Gubitak savijanja vlakana odnosi se na gubitak signala koji nastaje kada se optičko vlakno savije preko određenog radijusa. Ovaj fenomen je posljedica propuštanja svjetlosti iz jezgre vlakna dok prolazi kroz omotač. Kada se vlakno savije, svjetlosne zrake prolaze kroz potpunu unutarnju refleksiju na granici jezgre i omotača. Međutim, ako je radijus savijanja premalen, neke svjetlosne zrake mogu proći kroz omotač, što rezultira gubitkom.

Gubitak savijanja vlakana ovisi o nekoliko čimbenika:

Radijus savijanja: Što je manji radijus savijanja, to je veći gubitak savijanja. To je zato što manji radijus savijanja uzrokuje veću zakrivljenost svjetlosnih zraka, što povećava vjerojatnost propuštanja kroz oblogu.

Vrsta vlakana: Različite vrste vlakana imaju različite karakteristike gubitka savijanja. Na primjer, jednomodna vlakna obično imaju niže gubitke savijanja u usporedbi s višemodnim vlaknima.

Valna duljina: Gubitak savijanja može varirati ovisno o valnoj duljini svjetlosti koja se prenosi kroz vlakno. Neke valne duljine mogu imati veći gubitak savijanja od drugih.

Dizajn vlakana: Dizajn vlakna, uključujući profil indeksa loma i korištene materijale, može utjecati na gubitak savijanja.

Premazivanje: Vrsta i kvaliteta premaza nanesenog na vlakno mogu utjecati na njegovu fleksibilnost i otpornost na gubitak savijanja.

Kako bi se smanjili gubici savijanja, važno je pažljivo rukovati optičkim vlaknima i izbjegavati pretjerano savijanje, posebno oštre zavoje. Optički kabeli često su dizajnirani sa zaštitnim slojevima i ojačanjima kako bi se ublažili gubici savijanja i osigurao pouzdan prijenos signala.

U primjeni optičkih vlakana, složeniji tip optičkih gubitaka je gubitak mikrosavijanjem. Razvojem uređaja i optičkih vlakana, gubitak mikrosavijanjem postaje sve važniji faktor gubitka. U uređaj se uvodi izravnije optičko preklapanje umjesto električnog preklapanja, a vlakno je osjetljivo na dugotrajno naprezanje u vrlo malom prostoru. Za vlakno, tanje vlakno, vlakno manjeg promjera, bilo smanjenjem debljine premaza ili smanjenjem promjera plašta; Slično tome, kod višejezgrenih vlakana, efektivna debljina plašta također će se znatno smanjiti, što povećava rizik od gubitka mikrosavijanjem.

Gubitak mikro-savijanja i gubitak makro-savijanja doslovno su povezani sa savijanjem, ali postoje očite razlike među njima s gledišta mehanizma nastanka gubitka. Stoga je u praktičnim primjenama vrlo važno razlikovati gubitak od mikro-savijanja ili makro-savijanja prema prirodi gubitka, što uključuje ispravnu lokaciju problema i način rješavanja problema.

1. U smislu geometrijske deformacije

Gubitak mikrosavijanja zapravo je gubitak uzrokovan malom deformacijom vlakna, dok je gubitak makrosavijanja gubitak uzrokovan stvarnim savijanjem, a vanjski promjer vlakna ostaje idealna konstanta. To čini jasnu razliku u geometriji. Mala deformacija vlakna može se tretirati kao visokofrekventna perturbacija geometrijskog opsega u uzdužnom smjeru vlakna. Ova perturbacija ima dva atributa: amplitudu i frekvenciju. Scena mikrosavijanja dolazi od visoke frekvencije i niske amplitude. Vanjski poremećaj može se simulirati, a njegova frekvencija i amplituda se nasumično mijenjaju s vremenom. Uzimajući Fourierovu transformaciju ove slučajne varijacije, magnituda je ekvivalentna snazi, a postoji odgovarajuća korespondencija između spektralne gustoće snage i prostorne frekvencije.

To je također intuitivno lako razumjeti i izvući kvalitativni zaključak: kada je frekvencija poremećaja vrlo visoka, deformacija vlakna je jednolika, a utjecaj gubitka mikrosavijanja nije velik. Međutim, kada je frekvencija poremećaja vrlo niska, može doći do stvarnog savijanja, a gubitak makrosavijanja je dominantan.

2. Iz mehanizma gubitka

Kod gubitka makro savijanjem, može se smatrati da raspodjela polja modova osnovnog moda (jednomodno vlakno) u vlaknu difundira prema strani savijanja, a dio koji difundira duboko u omotač formirat će zračenje i postupno se gubiti. Kod gubitka mikro savijanjem, dio snage osnovnog moda koji se širi u idealnom vlaknu spojen je s raznim modovima višeg reda pod uvjetom perturbacije. Kako se udaljenost širenja povećava, snaga koju prenose ovi modovi višeg reda zrači se iz Oranovog vlakna s deset elemenata i naravno se može ponovno spojiti na osnovni mod.

Analiza gubitaka mikrosavijanja obično se temelji na teoriji sprege modova, a osnovni odnos je malo kompliciran.

Gdje je C koeficijent sprege između osnovnog moda i jednog od modova višeg reda, koji pokazuje koliko će snage biti spregnuto iz vođenog moda u mod višeg reda ili mod plašta (scenarij jednog moda). Qfiber je poremećaj vlakna pod izravnim naprezanjem, a Qenv je poremećaj pod neizravnim naprezanjem kada se okolina promijeni. Točnost ove analize modeliranja je teška jer su perturbacije koje uzrokuju gubitke mikrosavijanja vrlo slučajne, ali svrha analize je pružiti snažan vodič, a u određenim scenarijima mogu se koristiti dodatni koeficijenti za aproksimaciju rezultata simulacije.

Olshanski je proučavao i predložio opservacijski odnos u ranoj fazi.

a -polumjer jezgre

b - Radijus obloge

Razlika delta indeksa loma

Modul elastičnosti EE-polimernog premaza

Npr. - Modul elastičnosti optičkog stakla

Za većinu slučajeva upotrebe, ovaj odnos je korisniji

3. Izvor gubitka mikrosavijanja

Izvor gubitka mikrosavijanja uglavnom su vanjski čimbenici. Ako se vlakno koristi samo kao golo vlakno bez oblikovanja kabela, ako nema vanjske sile u slobodnom prostoru, ne postoji mogućnost gubitka mikrosavijanja. Iako geometrijska nepravilnost samog vlakna može imati mogućnost gubitka mikrosavijanja, utjecaj gubitka mikrosavijanja samog vlakna može se zanemariti jer je test gubitka prošao tvornički test. Uzima se u obzir samo utjecaj gubitka mikrosavijanja optičkog vlakna koji odgovara vanjskoj fiksaciji u optičkom kabelu ili uređaju.

Izvori gubitka mikrosavijanja uglavnom dolaze iz tri aspekta

Prvo je sam dizajn vlakna. Sam dizajn vlakna nije izvor gubitaka uslijed mikrosavijanja, već je osjetljivost na mikrosavijanje određena samim dizajnom vlakna. Na dizajn jezgre vlakna uglavnom utječe MAC vrijednost. To je u skladu s Olshanskim formulom značajki.

Što je MAC manji, to će manji biti gubitak mikrosavijanja pod istim vanjskim poremećajem.

To se odražava na specifična vlakna, općenito vlakna G657 imaju manji gubitak mikrosavijanja od vlakana G652.

Iako smanjenje radijusa jezgre i povećanje razlike indeksa loma mogu smanjiti gubitke mikrosavijanja, korelacija između parametara vlakna i standardizacije vlakna vjerojatno neće postojati u scenariju promjene samo jednog parametra dok ostali ostaju nepromijenjeni. No, trend se nastavlja.

Dizajn omotača u vlaknu također može donijeti poboljšanja. Ovisnost gubitka mikrosavijanja o valnoj duljini uvelike varira kada se omotaču doda specifičan dizajn utora.

Ovisnost valne duljine gubitka mikrosavijanja žljebljenog vlakna na slici vrlo se razlikuje od one standardnog vlakna. Ovisnost valne duljine standardnog vlakna na ovoj slici neznatno je izvan konvencionalnih podataka, uglavnom za vlakno s žljebljenim dizajnom čiji je gubitak mikrosavijanja izravnan. To znači da uobičajeno lociranje problema i analiza problema moraju uzeti u obzir dizajn vlakna, inače samo na temelju iskustva može biti zavaravajuće. Ukratko, dizajn vlakna optimizira gubitak mikrosavijanja, što je korisno za određene scenarije.

Drugo, izvor gubitka mikrosavijanja povezan je s faktorom optičkog kabela, koji je složeniji. Složenost leži u činjenici da postoji previše vrsta optičkih kabela i dizajn je vrlo različit, ali je relativno lako biti specifičan za određenu vrstu. Tipičan faktor je utjecaj premaza. Intuitivno se također može zaključiti da premaz, kao prva linija obrane za zaštitu vlakna, igra ulogu učinkovitog provođenja naprezanja. Ako se premaz koristi kao funkcija prijenosa naprezanja, što je manji unutarnji modul elastičnosti i veći vanjski modul elastičnosti, to je manja vrijednost funkcije prijenosa naprezanja, a utjecaj odgovarajućeg gubitka mikrosavijanja također je manji. Što je veći promjer premaza, to je manji utjecaj gubitka mikrosavijanja koji je svjesno poznat.

Očito je da je gubitak mikrosavijanja kod promjera od 900 μm mnogo manji od gubitka mikrosavijanja kod vlakna od 250 μm. Također je poznato da u istom dizajnu optičkog kabela, iako je prostor djelovanja vlakna od 900 μm mali, u normalnim okolnostima gubitak mikrosavijanja u kabelu je doista mnogo manji.

Treći faktor je utjecaj okoline u kojoj se kabel nalazi. Zbog složenosti gubitaka mikrosavijanjem, trenutno ne postoji standardizirana metoda ispitivanja, a metoda ispitivanja koju pruža IEC/TR62221 općenito se koristi izravno. Teško je odrediti perturbaciju. Čak i za određene metode ispitivanja, ispitna okruženja i ispitnu opremu, različita mjesta postavljanja mogu imati različite rezultate. Rezultati različitih laboratorija i različitih metoda ispitivanja ne mogu se izravno uspoređivati, već su sve kvalitativne usporedbe. Za svoje rezultate ispitivanja potrebno ih je zasebno procijeniti.