近红外 O/E/S/C/L/U 波段 - 光电知识科普

近红外 O/E/S/C/L/U 波段 - 光电知识科普

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/weixin_42269028/article/details/145161727

近红外光（Near Infrared，NIR）是介于可见光和中红外光之间的电磁波，波长范围通常在 0.75 微米至 2.5 微米之间。在这一波段内，根据波长的不同，可以进一步划分为 O、E、S、C、L、U 六个波段，每个波段都有其独特的特性和应用场景。本文将详细介绍这些波段的划分、特性及其在光纤通信和传感等领域的应用。

近红外 O/E/S/C/L/U 波段

在近红外波段，以下是更详细的 O、E、S、C、L、U 波段的划分：

O 波段（Original Band）

• 波长范围：约 1260 - 1360 nm。
• 特性与应用
• 在光纤通信中，O 波段是较早使用的波段之一。这个波段相对处于近红外区域的较长波长部分，其传输特性受到光纤的一些固有属性的影响。
• 光纤在该波段的色散相对较低，但是存在较高的氢氧根离子（OH⁻）吸收峰，这会导致一定程度的信号衰减。不过，对于一些短距离或对传输速率要求不是特别高的光纤链路来说，O 波段可以提供相对稳定的传输。
• 常用于城域网（MAN）中的短距离通信和一些对成本较为敏感的网络部署，在某些情况下可以利用其较低的色散特性，减少信号失真。

E 波段（Extended Band）

• 波长范围：约 1360 - 1460 nm。
• 特性与应用
• 同样受到光纤中氢氧根离子吸收的影响，E 波段在这个范围内的吸收比 O 波段更为显著，这使得该波段在早期光纤通信中的应用受到了较大限制。
• 然而，随着技术的进步，对于一些特殊设计的光纤，通过减少光纤中的氢氧根离子含量，可以部分克服这个问题。目前在一些特定的光通信场景中，E 波段可以用于增加光纤通信系统的可用带宽，特别是在需要扩展传输频段的情况下。
• 该波段在光纤传感领域也有一定的应用潜力，例如基于吸收或散射原理的光纤传感器，可用于测量温度、应变等物理量，通过对 E 波段光谱的分析可以实现高精度的测量。

S 波段（Short Band）

• 波长范围：约 1460 - 1530 nm。
• 特性与应用
• 相比 O 和 E 波段，S 波段在光纤通信中的性能有一定提升，因为它避开了氢氧根离子的强吸收区域。
• 它的波长较短，可支持更高的数据传输速率，适合于高速光通信链路。同时，在光纤放大器的增益范围中处于一个相对平坦的区域，可与掺铒光纤放大器（EDFA）结合使用，用于实现长距离、大容量的光传输。
• 在光纤传感方面，S 波段可用于分布式光纤传感，通过监测该波段的光信号在光纤中的传输特性变化，如布里渊散射或拉曼散射，来检测光纤沿线的温度、应变分布。

C 波段（Compromise Band）

• 波长范围：约 1530 - 1565 nm。
• 特性与应用
• C 波段是目前光纤通信中最常用的波段之一，它与掺铒光纤放大器（EDFA）的增益带宽高度匹配。
• 该波段具有较低的衰减和良好的传输特性，是实现长距离、高速率、大容量光纤通信的主要波段。在密集波分复用（DWDM）系统中被广泛应用，多个不同波长的光信号可以在该波段内复用，通过一根光纤同时传输，大大提高了光纤的传输容量。
• 在光网络中，用于构建长途干线和城域骨干网络，能够实现不同城市或地区之间的高速数据传输，同时也用于构建数据中心之间的高速连接。

L 波段（Long Band）

• 波长范围：约 1565 - 1625 nm。
• 特性与应用
• L 波段的光纤传输特性与 C 波段相似，但具有更宽的带宽，并且与 EDFA 的增益范围有部分重叠，可进一步扩展光纤通信系统的可用带宽。
• 可以作为 C 波段的补充，在密集波分复用系统中，当 C 波段的信道资源被充分利用后，可利用 L 波段继续增加传输信道数量，提高光纤链路的总传输容量。
• 在光纤传感领域，可用于实现一些特殊的传感应用，例如基于光纤光栅的传感器，利用该波段的光可以实现对环境参数的精确监测，在石油、天然气管道监测，桥梁和建筑物结构健康监测等领域有广泛应用。

U 波段（Ultra Band）

• 波长范围：约 1625 - 1675 nm。
• 特性与应用
• U 波段在光纤中的衰减相对较高，但在某些特定的光纤类型中，如特种光纤或优化过的低水峰光纤中，可作为扩展的传输波段。
• 可用于特殊的光纤网络，例如一些对带宽要求极高的科学研究网络或专用网络，需要利用整个近红外波段来实现超高速、超大容量的数据传输。
• 在光纤测试和监控方面，U 波段的光可以用于检测光纤链路中的一些特殊故障或异常，因为不同的故障模式可能会对 U 波段的光产生独特的影响，可用于光纤链路的故障定位和维护。

小结

在近红外波段的不同波段划分中，需要根据具体的应用需求和传输环境来选择合适的波段。例如，对于长距离通信，C 波段和 L 波段由于其出色的传输特性和放大器的支持通常是首选；对于一些特殊的网络扩展需求或传感应用，可能会涉及到其他波段的使用。同时，随着技术的发展，对不同波段的使用也会随着新的光纤制造技术、光器件技术以及通信和传感技术的进步而不断变化。