Gubitak vlakana pri savijanju odnosi se na gubitak signala koji nastaje kada se optičko vlakno savije preko određenog radijusa. Ovaj fenomen je posljedica curenja svjetlosti iz jezgre vlakna dok prolazi kroz omotač. Kada se vlakno savije, svjetlosne zrake prolaze kroz potpunu unutrašnju refleksiju na granici jezgra-omotač. Međutim, ako je radijus savijanja premalen, neke od svjetlosnih zraka mogu proći kroz omotač, što rezultira gubitkom.

Gubitak savijanja vlakana zavisi od nekoliko faktora:

Radijus savijanja: Što je manji radijus savijanja, to je veći gubitak savijanja. To je zato što manji radijus savijanja uzrokuje veću zakrivljenost svjetlosnih zraka, što povećava vjerovatnoću curenja kroz oblogu.

Vrsta vlakana: Različite vrste vlakana imaju različite karakteristike gubitka savijanja. Na primjer, jednomodna vlakna obično imaju niže gubitke savijanja u poređenju sa višemodnim vlaknima.

Talasna dužina: Gubitak savijanja može varirati u zavisnosti od talasne dužine svetlosti koja se prenosi kroz vlakno. Neke talasne dužine mogu imati veći gubitak savijanja od drugih.

Dizajn vlakana: Dizajn vlakna, uključujući profil indeksa prelamanja i korištene materijale, može utjecati na gubitak savijanja.

Premaz: Vrsta i kvalitet premaza koji se nanosi na vlakno mogu uticati na njegovu fleksibilnost i otpornost na gubitak savijanja.

Da bi se smanjili gubici savijanja, važno je pažljivo rukovati optičkim vlaknima i izbjegavati prekomjerno savijanje, posebno oštre pregibe. Optički kablovi su često dizajnirani sa zaštitnim slojevima i ojačanjima kako bi se ublažili gubici savijanja i osigurao pouzdan prijenos signala.

U primjeni optičkih vlakana, složeniji tip optičkih gubitaka su gubici usljed mikrosavijanja. Razvojem uređaja i optičkih vlakana, gubici usljed mikrosavijanja postaju sve značajniji faktor gubitaka. U uređaj se uvodi direktnije optičko preključivanje umjesto električnog preključivanja, a vlakno je podložno dugoročnom naprezanju u vrlo malom prostoru. Kod vlakana, tanje vlakno, manji promjer vlakna, bilo smanjenjem debljine premaza ili smanjenjem promjera omotača; Slično tome, kod višejezgrenih vlakana, efektivna debljina omotača će također biti znatno smanjena, što povećava rizik od gubitaka usljed mikrosavijanja.

Gubitak usljed mikrosavijanja i gubitak usljed makrosavijanja doslovno su povezani sa savijanjem, ali postoje očigledne razlike između njih sa stanovišta mehanizma nastanka gubitaka. Stoga je u praktičnim primjenama vrlo važno razlikovati gubitak od mikrosavijanja ili makrosavijanja prema prirodi gubitka, što uključuje ispravnu lokaciju problema i način rješavanja problema.

1. U smislu geometrijske deformacije

Gubitak mikrosavijanja je zapravo gubitak uzrokovan malom deformacijom vlakna, dok je gubitak makrosavijanja gubitak uzrokovan stvarnim savijanjem, a vanjski promjer vlakna ostaje idealna konstanta. Ovo čini jasnu razliku u geometriji. Mala deformacija vlakna može se tretirati kao visokofrekventna perturbacija geometrijskog obima u uzdužnom smjeru vlakna. Ova perturbacija ima dva atributa: amplitudu i frekvenciju. Scena mikrosavijanja dolazi od visoke frekvencije i niske amplitude. Vanjski poremećaj se može simulirati, a njegova frekvencija i amplituda se nasumično mijenjaju s vremenom. Uzimajući Fourierovu transformaciju ove slučajne varijacije, magnituda je ekvivalentna snazi, a postoji odgovarajuća korespondencija između spektralne gustoće snage i prostorne frekvencije.

Ovo je također intuitivno lako razumjeti i izvući kvalitativni zaključak: kada je frekvencija poremećaja vrlo visoka, deformacija vlakna je ujednačena, a utjecaj gubitka mikrosavijanja nije velik. Međutim, kada je frekvencija poremećaja vrlo niska, može doći do stvarnog savijanja, a gubitak makrosavijanja je dominantan.

2. Iz mehanizma gubitka

Kod gubitaka makro-savijanjem, može se smatrati da raspodjela polja modova osnovnog moda (jednomodno vlakno) u vlaknu difundira prema strani savijanja, a dio koji difundira duboko u omotač formirat će zračenje i postepeno se gubiti. Kod gubitaka mikro-savijanjem, dio snage osnovnog moda koji se širi u idealnom vlaknu je povezan s različitim modovima višeg reda pod uvjetom perturbacije. Kako se udaljenost propagacije povećava, snaga koju nose ovi modovi višeg reda zrači se iz Oranovog vlakna s deset elemenata i, naravno, može se ponovo povezati s osnovnim modom.

Analiza gubitaka usljed mikrosavijanja obično se zasniva na teoriji sprezanja modova, a osnovni odnos je pomalo komplikovan.

Gdje je C koeficijent sprege između osnovnog moda i jednog od modova višeg reda, koji pokazuje koliko će snage biti spregnuto iz vođenog moda u mod višeg reda ili mod oblaganja (scenario jednog moda). Qfiber je poremećaj vlakna pod direktnim naprezanjem, a Qenv je poremećaj pod indirektnim naprezanjem kada se okolina promijeni. Tačnost ove analize modeliranja je teška jer su perturbacije koje uzrokuju gubitke mikrosavijanja vrlo slučajne, ali svrha analize je da pruži snažan vodič, a u određenim scenarijima, dodatni koeficijenti se mogu koristiti za aproksimaciju rezultata simulacije.

Olšanski je proučavao i predložio opservacijsku relaciju u ranoj fazi.

a -Poluprečnik jezgra

b - Radijus obloge

Razlika u delta indeksu prelamanja

Modul elastičnosti EE-polimernog premaza

Npr. - Modul elastičnosti optičkog stakla

Za većinu slučajeva upotrebe, ovaj odnos je korisniji

3. Izvor gubitka usljed mikrosavijanja

Izvor gubitka usljed mikrosavijanja su uglavnom vanjski faktori. Ako se vlakno koristi samo kao golo vlakno bez oblikovanja kabela, ako nema vanjske sile u slobodnom prostoru, ne postoji mogućnost gubitka usljed mikrosavijanja. Iako geometrijska nepravilnost samog vlakna može imati mogućnost gubitka usljed mikrosavijanja, utjecaj gubitka usljed mikrosavijanja samog vlakna može se zanemariti jer je test gubitaka uspješno proveden u tvornici. Uzima se u obzir samo utjecaj gubitka usljed mikrosavijanja optičkog vlakna koji odgovara vanjskoj fiksaciji u optičkom kabelu ili uređaju.

Izvori gubitka mikrosavijanja uglavnom dolaze iz tri aspekta

Prvo je sam dizajn vlakna. Sam dizajn vlakna nije izvor gubitaka usljed mikrosavijanja, ali osjetljivost na mikrosavijanje određuje sam dizajn vlakna. Na dizajn jezgre vlakna uglavnom utječe MAC vrijednost. To je u skladu s Olshanskijevom formulom karakteristika.

Što je MAC manji, to će biti manji gubitak usljed mikrosavijanja pod istim vanjskim poremećajem.

To se odražava na specifična vlakna, općenito vlakna G657 imaju manji gubitak mikrosavijanja od vlakana G652.

Iako smanjenje radijusa jezgra i povećanje razlike indeksa prelamanja mogu smanjiti gubitke usljed mikrosavijanja, malo je vjerovatno da će postojati korelacija između parametara vlakna i standardizacije vlakna u scenariju promjene samo jednog parametra dok ostali ostaju nepromijenjeni. Ali trend se nastavlja.

Dizajn omotača u vlaknu također može donijeti poboljšanja. Zavisnost gubitka mikrosavijanja od talasne dužine uveliko varira kada se omotaču doda specifičan dizajn žljeba.

Zavisnost gubitka mikrosavijanja žljebljenog vlakna na slici od talasne dužine veoma se razlikuje od one kod standardnog vlakna. Zavisnost standardnog vlakna od talasne dužine na ovoj slici je neznatno iznad konvencionalnih podataka, uglavnom za vlakno sa žljebljenim dizajnom čiji je gubitak mikrosavijanja izravnan. To znači da uobičajeno lociranje problema i analiza problema moraju uzeti u obzir dizajn vlakna, u suprotnom, samo na osnovu iskustva može biti pogrešno. Ukratko, dizajn vlakna optimizuje gubitak mikrosavijanja, što je korisno za određene scenarije.

Drugo, izvor gubitaka mikrosavijanja povezan je s faktorom optičkog kabela, koji je složeniji. Složenost leži u činjenici da postoji previše vrsta optičkih kabela i dizajn je vrlo različit, ali je relativno lako biti specifičan za određenu vrstu. Tipičan faktor je utjecaj premaza. Intuitivno se također može zaključiti da premaz, kao prva linija obrane za zaštitu vlakna, igra ulogu efektivnog provođenja napona. Ako se premaz koristi kao funkcija prijenosa napona, što je manji unutarnji modul elastičnosti, a veći vanjski modul elastičnosti, to je manja vrijednost funkcije prijenosa napona, a utjecaj odgovarajućih gubitaka mikrosavijanja također je manji. Što je veći promjer premaza, to je utjecaj gubitaka mikrosavijanja svjesno poznat.

Očigledno je da je gubitak mikrosavijanja kod vlakna od 900um mnogo manji od gubitka mikrosavijanja kod vlakna od 250um. Također je poznato da kod istog dizajna optičkog kabla, iako je područje djelovanja vlakna od 900um malo, pod normalnim okolnostima gubitak mikrosavijanja u kablu je zaista mnogo manji.

Treći faktor je utjecaj okoline u kojoj se kabel nalazi. Zbog složenosti gubitaka uslijed mikrosavijanja, trenutno ne postoji standardizirana metoda ispitivanja, a metoda ispitivanja koju pruža IEC/TR62221 se uglavnom koristi direktno. Teško je odrediti perturbaciju. Čak i za određene metode ispitivanja, ispitna okruženja i ispitnu opremu, različite lokacije postavljanja mogu imati različite rezultate. Rezultati različitih laboratorija i različitih metoda ispitivanja ne mogu se direktno upoređivati, već su sve kvalitativna poređenja. Za svoje rezultate ispitivanja, potrebno ih je zasebno procijeniti.