Fiberböjningsförlust hänvisar till signalförlusten som uppstår när en optisk fiber böjs bortom en viss radie. Detta fenomen beror på ljusläckage från fiberns kärna när den färdas genom manteln. När en fiber böjs genomgår ljusstrålarna total intern reflektion vid gränssnittet mellan kärna och mantel. Men om böjningsradien är för liten kan en del av ljusstrålarna släppas ut genom manteln, vilket resulterar i förlust.

Fiberböjningsförlusten beror på flera faktorer:

Böjningsradie: Ju mindre böjningsradie, desto högre böjningsförlust. Detta beror på att en mindre böjningsradie gör att ljusstrålarna upplever större krökning, vilket ökar sannolikheten för läckage genom beklädnaden.

Fibertyp: Olika typer av fibrer har olika böjförlustegenskaper. Till exempel har single-mode-fibrer vanligtvis lägre böjförluster jämfört med multi-mode-fibrer.

Våglängd: Böjningsförlusten kan variera med våglängden för ljuset som passerar genom fibern. Vissa våglängder kan uppleva högre böjningsförlust än andra.

Fiberdesign: Fiberns utformning, inklusive brytningsindexprofilen och de material som används, kan påverka böjningsförlusten.

Beläggning: Typen och kvaliteten på den beläggning som appliceras på fibern kan påverka dess flexibilitet och motståndskraft mot böjförlust.

För att minimera böjningsförlust är det viktigt att hantera optiska fibrer varsamt och undvika överdriven böjning, särskilt skarpa böjar. Fiberoptiska kablar är ofta utformade med skyddande lager och förstärkningar för att minska böjningsförlust och säkerställa tillförlitlig signalöverföring.

Vid tillämpning av optisk fiber är en mer komplex typ av optisk förlust mikroböjningsförlust. Med utvecklingen av anordningar och optiska fibrer är mikroböjningsförlust en mer betydande förlustfaktor. Mer direkt optisk omkoppling introduceras i anordningen istället för elektrisk omkoppling, och fibern är känslig för långvarig stress i ett mycket litet utrymme. För fibern, ju tunnare fibern, desto mindre diameter, antingen genom att minska beläggningens tjocklek eller genom att minska diametern på manteln; på samma sätt för flerkärniga fibrer kommer den effektiva manteltjockleken också att minskas kraftigt, vilket ökar risken för mikroböjningsförlust.

Mikroböjningsförlust och makroböjningsförlust är bokstavligt talat relaterade till böjning, men det finns uppenbara skillnader mellan dem när det gäller mekanismen för förlustuppkomst. Därför är det i praktiska tillämpningar mycket viktigt att skilja förlust från mikroböjning eller makroböjning beroende på förlustens art, vilket involverar problemets korrekta placering och sättet att lösa det.

1. När det gäller geometrisk deformation

Mikroböjningsförlusten är i själva verket en förlust som introduceras av fiberns lilla deformation, medan makroböjningsförlusten är den förlust som introduceras av den verkliga böjningen, och fiberns ytterdiameter förblir den ideala konstanten. Detta skapar en tydlig skillnad i geometrin. Den lilla deformationen av fibern kan behandlas som en högfrekvent störning av den geometriska omkretsen i fiberns längdriktning. Denna störning har två attribut: amplitud och frekvens. Mikroböjningens scen kommer från hög frekvens och låg amplitud. Den externa störningen kan simuleras, och dess frekvens och amplitud ändras slumpmässigt med tiden. Med Fouriertransformen av denna slumpmässiga variation är magnituden ekvivalent med effekten, och det finns en motsvarande korrespondens mellan effektspektraltätheten och den rumsliga frekvensen.

Detta är också intuitivt enkelt att förstå och dra en kvalitativ slutsats: när störningsfrekvensen är mycket hög är fiberns deformation jämn och inverkan av mikroböjningsförluster är inte stor. Men när störningsfrekvensen är mycket låg kan den verkliga böjningen uppstå, och makroböjningsförlusten är dominerande.

2. Från förlustmekanismen

Vid makroböjningsförlusten kan man anta att modfältsfördelningen för grundmoden (enkelmodfiber) i fibern diffunderar till böjningssidan, och den del som diffunderar djupt in i manteln kommer att bilda strålning och gradvis förlora. Vid mikroböjningsförlusten kopplas en del av effekten från grundmoden som utbreder sig i den ideala fibern till olika högre ordningens moder under störningsförhållanden. När utbredningsavståndet ökar strålas effekten som bärs av dessa högre ordningens moder ut från Oran tioelementfibern, och den kan naturligtvis återkopplas tillbaka till grundmoden.

Analysen av mikroböjningsförlust baseras vanligtvis på modkopplingsteori, och det grundläggande förhållandet är lite komplicerat.

Där C är kopplingskoefficienten mellan grundläget och ett av lägena av högre ordning, vilket indikerar hur mycket effekt som kommer att kopplas från det styrda läget till det högre ordningens läge eller mantelläget (enkellägesscenario). Qfiber är störningen av fibern under direkt spänning, och Qenv är störningen under indirekt spänning när miljön förändras. Noggrannheten i denna modelleringsanalys är svår eftersom störningarna som orsakar mikroböjningsförlusterna är mycket slumpmässiga, men syftet med analysen är att ge en stark vägledning, och i vissa scenarier kan ytterligare koefficienter användas för att approximera simuleringsresultaten.

Olshansky studerade och föreslog ett observationsrelation i ett tidigt skede.

a-Kärnradie

b - Beklädnadsradie

Delta - skillnad i brytningsindex

Elasticitetsmodulen för EE-polymerbeläggningen

T.ex. - Elasticitetsmodul för optisk fiberglas

För de flesta användningsfall är detta förhållande mer användbart

3. Källa till mikroböjningsförlust

Källan till mikroböjningsförlust är huvudsakligen externa faktorer. Om fibern endast används som en bar fiber utan kabelformning, om det inte finns någon extern kraft i det fria utrymmet, finns det ingen risk för mikroböjningsförlust. Även om fiberns geometriska oregelbundenhet kan ha möjlighet till mikroböjningsförlust, kan inverkan av mikroböjningsförlust hos själva fibern ignoreras eftersom förlusttestet har godkänts i fabrikstestet. Det beaktar endast inverkan av mikroböjningsförlust hos optisk fiber motsvarande extern fixering i optisk kabel eller anordning.

Källorna till mikroböjningsförlust kommer huvudsakligen från tre aspekter

Det första är själva fiberns design. Själva fiberns design är inte källan till mikroböjningsförlust, utan känsligheten för mikroböjning bestäms av själva fiberns design. Fiberkärnans design påverkas huvudsakligen av MAC-värdet. Detta överensstämmer med Olshanskys funktionsformel.

Ju mindre MAC-värdet är, desto mindre blir mikroböjningsförlusten under samma externa störning.

Detta återspeglas i den specifika fibern, generellt sett har G657-fiber mindre mikroböjningsförlust än G652-fiber.

Även om en minskning av kärnradien och en ökning av skillnaden i brytningsindex kan minska mikroböjningsförlusten, är det osannolikt att korrelationen mellan fiberparametrarna och standardiseringen av fibern existerar i ett scenario där endast en parameter ändras medan de andra förblir oförändrade. Men trenden fortsätter.

Utformningen av beklädnaden i fibern kan också medföra förbättringar. Våglängdsberoendet för mikroböjningsförlusten varierar kraftigt när en specifik spårdesign läggs till beklädnaden.

Våglängdsberoendet för mikroböjningsförlusten hos den spårade fibern i figuren skiljer sig mycket från standardfiberns. Våglängdsberoendet för standardfibern i denna figur är något bortom konventionella data, främst för den spårade designfibern vars mikroböjningsförlust är utjämnad. Detta innebär att den vanliga problemlokaliseringen och problemanalysen måste beakta fiberns design, annars kan det vara missvisande att bara basera sig på erfarenhet. Sammanfattningsvis optimerar fiberns design mikroböjningsförlusten, vilket är fördelaktigt för vissa scenarier.

För det andra är källan till mikroböjningsförlust relaterad till faktorn för optisk fiberkabel, vilket är mer komplext. Komplexiteten ligger i det faktum att det finns för många typer av optisk fiberkabel och designen är väldigt olika, men det är relativt lätt att vara specifik för en viss typ. En typisk faktor är beläggningens inverkan. Intuitivt kan man också dra slutsatsen att beläggningen, som den första försvarslinjen för att skydda fibern, spelar rollen för effektiv spänningsledning. Om beläggningen används som en spänningsöverföringsfunktion, ju mindre den inre elasticitetsmodulen är och ju större den yttre elasticitetsmodulen är, desto mindre är värdet på spänningsöverföringsfunktionen, och inverkan av motsvarande mikroböjningsförlust är också mindre. Ju större beläggningens diameter är, desto mindre är inverkan av mikroböjningsförlusten medvetet känd.

Självklart är diametern på 900 µm mycket mindre än mikroböjningsförlusten för 250 µm fiber. Det kan också noteras att i samma design av fiberoptisk kabel, även om aktivitetsutrymmet för 900 µm fiber är litet, är dess mikroböjningsförlust under normala omständigheter faktiskt mycket mindre i kabeln.

Den tredje faktorn är påverkan från den miljö där kabeln befinner sig. På grund av komplexiteten hos mikroböjningsförluster finns det för närvarande ingen standardiserad testmetod, och testmetoden som tillhandahålls av IEC/TR62221 används generellt direkt. Det är svårt att fastställa störningen. Även för vissa testmetoder, testmiljöer och testutrustning kan olika placeringsplatser ge olika resultat. Resultaten från olika laboratorier och olika testmetoder kan inte jämföras direkt, utan är alla kvalitativa jämförelser. För sina testresultat måste det utvärderas separat.