¿Qué es la fibra doblada?

Descripción general de la curvatura de fibra

Los sensores de fibra óptica son pequeños y pueden doblarse. Se pueden instalar en muestras en espacios reducidos. Un radio de curvatura demasiado pequeño provocará una pérdida de señal óptica y afectará la precisión de las mediciones de detección. Sin embargo, en muchos escenarios de aplicación práctica, los sensores de fibra óptica inevitablemente tienen un radio de curvatura pequeño durante su instalación. Cómo resolver la pérdida causada por la curvatura de la fibra óptica se ha convertido en el foco de atención de la gente. Echemos un vistazo a los efectos adversos de la curvatura de la fibra óptica ordinaria y el principio de funcionamiento del pequeño radio de curvatura de la fibra óptica resistente a la curvatura.

¿Por qué no deberían doblarse excesivamente las fibras ópticas?

Cuando la luz viaja de un medio a otro, se refracta y se refleja en la interfaz entre los dos medios. A medida que aumenta el ángulo de incidencia, la luz reflejada se vuelve más fuerte y la luz refractada se vuelve más débil. Cuando el ángulo de incidencia es lo suficientemente grande, la luz refractada desaparece por completo, dejando sólo la luz reflejada. Este fenómeno se llama reflexión total.

Fenómeno de reflexión total

La fibra óptica consta de una estructura de tres capas de núcleo, revestimiento y revestimiento. El índice de refracción del núcleo es mayor que el índice de refracción del revestimiento. La luz puede lograr una transmisión total de reflexión en el núcleo.

 Reflexión total en fibras ópticas.

Generalmente, el coeficiente de pérdida de la fibra óptica monomodo estándar en la longitud de onda de 1550 nm es de aproximadamente 0.2 dB/km, lo que representa una baja pérdida de transmisión. Si la fibra óptica se dobla (macroflexión o microflexión), la transmisión de luz no cumple con la condición de reflexión total y parte de la luz se escapa del revestimiento, lo que resulta en una disminución y pérdida de potencia óptica.

El estado de flexión de las fibras ópticas.

Cómo reducir la pérdida por flexión

La principal causa de pérdida en los enlaces de fibra óptica es que existen curvaturas de gran ángulo en ubicaciones locales de las fibras ópticas durante su instalación y diseño, que son comunes en uniones y giros de fibra óptica. Este tipo de pérdida por flexión es reversible. Aumentar el radio de curvatura del fibra óptica mejorará enormemente la pérdida de enlace. ¿Cuál es la ruta de transmisión de la luz en la fibra óptica?

Si utilizamos equipos OFDR para medir enlaces de fibra óptica, obtendremos una curva de distribución OFDR (intensidad de distancia/reflectividad). La curva puede reflejar la pérdida en cada posición del enlace de fibra óptica. La pérdida se presenta principalmente en forma de pasos, como se muestra en la siguiente figura. Los usuarios pueden utilizar la curva OFDR para analizar y encontrar la posición de flexión y realizar ajustes.

Curva OFDR cuando se dobla la fibra óptica

Los usuarios también pueden elegir fibras ópticas insensibles a la flexión (resistentes a la flexión) como sensores, lo que puede reducir el impacto de las pérdidas por flexión. La fibra óptica resistente a la flexión puede tolerar un radio de curvatura más pequeño. Por ejemplo, el radio de curvatura mínimo de la fibra óptica monomodo resistente a la tensión de alta temperatura (modelo: Pl125) es de aproximadamente 5 mm. El radio de curvatura mínimo del cable óptico con detección de tensión de funda ajustada (modelo: SS-0.9 mm) es de aproximadamente 8 mm.

Introducción a las fibras ópticas resistentes a la flexión

Se recomienda que el radio de curvatura de la fibra óptica monomodo convencional (tipo G.652) sea superior a 5 mm (diámetro 1 cm); de lo contrario, la señal óptica se perderá significativamente, lo que provocará una disminución en la relación señal-ruido de la medición de detección y los resultados de medición inestables. En cuanto al radio de curvatura mínimo, la regla general es: para aplicaciones a largo plazo, el radio de curvatura debe exceder 150 veces el diámetro del revestimiento de fibra; para aplicaciones a corto plazo, el radio debe exceder 100 veces el diámetro del revestimiento. El diámetro del revestimiento de la fibra óptica monomodo convencional es de 125 μm y los radios de curvatura mínimos de los dos tipos anteriores son de 19 mm y 13 mm respectivamente.

La fibra óptica resistente a la flexión (tipo G.657) mejora principalmente la resistencia a la flexión al cambiar el diseño estructural de la fibra óptica. Existe un índice común en la industria para evaluar la sensibilidad a la flexión: el valor MAC.

Fórmula MAC

El valor MAC es la relación entre el diámetro del campo modal y la longitud de onda de corte en una fibra de guía de ondas de índice cercano al escalón. Cuanto menor sea el valor MAC, menos sensible será la fibra a la flexión. Algunos enfoques básicos para diseñar fibras insensibles a la flexión incluyen reducir el diámetro del campo modal, aumentar la longitud de onda de corte o hacer ambas cosas. Los métodos específicos incluyen:

(1) Reduzca el diámetro del campo modal para mejorar el control de la luz. Como reducir el diámetro del núcleo o aumentar el índice de refracción del núcleo.

(2) Reduzca el diámetro del revestimiento de fibra para aumentar la resistencia a la flexión. El diámetro de las fibras ópticas resistentes a la flexión existentes se reducirá de 125 micrones a 80 micrones, e incluso ha aparecido un diámetro exterior de 60 micrones.

(3) Agregue una capa de revestimiento de zanjas de bajo índice de refracción. La función es similar a aumentar el índice de refracción del núcleo de la fibra.

Todos los métodos anteriores pueden controlar mejor la transmisión de haces de luz en el núcleo de la fibra, reduciendo así el impacto de la flexión de la fibra en las mediciones de detección. El tipo de fibra óptica resistente a curvaturas más utilizado en el mercado es el G.657B3. El radio de curvatura y los parámetros de pérdida de flexión se muestran en la siguiente tabla.

Parámetros de fibras resistentes a la flexión