Spektral davranış ve kayıp mekanizmaları açısından nasıl farklılık gösterirler?
Makro bükülme ve mikro bükülme, optik fiberlerde sinyal kaybına yol açan ve içlerinden geçen ışığın spektral özelliklerini etkileyebilen iki farklı olgudur.
Makro Bükülme
- Tanım: Makro bükülme, tipik olarak çıplak gözle görülebilen, nispeten büyük yarıçaplı optik fiber kıvrımlarını ifade eder. Bu bükülmeler, fiberin köşeler etrafında yönlendirilmesi veya çok sık sarılması durumunda meydana gelir.
- Spektral Davranış: Bir optik fiber makro büküldüğünde, fiber çekirdeğinde ilerleyen ışık, hızının (çekirdeğin kırılma indeksi nedeniyle) bükülmenin dış tarafındaki kaplama arayüzünde toplam iç yansımayı sürdürmek için yetersiz kaldığı bir noktayla karşılaşır. Bu, ışığın fiberden yayılmasına neden olur. Spektral etki, geniş bir dalga boyu aralığında genel bir zayıflama artışıdır; kısa dalga boyları genellikle uzun dalga boylarından daha az kayba uğrar, çünkü daha sıkı bir şekilde sınırlanırlar.
- Kayıp Mekanizmaları: Birincil kayıp mekanizması, yönlendirilmiş modun evanescent alanının bükülme dışındaki kritik açının ötesine uzanarak ışığın fiberden sızmasına neden olan yayıcı kayıptır. Bu kayıp, bükülme yarıçapına ve fiberin sayısal apertürüne oldukça bağlıdır.
Mikro Bükülme
- Tanım: Mikro bükülme, genellikle eşitsiz basınç, kusurlu kablolama veya üretim kusurları gibi dış kuvvetlerden kaynaklanan, fiber ekseni boyunca mikroskobik, lokalize ve rastgele varyasyonları veya bozulmaları ifade eder. Bunlar genellikle büyütme olmadan görülmesi çok küçüktür.
- Spektral Davranış: Mikro bükülme, yönlendirilmiş modlar ile yüksek dereceli radyasyon modları veya kaplama modları arasında kuplaj oluşmasına neden olur. Bu, farklı modlar farklı şekilde etkilendiği için daha geniş ve daha karmaşık bir spektral zayıflamaya yol açar. Kayıplar dalga boyuna bağlı olma eğilimindedir ve genellikle daha uzun dalga boylarında daha yüksek kayıplar gösterir.
Fiber Bragg Kirişleri (FBG’ler)nde, mikro bükülmeler kiriş boyunca düzensiz gerilmelere neden olarak FBG’nin yansıma spektrumunun genişlemesine veya bozulmasına yol açabilir. - Kayıp Mekanizmaları: Ana kayıp mekanizması mod kuplajıdır. Mikro bükülmeler, fiberin kırılma indeksi profilini periyodik olarak bozar ve yönlendirilmiş ışığın radyasyon modlarına veya kaplama modlarına kuplajlanmasına neden olur, bu da daha sonra dağılır. Bu etki, mikro bükülmelerin uzamsal periyodu, bir yönlendirilmiş mod ile bir radyasyon modu arasındaki vuruş uzunluğuna eşleştiğinde özellikle belirgindir.
Anahtar Farklılıklar Özetlenmiştir:
- Ölçek: Makro bükülmeler büyük, görünür kıvrımlardır; mikro bükülmeler mikroskobik, lokalize bozulmalardır.
- Neden: Makro bükülmeler büyük ölçekli yönlendirme/kurulumdan kaynaklanır; mikro bükülmeler lokalize basınç veya kusurlardan kaynaklanır.
- Kayıp Mekanizması: Makro bükülmeler öncelikle yayıcı kayba neden olur; mikro bükülmeler öncelikle mod kuplajına neden olur.
- Spektral Etki: Makro bükülmeler genel zayıflamaya neden olur (genellikle uzun dalga boylarında daha kötü); mikro bükülmeler daha karmaşık, genellikle dalga boyuna bağlı zayıflamaya neden olur ve FBG spektrumlarını bozabilir.
Dar alanlar veya mikro bükülmeye yatkın senaryolar gibi bükülmeye karşı duyarsız performans gerektiren uygulamalar için, bu kayıpları en aza indirmek üzere tasarlanmış
OFSCN® G.657 Optik Fiber gibi özel fiber türleri kullanılır.