Tłumienie i okna transmisyjne

Światło słabnie w miarę przechodzenia przez szkło, a to, jak bardzo, zależy od długości fali — krzywa z dwoma garbami i trzema dolinami, która zdecydowała, jakich długości fali używa cała branża. Ta strona wyjaśnia, skąd bierze się strata (rozpraszanie, absorpcja, pik wodny), podaje jej wartość na kilometr dla każdego typu światłowodu i okna, dodaje straty skupione złączy i spawów oraz pokazuje, jak suma zamienia się w kolumnę „dB” każdego budżetu mocy łącza.

Skąd biorą się straty

Mechanizm	Fizyka	Zależność od długości fali	Udział przy 1550 nm
Rozpraszanie Rayleigha	wahania gęstości zamrożone w szkle rozpraszają światło we wszystkich kierunkach	∝ 1/λ⁴ — dominuje przy krótkich długościach fali	~0,15 dB/km z 0,2
Absorpcja w podczerwieni	drgania sieci krzemionkowej	rośnie gwałtownie powyżej 1 600 nm	mała przy 1550, zamyka okno powyżej 1 700
Absorpcja OH⁻ (wodna)	jony hydroksylowe z produkcji	szczyt przy 1 383 nm (oraz 1 240, 950 nm)	0 w światłowodzie o niskim piku wodnym; do 1–2 dB/km w starym światłowodzie
Absorpcja jonów metali	zanieczyszczenia Fe, Cu, Cr	—	pomijalna we współczesnym światłowodzie
Zgięcia	makro- i mikrozgięcia	rośnie wraz z długością fali	zależy od projektu (Światło w światłowodzie)
Absorpcja UV	przejścia elektronowe	znacznie poniżej 800 nm	nieistotna dla telekomunikacji

Minimum sumy przypada na ≈ 1 550 nm (0,17–0,20 dB/km w najlepszym światłowodzie) — dlatego właśnie tam działają łącza dalekiego zasięgu i DWDM.

Okna

Okno	Długość fali	Typowe tłumienie (SMF)	Typowe tłumienie (MMF)	Kto go używa
1., 850 nm	770–910	— (tylko wielomodowe)	2,5–3,5 dB/km	optyka SR na VCSEL, od 1000BASE-SX do 800G-SR8; SWDM
2., 1310 nm (pasmo O)	1 260–1 360	0,32–0,40 dB/km	0,6–1,5 (MMF przy 1300)	LX/LR/DR/FR, dolne pasmo CWDM, PON upstream, dyspersja zerowa
Pasmo E	1 360–1 460	0,35 (tylko światłowód o niskim piku wodnym)	—	kanały CWDM 1371–1451
Pasmo S	1 460–1 530	0,25	—	PON XG-PON upstream? nie — GPON downstream 1490, CWDM 1471–1511
3., 1550 nm (pasmo C)	1 530–1 565	0,18–0,22 dB/km	—	ER/ZR, DWDM, pasmo wzmocnienia EDFA, PON wideo/1550
Pasmo L	1 565–1 625	0,20–0,25	—	rozszerzenie DWDM, PON XG-PON downstream 1577, monitoring 1625
Pasmo U	1 625–1 675	0,3+	—	monitoring OTDR działających systemów

Nazwy pasm i plany kanałów: Pasma długości fali.

Tłumienie według typu światłowodu

Światłowód	850 nm	1310 nm	1383 nm	1550 nm	1625 nm	Maksima normowe
OM1 (62,5 µm)	3,5	1,5 (1300)	—	—	—	TIA-568
OM2–OM5 (50 µm)	3,0 (2,3 typ.)	1,5 (0,7 typ.)	—	—	—	TIA-568
OS1 (wewnętrzny, bufor ścisły)	—	1,0	—	1,0	—	ISO 11801
OS2 / G.652.D (niski pik wodny)	—	0,35 (0,4 maks.)	≤ 0,4	0,20 (0,3 maks.)	0,23	ITU-T G.652.D
G.652.B (starszy, z pikiem wodnym)	—	0,35	1–2	0,22	0,3	G.652.B
G.655 NZ-DSF	—	—	—	0,22	0,25	G.655
G.654.E, ultraniskostratny	—	—	—	0,17	0,19	G.654
G.657, niewrażliwy na zgięcia	—	0,35	—	0,20	0,23	G.657

Zasada terenowa: do projektowania używaj maksimum podanego przez producenta kabla (0,35/0,22), do diagnostyki usterek — wartości zmierzonej.

Straty skupione

Element	Typowa wartość	Zapas projektowy	Uwagi
Para złączy, jednomodowe UPC, czyste	0,1–0,3 dB	0,5 dB (TIA), 0,75 dB (starsze projekty)	złącza klasy B ≤ 0,25 dB typowo
Para złączy, APC	0,1–0,3 dB	0,5 dB	plus tłumienność odbiciowa ≥ 60 dB
Para złączy, wielomodowe	0,1–0,5 dB	0,75 dB	—
Para MPO-12/16	0,2–0,5 dB (niskostratne ≤ 0,35)	0,5–0,75 dB	na parę złączonych wtyków, wszystkie włókna
Spaw termiczny, jednomodowy	0,02–0,1 dB	0,1–0,3 dB	mierzony OTDR-em
Spaw termiczny, wielomodowy	0,05–0,2 dB	0,3 dB	—
Spaw mechaniczny	0,2–0,5 dB	0,5 dB	naprawy tymczasowe
Zabrudzone złącze	0,5–3 dB	—	najczęstsza spośród wszystkich strat (Usterki infrastruktury)
Splitter 1:2	3,5 dB	3,9 dB	każde podwojenie dodaje ≈ 3,2–3,5 dB
Splitter 1:32	17 dB	17,5–18 dB	PON (Klasy ODN)
Multiplekser CWDM (8 kanałów)	1,0–2,0 dB	2,5 dB	na przejście; ×2 dla multipleksera i demultipleksera (Budżet CWDM)
DWDM AWG (40 kanałów)	3–5 dB	5–7 dB	na przejście
Tłumik stały	1–20 dB nominalnie	± 0,5 dB	aby zapobiec przesterowaniu odbiornika

Sumowanie strat

Straty całkowite = Σ(długość światłowodu × dB/km) + Σ(pary złączy) + Σ(spawy) + Σ(urządzenia pasywne).

Przykładowe łącze	Światłowód	Złącza	Spawy	Urządzenia	Suma
10 km SMF przy 1310 nm, 4 pary złączy, 4 spawy	3,5	2,0 (projekt) / 0,8 (typ.)	0,4 / 0,2	—	5,9 projekt / 4,5 typowo
40 km SMF przy 1550 nm, 4 pary, 12 spawów	8,8	2,0	1,2	—	12,0
300 m OM4 przy 850 nm, 2 pary	0,9	1,5	—	—	2,4
20 km GPON przy 1490 nm, split 1:32, 4 pary, 6 spawów	5,0	2,0	0,6	17,5	25,1 (klasa B+ 28 dB)
40 km CWDM przy 1550 z mux/demux	8,8	2,0	1,0	5,0	16,8

Porównaj z budżetem modułu: Inżynieria budżetu łącza.

Długość fali liczy się podwójnie

Strata na kilometr — moduł ER 1550 nm traci 0,2 dB/km, podczas gdy LR 1310 nm traci 0,35; na dystansie 40 km to różnica 6 dB, dlatego ER i ZR pracują przy 1550.
Wrażliwość na zgięcia — straty od zgięć rosną wraz z długością fali; infrastruktura, która przechodzi test przy 1310, może zawieść przy 1550 lub 1577 (XG-PON), a długość fali testowej 1625 nm służy do wykrywania takich zgięć (Testowanie i pomiary).

W CodingBox

DDM modułu daje dwa końce równania — moc Tx tu, moc Rx tam — a różnica, odczytana na stanowisku z wzorcowym patchcordem, a potem w szafie, to strata infrastruktury; porównanie jej z tabelą powyżej pokazuje, czy infrastruktura odpowiada założeniom projektu (DDM w aplikacji, Moc Rx i budżet mocy łącza).

Światło, które wraca zamiast biec dalej — odbicie Fresnela, reflektancja i tłumienność odbiciowa dla każdego komponentu i technologii: Odbicia i tłumienność odbiciowa; jak tłumienie rośnie z wiekiem — wodór, woda, promieniowanie, mikrozgięcia: Niezawodność i starzenie.

Jeśli znajdziesz nieścisłość lub błąd w tym materiale, zaznacz odpowiedni fragment i naciśnij Ctrl+Enter, aby .