ידע

סיב אופטי נועד להוביל אור דרך ליבת זכוכית קטנה מאוד עם הנחתה נמוכה. אולם כאשר הסיב כפוף או מעוות מכני, חלק מהכוח האופטי המונחה יכול להיפרד מנתיב ההתפשטות המיועד. התוצאה היאאובדן כיפוף סיבים, שיכול להפחית את שולי הקישור ובמקרים חמורים, לתרום לכשל מכני-לטווח ארוך.

כיפוף סיבים נדון בדרך כלל בשתי קטגוריות:מקרוכיפוףוmicrobending. Macrobending כרוך בעקומה או לולאה גלויים בסיב או בכבל. מיקרוכיפוף מורכב מעיוותים קטנים הרבה יותר, לרוב מיקרוסקופיים, לאורך ציר הסיבים הנגרמים על ידי לחץ מקומי או מתח מכני. שניהם יכולים להגביר את הנחתה, אבל הסיבות, המראה ושיטות הבקרה שלהם שונות.

Macrobending לעומת Microbending: מה ההבדל?

ההבחנה שימושית לפתרון בעיות, אבל במערכות כבלים אמיתיות שני המנגנונים יכולים לחפוף. התקנה לקויה עלולה ליצור גם עיקול הדוק גלוי וגם עיוותים קטנים יותר- שנוצרו בתוך הכבל.

מהו הפסד מאקרובנדינג?

כפיפות מאקרו מתרחשת כאשר כבל סיב או סיב אופטי- מנותבים סביב עקומה הדוקה מדי לעיצובו. העיקול משנה את התנאים שבהם המצבים המודרכים נשארים מוגבלים. ככל שהעיקול הופך הדוק יותר, חלק הולך וגדל מהשדה האופטי יכול להקרין הרחק מהליבה, וליצור הנחתה נוספת.

דוגמה נפוצה בתחום היא כבל תיקון שנאלץ סביב פינה חדה בתוך מתלה, מסגרת הפצה, מארז חיבור או קופסת קיר. בעיות דומות עלולות להתרחש כאשר עודף כבל מאוחסן בלולאות הקטנות מהרדיוס המומלץ של יצרן הכבלים.

להשוואה מעשית של מוצרים המיועדים לתנאי ניתוב הדוקים יותר, ראה סקירה כללית של Hengtong שלG.657 כיפוף סיבים-מאפייני אובדן.

מדוע אובדן Macrobending גדל באורכי גל ארוכים יותר?

סיב במצב יחיד- הופך בדרך כלל רגיש יותר לכיפוף באורכי גל ארוכים יותר מכיוון שהמצב האופטי משתרע רחוק יותר לתוך החיפוי. לכן חלק גדול יותר מהשדה האופטי מושפע מהעיקול, מה שהופך את הכליאה לחלשה יותר כאשר רדיוס העיקול הופך קטן.

הנוכחיהמלצת ITU-T G.657מציין במפורש שהפסדי כיפוף אופטי גדלים עם אורך הגל. מסיבה זו, ביצועי מקרוכיפוף מצוינים בדרך כלל ב-1550 ננומטר ו/או 1625 ננומטר, כאשר רגישות הכיפוף תובענית יותר מאשר סביב 1310 ננומטר.

תלות זו באורך הגל חשובה במהלך פתרון בעיות. עיקול שגורם רק לשינוי קטן ב-1310 ננומטר עשוי לייצר הפסד ברור יותר ב-1550 ננומטר או 1625 ננומטר. כמו כן ITU-T G.650.1 מציינת שאובדן מכיפוף מאקרו גדל מאוד עם אורך הגל ומתאר מדידה באורכי הגל הארוכים יותר המשמשים להערכת אובדן-מצב סיבים{8}}יחיד.

למבט רחב יותר על קטגוריות סיבים-יחידים והיישומים המיועדים להם, ה-Hengtong'sהשוואה בין G.652D לעומת G.657A1 לעומת G.657A2מספק הקשר שימושי.

רדיוס כיפוף מינימלי: למה זה חשוב

הרדיוס כיפוף מינימליהוא הרדיוס הקטן ביותר שבו יש לכופף-כבל סיב אופטי בתנאים שצוינו. זה לא מספר אוניברסלי אחד לכל כבל אופטי. הערך הנכון תלוי במבנה הכבל, סוג הסיבים, קוטר הכבל, מצב ההתקנה, עומס המתיחה ונתוני ההסמכה של היצרן.

כלל אצבע הנדסי בשימוש נרחב הוא לבטא את רדיוס העיקול ככפול של קוטר הכבלים החיצוני. ערכים של בערך פי 10 מהקוטר החיצוני של הכבל שכיחים עבור תנאי פריקה או הפעלה מסוימים, בעוד שהתקנה במתח משיכה עשויה לדרוש רדיוס גדול יותר. זה רק כלל אצבע:רדיוסי ההתקנה וההפעלה שצוינו של היצרן צריכים לקבל עדיפות.

לדוגמה, לכבל של 3 מ"מ יהיה רדיוס של 30 מ"מ אם יופעל כלל קוטר חיצוני של 10×-. אין להתייחס לחישוב זה כאל דרישה אוניברסלית עבור כל כבל תיקון 3 מ"מ. כבל ספציפי עשוי לדרוש ערך שונה בהתאם למבנה ולשימוש בו.

מדוע רדיוס הכיפוף יכול לגדול תחת מתח

כבל תחת מתח משיכה כבר נושא מתח מכני. כיפוף זה בחוזקה בו זמנית מגביר את הלחץ המקומי על הכבל והסיבים. זו הסיבה שמפרטי כבלים רבים מבחינים בין גדול יותררדיוס כיפוף התקנהוקטן יותררדיוס הפעלה או כיפוף סטטילאחר הסרת עומס המשיכה.

לכן, שיטות התקנה טובות משלבות בקרת-כיפוף ברדיוס עם בקרת מתח משיכת-. של הנגטונגמדריך להתקנת כבלים-אופטיים בסיביםמהווה התייחסות שימושית הקשורה לתכנון ניתוב וטיפול בכבלים.

מהו אובדן מיקרוbending?

כיפוף מיקרו נגרמת על ידי סטיות קטנות מאוד, לרוב בלתי נראות, לאורך ציר הסיבים. עיוותים אלה יכולים להיווצר על ידי לחץ ממרכיבי כבל שמסביב, משטחי מגע לא אחידים, מתח ציפוי, התכווצות תרמית, ריסוק, הידוק הדוק או כוחות מכניים מקומיים אחרים.

המנגנון מתואר בצורה מדויקת יותר כצימוד מצבמאשר כשינוי בהפרש-השבירה הבסיסי בין הליבה לחיפוי. הפרעות מיקרוסקופיות יכולות לקשר כוח אופטי ממצבים מונחים למצבים אחרים, כולל מצבי קרינה או חיפוי, מה שיוצר אובדן עודף.

התנהגות זו נחקרה במשך עשרות שנים במחקר סיבים אופטיים-. אנייר אופטיקה על אובדן כיפוף בסיבים אופטייםמתאר כיפוף מיקרו כתהליך צימוד שיכול לחלק מחדש כוח בין מצבים מונחים ולצמד כוח מונחה למצבים מוקרנים.

מה גורם למיקרו-כיפוף בכבלים אמיתיים?

• דחיסה מקומית:מהדקי כבלים, עטיפות, סיכות, גלילים או רכיבי כבלים מסביב יכולים ליצור לחץ מרוכז.
• שינוי טמפרטורה:התפשטות תרמית או התכווצות התנהגות שונה בין זכוכית, ציפויים, חומרים וחומרי כבלים יכולים ליצור לחץ על הסיבים.
• התנהגות ציפוי או חיץ:מערכת ציפוי לא מתאימה או בקרת מימד לקויה יכולים להעביר עיוותים קטנים לזכוכית.
• לחץ כבלים:איברי חוזק, צינורות, חוטים או רכיבי כבלים אחרים יכולים ללחוץ על הסיב אם מבנה הכבל נשלט בצורה גרועה.
• התקנה לא נכונה:ריסוק, הידוק-הדוק מדי או דחיפה של כבל למסלול מוגבל יכולים לייצר מיקרו-כיפוף מבוזר.

ציפוי סיבים ממלא אפוא תפקיד מכני חשוב בנוסף להגנה על משטח הזכוכית. לרקע נוסף, עיין במאמר של Hengtong בנושאהשפעת שכבת הציפוי על ביצועי הסיבים.

האם ניתן לדמות Microbending עם נייר זכוכית?

הצבת סיב בין משטחים מחוספסים והפעלת לחץ יכולה להדגים את הרעיון הבסיסי של מיקרו-כיפוף- המושרה בלחץ. עם זאת, יש לתאר זאת בתור אהדגמה או סימולציה, לא כשיטת בדיקה סטנדרטית אוניברסלית.

הההתייחסות של איגוד הסיבים האופטיים על מאקרו- ומיקרוכיפוףמציין כי נוסו נייר זכוכית, רשת תיל וגישות דומות, אך התוצאות שלהם לא היו ניתנות לשחזור מספיק כדי לקבוע מבחן מיקרו-כיפוף סטנדרטי כללי.

להערכת מקרו-כיפוף רשמית, שיטות סטנדרטיות משתמשות בגיאומטריית כיפוף מבוקרת, כגון פיתול סיבים סביב ציר ברדיוס מוגדר. ITU-T G.657 מפנה לשיטות IEC 60793-1-47 להערכת ביצועי מאקרו.

כיצד מופיע כיפוף על עקבות OTDR?

מד רפלקציית זמן אופטי-לתחום יכול לעזור באיתור בעיות התקנה, אך יש לפרש את המעקב בקפידה. Macrobend מקומי עשוי להופיע כאירוע אובדן לא-משתקף במרחק מסוים. השוואת עקבות באורכי גל שונים יכולה להיות שימושית במיוחד מכיוון שאובדן עיקול בולט יותר בדרך כלל באורכי גל ארוכים יותר.

כיפוף מיקרו יכול להיות קשה יותר לבודד מכיוון שהוא עשוי להיות מופץ על קטע של סיבים במקום להתרכז בכיפוף אחד הנראה בבירור. מתח מבוזר יכול להגביר את השיפוע או האובדן הנראה על פני אורך סיבים. אין לתייג את התוצאה אוטומטית כמיקרו-כיפוף מבלי לבדוק את היסטוריית הכבלים, התלות באורך הגל, אירועי מחברים, איכות השבר והגדרת OTDR.

אם אתה צריך רענון על פרשנות עקבות, ראה של Hengtongעקרון בדיקת OTDR. איגוד הסיבים האופטיים מציין גם כי מתח מוגזם או עיקול חזק מדי יכולים להופיע ב-OTDR כאירוע אובדן במיקום לא צפוי.

כיצד Bend-Insensitive Fiber מפחית אובדן Macrobending

סיב אופטי-לא רגיש-מתוכנן כדי לשמור על כליאה אופטית טובה יותר ברדיוסי כיפוף קטנים מאשר סיבים רגילים. אין לתאר אותו כבעל עיצוב פנימי אוניברסלי אחד. היצרנים משתמשים בפרופילים שונים של אינדקס השבירה וגישות עיצוב שונות כדי להשיג את ביצועי הכיפוף הנדרשים תוך שמירה על תאימות ומאפייני שידור.

ITU-T G.657 היא ההמלצה הבינלאומית המרכזית לכיפוף-אובדן-לא רגישים במצב יחיד-סיבים וכבל. מהדורת 2024 מגדירה קטגוריות ביצועים כולל G.657.A1, G.657.A2 ו-G.657.B3, עם דרישות מקרו-כיפוף שונות ברדיוסי עיקול מוגדרים, אורכי גל ומספרי סיבובים.

לדוגמה, התקן מציין מגבלות של כיפוף מאקרו-של סיבים ללא כבלים בתנאי מעבדה מוגדרים. ערכים אלו הם ספציפיים לקטגוריה- ואין לפרש אותם כהבטחה שניתן לכופף כל כבל מוגמר לאותו רדיוס בכל התקנה. בניית כבלים יכולה להגביל או לשנות את העיקול שחווה הסיבים בפועל.

Hengtong מציעה מספר אפשרויות סיבים מסוג G.657, כוללסיב אחד במצב G.657.A2-, עבור יישומים שבהם נדרשים ביצועי כיפוף משופרים.

כיצד למנוע אובדן כיפוף סיבים

1. פעל לפי מפרט הרדיוס של יצרן הכבלים-

אל תסתמך על מכפיל רדיוס -גנרי אחד כאשר גיליון נתונים של מוצר מספק מגבלות התקנה ותפעול מדויקות. שימו לב במיוחד למארזים קטנים, פינות מתלים, מגשי חיבור, קופסאות גישה ולולאות שירות מאוחסנות.

2. בקרת מתח משיכה ולחץ דופן

כבל שמקובל במנוחה עלול להילחץ יתר על המידה בזמן משיכתו לפינה. השתמש במתח המשיכה שצוין, באלומות או בגלילים המתאימות ובמסלול המונע שינויים חדים בכיוון.

3. הימנע מריסוק ו-מהדקים הדוקים מדי

קשרי כבלים, מהדקים ומהדקים צריכים לרסן את הכבל מבלי ליצור לחץ מרוכז. דחיסה מוגזמת יכולה לתרום לכיפוף מיקרו גם כאשר תוואי הכבל הכולל נראה ישר.

4. אפשר ללחץ-לטמפרטורה

מבני כבלים פנימיים וחיצוניים חווים שינויים ממדיים ככל שהטמפרטורה משתנה. בחר עיצובי כבלים המותאמים לסביבה הצפויה והימנע מהתקנות המונעות מהכבל להכיל תנועה תרמית רגילה.

5. השתמש ב-Bend-סיבים לא רגישים כאשר ניתוב הדוק הוא בלתי נמנע

FTTH, ב-הפצת מבנים, חומרת סיום קומפקטית וניהול סיבים- בצפיפות גבוהה דורשים לעתים קרובות ניתוב הדוק יותר מאשר מסלולי מפעל חיצוניים- מסורתיים. ביישומים אלה, סיבים מקטגוריית G.657 יכולים לספק מרווחים נוספים של כיפוף מאקרו. זה לא מבטל את הצורך בשיטות התקנה טובות.

6. בדוק לאחר ההתקנה ובדוק את אורך הגל-אובדן תלוי

אם קישור מראה הנחתה בלתי מוסברת, השווה מדידות אופטיות עם תנאי מסלול, ובמידת הצורך, עקבות OTDR באורכי גל מרובים. אובדן שהופך בולט יותר באופן משמעותי ב-1550 ננומטר או 1625 ננומטר יכול להיות רמז חזק לכך שמדובר בכיפוף.

עבור יישומי מתלים-תיקונים וציוד-, טיפול בכבלים חשוב במיוחד מכיוון שמגשרים מוזזים לעתים קרובות ומנותבים מחדש. של הנגטונגכבל תיקון סיבים-אופטייםהסעיף מספק דוגמאות למכלולים המשמשים בסביבות אלה.

דוגמה מעשית לפתרון בעיות

נניח שקישור -מצב יחיד עובר בדיקת אובדן-הכנסה ב-1310 ננומטר אבל מראה הפסד גבוה יותר ב-1550 ננומטר לאחר סידור מחדש של הציוד. מעקב OTDR חושף אירוע אובדן חדש שאינו-משקף ליד לוח הפצה. לאחר מכן בדיקה מוצאת לולאת חוט תיקון שנמשכה בחוזקה מאחורי דלת הפנל.

במקרה זה, השילוב של שינוי ניתוב פיזי חדש, אירוע מקומי שאינו-רפלקטיבי ואובדן חזק יותר באורך הגל הארוך יותר מצביע לעבר מקרוכיפוף. ניתוב מחדש של חוט התיקון ברדיוס גדול יותר- וחזרה על המדידה היא דרך מעשית לאשר את האבחנה.

מקרה אחר עשוי להראות עלייה הדרגתית באובדן על פני קטע כבל לאחר חשיפה לקור חמור ללא כל עיקול חיצוני ברור. דפוס זה יצדיק בדיקה של מתח מכני מבוזר, התכווצות כבל, לחץ הידוק ומיקרו-כיפוף פוטנציאלי במקום להניח מאקרו כפיפה בודדת.

מַסְקָנָה

אובדן כיפוף סיבים אינו מצב כשל יחיד.Macrobendingקשור בעיקר לעיקולים גלויים הדוקים מדי, בעודmicrobendingנובע מהפרעות מכניות קטנות ולחץ מקומי. שניהם יכולים להפחית את ההספק האופטי ואת שולי הרשת.

הגישה האמינה ביותר היא לעקוב אחר מפרטי הכיפוף-של יצרן הכבלים, לשלוט בלחץ ההתקנה, להשתמש בחומרה מתאימה לניהול-כבל ולבחור בסיבים לא רגישים לכיפוף- כאשר ניתוב הדוק הוא חלק מהתכנון. בעת פתרון בעיות, מדידות-תלויות באורך גל ועקבות OTDR יכולות לספק ראיות שימושיות, אך יש לפרש אותן תמיד בהקשר של תוואי הכבלים ותנאי ההתקנה בפועל.