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(huì)影響光纖網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期可靠性和性能。彎曲超過(guò)指定最小彎曲直徑的光纖可能會(huì)斷裂,從而導(dǎo)致服務(wù)故障并增加網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。一般制造商規(guī)定了光纖和光纜的最小彎曲半徑。
最小彎曲半徑將根據(jù)具體光纖結(jié)構(gòu)不同。最小彎曲半徑一般不應(yīng)小于光纜外徑(OD)的十倍。因此,3 毫米光纜的彎曲半徑不應(yīng)小于 30 毫米。Telcordia標(biāo)準(zhǔn)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(fù)載或張力的光纜。如果對(duì)光纜施加拉力載荷,例如長(zhǎng)距離垂直延伸的光纜重量或在兩點(diǎn)之間拉緊光纜,則由于增加的應(yīng)力,最小彎曲半徑會(huì)增加。
維持最小彎曲半徑保護(hù)有兩個(gè)原因:提高光纖的長(zhǎng)期可靠性;并減少信號(hào)衰減。隨著施加在光纖上的應(yīng)力的增加,小于指定最小半徑的彎曲將表現(xiàn)出更高的長(zhǎng)期故障概率。隨著彎曲半徑變得更小,應(yīng)力和失效概率也會(huì)增加。
違反最小彎曲半徑的另一個(gè)影響更為直接。通過(guò)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(dá) 0.5dB 的衰減水平。光纖斷裂和附加衰減都會(huì)對(duì)長(zhǎng)期網(wǎng)絡(luò)可靠性、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本產(chǎn)生巨大影響。
微彎:
當(dāng)對(duì)光纖表面施加壓力時(shí),會(huì)發(fā)生微彎曲(彎曲太小而無(wú)法用肉眼看到)。施加到表面的壓力導(dǎo)致纖芯-包層界面處的纖芯變形。當(dāng)表面壓力導(dǎo)致光纖表面出現(xiàn)許多微小的接觸點(diǎn)壓痕時(shí),即使光纖本身可能是筆直鋪設(shè)的,也會(huì)發(fā)生微彎曲損耗。 光纖的微彎曲通常是由外部機(jī)械應(yīng)力引起的,這些應(yīng)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(shè)計(jì)或制造不當(dāng),也可能導(dǎo)致微彎曲。微彎曲會(huì)導(dǎo)致光從光纖芯部泄漏,導(dǎo)致信號(hào)損失。這是因?yàn)閺澢斐闪诵静亢桶鼘诱凵渎手g的不匹配,使得一部分光線逸出。
模擬微彎:可以通過(guò)將直光纖放置在平坦工作臺(tái)上的兩片砂紙之間并在上層加載重物來(lái)模擬微彎曲。微彎導(dǎo)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(fā)生在相當(dāng)長(zhǎng)的光纖上,而不是發(fā)生在光纖上的單個(gè)點(diǎn)上。因此,使用OTDR會(huì)觀察到具有連續(xù)高損耗的反向散射跡,有時(shí)稱為“尾部”(Tail off)。
有幾種策略可以減少微彎曲損失:
1, 改進(jìn)光纖設(shè)計(jì)
通過(guò)優(yōu)化光纖的設(shè)計(jì),可以最小化微彎損失。這包括選擇適當(dāng)?shù)陌鼘雍屯繉硬牧希约皟?yōu)化光纖的幾何形狀。
2, 抗彎曲光纖
抗彎光纖被設(shè)計(jì)為即使在彎曲時(shí)也能保持信號(hào)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(shí)現(xiàn)更緊密的彎曲而不會(huì)有顯著的光損失。
3, 保護(hù)涂層
在光纖上應(yīng)用保護(hù)涂層可以幫助減少微彎曲。涂層材料的選擇至關(guān)重要,以確保它提供足夠的保護(hù)而不會(huì)導(dǎo)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(guò)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(biāo)題:光纖的彎曲 - 機(jī)理、解決方案
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