Izguba vlaken pri upogibanju se nanaša na izgubo signala, ki nastane, ko se optično vlakno upogne preko določenega polmera. Ta pojav je posledica uhajanja svetlobe iz jedra vlakna, ko potuje skozi ovojnico. Ko se vlakno upogne, se svetlobni žarki na stičišču jedra in ovojnice popolnoma odbijejo. Če pa je polmer upogibanja premajhen, lahko nekateri svetlobni žarki uidejo skozi ovojnico, kar povzroči izgubo.

Izguba upogiba vlaken je odvisna od več dejavnikov:

Polmer upogibanja: Manjši kot je polmer upogibanja, večje so izgube zaradi upogibanja. To je zato, ker manjši polmer upogibanja povzroči večjo ukrivljenost svetlobnih žarkov, kar poveča verjetnost uhajanja skozi oblogo.

Vrsta vlaken: Različne vrste vlaken imajo različne značilnosti upogibnih izgub. Na primer, enomodna vlakna imajo običajno nižje upogibne izgube v primerjavi z večmodnimi vlakni.

Valovna dolžina: Izguba zaradi upogibanja se lahko razlikuje glede na valovno dolžino svetlobe, ki se prenaša skozi vlakno. Nekatere valovne dolžine imajo lahko večje izgube zaradi upogibanja kot druge.

Oblika vlaken: Zasnova vlakna, vključno s profilom lomnega količnika in uporabljenimi materiali, lahko vpliva na izgubo pri upogibanju.

Premaz: Vrsta in kakovost premaza, nanesenega na vlakno, lahko vplivata na njegovo prožnost in odpornost na izgubo zaradi upogibanja.

Za zmanjšanje izgube zaradi upogibanja je pomembno, da z optičnimi vlakni ravnate previdno in se izogibate prekomernemu upogibanju, zlasti ostrim ovinkom. Optični kabli so pogosto zasnovani z zaščitnimi plastmi in ojačitvami, ki zmanjšujejo izgubo zaradi upogibanja in zagotavljajo zanesljiv prenos signalov.

Pri uporabi optičnih vlaken je bolj zapletena vrsta optičnih izgub izguba zaradi mikroupogibanja. Z razvojem naprav in optičnih vlaken so izgube zaradi mikroupogibanja postale bolj zaskrbljujoč dejavnik izgub. V napravo se namesto električnega preklapljanja uvaja bolj neposredno optično preklapljanje, zaradi česar je vlakno dovzetno za dolgotrajne obremenitve v zelo majhnem prostoru. Pri tanjšem vlaknu se lahko zmanjša debelina prevleke ali premer obloge, kar se zgodi bodisi z zmanjšanjem premera obloge. Podobno se pri večjedrnih vlaknih močno zmanjša tudi efektivna debelina obloge, kar poveča tveganje za izgube zaradi mikroupogibanja.

Izgube zaradi mikro- in makro-upogibanja so dobesedno povezane z upogibanjem, vendar obstajajo očitne razlike med njima z vidika mehanizma nastanka izgub. Zato je v praktični uporabi zelo pomembno razlikovati med izgubo in mikro- ali makro-upogibanjem glede na naravo izgube, kar vključuje pravilno lokacijo problema in način njegove rešitve.

1. Glede geometrijske deformacije

Izguba zaradi mikroupogibanja je pravzaprav izguba, ki jo povzroči rahla deformacija vlakna, medtem ko je izguba zaradi makroupogibanja izguba, ki jo povzroči dejansko upogibanje, pri čemer zunanji premer vlakna ostaja idealna konstanta. To jasno vpliva na geometrijo. Majhno deformacijo vlakna lahko obravnavamo kot visokofrekvenčno motnjo geometrijskega oboda v vzdolžni smeri vlakna. Ta motnja ima dve lastnosti: amplitudo in frekvenco. Prizor mikroupogibanja izvira iz visoke frekvence in nizke amplitude. Zunanjo motnjo je mogoče simulirati, njena frekvenca in amplituda pa se s časom naključno spreminjata. Če vzamemo Fourierjevo transformacijo te naključne variacije, je magnituda enaka moči, kar ustreza ujemanju med spektralno gostoto moči in prostorsko frekvenco.

To je tudi intuitivno enostavno razumeti in iz tega sklepati: ko je frekvenca motenj zelo visoka, je deformacija vlakna enakomerna in vpliv mikroizgub zaradi upogibanja ni velik. Ko pa je frekvenca motenj zelo nizka, se lahko pojavi dejansko upogibanje in prevladujejo makroizgube zaradi upogibanja.

2. Iz mehanizma izgube

Pri makroizgubah zaradi upogibanja lahko upoštevamo, da porazdelitev polja modov osnovnega moda (enomodno vlakno) v vlaknu difundira proti upogibni strani, del, ki difundira globoko v ovojnico, pa tvori sevanje in postopoma izgublja energijo. Pri mikroizgubah zaradi upogibanja se del moči osnovnega moda, ki se širi v idealnem vlaknu, pod pogojem motenj spusti na različne mode višjega reda. Ko se razdalja širjenja povečuje, se moč, ki jo prenašajo ti modi višjega reda, seva iz desetelementnega vlakna Oran in se seveda lahko ponovno spusti nazaj na osnovni mod.

Analiza izgub zaradi mikroupogibanja običajno temelji na teoriji sklopitve modov, osnovni odnos pa je nekoliko zapleten.

Kjer je C koeficient sklopitve med osnovnim modom in enim od modov višjega reda, ki kaže, koliko moči bo vezane iz vodenega moda v mod višjega reda ali mod plašča (scenarij enega moda). Qfiber je motnja vlakna pod neposredno obremenitvijo, Qenv pa motnja pod posredno obremenitvijo, ko se okolje spremeni. Natančnost te modelne analize je težka, ker so motnje, ki povzročajo izgube zaradi mikroupogibanja, zelo naključne, vendar je namen analize zagotoviti močan vodnik, v nekaterih scenarijih pa se lahko za približevanje rezultatov simulacije uporabijo dodatni koeficienti.

Olshanski je v zgodnji fazi preučeval in predlagal opazovalno relacijo.

a - polmer jedra

b - Polmer obloge

Razlika v delta lomnem količniku

Elastični modul EE-polimerne prevleke

Npr. -Elastični modul optičnega steklenega vlakna

Za večino primerov uporabe je ta povezava bolj koristna

3. Vir izgube zaradi mikroupogibanja

Vir mikroizgub zaradi upogibanja so predvsem zunanji dejavniki. Če se vlakno uporablja samo kot golo vlakno brez oblikovanja kabla in v prostem prostoru ni zunanje sile, ni možnosti za mikroizgube zaradi upogibanja. Čeprav geometrijska nepravilnost samega vlakna lahko povzroči mikroizgube zaradi upogibanja, lahko vpliv mikroizgub zaradi upogibanja samega vlakna zanemarimo, ker je bil test izgub opravljen v tovarniškem testu. Upošteva se le vpliv mikroizgub optičnega vlakna, ki ustreza zunanji pritrditvi v optičnem kablu ali napravi.

Viri izgub zaradi mikroupogibanja izvirajo predvsem iz treh vidikov

Prva je zasnova samega vlakna. Zasnova vlakna sama ni vir izgub zaradi mikroupogibanja, temveč občutljivost na mikroupogibanje določa sama zasnova vlakna. Na zasnovo jedra vlakna vpliva predvsem vrednost MAC. To je skladno z Olshanskovo formulo značilnosti.

Manjša kot je MAC, manjša bo izguba zaradi mikroupogibanja pri enaki zunanji motnji.

To se odraža v specifičnih vlaknih, vlakna G657 imajo na splošno manjše izgube zaradi mikroupogibanja kot vlakna G652.

Čeprav lahko zmanjšanje polmera jedra in povečanje razlike v lomnem količniku zmanjša izgubo zaradi mikroupogibanja, je malo verjetno, da bi obstajala korelacija med parametri vlakna in standardizacijo vlakna, če bi se spremenil le en parameter, medtem ko bi ostali nespremenjeni. Vendar se trend nadaljuje.

Izboljšave lahko prinese tudi zasnova obloge v vlaknu. Odvisnost izgub zaradi mikroupogibanja od valovne dolžine se zelo razlikuje, ko se oblogi doda specifična zasnova utorov.

Odvisnost valovne dolžine izgube zaradi mikroupogibanja žlebljenega vlakna na sliki se zelo razlikuje od odvisnosti standardnega vlakna. Odvisnost valovne dolžine standardnega vlakna na tej sliki nekoliko presega običajne podatke, predvsem pri žlebljenem vlaknu, pri katerem je izguba zaradi mikroupogibanja sploščena. To pomeni, da je treba pri običajni lokaciji problema in analizi problema upoštevati zasnovo vlakna, sicer je lahko zgolj na podlagi izkušenj zavajajoče. Skratka, zasnova vlakna optimizira izgubo zaradi mikroupogibanja, kar je koristno v določenih scenarijih.

Drugič, vir izgub zaradi mikroupogibanja je povezan z faktorjem optičnega kabla, ki je bolj zapleten. Kompleksnost je v tem, da obstaja preveč vrst optičnih kablov in da se zasnova zelo razlikuje, vendar je relativno enostavno določiti specifično vrsto. Tipičen dejavnik je vpliv prevleke. Intuitivno lahko sklepamo tudi, da prevleka kot prva obrambna linija za zaščito vlaken igra vlogo učinkovitega prevajanja napetosti. Če se prevleka uporablja kot funkcija prenosa napetosti, manjši kot je notranji modul elastičnosti in večji kot je zunanji modul elastičnosti, manjša je vrednost funkcije prenosa napetosti in manjši je tudi vpliv ustreznih izgub zaradi mikroupogibanja. Večji kot je premer prevleke, manjši je vpliv izgub zaradi mikroupogibanja, ki ga zavestno poznamo.

Očitno je, da je premer 900 μm veliko manjši od mikroizgub pri 250 μm vlaknu. Prav tako je znano, da so pri isti zasnovi optičnega kabla, čeprav je območje delovanja 900 μm vlakna majhno, v normalnih okoliščinah mikroizgube v kablu dejansko veliko manjše.

Tretji dejavnik je vpliv okolja, v katerem se kabel nahaja. Zaradi kompleksnosti mikroizgub zaradi upogibanja trenutno ni standardizirane preskusne metode, zato se običajno neposredno uporablja preskusna metoda, ki jo določa IEC/TR62221. Motnjo je težko določiti. Tudi pri določenih preskusnih metodah, preskusnih okoljih in preskusni opremi imajo lahko različna mesta namestitve različne rezultate. Rezultatov različnih laboratorijev in različnih preskusnih metod ni mogoče neposredno primerjati, temveč gre za kvalitativne primerjave. Rezultate preskusov je treba oceniti ločeno.