Разве свет не идёт по прямой? Почему свет не попадает на «стенку» и не утекает, когда волокно изогнуто?
Свет обычно распространяется по прямым линиям в однородной среде, но он может следовать изгибам оптоволокна благодаря физическому явлению, называемому полным внутренним отражением (ПВО).
Как работает полное внутреннее отражение
Оптоволокно состоит из двух основных частей: сердечника (центральная часть, по которой распространяется свет) и оболочки (внешний слой). Сердечник имеет более высокий показатель преломления, чем оболочка.
- Отражение, а не утечка: Когда свет падает на границу раздела сердечника и оболочки под малым углом (называемым „критическим углом“), он не проходит сквозь „стенку“. Вместо этого он на 100% отражается обратно в сердечник.
- Непрерывные отражения: По мере изгиба волокна свет продолжает отражаться от внутренних стенок, зигзагообразно продвигаясь по волокну, даже если оно свернуто или изогнуто.
Когда свет все же уходит: потери на изгибе
Хотя ПВО очень эффективно, если волокно изгибается слишком резко (превышая его „минимальный радиус изгиба“), угол, под которым свет падает на стенку, становится слишком большим. В этом случае ПВО не срабатывает, и свет „утекает“ из сердечника, что приводит к потере сигнала.
Связанные технологии в OFSCN
В применениях для датчиков мы используем специальные типы волокон для управления этими свойствами:
- Стандартное волокно G.652D: Используется в таких продуктах, как OFSCN® Полиакрилатные волоконно-оптические брэгговские решетки (голые), которые соответствуют стандартным правилам изгиба.
- Волокно, нечувствительное к изгибу (G.657): Эти волокна имеют специальную структуру, которая удерживает свет внутри даже при гораздо меньших радиусах изгиба.
- Волокна малого диаметра: Для чрезвычайно ограниченных пространств мы предлагаем OFSCN® волоконно-оптические брэгговские решетки малого диаметра, которые используют волокна меньшего диаметра для повышения гибкости.
Если волокно изгибается специально для измерения его формы, мы используем OFSCN® волоконно-оптические брэгговские датчики формы для расчета точной степени кривизны.