Pierderea la îndoire a fibrei se referă la pierderea semnalului care apare atunci când o fibră optică este îndoită dincolo de o anumită rază. Acest fenomen se datorează scurgerii luminii din miezul fibrei pe măsură ce aceasta trece prin înveliș. Când o fibră este îndoită, razele de lumină suferă o reflexie internă totală la interfața miez-înveliș. Cu toate acestea, dacă raza de îndoire este prea mică, o parte din raze de lumină pot scăpa prin înveliș, rezultând pierderi.

Pierderea prin încovoiere a fibrei depinde de mai mulți factori:

Raza de îndoire: Cu cât raza de îndoire este mai mică, cu atât pierderea prin îndoire este mai mare. Acest lucru se datorează faptului că o rază de îndoire mai mică face ca razele de lumină să experimenteze o curbură mai mare, crescând probabilitatea de scurgere prin placare.

Tip de fibră: Diferite tipuri de fibre au caracteristici diferite de pierdere la încovoiere. De exemplu, fibrele monomodale au de obicei pierderi la încovoiere mai mici în comparație cu fibrele multimodale.

Lungime de undă: Pierderea prin îndoire poate varia în funcție de lungimea de undă a luminii transmise prin fibră. Unele lungimi de undă pot experimenta pierderi prin îndoire mai mari decât altele.

Designul fibrei: Designul fibrei, inclusiv profilul indicelui de refracție și materialele utilizate, pot influența pierderea la încovoiere.

Acoperire: Tipul și calitatea acoperirii aplicate fibrei pot afecta flexibilitatea și rezistența acesteia la pierderi prin încovoiere.

Pentru a minimiza pierderile prin îndoire, este important să manipulați cu atenție fibrele optice și să evitați îndoirea excesivă, în special curbele ascuțite. Cablurile cu fibră optică sunt adesea proiectate cu straturi de protecție și întăriri pentru a atenua pierderile prin îndoire și a asigura o transmitere fiabilă a semnalelor.

În aplicațiile fibrei optice, un tip mai complex de pierdere optică este pierderea prin micro-îndoire. Odată cu dezvoltarea dispozitivelor și a fibrelor optice, pierderea prin micro-îndoire devine un factor de pierdere mai important. În dispozitiv se introduce o comutare optică mai directă în locul comutării electrice, iar fibra este susceptibilă la solicitări pe termen lung într-un spațiu foarte mic. Pentru fibră, cu cât fibra este mai subțire, cu atât diametrul fibrei este mai mic, fie prin reducerea grosimii învelișului, fie prin reducerea diametrului învelișului; în mod similar, pentru fibrele multi-core, grosimea efectivă a învelișului va fi, de asemenea, redusă considerabil, ceea ce crește riscul de pierdere prin micro-îndoire.

Pierderile prin micro-îndoire și pierderile prin macro-îndoire sunt legate literal de îndoire, dar există diferențe evidente între ele din punctul de vedere al mecanismului de apariție a pierderilor. Prin urmare, în aplicațiile practice, este foarte necesar să se facă distincția între pierderi și micro-îndoire sau macro-îndoire în funcție de natura pierderii, ceea ce implică localizarea corectă a problemei și modul de rezolvare a acesteia.

1. În ceea ce privește deformarea geometrică

Pierderea la micro-îndoire este de fapt o pierdere introdusă de o ușoară deformare a fibrei, în timp ce pierderea la macro-îndoire este pierderea introdusă de îndoirea reală, iar diametrul exterior al fibrei rămâne constantul ideal. Acest lucru face o diferență clară în ceea ce privește geometria. Deformarea mică a fibrei poate fi tratată ca o perturbație de înaltă frecvență a circumferinței geometrice în direcția longitudinală a fibrei. Această perturbație are două atribute: amplitudine și frecvență. Scena micro-îndoirii provine de la frecvență înaltă și amplitudine mică. Perturbația externă poate fi simulată, iar frecvența și amplitudinea acesteia se modifică aleatoriu în timp. Luând transformata Fourier a acestei variații aleatorii, magnitudinea este echivalentă cu puterea și există o corespondență corespunzătoare între densitatea spectrală de putere și frecvența spațială.

Acest lucru este, de asemenea, intuitiv ușor de înțeles și de tras o concluzie calitativă: atunci când frecvența perturbațiilor este foarte mare, deformarea fibrei este uniformă, iar influența pierderilor prin micro-îndoire nu este mare. Cu toate acestea, atunci când frecvența perturbațiilor este foarte mică, se poate forma îndoirea reală, iar pierderile prin macro-îndoire sunt dominante.

2. Din mecanismul pierderii

În cazul pierderilor la macro-îndoire, se poate considera că distribuția câmpului modal al modului fundamental (fibră monomodală) din fibră difuzează spre partea de îndoire, iar partea care difuzează adânc în înveliș va forma radiație și va pierde treptat. În cazul pierderilor la micro-îndoire, o parte din puterea modului fundamental care se propagă în fibra ideală este cuplată la diverse moduri de ordin superior în condiții de perturbație. Pe măsură ce distanța de propagare crește, puterea transportată de aceste moduri de ordin superior este radiată în afara fibrei Oran cu zece elemente și, bineînțeles, poate fi recuplată înapoi la modul fundamental.

Analiza pierderilor prin micro-încovoiere se bazează de obicei pe teoria cuplajului modurilor, iar relația de bază este puțin complicată.

Unde C este coeficientul de cuplare dintre modul fundamental și unul dintre modurile de ordin superior, care indică câtă putere va fi cuplată de la modul ghidat la modul de ordin superior sau la modul de înveliș (scenariu monomodal). Qfiber este perturbația fibrei sub stres direct, iar Qenv este perturbația sub stres indirect atunci când mediul se schimbă. Precizia acestei analize de modelare este dificilă deoarece perturbațiile care cauzează pierderile prin micro-îndoire sunt extrem de aleatorii, dar scopul analizei este de a oferi un ghid puternic, iar în anumite scenarii, se pot utiliza coeficienți suplimentari pentru a aproxima rezultatele simulării.

Olshansky a studiat și a propus o relație observațională în stadiul incipient.

a - Raza miezului

b - Raza învelișului

Delta - diferența indicelui de refracție

Modulul de elasticitate al acoperirii polimerice EE

De exemplu - Modulul de elasticitate al fibrei optice de sticlă

În majoritatea cazurilor de utilizare, această relație este mai utilă

3. Sursa pierderilor prin micro-îndoire

Sursa pierderilor prin micro-îndoire o reprezintă în principal factorii externi. Dacă fibra optică este utilizată doar ca fibră goală, fără formarea de cablu, și dacă nu există nicio forță externă în spațiul liber, nu există posibilitatea unor pierderi prin micro-îndoire. Deși neregularitatea geometrică a fibrei în sine poate duce la pierderi prin micro-îndoire, influența pierderilor prin micro-îndoire a fibrei în sine poate fi ignorată, deoarece testul de pierderi a fost trecut în testul din fabrică. Acesta ia în considerare doar influența pierderilor prin micro-îndoire a fibrei optice corespunzătoare fixării externe în cablul sau dispozitivul optic.

Sursele pierderilor prin micro-îndoire provin în principal din trei aspecte

Primul este designul fibrei în sine. Designul fibrei în sine nu este sursa pierderilor prin micro-îndoire, ci sensibilitatea la micro-îndoire este determinată de designul fibrei în sine. Designul miezului fibrei este influențat în principal de valoarea MAC. Acest lucru este în concordanță cu formula de caracteristici a lui Olshansky.

Cu cât MAC este mai mic, cu atât mai mică va fi pierderea la micro-încovoiere sub aceeași perturbație externă.

Acest lucru se reflectă în fibra specifică, în general fibra G657 are o pierdere prin micro-îndoire mai mică decât fibra G652 ·

Deși reducerea razei miezului și creșterea diferenței indicelui de refracție pot reduce pierderile prin micro-îndoire, este puțin probabil ca corelația dintre parametrii fibrei și standardizarea acesteia să existe în scenariul în care se modifică doar un parametru, în timp ce ceilalți rămân neschimbați. Însă tendința continuă.

Designul învelișului din fibră poate aduce, de asemenea, îmbunătățiri. Dependența de lungimea de undă a pierderii prin microîndoire variază foarte mult atunci când se adaugă un design specific al canelurilor învelișului.

Dependența de lungimea de undă a pierderii prin micro-îndoire a fibrei canelate din figură este foarte diferită de cea a fibrei standard. Dependența de lungimea de undă a fibrei standard din această figură depășește ușor datele convenționale, în principal pentru fibra cu design canelat, a cărei pierdere prin micro-îndoire este aplatizată. Aceasta înseamnă că localizarea și analiza problemei obișnuite trebuie să ia în considerare designul fibrei, altfel simpla experiență poate fi înșelătoare. În concluzie, designul fibrei optimizează pierderea prin micro-îndoire, ceea ce este benefic pentru anumite scenarii.

În al doilea rând, sursa pierderilor prin micro-îndoire este legată de factorul cablului de fibră optică, care este mai complex. Complexitatea constă în faptul că există prea multe tipuri de cabluri cu fibră optică, iar designul este foarte diferit, dar este relativ ușor să se specifice un anumit tip. Un factor tipic este influența acoperirii. Intuitiv, se poate concluziona, de asemenea, că acoperirea, ca primă linie de apărare pentru protejarea fibrei, joacă rolul de conducere eficientă a stresului. Dacă acoperirea este utilizată ca funcție de transfer de stres, cu cât modulul de elasticitate intern este mai mic și cu cât modulul de elasticitate extern este mai mare, cu atât valoarea funcției de transfer de stres este mai mică, iar influența pierderilor prin micro-îndoire corespunzătoare este, de asemenea, mai mică. Cu cât diametrul acoperirii este mai mare, cu atât influența pierderilor prin micro-îndoire este mai mică.

Evident, diametrul fibrei de 900 µm este mult mai mic decât pierderea prin microîndoire a fibrei de 250 µm. De asemenea, se poate ști că, în același design al cablului de fibră optică, deși spațiul de activitate al fibrei de 900 µm este mic, în circumstanțe normale, pierderea prin microîndoire este într-adevăr mult mai mică în cablu.

Al treilea factor este impactul mediului în care se află cablul. Datorită complexității pierderilor la micro-îndoire, în prezent nu există o metodă de testare standardizată, iar metoda de testare furnizată de IEC/TR62221 este, în general, utilizată direct. Este dificil să se determine perturbația. Chiar și pentru anumite metode de testare, medii de testare și echipamente de testare, diferite locații de amplasare pot avea rezultate diferite. Rezultatele diferitelor laboratoare și diferite metode de testare nu pot fi comparate direct, ci sunt toate comparații calitative. Pentru rezultatele testelor, acestea trebuie evaluate separat.