Tab af fiberbøjning refererer til det signaltab, der opstår, når en optisk fiber bøjes ud over en bestemt radius. Dette fænomen skyldes lyslækage fra fiberens kerne, når den bevæger sig gennem kappen. Når en fiber bøjes, gennemgår lysstrålerne total intern refleksion ved grænsefladen mellem kerne og kappen. Men hvis bøjningsradiusen er for lille, kan nogle af lysstrålerne slippe ud gennem kappen, hvilket resulterer i tab.

Fiberbøjningstabet afhænger af flere faktorer:

Bøjningsradius: Jo mindre bøjningsradius, desto højere er bøjningstabet. Dette skyldes, at en mindre bøjningsradius får lysstrålerne til at opleve større krumning, hvilket øger sandsynligheden for lækage gennem beklædningen.

Fibertype: Forskellige typer fibre har forskellige bøjningstabskarakteristika. For eksempel har single-mode fibre typisk lavere bøjningstab sammenlignet med multi-mode fibre.

Bølgelængde: Bøjningstab kan variere med bølgelængden af ​​lys, der transmitteres gennem fiberen. Nogle bølgelængder kan opleve højere bøjningstab end andre.

Fiberdesign: Fiberens design, herunder brydningsindeksprofilen og de anvendte materialer, kan påvirke bøjningstabet.

Belægning: Typen og kvaliteten af ​​den belægning, der påføres fiberen, kan påvirke dens fleksibilitet og modstandsdygtighed over for bøjningstab.

For at minimere bøjningstab er det vigtigt at håndtere optiske fibre forsigtigt og undgå overdreven bøjning, især skarpe bøjninger. Fiberoptiske kabler er ofte designet med beskyttende lag og forstærkninger for at mindske bøjningstab og sikre pålidelig signaltransmission.

I forbindelse med anvendelsen af ​​optiske fibre er mikrobøjningstab en mere kompleks type optisk tab. Med udviklingen af ​​enheder og optiske fibre er mikrobøjningstab en mere betydningsfuld tabsfaktor. Mere direkte optisk omskiftning introduceres i enhederne i stedet for elektrisk omskiftning, og fiberen er modtagelig for langvarig belastning i et meget lille rum. For fibre med tyndere fibre, jo mindre diameter, enten ved at reducere tykkelsen af ​​belægningen eller ved at reducere diameteren af ​​beklædningen. Tilsvarende for flerkernefibre vil den effektive beklædningstykkelse også blive reduceret kraftigt, hvilket øger risikoen for mikrobøjningstab.

Mikrobøjningstab og makrobøjningstab er bogstaveligt talt relateret til bøjning, men der er åbenlyse forskelle mellem dem med hensyn til mekanismen for tabets opståen. Derfor er det i praktiske anvendelser meget nødvendigt at skelne tab fra mikrobøjning eller makrobøjning i henhold til tabets art, hvilket involverer den korrekte placering af problemet og måden at løse problemet på.

1. Med hensyn til geometrisk deformation

Mikrobøjningstabet er faktisk et tab, der introduceres af den lille deformation af fiberen, mens makrobøjningstabet er det tab, der introduceres af den reelle bøjning, og fiberens ydre diameter forbliver den ideelle konstant. Dette skaber en klar forskel i geometrien. Den lille deformation af fiberen kan behandles som den højfrekvente perturbation af den geometriske omkreds i fiberens længderetning. Denne perturbation har to egenskaber: amplitude og frekvens. Scenariet for mikrobøjning kommer fra høj frekvens og lav amplitude. Den eksterne forstyrrelse kan simuleres, og dens frekvens og amplitude ændrer sig tilfældigt med tiden. Ved at tage Fourier-transformationen af ​​denne tilfældige variation er størrelsen ækvivalent med effekten, og der er en tilsvarende korrespondance mellem effektspektraltætheden og den rumlige frekvens.

Dette er også intuitivt let at forstå og drage en kvalitativ konklusion: Når forstyrrelsesfrekvensen er meget høj, er fiberens deformation ensartet, og indflydelsen af ​​mikrobøjningstab er ikke stor. Men når forstyrrelsesfrekvensen er meget lav, kan den reelle bøjning dannes, og makrobøjningstabet er dominerende.

2. Fra tabsmekanismen

I makrobøjningstabet kan det betragtes, at modefeltfordelingen af ​​den grundlæggende mode (single-mode fiber) i fiberen diffunderer til bøjningssiden, og den del, der diffunderer dybt ind i kappen, vil danne stråling og gradvist tabe. I mikrobøjningstabet er en del af effekten fra den grundlæggende mode, der udbreder sig i den ideelle fiber, koblet til forskellige højere ordens modes under perturbationsbetingelser. Efterhånden som udbredelsesafstanden øges, udstråles effekten, der bæres af disse højere ordens modes, ud af Oran ti-element fiberen, og den kan selvfølgelig genkobles tilbage til den grundlæggende mode.

Analysen af ​​mikrobøjningstab er typisk baseret på modekoblingsteori, og det grundlæggende forhold er lidt kompliceret.

Hvor C er koblingskoefficienten mellem den grundlæggende tilstand og en af ​​de højere ordens tilstande, hvilket angiver, hvor meget effekt der vil blive koblet fra den guidede tilstand til den højere ordens tilstand eller cladding-tilstanden (single-mode scenarie). Qfiber er fiberens forstyrrelse under direkte belastning, og Qenv er forstyrrelsen under indirekte belastning, når miljøet ændrer sig. Nøjagtigheden af ​​denne modelleringsanalyse er vanskelig, fordi de forstyrrelser, der forårsager mikrobøjningstab, er meget tilfældige, men formålet med analysen er at give en stærk vejledning, og i visse scenarier kan yderligere koefficienter bruges til at tilnærme simuleringsresultaterne.

Olshansky studerede og foreslog en observationsrelation i den tidlige fase.

a-Kerneradius

b - Beklædningsradius

Delta - brydningsindeksforskel

Elasticitetsmodul for EE-polymerbelægningen

F.eks. - Elasticitetsmodul for optisk fiberglas

For de fleste anvendelsessager er denne relation mere nyttig

3. Kilde til mikrobøjningstab

Kilden til mikrobøjningstab er primært eksterne faktorer. Hvis fiberen kun bruges som en bar fiber uden kabelformning, og der ikke er nogen ekstern kraft i det frie rum, er der ingen mulighed for mikrobøjningstab. Selvom selve fiberens geometriske uregelmæssigheder kan have mulighed for mikrobøjningstab, kan indflydelsen af ​​mikrobøjningstab i selve fiberen ignoreres, fordi tabstesten er bestået i fabrikstesten. Den tager kun højde for indflydelsen af ​​mikrobøjningstab i den optiske fiber svarende til ekstern fiksering i det optiske kabel eller den optiske enhed.

Kilderne til mikrobøjningstab kommer hovedsageligt fra tre aspekter

Det første er selve fiberens design. Selve fiberens design er ikke kilden til mikrobøjningstab, men følsomheden over for mikrobøjning bestemmes af selve fiberens design. Fiberkernens design påvirkes primært af MAC-værdien. Dette er i overensstemmelse med Olshanskys funktionsformel.

Jo mindre MAC'en er, desto mindre vil mikrobøjningstabet være under den samme eksterne perturbation.

Dette afspejles i den specifikke fiber. Generelt har G657-fiber mindre mikrobøjningstab end G652-fiber.

Selvom reduktion af kerneradius og forøgelse af brydningsindeksforskellen kan reducere mikrobøjningstabet, er det usandsynligt, at der er en korrelation mellem fiberparametrene og standardiseringen af ​​fiberen i et scenarie, hvor kun én parameter ændres, mens de andre forbliver uændrede. Men tendensen fortsætter.

Designet af beklædningen i fiberen kan også medføre forbedringer. Bølgelængdeafhængigheden af ​​mikrobøjningstabet varierer meget, når et specifikt rilledesign tilføjes til beklædningen.

Bølgelængdeafhængigheden af ​​mikrobøjningstabet for den rillede fiber i figuren er meget forskellig fra standardfiberens. Bølgelængdeafhængigheden af ​​standardfiberen i denne figur er en smule ud over de konventionelle data, primært for den rillede designfiber, hvis mikrobøjningstab er udjævnet. Det betyder, at den sædvanlige problemplacering og problemanalyse skal tage hensyn til fiberens design, ellers kan det være misvisende blot at basere sig på erfaring. Kort sagt optimerer fiberens design mikrobøjningstabet, hvilket er gavnligt i visse scenarier.

For det andet er kilden til mikrobøjningstab relateret til faktoren for optisk fiberkabel, som er mere kompleks. Kompleksiteten ligger i, at der findes for mange typer optiske fiberkabler, og designet er meget forskelligt, men det er relativt let at være specifik for en bestemt type. En typisk faktor er indflydelsen fra belægning. Intuitivt kan det også konkluderes, at belægningen, som den første forsvarslinje for at beskytte fiberen, spiller rollen som effektiv spændingsledning. Hvis belægningen bruges som en spændingsoverføringsfunktion, jo mindre det indre elasticitetsmodul er, og jo større det ydre elasticitetsmodul er, desto mindre er værdien af ​​spændingsoverføringsfunktionen, og indflydelsen af ​​det tilsvarende mikrobøjningstab er også mindre. Jo større diameteren af ​​belægningen er, desto mindre er indflydelsen af ​​mikrobøjningstabet bevidst kendt.

Det er tydeligt, at diameteren på 900 µm er meget mindre end mikrobøjningstabet for 250 µm fiber. Det kan også bemærkes, at i det samme design af fiberoptisk kabel, selvom aktivitetsrummet for 900 µm fiber er lille, er mikrobøjningstabet under normale omstændigheder faktisk meget mindre i kablet.

Den tredje faktor er påvirkningen fra det miljø, som kablet befinder sig i. På grund af kompleksiteten af ​​mikrobøjningstab findes der i øjeblikket ingen standardiseret testmetode, og testmetoden fra IEC/TR62221 anvendes generelt direkte. Det er vanskeligt at bestemme forstyrrelsen. Selv for visse testmetoder, testmiljøer og testudstyr kan forskellige placeringssteder have forskellige resultater. Resultaterne fra forskellige laboratorier og forskellige testmetoder kan ikke sammenlignes direkte, men er alle kvalitative sammenligninger. Testresultaterne skal evalueres separat.