Prawidłowa odpowiedź to absorpcja jonowa i właśnie to zjawisko leży u podstaw wyznaczenia tzw. okien optycznych w światłowodach. W praktyce chodzi o to, że szkło, z którego wykonany jest światłowód, nie tłumi jednakowo wszystkich długości fali. W pewnych zakresach widma współczynnik tłumienia jest wyraźnie mniejszy, bo m.in. słabiej ujawniają się pasma absorpcyjne związane z jonami domieszek, zanieczyszczeń, wiązań OH⁻ i innymi drganiami sieci krystalicznej. Właśnie te „dołki” w charakterystyce tłumienia opisanej np. w standardach ITU-T G.652 czy G.655 nazywamy oknami transmisyjnymi (około 850 nm, 1310 nm, 1550 nm oraz rozszerzone pasma C, L itd.). Moim zdaniem dobrze jest to sobie wyobrazić tak: rysujesz wykres tłumienia [dB/km] w funkcji długości fali. W miejscach, gdzie absorpcja jonowa i inne mechanizmy strat są minimalne, pojawiają się doliny – i tam właśnie projektanci systemów WDM, CWDM, DWDM lokują kanały transmisyjne, bo sygnał może lecieć dziesiątki czy setki kilometrów z minimalnym wzmocnieniem. To jest absolutna podstawa projektowania sieci szkieletowych i dostępowych. W zastosowaniach praktycznych wybór okien optycznych determinuje dobór źródła światła (diody LED, lasery DFB, EML), typu światłowodu (np. G.652D zoptymalizowany pod 1310 i 1550 nm), a także rodzaj wzmacniaczy (EDFAs pracują głównie w paśmie C około 1550 nm, bo tam absorpcja materiałowa jest niska). W systemach PON, GPON, XGS-PON czy w 100G/400G Ethernet dobór długości fali zawsze jest powiązany z tym, gdzie materiał światłowodu ma najniższe straty absorpcyjne. Z mojego doświadczenia widać, że inżynierowie transmisji bardzo pilnują, żeby pracować jak najbliżej minimum tłumienia materiałowego, bo każdy dodatkowy dB strat to dodatkowe wzmacniacze, regeneratory i po prostu większe koszty utrzymania sieci. Podsumowując: to właśnie charakterystyka absorpcji (w tym absorpcji jonowej) szkła telekomunikacyjnego „wydziela” wygodne pasma, w których transmisja jest najbardziej efektywna energetycznie i ekonomicznie. Dlatego mówi się, że ustanowienie okien optycznych jest spowodowane występowaniem zjawisk absorpcyjnych w materiale światłowodu.
W światłowodach występuje kilka różnych zjawisk fizycznych, które wpływają na transmisję sygnału, ale nie wszystkie one są odpowiedzialne za wyznaczenie tak zwanych okien optycznych. Bardzo łatwo jest pomylić pojęcia: coś pogarsza sygnał, więc wydaje się, że to od razu definiuje okno pracy. W rzeczywistości okna optyczne wynikają głównie z charakterystyki tłumienia materiału, a konkretnie z absorpcji w szkle światłowodowym. Dyspersja oczywiście jest ogromnie ważna w telekomunikacji światłowodowej, bo powoduje rozmycie impulsów w czasie. Są różne rodzaje: dyspersja materiałowa, falowodowa, modalna. Projektanci starają się ją minimalizować, projektując światłowody o przesuniętym minimum dyspersji (np. standard ITU-T G.655) albo stosując kompensację dyspersji. Jednak dyspersja nie definiuje okien optycznych – ona wpływa na maksymalną przepływność i długość regeneracyjnych odcinków, ale okna są wyznaczone przez straty mocy, a nie przez zniekształcenia kształtu impulsu. Rozpraszanie (szczególnie Rayleigha) rzeczywiście jest jednym z głównych mechanizmów strat w światłowodzie, zwłaszcza dla krótszych długości fali. To rozpraszanie powoduje, że tłumienie rośnie, gdy schodzimy z długością fali w stronę 800–900 nm. Natomiast samo rozpraszanie nie tworzy wyraźnych „dziur” w charakterystyce tłumienia, tylko raczej monotoniczny trend. Okna optyczne pojawiają się tam, gdzie suma różnych mechanizmów strat (rozpraszanie, absorpcja jonowa, absorpcja wody, fononowa) ma lokalne minima. Intuicyjny błąd polega na tym, że skoro rozpraszanie jest wszędzie, to wydaje się, że ono definiuje pasma pracy, ale branżowo patrzy się na całkowitą krzywą tłumienia, a kluczowe są minima związane z absorpcją. Pojawia się też czasem mylne przekonanie, że nieliniowości całkowitego wewnętrznego odbicia albo ogólnie zjawiska nieliniowe w światłowodzie decydują o oknach transmisyjnych. To trochę pomieszanie pojęć. Całkowite wewnętrzne odbicie jest podstawą prowadzenia światła w rdzeniu i dla typowych poziomów mocy w systemach telekomunikacyjnych zachowuje się bardzo liniowo. Nieliniowości, takie jak efekt Kerr’a, samoograniczanie fazy, mieszanie czterofalowe czy rozpraszanie Ramana i Brillouina, mają znaczenie przy dużych gęstościach mocy i wielu kanałach WDM, ale one ograniczają głównie maksymalną moc i zagęszczenie kanałów, a nie wyznaczają zakresy długości fali na poziomie podstawowym. Kluczowe jest zrozumienie, że okna optyczne to wynik analizy widmowej tłumienia materiału: inżynierowie mierzą, przy jakich długościach fali szkło ma najmniejsze straty absorpcyjne oraz jak układają się pasma związane z jonami domieszek i grupami OH⁻. Na tej podstawie, a potem w standardach takich jak ITU-T G.650.x, G.652, G.653 itd., zdefiniowano zakresy, w których opłaca się pracować. Błędne odpowiedzi wynikają zwykle z uproszczenia: „coś szkodzi sygnałowi, więc pewnie przez to są okna”. W praktyce trzeba patrzeć na pełną charakterystykę strat w funkcji długości fali i rozróżniać mechanizmy, które tylko ograniczają parametry systemu, od tych, które realnie kształtują dopuszczalne pasma pracy światłowodu.