Απώλεια κάμψης ινών Αναφέρεται στην απώλεια σήματος που συμβαίνει όταν μια οπτική ίνα κάμπτεται πέρα ​​από μια ορισμένη ακτίνα. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στη διαρροή φωτός από τον πυρήνα της ίνας καθώς αυτό ταξιδεύει μέσα από την επένδυση. Όταν μια ίνα κάμπτεται, οι ακτίνες φωτός υφίστανται ολική εσωτερική ανάκλαση στη διεπαφή πυρήνα-επένδυσης. Ωστόσο, εάν η ακτίνα κάμψης είναι πολύ μικρή, ορισμένες από τις ακτίνες φωτός μπορεί να διαφύγουν μέσα από την επένδυση, με αποτέλεσμα την απώλεια.

Η απώλεια κάμψης των ινών εξαρτάται από διάφορους παράγοντες:

Ακτίνα κάμψης: Όσο μικρότερη είναι η ακτίνα κάμψης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια κάμψης. Αυτό συμβαίνει επειδή μια μικρότερη ακτίνα κάμψης προκαλεί μεγαλύτερη καμπυλότητα στις ακτίνες φωτός, αυξάνοντας την πιθανότητα διαρροής μέσω της επένδυσης.

Τύπος ινών: Διαφορετικοί τύποι ινών έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά απώλειας κάμψης. Για παράδειγμα, οι μονοτροπικές ίνες έχουν συνήθως χαμηλότερες απώλειες κάμψης σε σύγκριση με τις πολύτροπες ίνες.

Μήκος κύματος: Η απώλεια κάμψης μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με το μήκος κύματος του φωτός που διέρχεται μέσω της ίνας. Ορισμένα μήκη κύματος ενδέχεται να παρουσιάζουν μεγαλύτερη απώλεια κάμψης από άλλα.

Σχεδιασμός οπτικών ινών: Ο σχεδιασμός της ίνας, συμπεριλαμβανομένου του προφίλ δείκτη διάθλασης και των υλικών που χρησιμοποιούνται, μπορεί να επηρεάσει την απώλεια κάμψης.

Επένδυση: Ο τύπος και η ποιότητα της επικάλυψης που εφαρμόζεται στην ίνα μπορεί να επηρεάσει την ευκαμψία και την αντοχή της στην απώλεια κάμψης.

Για να ελαχιστοποιήσετε την απώλεια κάμψης, είναι σημαντικό να χειρίζεστε τις οπτικές ίνες προσεκτικά και να αποφεύγετε την υπερβολική κάμψη, ειδικά τις αιχμηρές κάμψεις. Τα καλώδια οπτικών ινών συχνά σχεδιάζονται με προστατευτικά στρώματα και ενισχύσεις για τον μετριασμό της απώλειας κάμψης και την εξασφάλιση αξιόπιστης μετάδοσης σημάτων.

Στην εφαρμογή των οπτικών ινών, ένας πιο σύνθετος τύπος οπτικής απώλειας είναι η απώλεια μικροκάμψης. Με την ανάπτυξη συσκευών και οπτικών ινών, η απώλεια μικροκάμψης είναι ένας πιο σημαντικός παράγοντας απώλειας. Στη συσκευή εισάγεται πιο άμεση οπτική μεταγωγή αντί για ηλεκτρική μεταγωγή και η ίνα είναι ευάλωτη σε μακροχρόνια καταπόνηση σε πολύ μικρό χώρο. Για την ίνα, η λεπτότερη ίνα, η ίνα μικρότερης διαμέτρου, είτε μειώνοντας το πάχος της επικάλυψης είτε μειώνοντας τη διάμετρο της επένδυσης. Ομοίως, για τις ίνες πολλαπλών πυρήνων, το αποτελεσματικό πάχος της επένδυσης θα μειωθεί επίσης σημαντικά, γεγονός που αυξάνει τον κίνδυνο απώλειας μικροκάμψης.

Η απώλεια μικροκάμψης και η απώλεια μακροκάμψης σχετίζονται κυριολεκτικά με την κάμψη, αλλά υπάρχουν προφανείς διαφορές μεταξύ τους από την άποψη του μηχανισμού εμφάνισης της απώλειας. Επομένως, σε πρακτικές εφαρμογές, είναι πολύ απαραίτητο να διακρίνουμε την απώλεια από τη μικροκάμψη ή τη μακροκάμψη ανάλογα με τη φύση της απώλειας, η οποία περιλαμβάνει τη σωστή θέση του προβλήματος και τον τρόπο επίλυσής του.

1. Όσον αφορά την γεωμετρική παραμόρφωση

Η απώλεια μικροκάμψης είναι στην πραγματικότητα μια απώλεια που προκαλείται από την ελαφρά παραμόρφωση της ίνας, ενώ η απώλεια μακροκάμψης είναι η απώλεια που προκαλείται από την πραγματική κάμψη, και η εξωτερική διάμετρος της ίνας παραμένει η ιδανική σταθερά. Αυτό κάνει μια σαφή διαφορά στη γεωμετρία. Η μικρή παραμόρφωση της ίνας μπορεί να αντιμετωπιστεί ως η διαταραχή υψηλής συχνότητας της γεωμετρικής περιφέρειας κατά τη διαμήκη κατεύθυνση της ίνας. Αυτή η διαταραχή έχει δύο χαρακτηριστικά: πλάτος και συχνότητα. Η σκηνή της μικροκάμψης προέρχεται από υψηλή συχνότητα και χαμηλό πλάτος. Η εξωτερική διαταραχή μπορεί να προσομοιωθεί και η συχνότητα και το πλάτος της αλλάζουν τυχαία με την πάροδο του χρόνου. Λαμβάνοντας τον μετασχηματισμό Fourier αυτής της τυχαίας μεταβολής, το μέγεθος είναι ισοδύναμο με την ισχύ, και υπάρχει μια αντίστοιχη αντιστοιχία μεταξύ της φασματικής πυκνότητας ισχύος και της χωρικής συχνότητας.

Αυτό είναι επίσης εύκολα κατανοητό και μπορεί να εξαχθεί ένα ποιοτικό συμπέρασμα: όταν η συχνότητα διαταραχής είναι πολύ υψηλή, η παραμόρφωση της ίνας είναι ομοιόμορφη και η επίδραση της απώλειας μικροκάμψης δεν είναι μεγάλη. Ωστόσο, όταν η συχνότητα διαταραχής είναι πολύ χαμηλή, μπορεί να σχηματιστεί πραγματική κάμψη και η απώλεια μακροκάμψης είναι κυρίαρχη.

2. Από τον μηχανισμό απώλειας

Στην απώλεια μακροκάμψης, μπορεί να θεωρηθεί ότι η κατανομή πεδίου τρόπου λειτουργίας της θεμελιώδους λειτουργίας (μονής λειτουργίας ίνα) στην ίνα διαχέεται στην πλευρά κάμψης, και το μέρος που διαχέεται βαθιά στην επένδυση θα σχηματίσει ακτινοβολία και θα χάσει σταδιακά. Στην απώλεια μικροκάμψης, μέρος της ισχύος της θεμελιώδους λειτουργίας που διαδίδεται στην ιδανική ίνα συνδέεται με διάφορες λειτουργίες ανώτερης τάξης υπό την προϋπόθεση διαταραχής. Καθώς η απόσταση διάδοσης αυξάνεται, η ισχύς που μεταφέρεται από αυτές τις λειτουργίες ανώτερης τάξης ακτινοβολείται από την ίνα δέκα στοιχείων Oran, και φυσικά μπορεί να επανασυνδεθεί στη θεμελιώδη λειτουργία.

Η ανάλυση της απώλειας μικροκάμψης βασίζεται συνήθως στη θεωρία σύζευξης τρόπων λειτουργίας και η βασική σχέση είναι λίγο περίπλοκη.

Όπου C είναι ο συντελεστής σύζευξης μεταξύ της θεμελιώδους λειτουργίας και μιας από τις λειτουργίες ανώτερης τάξης, η οποία υποδεικνύει πόση ισχύς θα συζευχθεί από την καθοδηγούμενη λειτουργία στη λειτουργία ανώτερης τάξης ή λειτουργία επένδυσης (σενάριο μονής λειτουργίας). Qfiber είναι η διαταραχή της ίνας υπό άμεση τάση και Qenv είναι η διαταραχή υπό έμμεση τάση όταν αλλάζει το περιβάλλον. Η ακρίβεια αυτής της ανάλυσης μοντελοποίησης είναι δύσκολη επειδή οι διαταραχές που προκαλούν τις απώλειες μικροκάμψης είναι εξαιρετικά τυχαίες, αλλά ο σκοπός της ανάλυσης είναι να παρέχει έναν ισχυρό οδηγό και, σε ορισμένα σενάρια, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πρόσθετοι συντελεστές για την προσέγγιση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης.

Ο Ολσάνσκι μελέτησε και πρότεινε μια παρατηρησιακή σχέση σε πρώιμο στάδιο.

α -Ακτίνα πυρήνα

β - Ακτίνα επένδυσης

Δέλτα - διαφορά δείκτη διάθλασης

Μέτρο ελαστικότητας της επικάλυψης πολυμερούς EE

Π.χ. -Μέτρο ελαστικότητας οπτικών ινών γυαλιού

Για τις περισσότερες περιπτώσεις χρήσης, αυτή η σχέση είναι πιο χρήσιμη

3. Πηγή απώλειας μικροκάμψης

Η πηγή της απώλειας λόγω μικροκάμψης είναι κυρίως εξωτερικοί παράγοντες. Εάν η ίνα χρησιμοποιείται μόνο ως γυμνή ίνα χωρίς σχηματισμό καλωδίου, εάν δεν υπάρχει εξωτερική δύναμη στον ελεύθερο χώρο, δεν υπάρχει πιθανότητα απώλειας λόγω μικροκάμψης. Αν και η γεωμετρική ανωμαλία της ίδιας της ίνας μπορεί να έχει την πιθανότητα απώλειας λόγω μικροκάμψης, η επίδραση της απώλειας λόγω μικροκάμψης της ίδιας της ίνας μπορεί να αγνοηθεί επειδή η δοκιμή απώλειας έχει περάσει με επιτυχία την εργοστασιακή δοκιμή. Λαμβάνει υπόψη μόνο την επίδραση της απώλειας λόγω μικροκάμψης της οπτικής ίνας που αντιστοιχεί στην εξωτερική στερέωση σε οπτικό καλώδιο ή συσκευή.

Οι πηγές απώλειας μικροκάμψης προέρχονται κυρίως από τρεις πτυχές

Το πρώτο είναι ο σχεδιασμός της ίδιας της ίνας. Ο σχεδιασμός της ίδιας της ίνας δεν αποτελεί την πηγή απώλειας λόγω μικροκάμψης, αλλά η ευαισθησία στη μικροκάμψη καθορίζεται από τον ίδιο τον σχεδιασμό της ίνας. Ο σχεδιασμός του πυρήνα της ίνας επηρεάζεται κυρίως από την τιμή MAC. Αυτό είναι σύμφωνο με τον τύπο χαρακτηριστικών του Olshansky.

Όσο μικρότερη είναι η MAC, τόσο μικρότερη θα είναι η απώλεια μικροκάμψης υπό την ίδια εξωτερική διαταραχή.

Αυτό αντικατοπτρίζεται στην συγκεκριμένη ίνα, γενικά η ίνα G657 έχει λιγότερη απώλεια μικροκάμψης από την ίνα G652.

Παρόλο που η μείωση της ακτίνας του πυρήνα και η αύξηση της διαφοράς του δείκτη διάθλασης μπορούν να μειώσουν την απώλεια μικροκάμψης, η συσχέτιση μεταξύ των παραμέτρων της ίνας και της τυποποίησης της ίνας είναι απίθανο να υπάρξει στο σενάριο αλλαγής μόνο μίας παραμέτρου ενώ οι άλλες παραμένουν αμετάβλητες. Ωστόσο, η τάση συνεχίζεται.

Ο σχεδιασμός της επένδυσης στην ίνα μπορεί επίσης να επιφέρει βελτιώσεις. Η εξάρτηση από το μήκος κύματος της απώλειας μικροκάμψης ποικίλλει σημαντικά όταν προστίθεται ένα συγκεκριμένο σχέδιο αυλάκωσης στην επένδυση.

Η εξάρτηση από το μήκος κύματος της απώλειας μικροκάμψης της αυλακωτής ίνας στο σχήμα είναι πολύ διαφορετική από αυτήν της τυπικής ίνας. Η εξάρτηση από το μήκος κύματος της τυπικής ίνας σε αυτό το σχήμα είναι ελαφρώς πέρα ​​από τα συμβατικά δεδομένα, κυρίως για την ίνα με αυλακωτό σχεδιασμό της οποίας η απώλεια μικροκάμψης είναι ισοπεδωμένη. Αυτό σημαίνει ότι η συνήθης τοποθέτηση και ανάλυση του προβλήματος πρέπει να λαμβάνει υπόψη τον σχεδιασμό της ίνας, διαφορετικά η απλή βάση στην εμπειρία μπορεί να είναι παραπλανητική. Συνοπτικά, ο σχεδιασμός της ίνας βελτιστοποιεί την απώλεια μικροκάμψης, κάτι που είναι ωφέλιμο για ορισμένα σενάρια.

Δεύτερον, η πηγή της απώλειας μικροκάμψης σχετίζεται με τον παράγοντα του καλωδίου οπτικών ινών, ο οποίος είναι πιο περίπλοκος. Η πολυπλοκότητα έγκειται στο γεγονός ότι υπάρχουν πάρα πολλοί τύποι καλωδίων οπτικών ινών και ο σχεδιασμός είναι πολύ διαφορετικός, αλλά είναι σχετικά εύκολο να προσδιοριστεί ένας συγκεκριμένος τύπος. Ένας τυπικός παράγοντας είναι η επίδραση της επίστρωσης. Διαισθητικά, μπορεί επίσης να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η επίστρωση, ως η πρώτη γραμμή άμυνας για την προστασία της ίνας, παίζει τον ρόλο της αποτελεσματικής αγωγιμότητας τάσης. Εάν η επίστρωση χρησιμοποιηθεί ως συνάρτηση μεταφοράς τάσης, όσο μικρότερο είναι το εσωτερικό μέτρο ελαστικότητας και όσο μεγαλύτερο είναι το εξωτερικό μέτρο ελαστικότητας, τόσο μικρότερη είναι η τιμή της συνάρτησης μεταφοράς τάσης και η επίδραση της αντίστοιχης απώλειας μικροκάμψης είναι επίσης μικρότερη. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος της επίστρωσης, τόσο μικρότερη είναι η επίδραση της απώλειας μικροκάμψης που είναι συνειδητά γνωστή.

Προφανώς, η διάμετρος των 900 μm είναι πολύ μικρότερη από την απώλεια μικροκάμψης μιας ίνας 250 μm. Είναι επίσης γνωστό ότι στον ίδιο σχεδιασμό καλωδίου οπτικών ινών, αν και ο χώρος δραστηριότητας της ίνας 900 μm είναι μικρός, υπό κανονικές συνθήκες, η απώλεια μικροκάμψης είναι πράγματι πολύ μικρότερη στο καλώδιο.

Ο τρίτος παράγοντας είναι η επίδραση του περιβάλλοντος στο οποίο βρίσκεται το καλώδιο. Λόγω της πολυπλοκότητας της απώλειας μικροκάμψης, δεν υπάρχει προς το παρόν τυποποιημένη μέθοδος δοκιμής και η μέθοδος δοκιμής που παρέχεται από το IEC/TR62221 χρησιμοποιείται γενικά άμεσα. Είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η διαταραχή. Ακόμη και για ορισμένες μεθόδους δοκιμών, περιβάλλοντα δοκιμών και εξοπλισμό δοκιμών, διαφορετικές τοποθεσίες τοποθέτησης μπορεί να έχουν διαφορετικά αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα διαφορετικών εργαστηρίων και διαφορετικών μεθόδων δοκιμών δεν μπορούν να συγκριθούν άμεσα, αλλά είναι όλα ποιοτικές συγκρίσεις. Για τα αποτελέσματα των δοκιμών του, πρέπει να αξιολογηθεί ξεχωριστά.