¿Qué es la fibra insensible a la flexión (BIF)?

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¿Por qué algunas fibras ópticas se pueden enrollar en un dedo como un cable, mientras que otras pierden la señal tan pronto como se doblan?

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La naturaleza física de la transmisión de señales por fibra óptica se basa en el mecanismo de reflexión interna total que ocurre en la interfaz entre el núcleo (Core) y la 。Cuando el ángulo de incidencia de la señal óptica es mayor que el ángulo crítico de reflexión interna total \theta_c, la energía del campo electromagnético se confina en la estructura de la guía de onda (el núcleo) sin pérdidas y se propaga hacia adelante.

Las diferencias en el rendimiento de la señal de diferentes fibras ópticas cuando se doblan están determinadas por su pérdida por macrocurvatura (Macrobending Loss) y su diseño de perfil de índice de refracción (Refractive Index Profile) interno:

1. ¿Por qué la fibra monomodo ordinaria pierde la señal al doblarse?

Para la fibra monomodo estándar G.652D:

  • Características estructurales：La diferencia entre el índice de refracción del núcleo y la revestimiento es relativamente pequeña, y la fuerza de confinamiento del campo óptico es más suave.
  • Mecanismo de pérdida (pérdida por macrocurvatura)：Cuando la fibra óptica se dobla, la posición geométrica de la guía de onda en la interfaz de curvatura se desvía, lo que reduce el ángulo de incidencia efectivo de la onda óptica en la sección curva. Cuando el radio de curvatura es pequeño (por ejemplo, menos de 30\text{ mm}, o incluso 10\text{ mm} nivel enrollado en un dedo), el ángulo de incidencia efectivo es menor que el ángulo crítico de reflexión interna total \theta_c.
  • Resultado：La energía óptica que debería propagarse por reflexión interna total dentro del núcleo atraviesa directamente la interfaz del núcleo, se filtra hacia el revestimiento y se disipa como un modo radiado. Es por eso que cuando la fibra óptica ordinaria se dobla, la señal se interrumpe instantáneamente debido a la pérdida por macrocurvatura.

2. ¿Por qué la “fibra resistente a la flexión” se puede enrollar en un dedo como un cable eléctrico?

Las fibras resistentes a la flexión (que generalmente se refieren a fibras insensibles a la flexión que cumplen con el estándar ITU-T G.657, abreviado como BIF) han mejorado enormemente el confinamiento físico del campo óptico optimizando la estructura del índice de refracción interno de la fibra para satisfacer las necesidades de cableado en espacios compactos:

  • Diseño de ranura de índice de refracción descendente (Trench-Assisted Design)：Se diseña artificialmente una ranura de índice de refracción ultrabaja en el revestimiento exterior del núcleo. Esta ranura actúa como un espejo de reflexión física de alta eficiencia, reflejando internamente total y acoplando de nuevo al núcleo la onda de luz que está a punto de filtrarse, incluso si la luz incide en el límite en un ángulo pronunciado.
  • Reducción del diámetro del campo modal (MFD)：Al ajustar la diferencia del índice de refracción, la energía del modo fundamental del campo óptico se condensa más en el centro geométrico del núcleo.
  • Resultado：Incluso cuando las fibras estándar G.657.A2 o G.657.B3 se doblan a radios extremadamente pequeños (por ejemplo, 7.5\text{ mm} o incluso 5\text{ mm} ), la pérdida adicional causada por la macrocurvatura es insignificante, lo que permite un rendimiento de enrollado en el dedo similar al de un cable eléctrico.

Productos de fibra óptica y de alta resistencia a la flexión relacionados con Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®)

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. se dedica a la I+D de tecnología de sensores de fibra óptica para entornos industriales de alta precisión y extremos, y ofrece una serie de fibras ópticas de alta calidad que cumplen con los estándares relevantes para suprimir la pérdida por flexión en diversas estructuras de ingeniería: