氫誘導損耗

氫誘導損耗（hydrogen induced loss）是指外界的氫分子擴散進入光纖中二氧化矽玻璃網路空隙成為溶解性紅外可激活的分子態氫所引起的吸收損耗。

基本介紹

• 中文名：氫誘導損耗
• 外文名：hydrogen induced loss
• 屬於：吸收損耗
• 特點：具有飽和性
• 解決措施：防止纜內充水
• 吸收峰：1.24μm處

簡介

二氧化矽玻璃內氫分子的二次諧波吸收峰在1.24μm處。一般用1.24μm處損耗的上升度量氫分子誘導損耗，如光纖中氫濃度為10¹⁸分子/cm³，上升值大於3dB/km。因為存在著氫分子的伸縮振動和旋轉振動與矽氧四面體固有的四種振動模式及Si-O-Ge鍵振動模式之間發生各種組合振動，氫分子誘導損耗譜含有一系列吸收峰。每個吸收峰相應於一種組合振動。

氫損產生過程

光纖的氫損，從本質上講，是氫氣擴散入光纖玻璃之中，同時和玻璃中的缺陷發生反應，在一些特徵波長上造成光纖衰減增加的過程，這種過程包括物理過程和化學過程兩個方面。物理過程主要是指氫氣在光纖玻璃中的擴散過程，這個過程中，氫分子並未和玻璃的缺陷發生反應，因此其造成的氫損也僅僅和氫分子的特徵振動有關。

氫損的化學過程在於，氫分子在玻璃中擴散的同時，氫將和玻璃中存在的缺陷發生反應形成某些特定的化學鍵，這些化學鍵的本徵振動或高次振動模，同樣會在其特徵波長上造成衰減增加。研究表明，氫損的主要反應過程為：

Si-OO-Si+H₂→Si-O-H+HO-Si

Si-O-OSi+H₂-→Si-O-O-H+H-Si→SiO-O-Si+H₂

上述反應涉及光纖中兩種主要的結構缺陷，即Si-O O-Si、和Si-O-OSi，分別被稱為非橋氧空心缺陷(NBOHCs)和SirE’心缺陷。這兩種缺陷在富氧過程中有增加的趨勢。

特點

氫分子誘導損耗有如下特點：

(1)室溫下有一定的上升速度並與氫分子擴散速度有一致性；

(2)可逆，即當氫排除後損耗逐步復原；

(3)具有飽和性；

(4)損耗上升值與外界氫的分壓大小有關。

克服損耗途徑

克服氫分子損耗的途徑有：

(1)防止纜內充水；

(2)金屬加強件上加塗聚乙烯被復層；

(3)對矽酮塗料選用最佳配比和固化條件；

(4)選用少釋放氫和不釋放氫的材料作光纖預塗覆材料，例如用CVD法在光纖表面加上200A厚的Si-O-N薄膜，使氫擴散係數下降到5×10-¹⁹cm²/s。