දෘශ්‍ය තන්තු ද්‍රව්‍යවල අවශෝෂණ අලාභය පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක පැහැදිලි කිරීම

දෘශ්‍ය තන්තු නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිතා කරන ද්‍රව්‍යයට ආලෝක ශක්තිය අවශෝෂණය කළ හැකිය. දෘශ්‍ය තන්තු ද්‍රව්‍යවල අංශු ආලෝක ශක්තිය අවශෝෂණය කිරීමෙන් පසු, ඒවා කම්පනය සහ තාපය නිපදවන අතර ශක්තිය විසුරුවා හරින අතර එමඟින් අවශෝෂණ අලාභයක් සිදු වේ.මෙම ලිපියෙන් දෘශ්‍ය තන්තු ද්‍රව්‍යවල අවශෝෂණ අලාභය විශ්ලේෂණය කෙරේ.

පදාර්ථය පරමාණු සහ අණු වලින් සමන්විත වන බවත්, පරමාණු පරමාණුක න්‍යෂ්ටීන් සහ බාහිර න්‍යෂ්ටික ඉලෙක්ට්‍රෝන වලින් සමන්විත වන බවත්, ඒවා පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය වටා යම් කක්ෂයක භ්‍රමණය වන බවත් අපි දනිමු. මෙය අප ජීවත් වන පෘථිවිය මෙන්ම සිකුරු සහ අඟහරු වැනි ග්‍රහලෝක සියල්ලම සූර්යයා වටා භ්‍රමණය වන ආකාරයටම වේ. සෑම ඉලෙක්ට්‍රෝනයකටම නිශ්චිත ශක්තියක් ඇති අතර එය නිශ්චිත කක්ෂයක පවතී, නැතහොත් වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, සෑම කක්ෂයකටම නිශ්චිත ශක්ති මට්ටමක් ඇත.

පරමාණුක න්‍යෂ්ටියට සමීප කක්ෂීය ශක්ති මට්ටම් අඩු වන අතර, පරමාණුක න්‍යෂ්ටියට වඩා ඈතින් ඇති කක්ෂීය ශක්ති මට්ටම් වැඩි වේ.කක්ෂ අතර ශක්ති මට්ටමේ වෙනසෙහි විශාලත්වය ශක්ති මට්ටමේ වෙනස ලෙස හැඳින්වේ. ඉලෙක්ට්‍රෝන අඩු ශක්ති මට්ටමක සිට ඉහළ ශක්ති මට්ටමකට සංක්‍රමණය වන විට, ඒවාට අනුරූප ශක්ති මට්ටමේ වෙනසෙහි ශක්තිය අවශෝෂණය කර ගැනීමට අවශ්‍ය වේ.

දෘශ්‍ය තන්තු වලදී, යම් ශක්ති මට්ටමක ඉලෙක්ට්‍රෝන ශක්ති මට්ටමේ වෙනසට අනුරූප තරංග ආයාමයක ආලෝකයෙන් විකිරණය කළ විට, අඩු ශක්ති කාක්ෂිකවල පිහිටා ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉහළ ශක්ති මට්ටම් සහිත කාක්ෂික බවට සංක්‍රමණය වේ.මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝනය ආලෝක ශක්තිය අවශෝෂණය කරන අතර එමඟින් ආලෝකය අවශෝෂණය වීම නැති වේ.

දෘශ්‍ය තන්තු නිෂ්පාදනය සඳහා මූලික ද්‍රව්‍යය වන සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් (SiO2) ආලෝකය අවශෝෂණය කරයි, එකක් පාරජම්බුල අවශෝෂණය ලෙසත් අනෙක අධෝරක්ත අවශෝෂණය ලෙසත් හැඳින්වේ. වර්තමානයේ, ෆයිබර් ඔප්ටික් සන්නිවේදනය සාමාන්‍යයෙන් ක්‍රියාත්මක වන්නේ 0.8-1.6 μm තරංග ආයාම පරාසය තුළ පමණි, එබැවින් අපි මෙම වැඩ කරන ප්‍රදේශයේ පාඩු ගැන පමණක් සාකච්ඡා කරමු.

ක්වාර්ට්ස් වීදුරු වල ඉලෙක්ට්‍රොනික සංක්‍රාන්ති මගින් ජනනය වන අවශෝෂණ උච්චතම අවස්ථාව පාරජම්බුල කලාපයේ තරංග ආයාමය 0.1-0.2 μm පමණ වේ. තරංග ආයාමය වැඩි වන විට, එහි අවශෝෂණය ක්‍රමයෙන් අඩු වේ, නමුත් බලපෑමට ලක් වූ ප්‍රදේශය පුළුල් වන අතර, 1 μm ට වැඩි තරංග ආයාම කරා ළඟා වේ. කෙසේ වෙතත්, අධෝරක්ත කලාපයේ ක්‍රියාත්මක වන ක්වාර්ට්ස් දෘශ්‍ය තන්තු වලට UV අවශෝෂණය එතරම් බලපෑමක් ඇති නොකරයි. උදාහරණයක් ලෙස, 0.6 μm තරංග ආයාමයකින් යුත් දෘශ්‍ය ආලෝක කලාපයේ, පාරජම්බුල අවශෝෂණය 1dB/km දක්වා ළඟා විය හැකි අතර, එය 0.8 μm තරංග ආයාමයකින් 0.2-0.3dB/km දක්වා අඩු වන අතර 1.2 μm තරංග ආයාමයකින් 0.1dB/km පමණ වේ.

ක්වාර්ට්ස් තන්තු වල අධෝරක්ත අවශෝෂණ අලාභය ජනනය වන්නේ අධෝරක්ත කලාපයේ ද්‍රව්‍යයේ අණුක කම්පනය මගිනි. 2 μm ට වැඩි සංඛ්‍යාත කලාපයේ කම්පන අවශෝෂණ උච්ච කිහිපයක් ඇත. දෘශ්‍ය තන්තු වල විවිධ මාත්‍රණ මූලද්‍රව්‍යවල බලපෑම හේතුවෙන්, ක්වාර්ට්ස් තන්තු වලට 2 μm ට වැඩි සංඛ්‍යාත කලාපයේ අඩු අලාභ කවුළුවක් තිබීම කළ නොහැක්කකි. 1.85 μm තරංග ආයාමයකදී න්‍යායාත්මක සීමාව අලාභය ldB/km වේ.පර්යේෂණ හරහා, ක්වාර්ට්ස් වීදුරු වල කරදර ඇති කරන "විනාශකාරී අණු" ඇති බව ද සොයා ගන්නා ලදී, ප්‍රධාන වශයෙන් තඹ, යකඩ, ක්‍රෝමියම්, මැංගනීස් වැනි හානිකර සංක්‍රාන්ති ලෝහ අපද්‍රව්‍ය. මෙම 'දුෂ්ටයන්' ආලෝකයේ ආලෝකය යටතේ කෑදර ලෙස ආලෝක ශක්තිය අවශෝෂණය කර, පැන පැන පැන, ආලෝක ශක්තිය නැති වීමට හේතු වේ. 'කරදර ඇති කරන්නන්' ඉවත් කිරීම සහ දෘශ්‍ය තන්තු නිෂ්පාදනය කිරීමට භාවිතා කරන ද්‍රව්‍ය රසායනිකව පිරිසිදු කිරීම මගින් පාඩු බෙහෙවින් අඩු කළ හැකිය.

ක්වාර්ට්ස් දෘශ්‍ය තන්තු වල තවත් අවශෝෂණ ප්‍රභවයක් වන්නේ හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් (OH -) අවධියයි. හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් තන්තුවේ ක්‍රියාකාරී කලාපයේ අවශෝෂණ උච්ච තුනක් ඇති බව සොයාගෙන ඇති අතර ඒවා 0.95 μm, 1.24 μm සහ 1.38 μm වේ. ඒවා අතර, 1.38 μm තරංග ආයාමයේදී අවශෝෂණ අලාභය වඩාත් දරුණු වන අතර තන්තුවට විශාලතම බලපෑම ඇති කරයි. 1.38 μm තරංග ආයාමයකදී, 0.0001 පමණක් අන්තර්ගතයක් සහිත හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් අයන මගින් ජනනය වන අවශෝෂණ උච්ච අලාභය 33dB/km තරම් ඉහළ අගයක් ගනී.

මෙම හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් අයන පැමිණෙන්නේ කොහෙන්ද? හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් අයන සඳහා බොහෝ ප්‍රභවයන් තිබේ. පළමුව, දෘශ්‍ය තන්තු නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිතා කරන ද්‍රව්‍යවල තෙතමනය සහ හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් සංයෝග අඩංගු වන අතර, ඒවා අමුද්‍රව්‍ය පිරිසිදු කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී ඉවත් කිරීමට අපහසු වන අතර අවසානයේ දෘශ්‍ය තන්තු වල හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් අයන ආකාරයෙන් පවතී; දෙවනුව, දෘශ්‍ය තන්තු නිෂ්පාදනයේදී භාවිතා කරන හයිඩ්‍රජන් සහ ඔක්සිජන් සංයෝගවල තෙතමනය කුඩා ප්‍රමාණයක් අඩංගු වේ; තෙවනුව, රසායනික ප්‍රතික්‍රියා හේතුවෙන් දෘශ්‍ය තන්තු නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියේදී ජලය ජනනය වේ; සිව්වැන්න නම් බාහිර වාතය ඇතුළු වීම ජල වාෂ්ප ගෙන ඒමයි. කෙසේ වෙතත්, නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය දැන් සැලකිය යුතු මට්ටමකට වර්ධනය වී ඇති අතර, හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් අයනවල අන්තර්ගතය ප්‍රමාණවත් තරම් අඩු මට්ටමකට අඩු කර ඇති අතර එමඟින් දෘශ්‍ය තන්තු කෙරෙහි එහි බලපෑම නොසලකා හැරිය හැකිය.