Pèrdua per flexió de la fibra es refereix a la pèrdua de senyal que es produeix quan una fibra òptica es doblega més enllà d'un cert radi. Aquest fenomen es deu a la filtració de llum des del nucli de la fibra a mesura que viatja a través del revestiment. Quan una fibra es doblega, els raigs de llum experimenten una reflexió interna total a la interfície nucli-revestiment. Tanmateix, si el radi de flexió és massa petit, alguns dels raigs de llum poden escapar a través del revestiment, cosa que provoca pèrdues.

La pèrdua per flexió de la fibra depèn de diversos factors:

Radi de flexió: Com més petit sigui el radi de flexió, més alta serà la pèrdua per flexió. Això és degut a que un radi de flexió més petit fa que els raigs de llum experimentin una curvatura més gran, augmentant la probabilitat de fuites a través del revestiment.

Tipus de fibra: Els diferents tipus de fibres tenen diferents característiques de pèrdua per flexió. Per exemple, les fibres monomodals solen tenir pèrdues per flexió més baixes en comparació amb les fibres multimodals.

Longitud d'ona: La pèrdua per flexió pot variar amb la longitud d'ona de la llum transmesa a través de la fibra. Algunes longituds d'ona poden experimentar una pèrdua per flexió més alta que d'altres.

Disseny de fibra: El disseny de la fibra, incloent-hi el perfil de l'índex de refracció i els materials utilitzats, pot influir en la pèrdua per flexió.

Recobriment: El tipus i la qualitat del recobriment aplicat a la fibra poden afectar la seva flexibilitat i resistència a la pèrdua per flexió.

Per minimitzar les pèrdues per flexió, és important manipular les fibres òptiques amb cura i evitar les flexions excessives, especialment les flexions pronunciades. Els cables de fibra òptica sovint es dissenyen amb capes protectores i reforços per mitigar les pèrdues per flexió i garantir una transmissió fiable dels senyals.

En l'aplicació de la fibra òptica, un tipus de pèrdua òptica més complex és la pèrdua per microflexió. Amb el desenvolupament de dispositius i fibres òptiques, la pèrdua per microflexió és un factor de pèrdua més important. S'introdueix una commutació òptica més directa al dispositiu en lloc de la commutació elèctrica, i la fibra és susceptible a estrès a llarg termini en un espai molt reduït. Per a la fibra, com més prima sigui la fibra, més petit serà el diàmetre de la fibra, ja sigui reduint el gruix del recobriment o reduint el diàmetre del revestiment; de la mateixa manera, per a les fibres multinucli, el gruix efectiu del revestiment també es reduirà considerablement, cosa que augmenta el risc de pèrdua per microflexió.

La pèrdua per microflexió i la pèrdua per macroflexió estan relacionades literalment amb la flexió, però hi ha diferències òbvies entre elles des del punt de vista del mecanisme d'aparició de pèrdues. Per tant, en aplicacions pràctiques, és molt necessari distingir la pèrdua de la microflexió o la macroflexió segons la naturalesa de la pèrdua, que implica la ubicació correcta del problema i la manera de resoldre'l.

1. En termes de deformació geomètrica

La pèrdua per microflexió és en realitat una pèrdua introduïda per la lleugera deformació de la fibra, mentre que la pèrdua per macroflexió és la pèrdua introduïda per la flexió real, i el diàmetre exterior de la fibra es manté com la constant ideal. Això fa una clara diferència en la geometria. La petita deformació de la fibra es pot tractar com la pertorbació d'alta freqüència de la circumferència geomètrica en la direcció longitudinal de la fibra. Aquesta pertorbació té dos atributs: amplitud i freqüència. L'escena de microflexió prové d'alta freqüència i baixa amplitud. La pertorbació externa es pot simular, i la seva freqüència i amplitud canvien aleatòriament amb el temps. Prenent la transformada de Fourier d'aquesta variació aleatòria, la magnitud és equivalent a la potència, i hi ha una correspondència corresponent entre la densitat espectral de potència i la freqüència espacial.

Això també és intuïtivament fàcil d'entendre i extreure una conclusió qualitativa: quan la freqüència de pertorbació és molt alta, la deformació de la fibra és uniforme i la influència de la pèrdua per microflexió no és gran. Tanmateix, quan la freqüència de pertorbació és molt baixa, es pot formar la flexió real i la pèrdua per macroflexió és dominant.

2. Del mecanisme de pèrdua

En la pèrdua de macroflexió, es pot considerar que la distribució del camp de mode del mode fonamental (fibra monomodal) a la fibra es difon cap al costat de flexió, i la part que es difon profundament al revestiment formarà radiació i es perdrà gradualment. En la pèrdua de microflexió, part de la potència del mode fonamental que es propaga a la fibra ideal s'acobla a diversos modes d'ordre superior sota la condició de pertorbació. A mesura que augmenta la distància de propagació, la potència transportada per aquests modes d'ordre superior s'irradia fora de la fibra de deu elements Oran i, per descomptat, es pot tornar a acoblar al mode fonamental.

L'anàlisi de la pèrdua per microflexió es basa normalment en la teoria de l'acoblament de modes, i la relació bàsica és una mica complicada.

On C és el coeficient d'acoblament entre el mode fonamental i un dels modes d'ordre superior, que indica quanta potència s'acoblarà del mode guiat al mode d'ordre superior o al mode de revestiment (escenari monomodal). Qfiber és la pertorbació de la fibra sota tensió directa i Qenv és la pertorbació sota tensió indirecta quan l'entorn canvia. La precisió d'aquesta anàlisi de modelització és difícil perquè les pertorbacions que causen les pèrdues per microflexió són altament aleatòries, però l'objectiu de l'anàlisi és proporcionar una guia sòlida i, en certs escenaris, es poden utilitzar coeficients addicionals per aproximar els resultats de la simulació.

Olshansky va estudiar i proposar una relació observacional en la fase inicial.

a -Radi del nucli

b - Radi del revestiment

Delta - diferència d'índex de refracció

Mòdul elàstic del recobriment de polímer EE

Exemple: Mòdul elàstic de la fibra òptica de vidre

Per a la majoria de casos d'ús, aquesta relació és més útil

3. Font de pèrdua per microflexió

La font de pèrdues per microflexió són principalment factors externs. Si la fibra només s'utilitza com a fibra nua sense formació de cable, si no hi ha cap força externa a l'espai lliure, no hi ha possibilitat de pèrdues per microflexió. Tot i que la irregularitat geomètrica de la fibra en si pot tenir la possibilitat de pèrdues per microflexió, la influència de la pèrdua per microflexió de la fibra en si es pot ignorar perquè la prova de pèrdues s'ha superat a la prova de fàbrica. Només considera la influència de la pèrdua per microflexió de la fibra òptica corresponent a la fixació externa en el cable o dispositiu òptic.

Les fonts de pèrdua per microflexió provenen principalment de tres aspectes

El primer és el disseny de la fibra en si. El disseny de la fibra en si no és la font de pèrdues per microflexió, sinó que la sensibilitat a la microflexió ve determinada pel disseny de la fibra en si. El disseny del nucli de la fibra està influenciat principalment pel valor MAC. Això és coherent amb la fórmula de característiques d'Olshansky.

Com més petit sigui el MAC, més petita serà la pèrdua de microflexió sota la mateixa pertorbació externa.

Això es reflecteix en la fibra específica, generalment la fibra G657 té menys pèrdues per microflexió que la fibra G652.

Tot i que reduir el radi del nucli i augmentar la diferència de l'índex de refracció pot reduir la pèrdua per microflexió, és poc probable que existeixi la correlació entre els paràmetres de la fibra i l'estandardització de la fibra en l'escenari de canviar només un paràmetre mentre els altres no canvien. Però la tendència continua.

El disseny del revestiment de la fibra també pot aportar millores. La dependència de la longitud d'ona de la pèrdua de microflexió varia molt quan s'afegeix un disseny de ranura específic al revestiment.

La dependència de la longitud d'ona de la pèrdua per microflexió de la fibra ranurada de la figura és molt diferent de la de la fibra estàndard. La dependència de la longitud d'ona de la fibra estàndard en aquesta figura està lleugerament més enllà de les dades convencionals, principalment per a la fibra de disseny ranurat, la pèrdua per microflexió de la qual és aplanada. Això significa que la ubicació i l'anàlisi habituals del problema han de tenir en compte el disseny de la fibra; en cas contrari, basar-se només en l'experiència pot ser enganyós. En resum, el disseny de la fibra optimitza la pèrdua per microflexió, cosa que és beneficiosa per a certs escenaris.

En segon lloc, la font de pèrdues per microflexió està relacionada amb el factor del cable de fibra òptica, que és més complex. La complexitat rau en el fet que hi ha massa tipus de cable de fibra òptica i el disseny és molt diferent, però és relativament fàcil ser específic per a un tipus determinat. Un factor típic és la influència del recobriment. Intuïtivament, també es pot concloure que el recobriment, com a primera línia de defensa per protegir la fibra, juga el paper de conducció d'esforços efectiva. Si el recobriment s'utilitza com a funció de transferència d'esforços, com més petit sigui el mòdul elàstic intern i com més gran sigui el mòdul elàstic extern, més petit serà el valor de la funció de transferència d'esforços i la influència de la pèrdua per microflexió corresponent també serà menor. Com més gran sigui el diàmetre del recobriment, més petita serà la influència de la pèrdua per microflexió coneguda conscientment.

Òbviament, el diàmetre de 900 µm és molt més petit que la pèrdua per microflexió de la fibra de 250 µm. També es pot saber que en el mateix disseny de cable de fibra òptica, tot i que l'espai d'activitat de la fibra de 900 µm és petit, en circumstàncies normals, la seva pèrdua per microflexió és realment molt menor en el cable.

El tercer factor és l'impacte de l'entorn en què es troba el cable. A causa de la complexitat de la pèrdua per microflexió, actualment no hi ha cap mètode de prova estandarditzat, i generalment s'utilitza directament el mètode de prova proporcionat per IEC/TR62221. És difícil determinar la pertorbació. Fins i tot per a certs mètodes de prova, entorns de prova i equips de prova, diferents ubicacions de col·locació poden tenir resultats diferents. Els resultats de diferents laboratoris i diferents mètodes de prova no es poden comparar directament, sinó que són totes comparacions qualitatives. Per als seus resultats de prova, cal avaluar-los per separat.