Strata ohybu vlákien označuje stratu signálu, ku ktorej dochádza, keď sa optické vlákno ohne za určitý polomer. Tento jav je spôsobený únikom svetla z jadra vlákna pri jeho prechode cez plášť. Keď je vlákno ohnuté, svetelné lúče sa na rozhraní jadra a plášťa úplne odrážajú vnútorným odrazom. Ak je však polomer ohybu príliš malý, časť svetelných lúčov môže uniknúť cez plášť, čo vedie k stratám.

Strata ohybu vlákna závisí od niekoľkých faktorov:

Polomer ohybu: Čím menší je polomer ohybu, tým vyššie sú straty ohybom. Je to preto, že menší polomer ohybu spôsobuje väčšie zakrivenie svetelných lúčov, čo zvyšuje pravdepodobnosť úniku cez plášť.

Typ vlákna: Rôzne typy vlákien majú rôzne charakteristiky straty ohybom. Napríklad jednomódové vlákna majú zvyčajne nižšie straty ohybom v porovnaní s multimódovými vláknami.

Vlnová dĺžka: Strata v ohybe sa môže meniť v závislosti od vlnovej dĺžky svetla prechádzajúceho cez vlákno. Niektoré vlnové dĺžky môžu mať vyššie straty v ohybe ako iné.

Dizajn vlákien: Dizajn vlákna vrátane profilu indexu lomu a použitých materiálov môže ovplyvniť straty v ohybe.

Náter: Typ a kvalita povlaku naneseného na vlákno môže ovplyvniť jeho flexibilitu a odolnosť voči stratám v ohybe.

Aby sa minimalizovali straty ohybom, je dôležité s optickými vláknami zaobchádzať opatrne a vyhýbať sa nadmernému ohýbaniu, najmä ostrým ohybom. Optické káble sú často navrhnuté s ochrannými vrstvami a výstužami, aby sa zmiernili straty ohybom a zabezpečil spoľahlivý prenos signálov.

Pri aplikácii optických vlákien je komplexnejším typom optických strát strata v dôsledku mikroohybu. S vývojom zariadení a optických vlákien sú straty v dôsledku mikroohybu čoraz závažnejším faktorom strát. V zariadení sa namiesto elektrického prepínania zavádza priamejšie optické prepínanie, čo vedie k tomu, že vlákno je náchylné na dlhodobé namáhanie vo veľmi malom priestore. V prípade tenšieho vlákna s menším priemerom sa vlákno môže znížiť buď zmenšením hrúbky povlaku, alebo zmenšením priemeru plášťa. Podobne sa pri viacjadrových vláknach výrazne zníži aj efektívna hrúbka plášťa, čo zvyšuje riziko strát v dôsledku mikroohybu.

Straty v dôsledku mikroohybu a makroohybu sú doslovne spojené s ohybom, ale z hľadiska mechanizmu vzniku strát medzi nimi existujú zjavné rozdiely. Preto je v praktických aplikáciách veľmi dôležité rozlišovať straty od mikroohybu alebo makroohybu podľa povahy strát, čo zahŕňa správne umiestnenie problému a spôsob jeho riešenia.

1. Z hľadiska geometrickej deformácie

Strata v dôsledku mikroohybu je v skutočnosti strata spôsobená miernou deformáciou vlákna, zatiaľ čo strata v dôsledku makroohybu je strata spôsobená skutočným ohybom, pričom vonkajší priemer vlákna zostáva ideálnou konštantou. To predstavuje jasný rozdiel v geometrii. Malú deformáciu vlákna možno považovať za vysokofrekvenčnú poruchu geometrického obvodu v pozdĺžnom smere vlákna. Táto porucha má dva atribúty: amplitúdu a frekvenciu. Scéna mikroohybu pochádza z vysokej frekvencie a nízkej amplitúdy. Vonkajšie rušenie možno simulovať a jeho frekvencia a amplitúda sa s časom náhodne menia. Použitím Fourierovej transformácie tejto náhodnej variácie je veľkosť ekvivalentná výkonu a existuje zodpovedajúca korešpondencia medzi spektrálnou hustotou výkonu a priestorovou frekvenciou.

Toto je tiež intuitívne ľahko pochopiteľné a možno z toho vyvodiť kvalitatívny záver: keď je frekvencia rušenia veľmi vysoká, deformácia vlákna je rovnomerná a vplyv strát v dôsledku mikroohybu nie je veľký. Avšak, keď je frekvencia rušenia veľmi nízka, môže dôjsť k skutočnému ohybu a dominantné sú straty v dôsledku makroohybu.

2. Z mechanizmu straty

Pri stratách v makroohybe možno predpokladať, že rozloženie módového poľa základného módu (jednovidové vlákno) vo vlákne difunduje na stranu ohybu a časť, ktorá difunduje hlboko do plášťa, vytvára žiarenie a postupne sa stráca. Pri stratách v mikroohybe sa časť výkonu základného módu šíriaceho sa v ideálnom vlákne prepojí s rôznymi módmi vyššieho rádu za podmienok rušenia. S rastúcou vzdialenosťou šírenia sa výkon prenášaný týmito módmi vyššieho rádu vyžaruje z desaťprvkového vlákna Oran a samozrejme sa môže opäť prepojiť so základným módom.

Analýza strát v mikroohybe je typicky založená na teórii väzby módov a základný vzťah je trochu komplikovaný.

Kde C je väzbový koeficient medzi základným módom a jedným z módov vyššieho rádu, ktorý udáva, koľko energie bude prepojené z riadeného módu do módu vyššieho rádu alebo módu plášťa (jednorežimový scenár). Qfiber je rušenie vlákna pri priamom namáhaní a Qenv je rušenie pri nepriamom namáhaní pri zmene prostredia. Presnosť tejto modelovej analýzy je náročná, pretože poruchy, ktoré spôsobujú straty v mikroohybe, sú vysoko náhodné, ale účelom analýzy je poskytnúť silný návod a v určitých scenároch je možné na aproximáciu výsledkov simulácie použiť ďalšie koeficienty.

Olšanskij študoval a navrhol observačný vzťah v ranom štádiu.

a -Polomer jadra

b - Polomer obkladu

Rozdiel indexu lomu delta

Modul pružnosti EE-polymérneho povlaku

Napr. - Modul pružnosti optického skleneného vlákna

Pre väčšinu prípadov použitia je tento vzťah užitočnejší

3. Zdroj strát v dôsledku mikroohybu

Zdrojom strát v dôsledku mikroohybu sú prevažne vonkajšie faktory. Ak sa vlákno používa iba ako holé vlákno bez tvarovania kábla a vo voľnom priestore nepôsobí žiadna vonkajšia sila, neexistuje možnosť strát v dôsledku mikroohybu. Hoci geometrická nepravidelnosť samotného vlákna môže mať za následok možnosť strát v dôsledku mikroohybu, vplyv strát v dôsledku mikroohybu samotného vlákna možno ignorovať, pretože test strát bol úspešne vykonaný v továrenskom teste. Zohľadňuje sa iba vplyv strát v dôsledku mikroohybu optického vlákna zodpovedajúci vonkajšiemu upevneniu v optickom kábli alebo zariadení.

Zdroje strát v dôsledku mikroohybu pochádzajú najmä z troch aspektov

Prvým je samotný dizajn vlákna. Samotný dizajn vlákna nie je zdrojom strát v dôsledku mikroohybu, ale citlivosť na mikroohyb je určená samotným dizajnom vlákna. Dizajn jadra vlákna je ovplyvnený najmä hodnotou MAC. To je v súlade s Olshanského vzorcom pre charakteristiky.

Čím menšia je MAC, tým menšia bude strata mikroohybom pri rovnakom vonkajšom rušení.

Toto sa odráža v špecifickom vlákne, vlákno G657 má vo všeobecnosti menšie straty v mikroohybe ako vlákno G652.

Hoci zníženie polomeru jadra a zvýšenie rozdielu indexu lomu môže znížiť straty v dôsledku mikroohybu, korelácia medzi parametrami vlákna a štandardizáciou vlákna pravdepodobne neexistuje v scenári, keď sa mení iba jeden parameter, zatiaľ čo ostatné zostanú nezmenené. Tento trend však pokračuje.

Dizajn plášťa vlákna môže tiež priniesť vylepšenia. Závislosť strát mikroohybom od vlnovej dĺžky sa značne mení, keď sa k plášťu pridá špecifický dizajn drážky.

Závislosť strát v mikroohybe drážkovaného vlákna na obrázku od vlnovej dĺžky sa veľmi líši od závislosti štandardného vlákna. Závislosť štandardného vlákna od vlnovej dĺžky na tomto obrázku mierne prekračuje konvenčné údaje, najmä pre drážkované vlákno, ktorého straty v mikroohybe sú sploštené. To znamená, že pri bežnom umiestňovaní problému a analýze problému je potrebné zohľadniť návrh vlákna, inak môže byť len zakladanie sa na skúsenostiach zavádzajúce. Stručne povedané, návrh vlákna optimalizuje straty v mikroohybe, čo je výhodné pre určité scenáre.

Po druhé, zdroj strát v mikroohybe súvisí s faktorom optického kábla, ktorý je zložitejší. Zložitosť spočíva v tom, že existuje príliš veľa typov optických káblov a ich dizajn je veľmi odlišný, ale je relatívne jednoduché určiť špecifický typ. Typickým faktorom je vplyv povlaku. Intuitívne možno tiež usúdiť, že povlak ako prvá obranná línia chrániaca vlákno zohráva úlohu účinného vedenia napätia. Ak sa povlak používa ako funkcia prenosu napätia, čím menší je vnútorný modul pružnosti a čím väčší je vonkajší modul pružnosti, tým menšia je hodnota funkcie prenosu napätia a tým menší je aj vplyv zodpovedajúcich strát v mikroohybe. Čím väčší je priemer povlaku, tým menší je vplyv strát v mikroohybe.

Je zrejmé, že strata mikroohybom pri priemere 900 μm je oveľa menšia ako strata mikroohybom pri vlákne s priemerom 250 μm. Je tiež známe, že pri rovnakej konštrukcii optického kábla, hoci je priestor aktivity vlákna s priemerom 900 μm malý, sú za normálnych okolností straty mikroohybom v kábli oveľa menšie.

Tretím faktorom je vplyv prostredia, v ktorom sa kábel nachádza. Vzhľadom na zložitosť strát v dôsledku mikroohybu v súčasnosti neexistuje štandardizovaná testovacia metóda a všeobecne sa priamo používa testovacia metóda stanovená normou IEC/TR62221. Je ťažké určiť poruchu. Aj pri určitých testovacích metódach, testovacích prostrediach a testovacích zariadeniach môžu mať rôzne miesta umiestnenia odlišné výsledky. Výsledky rôznych laboratórií a rôznych testovacích metód nemožno priamo porovnávať, ale ide o kvalitatívne porovnania. Výsledky testov je potrebné hodnotiť samostatne.