光纖彎曲有兩種基本類型:宏彎和微彎。顧名思義,微彎是光纖中非常小的彎曲或變形,而宏彎是較大的彎曲。
宏彎:
光纖彎曲的半徑會影響光纖網絡的長期可靠性和性能。彎曲超過指定最小彎曲直徑的光纖可能會斷裂,從而導致服務故障并增加網絡運營成本。一般制造商規定了光纖和光纜的最小彎曲半徑。
最小彎曲半徑將根據具體光纖結構不同。最小彎曲半徑一般不應小于光纜外徑(OD)的十倍。因此,3 毫米光纜的彎曲半徑不應小于 30 毫米。Telcordia標準建議 3mm 的跳線最小彎曲半徑為 38mm (Generic Requirements and Design Considerations for FiberDistributing Frames, GR-449-CORE, Issue 1, March 1995, Section 3.8.14.4)。該半徑適用于未承受任何負載或張力的光纜。如果對光纜施加拉力載荷,例如長距離垂直延伸的光纜重量或在兩點之間拉緊光纜,則由于增加的應力,最小彎曲半徑會增加。
維持最小彎曲半徑保護有兩個原因:提高光纖的長期可靠性;并減少信號衰減。隨著施加在光纖上的應力的增加,小于指定最小半徑的彎曲將表現出更高的長期故障概率。隨著彎曲半徑變得更小,應力和失效概率也會增加。
違反最小彎曲半徑的另一個影響更為直接。通過光纖彎曲的衰減量隨著彎曲半徑的減小而增加。由彎曲引起的衰減在 1550nm 處比在 1310nm 處更大,在 1625nm 處甚至更大。在半徑為 16mm 的彎曲處可以高達 0.5dB 的衰減水平。光纖斷裂和附加衰減都會對長期網絡可靠性、網絡運營成本產生巨大影響。
微彎:
當對光纖表面施加壓力時,會發生微彎曲(彎曲太小而無法用肉眼看到)。施加到表面的壓力導致纖芯-包層界面處的纖芯變形。當表面壓力導致光纖表面出現許多微小的接觸點壓痕時,即使光纖本身可能是筆直鋪設的,也會發生微彎曲損耗。 光纖的微彎曲通常是由外部機械應力引起的,這些應力可能是由于溫度變化、壓力或安裝不完善等因素引起的。如果光纖的包層和涂層設計或制造不當,也可能導致微彎曲。微彎曲會導致光從光纖芯部泄漏,導致信號損失。這是因為彎曲造成了芯部和包層折射率之間的不匹配,使得一部分光線逸出。
模擬微彎:可以通過將直光纖放置在平坦工作臺上的兩片砂紙之間并在上層加載重物來模擬微彎曲。微彎導致的衰減是在表面壓力(例如擠壓)條件下引起的。
微彎損耗通常發生在相當長的光纖上,而不是發生在光纖上的單個點上。因此,使用OTDR會觀察到具有連續高損耗的反向散射跡,有時稱為“尾部”(Tail off)。
有幾種策略可以減少微彎曲損失:
1, 改進光纖設計
通過優化光纖的設計,可以最小化微彎損失。這包括選擇適當的包層和涂層材料,以及優化光纖的幾何形狀。
2, 抗彎曲光纖
抗彎光纖被設計為即使在彎曲時也能保持信號完整性。它們通常具有深摻雜的纖芯、漸變折射率,這樣可以實現更緊密的彎曲而不會有顯著的光損失。
3, 保護涂層
在光纖上應用保護涂層可以幫助減少微彎曲。涂層材料的選擇至關重要,以確保它提供足夠的保護而不會導致微彎曲。
4, 安裝技巧
安裝光纖的技巧可以幫助防止微彎曲。這包括避免緊密的彎曲,并確保光纖不受過度壓力或溫度變化的影響。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:光纖的彎曲 - 機理、解決方案
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