Kehilangan akibat pembengkokan serat Istilah ini merujuk pada hilangnya sinyal yang terjadi ketika serat optik ditekuk melebihi radius tertentu. Fenomena ini disebabkan oleh kebocoran cahaya dari inti serat saat melewati lapisan pelindung (cladding). Ketika serat ditekuk, sinar cahaya mengalami refleksi internal total pada antarmuka inti-lapisan pelindung. Namun, jika radius tekukan terlalu kecil, sebagian sinar cahaya dapat lolos melalui lapisan pelindung, sehingga mengakibatkan kehilangan sinyal.

Kerugian akibat pembengkokan serat bergantung pada beberapa faktor:

Jari-jari Lengkung: Semakin kecil radius pembelokan, semakin tinggi kerugian pembelokan. Hal ini karena radius pembelokan yang lebih kecil menyebabkan sinar cahaya mengalami kelengkungan yang lebih besar, sehingga meningkatkan kemungkinan kebocoran melalui lapisan penutup.

Jenis Serat: Berbagai jenis serat memiliki karakteristik kehilangan lentur yang berbeda. Misalnya, serat mode tunggal biasanya memiliki kehilangan lentur yang lebih rendah dibandingkan dengan serat multimode.

Panjang gelombang: Kerugian akibat pembengkokan dapat bervariasi tergantung pada panjang gelombang cahaya yang ditransmisikan melalui serat optik. Beberapa panjang gelombang mungkin mengalami kerugian akibat pembengkokan yang lebih tinggi daripada yang lain.

Desain Serat: Desain serat optik, termasuk profil indeks bias dan material yang digunakan, dapat memengaruhi kerugian akibat pembengkokan.

Lapisan: Jenis dan kualitas lapisan yang diterapkan pada serat dapat memengaruhi fleksibilitas dan ketahanannya terhadap kehilangan akibat tekukan.

Untuk meminimalkan kehilangan akibat tekukan, penting untuk menangani serat optik dengan hati-hati dan menghindari tekukan yang berlebihan, terutama tekukan tajam. Kabel serat optik sering dirancang dengan lapisan pelindung dan penguatan untuk mengurangi kehilangan akibat tekukan dan memastikan transmisi sinyal yang andal.

Dalam aplikasi serat optik, jenis kehilangan optik yang lebih kompleks adalah kehilangan akibat tekukan mikro. Dengan perkembangan perangkat dan serat optik, kehilangan akibat tekukan mikro menjadi faktor kehilangan yang semakin diperhatikan. Pengalihan optik langsung semakin banyak diperkenalkan dalam perangkat, menggantikan pengalihan listrik, dan serat rentan terhadap tekanan jangka panjang dalam ruang yang sangat kecil. Untuk serat, semakin tipis serat, semakin kecil diameter serat, baik dengan mengurangi ketebalan lapisan atau dengan mengurangi diameter selubung; Demikian pula untuk serat multi-inti, ketebalan selubung efektif juga akan sangat berkurang, yang meningkatkan risiko kehilangan akibat tekukan mikro.

Kerugian akibat tekukan mikro dan kerugian akibat tekukan makro berkaitan dengan tekukan secara harfiah, tetapi terdapat perbedaan yang jelas di antara keduanya dari sudut pandang mekanisme terjadinya kerugian. Oleh karena itu, dalam aplikasi praktis, sangat penting untuk membedakan kerugian akibat tekukan mikro atau tekukan makro sesuai dengan sifat kerugian tersebut, yang mencakup penentuan lokasi masalah yang tepat dan cara penyelesaian masalah.

1. Dalam hal deformasi geometris

Kerugian akibat pembengkokan mikro sebenarnya adalah kerugian yang disebabkan oleh deformasi kecil pada serat, sedangkan kerugian akibat pembengkokan makro adalah kerugian yang disebabkan oleh pembengkokan sebenarnya, dan diameter luar serat tetap konstan. Hal ini membuat perbedaan yang jelas dalam geometri. Deformasi kecil pada serat dapat diperlakukan sebagai gangguan frekuensi tinggi pada keliling geometris dalam arah memanjang serat. Gangguan ini memiliki dua atribut: amplitudo dan frekuensi. Adegan pembengkokan mikro berasal dari frekuensi tinggi dan amplitudo rendah. Gangguan eksternal dapat disimulasikan, dan frekuensi serta amplitudonya berubah secara acak seiring waktu. Dengan mengambil transformasi Fourier dari variasi acak ini, besarnya setara dengan daya, dan terdapat korespondensi yang sesuai antara kerapatan spektral daya dan frekuensi spasial.

Hal ini juga secara intuitif mudah dipahami dan disimpulkan secara kualitatif: ketika frekuensi gangguan sangat tinggi, deformasi serat seragam, dan pengaruh kehilangan akibat tekukan mikro tidak besar. Namun, ketika frekuensi gangguan sangat rendah, tekukan sebenarnya dapat terbentuk, dan kehilangan akibat tekukan makro menjadi dominan.

2. Dari mekanisme kerugian

Pada kerugian pembengkokan makro, dapat dianggap bahwa distribusi medan mode dari mode fundamental (serat mode tunggal) dalam serat berdifusi ke sisi pembengkokan, dan bagian yang berdifusi jauh ke dalam selubung akan membentuk radiasi dan secara bertahap hilang. Pada kerugian pembengkokan mikro, sebagian daya dari mode fundamental yang merambat dalam serat ideal digabungkan ke berbagai mode orde tinggi dalam kondisi gangguan. Seiring bertambahnya jarak perambatan, daya yang dibawa oleh mode orde tinggi ini dipancarkan keluar dari serat sepuluh elemen Oran, dan tentu saja dapat digabungkan kembali ke mode fundamental.

Analisis kerugian akibat tekukan mikro biasanya didasarkan pada teori kopling mode, dan hubungan dasarnya agak rumit.

Di mana C adalah koefisien kopling antara mode fundamental dan salah satu mode orde tinggi, yang menunjukkan seberapa banyak daya yang akan dikopling dari mode terpandu ke mode orde tinggi atau mode kelubung (skenario mode tunggal). Qfiber adalah gangguan serat di bawah tegangan langsung, dan Qenv adalah gangguan di bawah tegangan tidak langsung ketika lingkungan berubah. Akurasi analisis pemodelan ini sulit karena gangguan yang menyebabkan kerugian pembengkokan mikro sangat acak, tetapi tujuan analisis ini adalah untuk memberikan panduan yang kuat, dan dalam skenario tertentu, koefisien tambahan dapat digunakan untuk mendekati hasil simulasi.

Olshansky mempelajari dan mengusulkan hubungan observasional pada tahap awal.

a - Jari-jari inti

b - Jari-jari pelapis

Delta - perbedaan indeks bias

Modulus elastisitas lapisan polimer EE

Contoh: Modulus elastisitas kaca serat optik

Untuk sebagian besar kasus penggunaan, hubungan ini lebih bermanfaat.

3. Sumber kehilangan akibat pembengkokan mikro

Sumber kerugian akibat tekukan mikro terutama berasal dari faktor eksternal. Jika serat hanya digunakan sebagai serat telanjang tanpa pembentukan kabel, jika tidak ada gaya eksternal di ruang bebas, tidak ada kemungkinan kerugian akibat tekukan mikro. Meskipun ketidakaturan geometris serat itu sendiri mungkin memiliki kemungkinan kerugian akibat tekukan mikro, pengaruh kerugian akibat tekukan mikro dari serat itu sendiri dapat diabaikan karena uji kerugian telah lulus dalam pengujian pabrik. Yang dipertimbangkan hanyalah pengaruh kerugian akibat tekukan mikro serat optik yang sesuai dengan fiksasi eksternal dalam kabel atau perangkat optik.

Sumber utama kehilangan akibat pembengkokan mikro berasal dari tiga aspek.

Pertama adalah desain serat itu sendiri. Desain serat itu sendiri bukanlah sumber kehilangan akibat tekukan mikro, tetapi sensitivitas terhadap tekukan mikro ditentukan oleh desain serat itu sendiri. Desain inti serat terutama dipengaruhi oleh nilai MAC. Hal ini konsisten dengan rumus fitur Olshansky.

Semakin kecil nilai MAC, semakin kecil pula kerugian akibat pembengkokan mikro di bawah gangguan eksternal yang sama.

Hal ini tercermin pada serat spesifiknya, umumnya serat G657 memiliki kerugian tekukan mikro yang lebih rendah daripada serat G652.

Meskipun mengurangi radius inti dan meningkatkan perbedaan indeks bias dapat mengurangi kerugian akibat pembengkokan mikro, korelasi antara parameter serat dan standardisasi serat kemungkinan besar tidak akan ada dalam skenario hanya mengubah satu parameter sementara parameter lainnya tetap tidak berubah. Namun tren ini terus berlanjut.

Desain lapisan pelindung (cladding) pada serat optik juga dapat memberikan peningkatan. Ketergantungan panjang gelombang dari kerugian akibat pembengkokan mikro sangat bervariasi ketika desain alur tertentu ditambahkan ke lapisan pelindung.

Ketergantungan panjang gelombang dari kerugian pembengkokan mikro pada serat beralur dalam gambar sangat berbeda dari serat standar. Ketergantungan panjang gelombang serat standar dalam gambar ini sedikit di luar data konvensional, terutama untuk serat desain beralur yang kerugian pembengkokannya diratakan. Ini berarti bahwa penentuan lokasi masalah dan analisis masalah yang biasa perlu mempertimbangkan desain serat, jika tidak, hanya berdasarkan pengalaman dapat menyesatkan. Singkatnya, desain serat mengoptimalkan kerugian pembengkokan mikro, yang bermanfaat untuk skenario tertentu.

Kedua, sumber kerugian akibat tekukan mikro berkaitan dengan faktor kabel serat optik, yang lebih kompleks. Kompleksitasnya terletak pada kenyataan bahwa ada terlalu banyak jenis kabel serat optik dan desainnya sangat berbeda, tetapi relatif mudah untuk menentukan jenis tertentu. Faktor tipikalnya adalah pengaruh lapisan pelindung. Secara intuitif, dapat disimpulkan juga bahwa lapisan pelindung, sebagai garis pertahanan pertama untuk melindungi serat, berperan sebagai penghantar tegangan yang efektif. Jika lapisan pelindung digunakan sebagai fungsi transfer tegangan, semakin kecil modulus elastisitas internal dan semakin besar modulus elastisitas eksternal, semakin kecil nilai fungsi transfer tegangan, dan pengaruh kerugian akibat tekukan mikro yang sesuai juga semakin kecil. Semakin besar diameter lapisan pelindung, semakin kecil pengaruh kerugian akibat tekukan mikro yang diketahui secara sadar.

Jelas, diameter 900um jauh lebih kecil daripada kerugian tekukan mikro serat 250um. Dapat juga diketahui bahwa dalam desain kabel serat optik yang sama, meskipun ruang aktivitas serat 900um kecil, dalam keadaan normal, kerugian tekukan mikronya memang jauh lebih kecil di dalam kabel.

Faktor ketiga adalah dampak lingkungan tempat kabel tersebut berada. Karena kompleksitas kerugian akibat tekukan mikro, saat ini belum ada metode pengujian standar, dan metode pengujian yang disediakan oleh IEC/TR62221 umumnya digunakan secara langsung. Sulit untuk menentukan gangguannya. Bahkan untuk metode pengujian, lingkungan pengujian, dan peralatan pengujian tertentu, lokasi penempatan yang berbeda dapat menghasilkan hasil yang berbeda. Hasil dari laboratorium yang berbeda dan metode pengujian yang berbeda tidak dapat dibandingkan secara langsung, tetapi semuanya merupakan perbandingan kualitatif. Untuk hasil pengujiannya, perlu dievaluasi secara terpisah.