Приложение А (справочное). Эффекты, возникающие в волокне при изгибах малого радиуса

Приложение А
(справочное)

Эффекты, возникающие в волокне при изгибах малого радиуса

А.1 Общие положения

В данном приложении указаны некоторые особенности поведения одномодового волокна, подвергаемого изгибам особо малого радиуса в зависимости от конструкции волокна. Информация в приложении основана на практическом опыте нескольких изготовителей волокна.

Эффекты, описанные в данном приложении, могут воздействовать на качество передачи сигнала. Следовательно, рекомендуется, чтобы рабочие характеристики волокна подтверждались в реальных условиях эксплуатации, например, значения длины волны, значения радиуса изгиба и длина изгибаемого волокна.

А.2 Интерференция между распространяющимися и излучаемыми модами

При измерении потерь, вызванных макроизгибами при малых радиусах изгиба, вторичный эффект, возникающий вследствие интерференции между основной распространяющейся модой в сердцевине и излучающими модами, может появляться, если длина изогнутого образца не является достаточной для подавления излучающих мод. При данном эффекте распространяющийся оптический сигнал излучается из сердцевины изогнутого волокна и отражается обратно от искривленных границ раздела за пределами сердцевины (например, сердцевина-оболочка или оболочка-покрытие или покрытие-воздух, так же как при так называемом эффекте галереи шепота), таким образом интерферируя с распространяющейся модой. При определенных условиях расположения волокна в нем могут возникать конструктивные и деструктивные эффекты, приводящие к потерям, зависящим от значения длины волны при определенном радиусе изгиба.

Так как существует вероятность влияния этих эффектов на потери в волокне, зависящие от значения длины волны, то можно применить процесс аппроксимации кривой для обработки кривой спектральных потерь; данная аппроксимация должна основываться на экспоненциальном характере отношения потерь к значению длины волны. При аппроксимации ожидается получение значений, которые могли бы быть получены при значительном уменьшении влияния эффектов интерференции, что могло бы иметь место при проведении испытания на волокне с некоторым числом оборотов, достаточно большим для подавления эффектов интерференции. Однако методика аппроксимации позволяет проводить и завершать измерения без использования непрактичных измерительных установок и условий проведения измерений.

Пример данного колебательного поведения и возможная аппроксимирующая кривая (А) представлены на следующем рисунке А.1. Два последовательных размещения волокна в испытательном устройстве при R = 7,5 мм и восемнадцати изгибах в 180° (размещение волокна -оборотами) представлены на графике разными кривыми потерь, но совпадающей аппроксимирующей кривой.

Примечание - При проведении аппроксимации при нахождении на графике точек максимума и минимума нужно удостовериться в том, что этих точек достаточное число, например четыре, так чтобы их влияние уравновешивалось.

Схожее колебательное поведение можно наблюдать в случае фиксированного значения длины волны для изменяющегося значения радиуса и/или для изменяющейся температуры: в этом случае также возможно применение методики аппроксимации.

Что касается аппроксимирующей кривой, то для ее построения было разработано несколько различных моделей и их можно найти в научной литературе; две упрощенные модели приведены ниже в качестве примера.

В случае фиксированного изгиба изменения величины потерь в волокне в зависимости от значения длины волны могут быть представлены следующей формулой:

потери в децибелах, вызванные изгибом = ,

где и - коэффициенты, зависящие от конструкции волокна.

В случае фиксированного значения длины волны и для ограниченных областей вокруг определенного значения радиуса (например, 15 или 30 мм для волокон категории В1) зависимость величины потерь от радиуса изгиба можно представить следующей формулой:

потери в децибелах, вызванные изгибом = ,

где и - коэффициенты, зависящие от конструкции волокна;

- радиус изгиба волокна, расположенного по кругу.

Вследствие статистической природы (до некоторой степени) явления интерференции аппроксимацию рекомендуется проводить:

a) используя данные на логарифмической оси у;

b) минимизируя разницу между медианными и средними значениями вместо использования среднеквадратичной погрешности.

А.3 Поляризационные эффекты

При измерении потерь, вызванных макроизгибами при очень малых значениях радиуса изгиба, поляризация распространяющегося или излучаемого света может влиять на результат измерения. Так как свет, выходящий из волокна, несколько раз отражается от разных границ раздела (например, оболочка-покрытие, покрытие-воздух, покрытие-контактирующие материалы), поляризация в некоторой степени может присутствовать даже при использовании неполяризованных источников света. Такие потери, вызываемые поляризацией (PDL), являются функцией от значения длины волны и должны учитываться при сравнении результатов, полученных при разных измерениях или в разных лабораториях.

А.4 Повреждения, вызываемые высокой мощностью излучения источника

В некоторых экстремальных условиях (очень высокая мощность излучения источника, очень крутые изгибы) температура покрытия и стекла может подниматься до очень высоких значений, в конечном итоге приводя к разрушению покрытия и стекла. Данные экстремальные условия, однако, не являются типовыми при развертывании и эксплуатации стандартных телекоммуникационных сетей. Подробную информацию об этом явлении можно найти в МЭК/ТО 62547.