Tap av fiberbøyning refererer til signaltapet som oppstår når en optisk fiber bøyes utover en viss radius. Dette fenomenet skyldes lyslekkasje fra fiberens kjerne når den beveger seg gjennom kledningen. Når en fiber bøyes, gjennomgår lysstrålene total intern refleksjon ved kjerne-kledningsgrensesnittet. Men hvis bøyeradiusen er for liten, kan noen av lysstrålene slippe ut gjennom kledningen, noe som resulterer i tap.

Tapet av fiberbøyning avhenger av flere faktorer:

Bøyeradius: Jo mindre bøyeradius, desto høyere bøyetap. Dette skyldes at en mindre bøyeradius fører til at lysstrålene opplever større krumning, noe som øker sannsynligheten for lekkasje gjennom kledningen.

Fibertype: Ulike typer fibre har forskjellige bøyetapsegenskaper. For eksempel har enkeltmodusfibre vanligvis lavere bøyetap sammenlignet med multimodusfibre.

Bølgelengde: Bøyetapet kan variere med bølgelengden til lyset som sendes gjennom fiberen. Noen bølgelengder kan oppleve høyere bøyetap enn andre.

Fiberdesign: Fiberens utforming, inkludert brytningsindeksprofilen og materialene som brukes, kan påvirke bøyetapet.

Belegg: Typen og kvaliteten på belegget som påføres fiberen kan påvirke dens fleksibilitet og motstand mot bøyetap.

For å minimere bøyingstap er det viktig å håndtere optiske fibre forsiktig og unngå overdreven bøying, spesielt skarpe bøyer. Fiberoptiske kabler er ofte designet med beskyttende lag og forsterkninger for å redusere bøyingstap og sikre pålitelig overføring av signaler.

I bruken av optisk fiber er en mer kompleks type optisk tap mikrobøyetap. Med utviklingen av enheter og optiske fibre er mikrobøyetap en mer viktig tapsfaktor. Mer direkte optisk svitsjing introduseres i enheten i stedet for elektrisk svitsjing, og fiberen er utsatt for langvarig stress på et svært lite område. For fiberen, jo tynnere fiber, jo mindre diameter, enten ved å redusere tykkelsen på belegget, eller ved å redusere diameteren på kledningen. Tilsvarende for flerkjernefibre vil den effektive kledningstykkelsen også reduseres kraftig, noe som øker risikoen for mikrobøyetap.

Mikrobøyetap og makrobøyetap er bokstavelig talt relatert til bøying, men det er åpenbare forskjeller mellom dem når det gjelder mekanismen for tapsoppståelse. Derfor er det i praktiske anvendelser svært nødvendig å skille tap fra mikrobøy eller makrobøy i henhold til tapets art, som involverer riktig plassering av problemet og måten å løse problemet på.

1. Når det gjelder geometrisk deformasjon

Mikrobøyetapet er faktisk et tap som introduseres av den lille deformasjonen av fiberen, mens makrobøyetapet er tapet som introduseres av den reelle bøyingen, og fiberens ytre diameter forblir den ideelle konstanten. Dette utgjør en klar forskjell i geometrien. Den lille deformasjonen av fiberen kan behandles som den høyfrekvente perturbasjonen av den geometriske omkretsen i fiberens lengderetning. Denne perturbasjonen har to attributter: amplitude og frekvens. Scenen for mikrobøyning kommer fra høy frekvens og lav amplitude. Den eksterne forstyrrelsen kan simuleres, og dens frekvens og amplitude endres tilfeldig over tid. Ved å ta Fourier-transformasjonen av denne tilfeldige variasjonen, er størrelsen ekvivalent med effekten, og det er en tilsvarende korrespondanse mellom effektspektraltettheten og den romlige frekvensen.

Dette er også intuitivt enkelt å forstå og trekke en kvalitativ konklusjon: når forstyrrelsesfrekvensen er veldig høy, er deformasjonen av fiberen jevn, og påvirkningen av mikrobøyetap er ikke stor. Men når forstyrrelsesfrekvensen er veldig lav, kan den reelle bøyingen dannes, og makrobøyetapet er dominerende.

2. Fra tapsmekanismen

I makrobøyetapet kan det vurderes at modusfeltfordelingen til den grunnleggende modusen (enkeltmodusfiber) i fiberen diffunderer til bøyningssiden, og den delen som diffunderer dypt inn i kledningen vil danne stråling og gradvis tape. I mikrobøyetapet er en del av effekten til den grunnleggende modusen som forplanter seg i den ideelle fiberen koblet til forskjellige høyere ordens moduser under perturbasjonsbetingelser. Etter hvert som forplantningsavstanden øker, blir effekten som bæres av disse høyere ordens modusene utstrålt fra Oran ti-elementfiberen, og den kan selvfølgelig kobles tilbake til den grunnleggende modusen.

Analysen av mikrobøyningstap er vanligvis basert på moduskoblingsteori, og det grunnleggende forholdet er litt komplisert.

Hvor C er koblingskoeffisienten mellom den grunnleggende modusen og en av de høyere ordens modusene, som indikerer hvor mye effekt som vil bli koblet fra den guidede modusen til den høyere ordens modusen eller kledningsmodusen (enkeltmodusscenario). Qfiber er forstyrrelsen av fiberen under direkte belastning, og Qenv er forstyrrelsen under indirekte belastning når miljøet endres. Nøyaktigheten til denne modelleringsanalysen er vanskelig fordi forstyrrelsene som forårsaker mikrobøyetapene er svært tilfeldige, men formålet med analysen er å gi en sterk veiledning, og i visse scenarier kan ytterligere koeffisienter brukes til å tilnærme simuleringsresultatene.

Olshansky studerte og foreslo en observasjonsrelasjon i den tidlige fasen.

a-kjerneradius

b - Kledningsradius

Delta - brytningsindeksforskjell

Elastisitetsmodulen til EE-polymerbelegget

F.eks. - Elastisk modulus av optisk fiberglass

For de fleste brukstilfeller er dette forholdet mer nyttig

3. Kilde til mikrobøyetap

Kilden til mikrobøyetap er hovedsakelig eksterne faktorer. Hvis fiberen kun brukes som en bar fiber uten kabelforming, og det ikke er noen ytre kraft i det frie rommet, er det ingen mulighet for mikrobøyetap. Selv om den geometriske uregelmessigheten til selve fiberen kan ha mulighet for mikrobøyetap, kan påvirkningen av mikrobøyetap i selve fiberen ignoreres fordi tapstesten har bestått i fabrikktesten. Den vurderer kun påvirkningen av mikrobøyetap i optisk fiber som korresponderer med ekstern fiksering i optisk kabel eller enhet.

Kildene til mikrobøyingstap kommer hovedsakelig fra tre aspekter

Den første er selve fiberens design. Selve fiberens design er ikke kilden til mikrobøyningstap, men følsomheten for mikrobøyning bestemmes av selve fiberens design. Fiberkjernens design påvirkes hovedsakelig av MAC-verdien. Dette er i samsvar med Olshanskys egenskapsformel.

Jo mindre MAC-verdien er, desto mindre vil mikrobøyingstapet være under den samme eksterne forstyrrelsen.

Dette gjenspeiles i den spesifikke fiberen. Generelt har G657-fiber mindre mikrobøyetap enn G652-fiber.

Selv om det å redusere kjerneradiusen og øke brytningsindeksforskjellen kan redusere mikrobøyetapet, er det usannsynlig at korrelasjonen mellom fiberparametrene og standardiseringen av fiberen eksisterer i scenarioet der man bare endrer én parameter mens de andre forblir uendret. Men trenden fortsetter.

Utformingen av kledningen i fiberen kan også gi forbedringer. Bølgelengdeavhengigheten av mikrobøyetapet varierer sterkt når en spesifikk spordesign legges til kledningen.

Bølgelengdeavhengigheten til mikrobøyetapet for den rillede fiberen i figuren er svært forskjellig fra standardfiberen. Bølgelengdeavhengigheten til standardfiberen i denne figuren er litt utenfor konvensjonelle data, hovedsakelig for den rillede designfiberen der mikrobøyetapet er flatet ut. Dette betyr at den vanlige problemlokaliseringen og problemanalysen må ta hensyn til fiberens design, ellers kan det å bare basere seg på erfaring være misvisende. Oppsummert optimaliserer fiberens design mikrobøyetapet, noe som er gunstig for visse scenarier.

For det andre er kilden til mikrobøyetap relatert til faktoren til optisk fiberkabel, som er mer kompleks. Kompleksiteten ligger i det faktum at det finnes for mange typer optiske fiberkabler, og designet er veldig forskjellig, men det er relativt enkelt å være spesifikk for en bestemt type. En typisk faktor er påvirkningen av belegg. Intuitivt kan det også konkluderes med at belegget, som den første forsvarslinjen for å beskytte fiberen, spiller rollen som effektiv spenningsledning. Hvis belegget brukes som en spenningsoverføringsfunksjon, jo mindre den indre elastisitetsmodulen er og jo større den ytre elastisitetsmodulen er, desto mindre er verdien av spenningsoverføringsfunksjonen, og påvirkningen av det tilsvarende mikrobøyetapet er også mindre. Jo større diameteren på belegget er, desto mindre er påvirkningen av mikrobøyetapet bevisst kjent.

Diameteren på 900 µm er åpenbart mye mindre enn mikrobøyetapet til 250 µm fiber. Det kan også bemerkes at i samme design av fiberoptisk kabel, selv om aktivitetsrommet til 900 µm fiber er lite, er mikrobøyetapet under normale omstendigheter faktisk mye mindre i kabelen.

Den tredje faktoren er påvirkningen fra miljøet kabelen befinner seg i. På grunn av kompleksiteten i mikrobøyetap finnes det ingen standardisert testmetode for øyeblikket, og testmetoden gitt av IEC/TR62221 brukes vanligvis direkte. Det er vanskelig å bestemme forstyrrelsen. Selv for visse testmetoder, testmiljøer og testutstyr kan forskjellige plasseringssteder gi forskjellige resultater. Resultatene fra forskjellige laboratorier og forskjellige testmetoder kan ikke sammenlignes direkte, men er alle kvalitative sammenligninger. For testresultatene må de evalueres separat.