Szálhajlítási veszteség A „jelveszteség” kifejezés arra a jelveszteségre utal, amely akkor következik be, amikor egy optikai szálat egy bizonyos sugáron túl meghajlítanak. Ez a jelenség a szál magjából a burkolaton keresztülhaladó fényszivárgásnak köszönhető. Amikor egy szálat meghajlítanak, a fénysugarak teljes belső visszaverődést szenvednek a mag és a burkolat határfelületén. Ha azonban a hajlítási sugár túl kicsi, a fénysugarak egy része átjuthat a burkolaton, ami veszteséget eredményezhet.

A szálak hajlítási vesztesége több tényezőtől függ:

Hajlítási sugár: Minél kisebb a hajlítási sugár, annál nagyobb a hajlítási veszteség. Ez azért van, mert a kisebb hajlítási sugár a fénysugarak nagyobb görbületét okozza, ami növeli a burkolaton keresztüli szivárgás valószínűségét.

Száltípus: A különböző típusú szálak eltérő hajlítási veszteségi jellemzőkkel rendelkeznek. Például az egymódusú szálak jellemzően alacsonyabb hajlítási veszteséggel rendelkeznek a többmódusú szálakhoz képest.

Hullámhossz: A hajlítási veszteség a szálon áthaladó fény hullámhosszától függően változhat. Egyes hullámhosszakon nagyobb hajlítási veszteség tapasztalható, mint másokon.

Szálak kialakítása: A szál kialakítása, beleértve a törésmutató profilját és a felhasznált anyagokat, befolyásolhatja a hajlítási veszteséget.

Bevonat: A szálra felvitt bevonat típusa és minősége befolyásolhatja annak rugalmasságát és hajlítási veszteséggel szembeni ellenállását.

A hajlítási veszteség minimalizálása érdekében fontos az optikai szálak óvatos kezelése és a túlzott hajlítás, különösen az éles hajlítások elkerülése. Az optikai kábeleket gyakran védőrétegekkel és megerősítésekkel tervezik a hajlítási veszteség csökkentése és a jelek megbízható továbbításának biztosítása érdekében.

Az optikai szálak alkalmazásakor az optikai veszteség egy összetettebb típusa a mikrohajlítási veszteség. Az eszközök és az optikai szálak fejlődésével a mikrohajlítási veszteség egyre fontosabb veszteségi tényezővé válik. Az eszközben az elektromos kapcsolás helyett közvetlenebb optikai kapcsolást vezetnek be, és a szál nagyon kis térben is érzékeny a hosszú távú igénybevételre. A vékonyabb szál, a kisebb átmérőjű szál esetében a bevonat vastagságának csökkentésével vagy a burkolat átmérőjének csökkentésével; Hasonlóképpen, a többmagos szálak esetében a burkolat effektív vastagsága is jelentősen csökken, ami növeli a mikrohajlítási veszteség kockázatát.

A mikrohajlítási veszteség és a makrohajlítási veszteség szó szerint a hajlításhoz kapcsolódik, de a veszteség bekövetkezési mechanizmusa szempontjából nyilvánvaló különbségek vannak közöttük. Ezért a gyakorlati alkalmazásokban nagyon fontos megkülönböztetni a veszteséget a mikrohajlítástól és a makrohajlítástól a veszteség jellege szerint, ami magában foglalja a probléma helyes helyét és a probléma megoldásának módját.

1. Geometriai deformáció szempontjából

A mikrohajlítási veszteség valójában a szál kismértékű deformációja által okozott veszteség, míg a makrohajlítási veszteség a valódi hajlítás által okozott veszteség, és a szál külső átmérője ideális állandó marad. Ez egyértelmű különbséget jelent a geometriában. A szál kismértékű deformációja a geometriai kerület nagyfrekvenciás perturbációjaként tekinthető a szál hosszirányában. Ennek a perturbációnak két attribútuma van: amplitúdója és frekvenciája. A mikrohajlítás jelenete a nagy frekvenciából és az alacsony amplitúdóból származik. A külső zavar szimulálható, és frekvenciája és amplitúdója véletlenszerűen változik az idővel. Ennek a véletlenszerű változásnak a Fourier-transzformációját véve, a nagyságrend megegyezik a teljesítménnyel, és ennek megfelelő megfelelés van a teljesítmény spektrális sűrűsége és a térbeli frekvencia között.

Ez intuitív módon is könnyen érthető és kvalitatív következtetést vonhat le: amikor a zavarfrekvencia nagyon magas, a szál deformációja egyenletes, és a mikrohajlítási veszteség hatása nem nagy. Amikor azonban a zavarfrekvencia nagyon alacsony, kialakulhat a valódi hajlítás, és a makrohajlítási veszteség domináns.

2. A veszteségmechanizmusból

A makro-hajlítási veszteség esetében figyelembe vehető, hogy az alapmódus (egymódusú szál) módustér-eloszlása ​​a szálban a hajlítási oldalra diffundál, és a burkolatba mélyen diffundáló rész sugárzást képez, és fokozatosan veszít. A mikro-hajlítási veszteség esetében az ideális szálban terjedő alapmódus teljesítményének egy része perturbáció hatására különböző magasabb rendű módusokhoz kapcsolódik. Ahogy a terjedési távolság növekszik, ezeknek a magasabb rendű módusoknak a teljesítménye kisugárzik az Oran tízelemes szálból, és természetesen visszacsatolható az alapmódushoz.

A mikrohajlítási veszteség elemzése jellemzően a móduscsatolási elméleten alapul, és az alapvető kapcsolat kissé bonyolult.

Ahol C az alapmódus és az egyik magasabb rendű módus közötti csatolási együttható, amely azt jelzi, hogy mennyi teljesítmény csatolódik át a vezetett módusból a magasabb rendű módusba vagy burkoló módusba (egymódusú forgatókönyv). A Qfiber a szál zavarása közvetlen feszültség alatt, a Qenv pedig a zavarás közvetett feszültség alatt, amikor a környezet megváltozik. Ennek a modellezési elemzésnek a pontossága nehéz, mivel a mikrohajlítási veszteségeket okozó perturbációk nagymértékben véletlenszerűek, de az elemzés célja, hogy erős útmutatót nyújtson, és bizonyos forgatókönyvekben további együtthatók használhatók a szimulációs eredmények közelítésére.

Olshansky a korai szakaszban megfigyeléses összefüggést vizsgált és javasolt.

a -Mag sugár

b - Burkolatrádiusz

Delta - törésmutató-különbség

Az EE-polimer bevonat rugalmassági modulusa

Pl. - Optikai üvegszál rugalmassági modulusa

A legtöbb használati esetben ez a kapcsolat hasznosabb

3. A mikrohajlítási veszteség forrása

A mikrohajlítási veszteség forrása főként külső tényezők. Ha a szálat csak csupasz szálként használják kábelformázás nélkül, és nincs külső erő a szabad térben, akkor nincs lehetőség mikrohajlítási veszteségre. Bár a szál geometriai egyenetlensége magában hordozza a mikrohajlítási veszteség lehetőségét, a szál mikrohajlítási veszteségének hatása figyelmen kívül hagyható, mivel a veszteségtesztet a gyári teszten sikeresen teljesítették. Ez csak az optikai kábel vagy eszköz külső rögzítésének megfelelő optikai szál mikrohajlítási veszteségének hatását veszi figyelembe.

A mikrohajlítási veszteség forrásai főként három aspektusból származnak

Az első a szál kialakítása. Magának a szálnak a kialakítása nem a mikrohajlítási veszteség forrása, hanem a mikrohajlításra való érzékenységet maga a szál kialakítása határozza meg. A szálmag kialakítását főként a MAC-érték befolyásolja. Ez összhangban van Olshansky jellemzőképletével.

Minél kisebb a MAC (minimális hajlítási terhelés), annál kisebb lesz a mikrohajlítási veszteség ugyanazon külső perturbáció hatására.

Ez tükröződik a specifikus szálban, általában a G657 szálnak kisebb a mikrohajlítási vesztesége, mint a G652 szálnak.

Bár a mag sugarának csökkentése és a törésmutató-különbség növelése csökkentheti a mikrohajlítási veszteséget, a szál paraméterei és a szál szabványosítása közötti összefüggés valószínűleg nem áll fenn abban az esetben, ha csak egy paramétert változtatunk, miközben a többit nem változtatjuk. A tendencia azonban folytatódik.

A szál burkolatának kialakítása is javulást hozhat. A mikrohajlítási veszteség hullámhosszfüggése nagymértékben változik, ha a burkolathoz egy adott horonykialakítást adnak.

Az ábrán látható barázdált szál mikrohajlítási veszteségének hullámhosszfüggése nagyon eltér a standard szálétól. A standard szál hullámhosszfüggése ezen az ábrán kissé meghaladja a hagyományos adatokat, főként a barázdált kialakítású szál esetében, amelynek mikrohajlítási vesztesége ellaposodott. Ez azt jelenti, hogy a szokásos problémahely-meghatározásnak és problémaelemzésnek figyelembe kell vennie a szál kialakítását, különben a puszta tapasztalati alapú elemzés félrevezető lehet. Összefoglalva, a szál kialakítása optimalizálja a mikrohajlítási veszteséget, ami bizonyos esetekben előnyös.

Másodszor, a mikrohajlítási veszteség forrása az optikai kábel tényezőjéhez kapcsolódik, ami összetettebb. A bonyolultság abban rejlik, hogy túl sokféle optikai kábel létezik, és a kialakításuk is nagyon eltérő, de viszonylag könnyű egy adott típusra specifikusnak lenni. Egy tipikus tényező a bevonat hatása. Intuitív módon az is megállapítható, hogy a bevonat, mint a szál védelmének első védelmi vonala, hatékony feszültségvezetési szerepet játszik. Ha a bevonatot feszültségátviteli függvényként használják, minél kisebb a belső rugalmassági modulus, és minél nagyobb a külső rugalmassági modulus, annál kisebb a feszültségátviteli függvény értéke, és a megfelelő mikrohajlítási veszteség hatása is kisebb. Minél nagyobb a bevonat átmérője, annál kisebb a mikrohajlítási veszteség tudatos hatása.

Nyilvánvaló, hogy a 900 μm átmérőjű szál mikrohajlítási vesztesége sokkal kisebb, mint a 250 μm-es szálé. Az is ismert, hogy ugyanebben a kialakítású optikai kábelben, bár a 900 μm-es szál aktivitási tere kicsi, normál körülmények között a mikrohajlítási vesztesége valóban sokkal kisebb a kábelben.

A harmadik tényező a kábel elhelyezési környezetének hatása. A mikrohajlítási veszteség összetettsége miatt jelenleg nincs szabványosított vizsgálati módszer, és általában az IEC/TR62221 által megadott vizsgálati módszert alkalmazzák közvetlenül. Nehéz meghatározni a zavaró tényezőket. Még bizonyos vizsgálati módszerek, vizsgálati környezetek és vizsgálati berendezések esetén is eltérő eredmények adódhatnak a különböző elhelyezési helyeken. A különböző laboratóriumok és a különböző vizsgálati módszerek eredményei nem hasonlíthatók össze közvetlenül, hanem mind minőségi összehasonlítások. A vizsgálati eredményeket külön kell értékelni.