광섬유 패치 코드/광섬유 센서/FBG 센서의

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재킷이 너무 꽉 조이면 광섬유의 감지 정확도에 영향을 미칩니까?

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네, 재킷이 너무 꽉 압착되면(즉, 패키징 응력 또는 방사형/측면 응력이 너무 크면) 광섬유의 감지 정확도에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 센서가 완전히 실패하거나 광섬유가 손상될 수도 있습니다.

광 공학 및 광섬유 센싱 분야에서 재킷 또는 패키징 구조가 광섬유를 과도하게 압착하면 주로 다음과 같은 물리적 메커니즘을 통해 센싱 정확도를 방해합니다.

1. 응력 유도 복굴절(Stress-induced Birefringence)

단일 모드 광섬유의 코어는 응력이 없는 상태에서 회전 대칭성(등방성)을 가집니다. 외부 재킷이 너무 꽉 압착되면, 특히 방사형으로 불균일하게 힘이 가해지면 광섬유 내부에 횡전단 응력이 발생하여 대칭성을 파괴하고 응력 유도 복굴절을 일으킵니다.

  • FBG(광섬유 격자) 센서에 미치는 영향: 복굴절은 원래 단일이었던 광섬유 격자 반사 피크를 두 개의 편광된 반사 피크(피크 분할 현상)로 분리시킵니다. 광섬유 격자 복조기는 파장 잠금 시 드리프트 또는 혼동이 발생하여 측정된 파장의 점프를 유발하고, 이에 따라 온도 또는 변형 측정 정확도가 크게 저하됩니다.
  • 분산형 광섬유 센싱(OFDR, BOTDA 등)에 미치는 영향: 편광 상태의 극심한 변화는 편광 관련 노이즈를 증가시켜 복조 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 낮추므로, 공간 해상도와 물리량 측정 정확도를 저하시킵니다.

2. 미세 굽힘 손실(Microbending Loss)

재킷이 너무 꽉 압착되거나, 내부에 미세 입자가 포함되거나, 재킷 재료가 온도에 따라 수축할 때, 광섬유 축에 미세한 불균일 굽힘(미세 굽힘)이 발생합니다.

  • 미세 굽힘은 광섬유 코어의 전도 모드가 클래딩 모드로 커플링되어 상당한 광 출력 감쇠를 유발합니다.
  • 광 손실이 너무 커지면 복조기로 돌아오는 신호 광 강도가 약해지고, 복조 시스템의 약한 신호에서의 노이즈가 증가하여 측정의 안정성과 정확도가 빠르게 저하됩니다.

3. 응력 전달 히스테리시스(Hysteresis) 및 비선형성

변형(Strain) 또는 응력(Stress) 센서에서 센싱 정확도는 "외부 변형이 내부 광섬유에 평활하고 무손실하게 전달되는 것"에 의존합니다.

  • 재킷이 너무 꽉 압착되면 재킷과 광섬유 사이에 과도한 국부 마찰력이 발생하거나, 심지어 비가역적인 플라스틱 변형이 발생할 수 있습니다.
  • 외부 변형이 해제되거나 온도가 복귀될 때, 광섬유는 마찰 저항에 의해 제한되어 완전히 동기화되어 복원되지 못하며, 이는 심각한 물리적 히스테리시스 현상을 유발하여 공장 출하 시 보정된 “파장-변형/온도” 관계식(예: \mu\epsilon/\text{pm})을 무효화합니다.

설계 및 패키징에서 이 문제를 어떻게 피할 수 있습니까?

불필요한 "패키징 응력"을 제거하고 외부 측면 압착이 광섬유에 미치는 간섭을 차단하기 위해, Dacheng YongSheng(OFSCN®)은 특수 금속 및 고분자 보호 구조를 설계했습니다.