फायबर वाकण्याचे नुकसान ऑप्टिकल फायबर एका विशिष्ट त्रिज्येपेक्षा जास्त वाकवल्यावर होणाऱ्या सिग्नलच्या हानीला हे म्हणतात. ही घटना फायबरच्या कोअरमधून क्लॅडिंगमधून प्रवास करताना प्रकाशाच्या गळतीमुळे घडते. जेव्हा फायबर वाकवला जातो, तेव्हा प्रकाशकिरणांचे कोअर-क्लॅडिंग इंटरफेसवर संपूर्ण अंतर्गत परावर्तन होते. तथापि, जर वाकण्याची त्रिज्या खूपच लहान असेल, तर काही प्रकाशकिरण क्लॅडिंगमधून बाहेर पडू शकतात, ज्यामुळे हानी होते.

फायबर वाकण्यामुळे होणारे नुकसान अनेक घटकांवर अवलंबून असते:

वाकण्याची त्रिज्या: वक्रता त्रिज्या जेवढी लहान असते, तेवढे वक्रता नुकसान जास्त असते. याचे कारण असे की, लहान वक्रता त्रिज्येमुळे प्रकाश किरणांना जास्त वक्रता अनुभवावी लागते, ज्यामुळे क्लॅडिंगमधून गळती होण्याची शक्यता वाढते.

फायबरचा प्रकार: वेगवेगळ्या प्रकारच्या फायबरमध्ये बेंडिंग लॉसची वैशिष्ट्ये वेगवेगळी असतात. उदाहरणार्थ, मल्टीमोड फायबरच्या तुलनेत सिंगल-मोड फायबरमध्ये सामान्यतः बेंडिंग लॉस कमी असतो.

तरंगलांबी: फायबरमधून प्रसारित होणाऱ्या प्रकाशाच्या तरंगलांबीनुसार बेंडिंग लॉस बदलू शकतो. काही तरंगलांबींमध्ये इतरांपेक्षा जास्त बेंडिंग लॉस आढळू शकतो.

फायबर डिझाइन: फायबरची रचना, ज्यामध्ये अपवर्तनांक प्रोफाइल आणि वापरलेल्या सामग्रीचा समावेश आहे, वाकण्यामुळे होणाऱ्या हानीवर परिणाम करू शकते.

कोटिंग: तंतूवर लावलेल्या आवरणाचा प्रकार आणि गुणवत्ता त्याच्या लवचिकतेवर आणि वाकण्यामुळे होणाऱ्या हानीला प्रतिकार करण्याच्या क्षमतेवर परिणाम करू शकते.

वाकण्यामुळे होणारे नुकसान कमी करण्यासाठी, ऑप्टिकल फायबर काळजीपूर्वक हाताळणे आणि त्यांना जास्त वाकवणे, विशेषतः तीव्र वळणे टाळणे महत्त्वाचे आहे. वाकण्यामुळे होणारे नुकसान कमी करण्यासाठी आणि सिग्नलचे विश्वसनीय प्रसारण सुनिश्चित करण्यासाठी, फायबर ऑप्टिक केबल्सची रचना अनेकदा संरक्षक थर आणि मजबुतीकरणासह केली जाते.

ऑप्टिकल फायबरच्या उपयोगात, सूक्ष्म-वाकण हानी (मायक्रो-बेंडिंग लॉस) हा एक अधिक गुंतागुंतीचा ऑप्टिकल हानीचा प्रकार आहे. उपकरणे आणि ऑप्टिकल फायबरच्या विकासामुळे, सूक्ष्म-वाकण हानी हा एक अधिक चिंतेचा विषय बनला आहे. उपकरणामध्ये इलेक्ट्रिकल स्विचिंगऐवजी अधिक थेट ऑप्टिकल स्विचिंगचा वापर केला जातो आणि फायबर अत्यंत लहान जागेत दीर्घकालीन ताणास बळी पडतो. फायबरच्या बाबतीत, पातळ फायबर आणि कमी व्यासाच्या फायबरसाठी, एकतर कोटिंगची जाडी कमी करून किंवा क्लॅडिंगचा व्यास कमी करून; त्याचप्रमाणे मल्टी-कोअर फायबरसाठी, प्रभावी क्लॅडिंगची जाडी देखील मोठ्या प्रमाणात कमी होते, ज्यामुळे सूक्ष्म-वाकण हानीचा धोका वाढतो.

सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणारी हानी आणि स्थूल-वाकण्यामुळे होणारी हानी यांचा शाब्दिक संबंध वाकण्याशी असला तरी, हानी होण्याच्या यंत्रणेच्या दृष्टिकोनातून त्यांच्यात स्पष्ट फरक आहेत. त्यामुळे, व्यावहारिक उपयोगांमध्ये, हानीच्या स्वरूपानुसार ती सूक्ष्म वाकण्यामुळे झाली आहे की स्थूल वाकण्यामुळे, हे ओळखणे अत्यंत आवश्यक आहे, कारण त्यामुळे समस्येचे अचूक स्थान आणि ती सोडवण्याची पद्धत निश्चित करता येते.

१. भौमितिक विकृतीच्या संदर्भात

सूक्ष्म-वाकण हानी (मायक्रो-बेंडिंग लॉस) ही प्रत्यक्षात फायबरच्या किंचित विरूपणामुळे होणारी हानी आहे, तर स्थूल-वाकण हानी (मॅक्रो-बेंडिंग लॉस) ही प्रत्यक्ष वाकण्यामुळे होणारी हानी आहे, आणि यामध्ये फायबरचा बाह्य व्यास आदर्श स्थिर राहतो. यामुळे भूमितीमध्ये स्पष्ट फरक पडतो. फायबरच्या लहान विरूपणाला फायबरच्या अनुदैर्ध्य दिशेतील भौमितिक परिघाचे उच्च-वारंवारतेचे विचलन मानले जाऊ शकते. या विचलनाचे दोन गुणधर्म आहेत: आयाम (ॲम्प्लिट्यूड) आणि वारंवारता (फ्रिक्वेन्सी). सूक्ष्म-वाकणाचे दृश्य उच्च वारंवारता आणि कमी आयामातून निर्माण होते. बाह्य विचलनाचे अनुकरण केले जाऊ शकते, आणि त्याची वारंवारता व आयाम वेळेनुसार यादृच्छिकपणे बदलतात. या यादृच्छिक बदलाचे फूरियर रूपांतर घेतल्यास, त्याचे परिमाण हे शक्तीच्या (पॉवर) समतुल्य असते, आणि शक्ती वर्णक्रमीय घनता (पॉवर स्पेक्ट्रल डेन्सिटी) व अवकाशीय वारंवारता (स्पेशियल फ्रिक्वेन्सी) यांच्यात एक अनुरूप संबंध असतो.

हे सहजपणे समजून घेता येते आणि यावरून गुणात्मक निष्कर्ष काढता येतो: जेव्हा विचलनाची वारंवारता खूप जास्त असते, तेव्हा तंतूचे विरूपण एकसमान असते आणि सूक्ष्म-वक्रता हानीचा प्रभाव मोठा नसतो. तथापि, जेव्हा विचलनाची वारंवारता खूप कमी असते, तेव्हा वास्तविक वक्रता निर्माण होऊ शकते आणि स्थूल-वक्रता हानी प्रभावी ठरते.

२. हानी यंत्रणेमधून

मॅक्रो-बेंडिंग लॉसमध्ये, असे मानले जाऊ शकते की फायबरमधील फंडामेंटल मोडचे (सिंगल-मोड फायबर) मोड फील्ड वितरण वाकलेल्या बाजूला पसरते आणि जो भाग क्लॅडिंगमध्ये खोलवर पसरतो तो रेडिएशन तयार करतो आणि हळूहळू नष्ट होतो. मायक्रो-बेंडिंग लॉसमध्ये, आदर्श फायबरमध्ये प्रसारित होणाऱ्या फंडामेंटल मोडच्या शक्तीचा काही भाग, व्यत्ययाच्या परिस्थितीत विविध उच्च-श्रेणीच्या मोड्समध्ये जोडला जातो. प्रसारणाचे अंतर वाढल्याने, या उच्च-श्रेणीच्या मोड्सद्वारे वाहून नेलेली शक्ती ओरान टेन-एलिमेंट फायबरमधून बाहेर उत्सर्जित होते आणि अर्थातच ती पुन्हा फंडामेंटल मोडमध्ये परत जोडली जाऊ शकते.

सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या हानीचे विश्लेषण सामान्यतः मोड कपलिंग सिद्धांतावर आधारित असते आणि त्यातील मूलभूत संबंध थोडा गुंतागुंतीचा असतो.

येथे C हा फंडामेंटल मोड आणि उच्च-श्रेणीच्या मोड्सपैकी एकामधील कपलिंग गुणांक आहे, जो गाइडेड मोडमधून उच्च-श्रेणीच्या मोडमध्ये किंवा क्लॅडिंग मोडमध्ये (सिंगल-मोड परिस्थिती) किती शक्ती जोडली जाईल हे दर्शवतो. Qfiber हा थेट ताणाखाली फायबरमध्ये होणारा व्यत्यय आहे, आणि Qenv हा पर्यावरण बदलल्यावर अप्रत्यक्ष ताणाखाली होणारा व्यत्यय आहे. या मॉडेलिंग विश्लेषणाची अचूकता निश्चित करणे कठीण आहे, कारण मायक्रो-बेंडिंग लॉसेसला कारणीभूत ठरणारे व्यत्यय अत्यंत यादृच्छिक असतात, परंतु या विश्लेषणाचा उद्देश एक ठोस मार्गदर्शन प्रदान करणे हा आहे, आणि काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, सिम्युलेशन परिणामांचे अंदाजे मूल्यमापन करण्यासाठी अतिरिक्त गुणांकांचा वापर केला जाऊ शकतो.

ओल्शान्स्कीने सुरुवातीच्या टप्प्यात निरीक्षणात्मक संबंधाचा अभ्यास करून तो मांडला.

अ -कोर त्रिज्या

ब - क्लॅडिंग त्रिज्या

डेल्टा - अपवर्तनांक फरक

ईई-पॉलिमर कोटिंगचा लवचिक मापांक

उदा - ऑप्टिकल फायबर ग्लासचा लवचिक मापांक

बहुतांश वापरांमध्ये, हे नाते अधिक उपयुक्त ठरते.

३. सूक्ष्म वाकण्याच्या नुकसानीचा स्रोत

सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या हानीचे (मायक्रो-बेंडिंग लॉस) मुख्य कारण बाह्य घटक आहेत. जर फायबरचा वापर केबल न बनवता केवळ बेअर फायबर म्हणून केला जात असेल आणि मोकळ्या जागेत कोणतेही बाह्य बल नसेल, तर सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या हानीची शक्यता नसते. जरी फायबरच्या स्वतःच्या भौमितिक अनियमिततेमुळे सूक्ष्म-वाकण्यामुळे हानी होण्याची शक्यता असली तरी, फॅक्टरी चाचणीमध्ये हानी चाचणी उत्तीर्ण झाल्यामुळे फायबरच्या स्वतःच्या सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या हानीच्या प्रभावाकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते. यात केवळ ऑप्टिकल केबल किंवा उपकरणातील बाह्य स्थिरीकरणामुळे होणाऱ्या ऑप्टिकल फायबरच्या सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या हानीच्या प्रभावाचा विचार केला जातो.

सूक्ष्म वाकण्यामुळे होणाऱ्या नुकसानीची कारणे प्रामुख्याने तीन बाबींमधून येतात.

पहिली गोष्ट म्हणजे फायबरची रचना. फायबरची रचना ही सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या हानीचा स्रोत नाही, परंतु सूक्ष्म-वाकण्याप्रती असलेली संवेदनशीलता ही फायबरच्या रचनेवरच अवलंबून असते. फायबर कोरच्या रचनेवर मुख्यत्वे MAC मूल्याचा प्रभाव पडतो. हे ओल्शान्स्कीच्या वैशिष्ट्य सूत्राशी सुसंगत आहे.

MAC जेवढा लहान असेल, तेवढ्याच समान बाह्य अडथळ्याखाली सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणारे नुकसान कमी असेल.

हे विशिष्ट फायबरमध्ये दिसून येते, सर्वसाधारणपणे G652 फायबरपेक्षा G657 फायबरमध्ये मायक्रो-बेंडिंग लॉस कमी असतो.

जरी कोरची त्रिज्या कमी केल्याने आणि अपवर्तनांक फरक वाढवल्याने सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणारे नुकसान कमी होऊ शकते, तरीही इतर पॅरामीटर्स न बदलता केवळ एकच पॅरामीटर बदलल्यास फायबर पॅरामीटर्स आणि फायबरच्या मानकीकरणामध्ये सहसंबंध असण्याची शक्यता कमी असते. पण हा कल कायम आहे.

फायबरमधील क्लॅडिंगच्या रचनेमुळे देखील सुधारणा घडून येऊ शकतात. जेव्हा क्लॅडिंगमध्ये विशिष्ट ग्रूव्ह डिझाइन जोडले जाते, तेव्हा मायक्रोबेंडिंग लॉसचे तरंगलांबीवरील अवलंबित्व मोठ्या प्रमाणात बदलते.

आकृतीमधील ग्रूव्ह्ड फायबरच्या मायक्रोबेंडिंग लॉसचे तरंगलांबीवरील अवलंबित्व हे मानक फायबरपेक्षा खूप वेगळे आहे. या आकृतीमधील मानक फायबरचे तरंगलांबीवरील अवलंबित्व पारंपरिक माहितीपेक्षा किंचित जास्त आहे, याचे मुख्य कारण म्हणजे ग्रूव्ह्ड डिझाइनच्या फायबरमध्ये मायक्रो-बेंडिंग लॉस सपाट केलेला असतो. याचा अर्थ असा की, नेहमीच्या समस्येचे स्थान निश्चित करताना आणि तिचे विश्लेषण करताना फायबरच्या डिझाइनचा विचार करणे आवश्यक आहे, अन्यथा केवळ अनुभवावर आधारित निष्कर्ष दिशाभूल करणारे ठरू शकतात. सारांश, फायबरचे डिझाइन मायक्रो-बेंडिंग लॉसला अनुकूलित करते, जे विशिष्ट परिस्थितींमध्ये फायदेशीर ठरते.

दुसरे म्हणजे, सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या नुकसानीचा स्रोत ऑप्टिकल फायबर केबलच्या घटकांशी संबंधित आहे, जो अधिक गुंतागुंतीचा आहे. ही गुंतागुंत या वस्तुस्थितीत आहे की ऑप्टिकल फायबर केबलचे खूप प्रकार आहेत आणि त्यांची रचना खूप भिन्न आहे, परंतु एका विशिष्ट प्रकारासाठी ते ओळखणे तुलनेने सोपे आहे. एक ठळक घटक म्हणजे कोटिंगचा प्रभाव. सहजपणे असाही निष्कर्ष काढता येतो की, फायबरचे संरक्षण करणारी पहिली संरक्षण फळी म्हणून, कोटिंग प्रभावी ताण वहनाची भूमिका बजावते. जर कोटिंगचा वापर ताण हस्तांतरण कार्यासाठी केला गेला, तर अंतर्गत लवचिक गुणांक जितका लहान आणि बाह्य लवचिक गुणांक जितका मोठा असेल, तितके ताण हस्तांतरण कार्याचे मूल्य लहान असते आणि संबंधित सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या नुकसानीचा प्रभाव देखील कमी असतो. कोटिंगचा व्यास जितका मोठा असतो, तितका सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या नुकसानीचा प्रभाव कमी असतो, हे जाणीवपूर्वक ज्ञात आहे.

साहजिकच, ९०० मायक्रॉनचा व्यास हा २५० मायक्रॉन फायबरच्या सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या हानीपेक्षा खूपच कमी असतो. यावरून हे देखील लक्षात येते की, फायबर ऑप्टिक केबलच्या त्याच डिझाइनमध्ये, जरी ९०० मायक्रॉन फायबरची कार्यक्षेत्र लहान असले तरी, सामान्य परिस्थितीत केबलमधील त्याची सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणारी हानी खरोखरच खूप कमी असते.

तिसरा घटक म्हणजे केबल ज्या वातावरणात आहे त्याचा परिणाम. सूक्ष्म-वाकण्यामुळे होणाऱ्या हानीच्या गुंतागुंतीमुळे, सध्या कोणतीही प्रमाणित चाचणी पद्धत उपलब्ध नाही आणि सामान्यतः IEC/TR62221 द्वारे प्रदान केलेली चाचणी पद्धत थेट वापरली जाते. यामुळे होणारा बदल निश्चित करणे कठीण आहे. अगदी विशिष्ट चाचणी पद्धती, चाचणी वातावरण आणि चाचणी उपकरणांसाठी सुद्धा, वेगवेगळ्या ठिकाणी ठेवल्यावर वेगवेगळे परिणाम दिसू शकतात. वेगवेगळ्या प्रयोगशाळा आणि वेगवेगळ्या चाचणी पद्धतींच्या परिणामांची थेट तुलना करता येत नाही, तर त्या सर्व गुणात्मक तुलना असतात. त्याच्या चाचणी परिणामांचे स्वतंत्रपणे मूल्यांकन करणे आवश्यक आहे.