Perda por flexión da fibra refírese á perda de sinal que se produce cando unha fibra óptica se curva máis alá dun certo radio. Este fenómeno débese á fuga de luz do núcleo da fibra mentres viaxa a través do revestimento. Cando unha fibra se curva, os raios de luz sofren unha reflexión interna total na interface núcleo-revestimento. Non obstante, se o radio de curvatura é demasiado pequeno, algúns dos raios de luz poden escapar a través do revestimento, o que provoca perdas.

A perda por flexión da fibra depende de varios factores:

Radio de curvatura: Canto menor sexa o radio de curvatura, maior será a perda por curvatura. Isto débese a que un radio de curvatura menor fai que os raios de luz experimenten unha maior curvatura, o que aumenta a probabilidade de fugas a través do revestimento.

Tipo de fibra: Os diferentes tipos de fibras teñen diferentes características de perda por flexión. Por exemplo, as fibras monomodo adoitan ter perdas por flexión máis baixas en comparación coas fibras multimodo.

Lonxitude de onda: A perda por flexión pode variar coa lonxitude de onda da luz transmitida a través da fibra. Algunhas lonxitudes de onda poden experimentar unha perda por flexión maior que outras.

Deseño de fibra: O deseño da fibra, incluíndo o perfil do índice de refracción e os materiais empregados, pode influír na perda por flexión.

Revestimento: O tipo e a calidade do revestimento aplicado á fibra poden afectar a súa flexibilidade e resistencia á perda por flexión.

Para minimizar as perdas por flexión, é importante manipular as fibras ópticas con coidado e evitar as flexións excesivas, especialmente as flexións pronunciadas. Os cables de fibra óptica adoitan estar deseñados con capas protectoras e reforzos para mitigar as perdas por flexión e garantir unha transmisión fiable dos sinais.

Na aplicación da fibra óptica, un tipo de perda óptica máis complexo é a perda por microflexión. Co desenvolvemento de dispositivos e fibras ópticas, a perda por microflexión é un factor de perda máis importante. Introdúcese unha conmutación óptica máis directa no dispositivo en lugar da conmutación eléctrica, e a fibra é susceptible a tensións a longo prazo nun espazo moi pequeno. No caso da fibra, canto máis delgada sexa a fibra, menor será o diámetro da fibra, xa sexa reducindo o grosor do revestimento ou reducindo o diámetro do revestimento; do mesmo xeito, para as fibras multinúcleo, o grosor efectivo do revestimento tamén se reducirá considerablemente, o que aumenta o risco de perda por microflexión.

A perda por microflexión e a perda por macroflexión están relacionadas literalmente coa flexión, pero existen diferenzas obvias entre elas desde o punto de vista do mecanismo de aparición da perda. Polo tanto, nas aplicacións prácticas, é moi necesario distinguir a perda da microflexión ou da macroflexión segundo a natureza da perda, o que implica a localización correcta do problema e a forma de resolvelo.

1. En termos de deformación xeométrica

A perda por microflexión é en realidade unha perda introducida pola lixeira deformación da fibra, mentres que a perda por macroflexión é a perda introducida pola flexión real, e o diámetro exterior da fibra permanece como a constante ideal. Isto supón unha clara diferenza na xeometría. A pequena deformación da fibra pódese tratar como a perturbación de alta frecuencia da circunferencia xeométrica na dirección lonxitudinal da fibra. Esta perturbación ten dous atributos: amplitude e frecuencia. A escena da microflexión provén da alta frecuencia e da baixa amplitude. A perturbación externa pódese simular e a súa frecuencia e amplitude cambian aleatoriamente co tempo. Tomando a transformada de Fourier desta variación aleatoria, a magnitude é equivalente á potencia e existe unha correspondencia correspondente entre a densidade espectral de potencia e a frecuencia espacial.

Isto tamén é intuitivamente doado de entender e sacar unha conclusión cualitativa: cando a frecuencia de perturbación é moi alta, a deformación da fibra é uniforme e a influencia da perda por microflexión non é grande. Non obstante, cando a frecuencia de perturbación é moi baixa, pode formarse a flexión real e a perda por macroflexión é dominante.

2. Do mecanismo de perda

Na perda por macroflexión, pódese considerar que a distribución do campo de modo do modo fundamental (fibra monomodo) na fibra se difunde cara ao lado de flexión, e a parte que se difunde profundamente no revestimento formará radiación e perderá gradualmente. Na perda por microflexión, parte da potencia do modo fundamental que se propaga na fibra ideal está acoplada a varios modos de orde superior baixo a condición de perturbación. A medida que a distancia de propagación aumenta, a potencia transportada por estes modos de orde superior irradiase fóra da fibra de dez elementos de Oran e, por suposto, pode volver a acoplarse ao modo fundamental.

A análise da perda por microflexión baséase normalmente na teoría do acoplamento de modos, e a relación básica é un pouco complicada.

Onde C é o coeficiente de acoplamento entre o modo fundamental e un dos modos de orde superior, o que indica canta potencia se acoplará desde o modo guiado ao modo de orde superior ou modo de revestimento (escenario monomodo). Qfiber é a perturbación da fibra baixo tensión directa e Qenv é a perturbación baixo tensión indirecta cando cambia o ambiente. A precisión desta análise de modelado é difícil porque as perturbacións que causan as perdas por microflexión son moi aleatorias, pero o propósito da análise é proporcionar unha guía sólida e, nalgúns escenarios, pódense usar coeficientes adicionais para aproximar os resultados da simulación.

Olshansky estudou e propuxo unha relación observacional na fase inicial.

a -Raio do núcleo

b - Radio do revestimento

Delta - diferenza do índice de refracción

Módulo elástico do revestimento de polímero EE

Exemplo: módulo elástico da fibra óptica de vidro

Para a maioría dos casos de uso, esta relación é máis útil

3. Orixe da perda por microflexión

A fonte da perda por microflexión son principalmente factores externos. Se a fibra só se usa como fibra espida sen formación de cable, se non hai forza externa no espazo libre, non hai posibilidade de perda por microflexión. Aínda que a irregularidade xeométrica da propia fibra pode ter a posibilidade de perda por microflexión, a influencia da perda por microflexión da propia fibra pode ignorarse porque a proba de perda foi superada na proba de fábrica. Só considera a influencia da perda por microflexión da fibra óptica correspondente á fixación externa no cable ou dispositivo óptico.

As fontes de perda por microflexión proveñen principalmente de tres aspectos

O primeiro é o deseño da propia fibra. O deseño da propia fibra non é a fonte da perda por microflexión, senón que a sensibilidade á microflexión vén determinada polo propio deseño da fibra. O deseño do núcleo da fibra está influenciado principalmente polo valor MAC. Isto é consistente coa fórmula de características de Olshansky.

Canto menor sexa o MAC, menor será a perda por microflexión baixo a mesma perturbación externa.

Isto reflíctese na fibra específica, xeralmente a fibra G657 ten menos perda por microflexión que a fibra G652 ·

Aínda que reducir o raio do núcleo e aumentar a diferenza do índice de refracción pode reducir a perda por microflexión, é improbable que exista a correlación entre os parámetros da fibra e a estandarización da fibra no escenario de cambiar só un parámetro mentres os outros non cambian. Pero a tendencia continúa.

O deseño do revestimento da fibra tamén pode achegar melloras. A dependencia da lonxitude de onda da perda de microflexión varía moito cando se engade un deseño de ranura específico ao revestimento.

A dependencia da lonxitude de onda da perda por microflexión da fibra con ranuras na figura é moi diferente da da fibra estándar. A dependencia da lonxitude de onda da fibra estándar nesta figura está lixeiramente máis alá dos datos convencionais, principalmente para a fibra de deseño con ranuras cuxa perda por microflexión é aplanada. Isto significa que a localización e análise de problemas habituais deben considerar o deseño da fibra; se non, basearse só na experiencia pode ser enganoso. En resumo, o deseño da fibra optimiza a perda por microflexión, o que é beneficioso para certos escenarios.

En segundo lugar, a fonte da perda por microflexión está relacionada co factor do cable de fibra óptica, que é máis complexo. A complexidade reside no feito de que hai demasiados tipos de cables de fibra óptica e os deseños son moi diferentes, pero é relativamente doado ser específico para un determinado tipo. Un factor típico é a influencia do revestimento. Intuitivamente, tamén se pode concluír que o revestimento, como primeira liña de defensa para protexer a fibra, desempeña o papel de condución de tensión efectiva. Se o revestimento se usa como función de transferencia de tensión, canto menor sexa o módulo elástico interno e canto maior sexa o módulo elástico externo, menor será o valor da función de transferencia de tensión e a influencia da perda por microflexión correspondente tamén será menor. Canto maior sexa o diámetro do revestimento, menor será a influencia da perda por microflexión coñecida conscientemente.

Obviamente, o diámetro de 900 µm é moito menor que a perda por microflexión da fibra de 250 µm. Tamén se pode saber que no mesmo deseño de cable de fibra óptica, aínda que o espazo de actividade da fibra de 900 µm é pequeno, en circunstancias normais, a súa perda por microflexión é moito menor no cable.

O terceiro factor é o impacto do ambiente no que se atopa o cable. Debido á complexidade da perda por microflexión, non existe un método de proba estandarizado na actualidade e, polo xeral, úsase directamente o método de proba proporcionado por IEC/TR62221. É difícil determinar a perturbación. Mesmo para certos métodos de proba, ambientes de proba e equipos de proba, as diferentes localizacións poden ter resultados diferentes. Os resultados de diferentes laboratorios e diferentes métodos de proba non se poden comparar directamente, senón que son todas comparacións cualitativas. Para os seus resultados de proba, cómpre avalialos por separado.