Чем они отличаются по спектральному поведению и механизмам потерь?
Макроизгиб и микроизгиб — это два различных явления в оптических волокнах, которые приводят к потере сигнала и могут влиять на спектральные характеристики света, распространяющегося по ним.
Макроизгиб
- Описание: Макроизгиб относится к кривизне оптического волокна относительно большого радиуса, как правило, видимой невооруженным глазом. Эти изгибы возникают, когда волокно прокладывается вокруг углов или слишком туго сматывается.
- Спектральное поведение: Когда оптическое волокно макроизгибается, свет, распространяющийся в сердцевине волокна, сталкивается с точкой, где его скорость (из-за показателя преломления сердцевины) недостаточна для поддержания полного внутреннего отражения на границе с оболочкой на внешней стороне изгиба. Это приводит к излучению света из волокна. Спектральное воздействие заключается в общем увеличении затухания в широком диапазоне длин волн, причем более короткие длины волн часто испытывают меньшие потери, чем более длинные, поскольку они более тесно связаны.
- Механизмы потерь: Основным механизмом потерь является излучательные потери, когда эванесцентное поле направленного моды выходит за пределы полного критического угла на внешней стороне изгиба, вызывая утечку света из волокна. Эти потери сильно зависят от радиуса изгиба и числовой апертуры волокна.
Микроизгиб
- Описание: Микроизгиб относится к микроскопическим, локализованным и случайным вариациям или искажениям вдоль оси волокна, обычно вызванным внешними силами, такими как неравномерное давление, несовершенное кабельное исполнение или производственные дефекты. Обычно они слишком малы, чтобы их можно было увидеть без увеличения.
- Спектральное поведение: Микроизгибы вызывают связь между направленными модами и модами высшего порядка или модами оболочки. Это приводит к более широкому и сложному спектральному затуханию, поскольку различные моды затрагиваются по-разному. Потери, как правило, зависят от длины волны, часто показывая большие потери на более длинных волнах. В
Волоконных Брэгговских решетках (FBG)
микроизгибы могут вызывать неравномерное напряжение вдоль решетки, приводя к расширению или искажению спектра отражения FBG. - Механизмы потерь: Основным механизмом потерь является перепутывание мод. Микроизгибы периодически возмущают профиль показателя преломления волокна, вызывая связь направленного света с модами излучения или модами оболочки, которые затем рассеиваются. Этот эффект особенно выражен, когда пространственный период микроизгибов совпадает с длиной биения между направленным модом и модом излучения.
Ключевые различия вкратце:
- Масштаб: Макроизгибы — это большие видимые кривые; микроизгибы — это микроскопические локализованные искажения.
- Причина: Макроизгибы вызваны крупномасштабной прокладкой/монтажом; микроизгибы вызваны локальным давлением или несовершенствами.
- Механизм потерь: Макроизгибы в основном вызывают излучательные потери; микроизгибы в основном вызывают перепутывание мод.
- Спектральное воздействие: Макроизгибы вызывают общее затухание (часто хуже на более длинных волнах); микроизгибы вызывают более сложное, часто зависящее от длины волны затухание и могут искажать спектры FBG.
Для приложений, требующих устойчивости к изгибам, например, в ограниченном пространстве или в сценариях, подверженных микроизгибам, специальные типы волокон, такие как
Оптическое волокно OFSCN® G.657
, разработаны для минимизации этих потерь.