கமருந்து கூறுகளின் செல்வாக்கின் காரணமாக, குவார்ட்ஸ் இழைகள் 2 μm க்கு மேல் அதிர்வெண் பட்டையில் குறைந்த இழப்பு சாளரத்தைக் கொண்டிருப்பது சாத்தியமற்றது. 1.85 μm அலைநீளத்தில் கோட்பாட்டு வரம்பு இழப்பு ldB/km ஆகும்.ஆராய்ச்சியின் மூலம், குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியில் பிரச்சனையை ஏற்படுத்தும் சில "அழிவு தரும் மூலக்கூறுகள்" இருப்பது கண்டறியப்பட்டது, முக்கியமாக தாமிரம், இரும்பு, குரோமியம், மாங்கனீசு போன்ற தீங்கு விளைவிக்கும் இடைநிலை உலோக அசுத்தங்கள். இந்த "வில்லன்கள்" ஒளியின் வெளிச்சத்தில் பேராசையுடன் ஒளி ஆற்றலை உறிஞ்சி, குதித்து, குதித்து, ஒளி ஆற்றலை இழக்கச் செய்கின்றன. 'பிரச்சனையாளர்களை' நீக்குவதும், ஆப்டிகல் ஃபைபர்களை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களை வேதியியல் ரீதியாக சுத்திகரிப்பதும் இழப்புகளை வெகுவாகக் குறைக்கும்.

குவார்ட்ஸ் ஆப்டிகல் ஃபைபர்களில் மற்றொரு உறிஞ்சுதல் மூலமாக ஹைட்ராக்சைடு (OH -) கட்டம் உள்ளது. ஹைட்ராக்சைடு ஃபைபரின் வேலை செய்யும் பட்டையில் மூன்று உறிஞ்சுதல் சிகரங்களைக் கொண்டுள்ளது, அவை 0.95 μm, 1.24 μm மற்றும் 1.38 μm ஆகும். அவற்றில், 1.38 μm அலைநீளத்தில் உறிஞ்சுதல் இழப்பு மிகவும் கடுமையானது மற்றும் ஃபைபரில் மிகப்பெரிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. 1.38 μm அலைநீளத்தில், 0.0001 மட்டுமே உள்ளடக்கம் கொண்ட ஹைட்ராக்சைடு அயனிகளால் உருவாக்கப்படும் உறிஞ்சுதல் சிகர இழப்பு 33dB/km வரை அதிகமாக உள்ளது.

இந்த ஹைட்ராக்சைடு அயனிகள் எங்கிருந்து வருகின்றன? ஹைட்ராக்சைடு அயனிகளின் பல ஆதாரங்கள் உள்ளன. முதலாவதாக, ஆப்டிகல் ஃபைபர்களை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களில் ஈரப்பதம் மற்றும் ஹைட்ராக்சைடு சேர்மங்கள் உள்ளன, அவை மூலப்பொருள் சுத்திகரிப்பு செயல்பாட்டின் போது அகற்றுவது கடினம் மற்றும் இறுதியில் ஆப்டிகல் ஃபைபர்களில் ஹைட்ராக்சைடு அயனிகளின் வடிவத்தில் இருக்கும்; இரண்டாவதாக, ஆப்டிகல் ஃபைபர்களை உற்பத்தி செய்வதில் பயன்படுத்தப்படும் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் சேர்மங்கள் ஒரு சிறிய அளவு ஈரப்பதத்தைக் கொண்டுள்ளன; மூன்றாவதாக, வேதியியல் எதிர்வினைகள் காரணமாக ஆப்டிகல் ஃபைபர்களை உற்பத்தி செய்யும் போது நீர் உருவாகிறது; நான்காவது, வெளிப்புறக் காற்றின் நுழைவு நீர் நீராவியை கொண்டு வருகிறது. இருப்பினும், உற்பத்தி செயல்முறை இப்போது கணிசமான அளவிற்கு வளர்ந்துள்ளது, மேலும் ஹைட்ராக்சைடு அயனிகளின் உள்ளடக்கம் போதுமான அளவு குறைந்த அளவிற்குக் குறைக்கப்பட்டுள்ளது, இதனால் ஆப்டிகல் ஃபைபர்களில் அதன் தாக்கத்தை புறக்கணிக்க முடியும்.