Ztráta ohybu vlákna označuje ztrátu signálu, ke které dochází, když je optické vlákno ohnuto za určitý poloměr. Tento jev je způsoben únikem světla z jádra vlákna při jeho průchodu pláštěm. Při ohnutí vlákna dochází k úplnému vnitřnímu odrazu světelných paprsků na rozhraní jádro-plášť. Pokud je však poloměr ohybu příliš malý, může část světelných paprsků uniknout pláštěm, což vede ke ztrátám.

Úbytek hmotnosti vlákna v ohybu závisí na několika faktorech:

Poloměr ohybu: Čím menší je poloměr ohybu, tím vyšší jsou ztráty v ohybu. Je to proto, že menší poloměr ohybu způsobuje větší zakřivení světelných paprsků, což zvyšuje pravděpodobnost úniku přes plášť.

Typ vlákna: Různé typy vláken mají různé charakteristiky ztráty ohybem. Například jednomódová vlákna mají obvykle nižší ztráty ohybem ve srovnání s vícemódovými vlákny.

Vlnová délka: Ztráta ohybem se může měnit v závislosti na vlnové délce světla procházejícího vláknem. U některých vlnových délek může docházet k vyšší ztrátě ohybem než u jiných.

Návrh vláken: Konstrukce vlákna, včetně profilu indexu lomu a použitých materiálů, může ovlivnit ztráty v ohybu.

Povlak: Typ a kvalita povlaku aplikovaného na vlákno může ovlivnit jeho flexibilitu a odolnost vůči ztrátám v ohybu.

Aby se minimalizovaly ztráty ohybem, je důležité s optickými vlákny zacházet opatrně a vyvarovat se nadměrného ohýbání, zejména ostrých ohybů. Optické kabely jsou často navrženy s ochrannými vrstvami a výztuhami, které zmírňují ztráty ohybem a zajišťují spolehlivý přenos signálů.

V aplikaci optických vláken je složitějším typem optických ztrát ztráta v mikroohybu. S vývojem zařízení a optických vláken se ztráta v mikroohybu stává stále závažnějším faktorem ztrát. V zařízení se místo elektrického přepínání zavádí přímější optické přepínání a vlákno je náchylné k dlouhodobému namáhání ve velmi malém prostoru. U vlákna platí, že tenčí vlákno má menší průměr, a to buď zmenšením tloušťky povlaku, nebo zmenšením průměru pláště. Podobně u vícejádrových vláken se efektivní tloušťka pláště také výrazně sníží, což zvyšuje riziko ztráty v mikroohybu.

Ztráty v mikroohybu a makroohybu jsou doslova příbuzné ohybu, ale z hlediska mechanismu vzniku ztrát mezi nimi existují zjevné rozdíly. Proto je v praktických aplikacích velmi důležité rozlišovat ztráty od mikroohybu nebo makroohybu podle povahy ztrát, což zahrnuje správné určení místa problému a způsob jeho řešení.

1. Z hlediska geometrické deformace

Ztráta mikroohybem je ve skutečnosti ztráta způsobená mírnou deformací vlákna, zatímco ztráta makroohybem je ztráta způsobená skutečným ohybem, přičemž vnější průměr vlákna zůstává ideální konstantou. To představuje zřetelný rozdíl v geometrii. Malá deformace vlákna může být považována za vysokofrekvenční poruchu geometrického obvodu v podélném směru vlákna. Tato porucha má dva atributy: amplitudu a frekvenci. Scéna mikroohybu pochází z vysoké frekvence a nízké amplitudy. Vnější poruchu lze simulovat a její frekvence a amplituda se v čase náhodně mění. Použitím Fourierovy transformace této náhodné variace je velikost ekvivalentní výkonu a existuje odpovídající korespondence mezi spektrální hustotou výkonu a prostorovou frekvencí.

Toto je také intuitivně snadno pochopitelné a lze z něj vyvodit kvalitativní závěr: když je frekvence rušení velmi vysoká, deformace vlákna je rovnoměrná a vliv ztrát mikroohybem není velký. Pokud je však frekvence rušení velmi nízká, může dojít ke skutečnému ohybu a ztráta makroohybem je dominantní.

2. Z mechanismu ztráty

U makro ztrát ohybem lze uvažovat, že rozložení pole módů základního módu (jednovidové vlákno) ve vlákně difunduje na stranu ohybu a část, která difunduje hluboko do pláště, vytváří záření a postupně se ztrácí. U mikro ztrát ohybem je část výkonu základního módu šířícího se v ideálním vlákně za podmínek perturbace vázána na různé módy vyššího řádu. S rostoucí šířenou vzdáleností je výkon přenášený těmito módy vyššího řádu vyzařován z desetiprvkového vlákna Oran a samozřejmě může být znovu vázán zpět na základní mód.

Analýza ztrát v mikroohybu je obvykle založena na teorii vazby módů a základní vztah je poněkud komplikovaný.

Kde C je vazebný koeficient mezi základním módem a jedním z módů vyššího řádu, který udává, kolik energie bude převedeno z vedeného módu do módu vyššího řádu nebo módu pláště (scénář jednoho módu). Qfiber je porucha vlákna při přímém namáhání a Qenv je porucha při nepřímém namáhání při změně prostředí. Přesnost této modelové analýzy je obtížná, protože poruchy, které způsobují ztráty v mikroohybu, jsou vysoce náhodné, ale účelem analýzy je poskytnout silný vodítko a v určitých scénářích lze k aproximaci výsledků simulace použít další koeficienty.

Olšanský studoval a navrhl observační vztah v rané fázi.

a - poloměr jádra

b - Poloměr opláštění

Rozdíl indexu lomu delta

Modul pružnosti EE-polymerního povlaku

Např. - Modul pružnosti optického skleněného vlákna

Pro většinu případů použití je tento vztah užitečnější

3. Zdroj ztrát v důsledku mikroohybu

Zdrojem ztrát v mikroohybu jsou především vnější faktory. Pokud se vlákno používá pouze jako holé vlákno bez kabelového tvarování a ve volném prostoru nepůsobí žádná vnější síla, neexistuje možnost ztrát v mikroohybu. Ačkoli geometrická nepravidelnost samotného vlákna může mít za následek možnost ztrát v mikroohybu, vliv ztrát v mikroohybu samotného vlákna lze ignorovat, protože test ztrát byl proveden v továrním testu. Zohledňuje se pouze vliv ztrát v mikroohybu optického vlákna odpovídajícího vnějšímu upevnění v optickém kabelu nebo zařízení.

Zdroje ztrát v důsledku mikroohybu pocházejí hlavně ze tří aspektů

Prvním je samotný návrh vlákna. Samotný návrh vlákna není zdrojem ztrát v mikroohybu, ale citlivost na mikroohyb je určena samotným návrhem vlákna. Návrh jádra vlákna je ovlivněn především hodnotou MAC. To je v souladu s Olshanskyho vzorcem pro charakteristiky.

Čím menší je MAC, tím menší budou ztráty mikroohybem při stejném vnějším rušení.

To se odráží ve specifickém vlákně, vlákno G657 má obecně menší ztráty v mikroohybu než vlákno G652.

Ačkoli zmenšení poloměru jádra a zvýšení rozdílu indexu lomu může snížit ztráty v důsledku mikroohybu, korelace mezi parametry vlákna a standardizací vlákna pravděpodobně neexistuje ve scénáři, kdy se mění pouze jeden parametr, zatímco ostatní zůstávají nezměněny. Tento trend však pokračuje.

Konstrukce pláště vlákna může také přinést vylepšení. Závislost ztrát mikroohybem na vlnové délce se značně liší, pokud je k plášti přidán specifický design drážky.

Závislost ztrát mikroohybem drážkovaného vlákna na vlnové délce se na obrázku velmi liší od závislosti na standardním vlákně. Závislost vlnové délky standardního vlákna na tomto obrázku mírně přesahuje konvenční data, zejména u drážkovaného vlákna, jehož ztráty mikroohybem jsou zploštělé. To znamená, že obvyklé umístění problému a analýza problému musí zohlednit konstrukci vlákna, jinak může být pouhé vycházení ze zkušeností zavádějící. Stručně řečeno, konstrukce vlákna optimalizuje ztráty mikroohybem, což je v určitých scénářích výhodné.

Za druhé, zdroj ztrát v mikroohybu souvisí s faktorem optického kabelu, který je složitější. Složitost spočívá v tom, že existuje příliš mnoho typů optických kabelů a jejich konstrukce se velmi liší, ale je relativně snadné se omezit na konkrétní typ. Typickým faktorem je vliv povlaku. Intuitivně lze také usoudit, že povlak, jako první obranná linie chránící vlákno, hraje roli efektivního vedení napětí. Pokud se povlak používá jako funkce přenosu napětí, čím menší je vnitřní modul pružnosti a čím větší je vnější modul pružnosti, tím menší je hodnota funkce přenosu napětí a tím menší je i vliv odpovídajících ztrát v mikroohybu. Čím větší je průměr povlaku, tím menší je vliv ztrát v mikroohybu, který je vědom.

Je zřejmé, že průměr 900 μm je mnohem menší než ztráta mikroohybem u vlákna 250 μm. Je také známo, že u stejné konstrukce optického kabelu, ačkoli je aktivní prostor vlákna 900 μm malý, jsou za normálních okolností ztráty mikroohybem v kabelu skutečně mnohem menší.

Třetím faktorem je vliv prostředí, ve kterém se kabel nachází. Vzhledem ke složitosti ztrát v důsledku mikroohybu v současnosti neexistuje žádná standardizovaná zkušební metoda a obecně se přímo používá zkušební metoda uvedená v normě IEC/TR62221. Je obtížné určit poruchu. I u určitých zkušebních metod, zkušebních prostředí a zkušebních zařízení mohou mít různá místa umístění odlišné výsledky. Výsledky různých laboratoří a různých zkušebních metod nelze přímo porovnávat, ale jedná se o kvalitativní srovnání. Výsledky testů je třeba hodnotit samostatně.