Знания

Оптическое волокно предназначено для проведения света через очень маленькую стеклянную сердцевину с низким затуханием. Однако когда волокно согнуто или механически деформировано, часть направленной оптической мощности может выйти за пределы предполагаемого пути распространения. Результатпотери волокна на изгибе, что может снизить запас связи и, в серьезных случаях, привести к долгосрочному-механическому сбою.

Изгиб волокна обычно разделяют на две категории:макроизгибимикроизгиб. Макробидинг предполагает видимую кривую или петлю в волокне или кабеле. Микроизгиб состоит из гораздо меньших, часто микроскопических деформаций вдоль оси волокна, вызванных локализованным давлением или механическим напряжением. Оба могут увеличивать затухание, но их причины, проявления и методы борьбы различны.

Макробендирование и микроизгиб: в чем разница?

Это различие полезно для устранения неполадок, но в реальных кабельных системах эти два механизма могут перекрываться. Неправильный монтаж может привести как к видимому сильному изгибу, так и к меньшим деформациям, вызванным давлением- внутри кабеля.

Что такое потери при макроизгибе?

Макробидинг возникает, когда оптоволоконный или оптоволоконный-кабель прокладывается по изгибу, который слишком крут для его конструкции. Изгиб меняет условия, при которых управляемые моды остаются ограниченными. По мере того, как изгиб становится более жестким, все большая часть оптического поля может излучаться от сердечника, вызывая дополнительное затухание.

Типичным полевым примером является патч-корд, проходящий через острый угол внутри стойки, распределительного шкафа, соединительного шкафа или настенной коробки. Аналогичные проблемы могут возникнуть, если лишний кабель хранится в петлях, радиус которых меньше рекомендованного производителем кабеля.

Для практического сравнения продуктов, предназначенных для более жестких условий прокладки, см. обзор Hengtong поХарактеристики потерь на изгибе волокна G.657-.

Почему потери на макроизгибе увеличиваются на более длинных волнах?

Одномодовое волокно обычно становится более чувствительным к изгибу на более длинных волнах, поскольку оптическая мода проникает дальше в оболочку. Таким образом, изгиб влияет на большую часть оптического поля, что делает удержание слабее, когда радиус изгиба становится малым.

Электрический токРекомендация МСЭ-T G.657явно отмечается, что потери на оптических изгибах увеличиваются с увеличением длины волны. По этой причине характеристики макроизгиба обычно указываются на длине волны 1550 нм и/или 1625 нм, где чувствительность к изгибу более требовательна, чем около 1310 нм.

Эта зависимость от длины волны важна при устранении неполадок. Изгиб, вызывающий лишь небольшое изменение на длине волны 1310 нм, может привести к более очевидным потерям на длине волны 1550 или 1625 нм. В МСЭ-T G.650.1 также отмечается, что потери на макроизгибах сильно увеличиваются с увеличением длины волны, и описываются измерения на более длинных волнах, используемые для оценки потерь на изгибах одномодового волокна-.

Более широкий взгляд на категории одномодовых волокон-и их предполагаемое применение можно получить на сайте Hengtong.Сравнение G.652D, G.657A1 и G.657A2обеспечивает полезный контекст.

Минимальный радиус изгиба: почему это важно

минимальный радиус изгиба – это наименьший радиус, при котором оптоволоконный-кабель следует сгибать в определенных условиях. Это не один универсальный номер для каждого оптического кабеля. Правильное значение зависит от конструкции кабеля, типа волокна, диаметра кабеля, условий установки, растягивающей нагрузки и квалификационных данных производителя.

Широко используемое инженерное правило состоит в том, чтобы выразить радиус изгиба как кратный внешнему диаметру кабеля. Значения, примерно в 10 раз превышающие внешний диаметр кабеля, являются обычными для некоторых ненагруженных или рабочих условий, тогда как для установки с натяжением может потребоваться больший радиус. Это всего лишь практическое правило:указанные производителем радиусы изгиба при установке и эксплуатации должны иметь приоритет..

Например, кабель диаметром 3 мм будет иметь радиус 30 мм, если применить правило 10× внешнего-диаметра. Этот расчет не следует рассматривать как универсальное требование для каждого патч-корда диаметром 3 мм. Для конкретного кабеля может потребоваться другое значение в зависимости от его структуры и использования.

Почему радиус изгиба может увеличиваться при растяжении

Натянутый трос уже испытывает механическое напряжение. При этом сильное сгибание увеличивает локальное напряжение на кабеле и волокне. Вот почему во многих спецификациях кабелей различают более крупныерадиус изгиба установкии меньшийрабочий или статический радиус изгибапосле снятия тянущей нагрузки.

Поэтому хорошая практика установки сочетает в себе контроль-радиуса изгиба и контроль-натяжения. Хэнтун'сруководство по установке оптоволоконного-оптического кабеляявляется полезным справочным материалом при планировании прокладки и транспортировки кабеля.

Что такое потери при микроизгибе?

Микроизгиб вызывается очень небольшими, часто невидимыми, отклонениями вдоль оси волокна. Эти деформации могут быть вызваны давлением окружающих элементов кабеля, неровными контактными поверхностями, напряжением покрытия, термическим сжатием, сдавливанием, плотным креплением или другими локализованными механическими силами.

Более точно этот механизм описывается какмодовая связьчем как изменение основной разницы показателей преломления-между сердцевиной и оболочкой. Микроскопические возмущения могут передавать оптическую мощность направленных мод в другие моды, включая моды излучения или оболочки, что приводит к избыточным потерям.

Такое поведение изучалось на протяжении десятилетий при исследовании оптического-волокна. АнСтатья Optica о потерях на изгибах оптических волоконописывает микроизгиб как процесс связи, который может перераспределять мощность между управляемыми модами и передавать направленную мощность в излучаемые моды.

Что вызывает микроизгибы в реальных кабелях?

• Локализованное сжатие:кабельные зажимы, стяжки, скобы, ролики или окружающие кабельные элементы могут создавать концентрированное давление.
• Изменение температуры:различное тепловое расширение или сжатие стекла, покрытий, буферов и материалов кабеля может создать нагрузку на волокно.
• Покрытие или буферное поведение:неподходящая система покрытия или плохой контроль размеров могут вызвать небольшие деформации стекла.
• Давление кабеля:Силовые элементы, трубки, нити или другие элементы кабеля могут прижиматься к волокну, если структура кабеля плохо контролируется.
• Неправильная установка:сдавливание,-слишком сильное крепление или проталкивание кабеля в ограниченный проход могут привести к распределенному микроизгибу.

Таким образом, волокнистое покрытие играет важную механическую роль в дополнение к защите поверхности стекла. Дополнительную информацию см. в статье Хэнтунга овлияние слоя покрытия на характеристики волокна.

Можно ли смоделировать микроизгиб с помощью наждачной бумаги?

Размещение волокна между шероховатыми поверхностями и приложение давления может продемонстрировать основную идею-микроизгибов, вызванных давлением. Однако это следует охарактеризовать какдемонстрация или моделирование, а не как универсальный стандартизированный метод испытаний.

Справочник Ассоциации оптоволоконных компаний по макро- и микроизгибаниюотмечает, что наждачная бумага, проволочная сетка и подобные подходы были опробованы, но их результаты не были достаточно воспроизводимыми, чтобы установить общий стандартный тест на микроизгиб.

Для формальной оценки макроизгиба в стандартизированных методах используется контролируемая геометрия изгиба, например, намотка волокна на оправку определенного радиуса. ITU-T G.657 ссылается на методы IEC 60793-1-47 для оценки характеристик макроизгиба.

Как проявляется изгиб на рефлектограмме?

Оптический рефлектометр-во временной области может помочь обнаружить проблемы с установкой, однако кривую следует интерпретировать осторожно. Локализованный макроизгиб может проявляться как не-неотражающая потеря на определенном расстоянии. Сравнение трасс на разных длинах волн может быть особенно полезным, поскольку потери на изгибе обычно более выражены на более длинных волнах.

Микроизгиб сложнее изолировать, поскольку он может быть распределен по участку волокна, а не сконцентрирован на одном четко видимом изгибе. Распределенное напряжение может увеличить наклон или видимые потери по всей длине волокна. Результат не должен автоматически маркироваться как микроизгиб без проверки истории кабеля, зависимости длины волны, событий с соединителем, качества сварки и настройки рефлектометра.

Если вам нужно освежить знания по интерпретации трассировок, см. статью Hengtong.Принцип тестирования OTDR. Ассоциация оптоволоконных компаний также отмечает, что чрезмерное напряжение или слишком сильный изгиб могут проявиться на рефлектометре как событие потери в неожиданном месте.

Как нечувствительное к изгибу-волокно снижает потери на макроизгибах

Одномодовое волокно, -нечувствительное к изгибу-, обеспечивает лучшее оптическое ограничение при малых радиусах изгиба, чем обычное волокно. Его не следует описывать как имеющий один универсальный внутренний дизайн. Производители используют различные профили показателя преломления-и подходы к проектированию для достижения требуемых характеристик изгиба, сохраняя при этом характеристики совместимости и передачи.

ITU-T G.657 — это ключевая международная рекомендация по-потерям-нечувствительным к изгибам одномодовым оптоволокну и кабелям. В редакции 2024 года определены категории производительности, включая G.657.A1, G.657.A2 и G.657.B3, с различными требованиями к макроизгибам при заданных радиусах изгиба, длинах волн и количестве витков.

Например, стандарт определяет пределы макроизгиба-волокна без кабеля в определенных лабораторных условиях. Эти значения зависят от-категории и не должны интерпретироваться как обещание того, что каждый готовый кабель можно согнуть до одинакового радиуса при каждой установке. Конструкция кабеля может либо ограничить, либо изменить фактический изгиб волокна.

Hengtong предлагает несколько вариантов оптоволокна G.657, в том числеОдномодовое волокно G.657.A2-, для применений, где требуются улучшенные характеристики изгиба.

Как предотвратить потери волокна на изгибе

1. Следуйте указаниям производителя кабеля по радиусу изгиба-.

Не полагайтесь на один общий множитель-радиуса изгиба, если в технической документации продукта указаны точные ограничения по установке и эксплуатации. Особое внимание уделите небольшим корпусам, углам стоек, лоткам для сращивания, коробкам доступа и хранимым сервисным петлям.

2. Контролируйте натяжение тяги и давление на боковую стенку.

Трос, который приемлем в состоянии покоя, может оказаться перенапряженным при протягивании за угол. Используйте указанное натяжение, соответствующие шкивы или ролики и маршрут, исключающий резкие изменения направления.

3. Избегайте сдавливания и слишком-слишком тугого застегивания.

Кабельные стяжки, зажимы и скобы должны удерживать кабель, не создавая концентрированного давления. Чрезмерное сжатие может привести к микроизгибам, даже если общая трасса кабеля выглядит прямой.

4. Учитывайте стресс,-связанный с температурой

Размеры внутренних и наружных кабельных конструкций изменяются при изменении температуры. Выбирайте конструкции кабелей, подходящие для ожидаемой среды, и избегайте установок, которые не позволяют кабелю воспринимать нормальное тепловое движение.

5. Используйте-нечувствительное к изгибу волокно там, где неизбежна плотная прокладка

FTTH, распределение внутри-зданий, компактное оконечное оборудование и управление оптоволокном-высокой плотности часто требуют более плотной маршрутизации, чем традиционные маршруты за пределами-завода. В этих приложениях волокно категории G.657 может обеспечить дополнительный запас на макроизгиб. Это не исключает необходимости применения надлежащей практики установки.

6. Проведите тестирование после установки и изучите потери, зависящие от-длины волны.

Если в канале наблюдается необъяснимое затухание, сравните оптические измерения с условиями маршрута и, при необходимости, рефлектограммами на разных длинах волн. Потери, которые становятся значительно более выраженными при 1550 нм или 1625 нм, могут быть убедительным признаком того, что имеет место изгиб.

Для патч--панелей и стоек для оборудования- обращение с кабелями особенно важно, поскольку перемычки часто перемещаются и перенаправляются. Хэнтун'сволоконно-оптический-патч-кордВ разделе приведены примеры сборок, используемых в этих средах.

Практический пример устранения неполадок

Предположим, что одномодовая линия связи проходит-проверку вносимых-потерь на длине волны 1310 нм, но показывает заметно более высокие потери на длине волны 1550 нм после перестановки оборудования. Трассировка OTDR показывает новое событие не-неотражающей потери возле распределительной панели. Затем при проверке обнаруживается, что за дверцей панели туго затянута петля патч-корда.

В этом случае сочетание нового физического изменения маршрутизации, локализованного неотражающего события и более сильных потерь на более длинных волнах указывает на макроизгиб. Изменение-прокладки патч-корда на больший радиус и повторение измерения — это практичный способ подтвердить диагноз.

В другом случае может наблюдаться постепенное увеличение потерь на участке кабеля после сильного воздействия холода без какого-либо очевидного внешнего изгиба. Такая схема оправдала бы проверку распределенных механических напряжений, сжатия кабеля, давления крепления и потенциального микроизгиба, а не предполагала бы наличие единственного макроизгиба.

Заключение

Потери волокна на изгибе не являются единственным видом отказа.Макробедингв основном связано с видимыми слишком узкими кривыми, в то время какмикроизгибвозникает из-за небольших механических возмущений и локализованного давления. Оба могут снизить оптическую мощность и запас прочности сети.

Самый надежный подход – следовать спецификациям производителя кабеля-по радиусу изгиба и растяжению, контролировать давление при установке, использовать подходящее-оборудование для управления кабелем и выбирать волокно,-нечувствительное к изгибу, если плотная прокладка является частью конструкции. При устранении неполадок измерения,-зависимые от длины волны, и рефлектограммы могут предоставить полезные сведения, но их всегда следует интерпретировать в контексте фактической трассы кабеля и условий установки.