Serat optik dirancang untuk memandu cahaya melalui inti kaca yang sangat kecil dengan redaman rendah. Namun, ketika serat dibengkokkan atau mengalami deformasi mekanis, sebagian dari daya optik terpandu dapat keluar dari jalur propagasi yang diinginkan. Hasilnya adalahkehilangan pembengkokan serat, yang dapat mengurangi margin tautan dan, dalam kasus yang parah, berkontribusi terhadap-kegagalan mekanis jangka panjang.
Pembengkokan serat biasanya dibahas dalam dua kategori:pembengkokan makroDanpembengkokan mikro. Makrobending melibatkan kurva atau lingkaran yang terlihat pada serat atau kabel. Microbending terdiri dari deformasi yang jauh lebih kecil, seringkali mikroskopis, di sepanjang sumbu serat yang disebabkan oleh tekanan lokal atau tekanan mekanis. Keduanya dapat meningkatkan redaman, namun penyebab, tampilan, dan metode pengendaliannya berbeda.
Pengendalian Makro vs. Pengendalian Mikro: Apa Bedanya?
| Faktor | pembengkokan makro | pembengkokan mikro |
|---|---|---|
| Skala | Lekukan atau putaran yang relatif besar dan terlihat | Deformasi aksial mikroskopis atau sangat kecil |
| Penyebab khas | Perutean yang ketat, putaran kecil, sudut tajam, pembengkokan berlebihan pada penutup atau panel | Tekanan lokal, tegangan lapisan, tekanan struktur kabel, kontraksi-terkait suhu, tegangan penghancuran atau pemasangan |
| Biasanya bisa dilihat? | Seringkali ya | Biasanya tidak |
| Efek optik utama | Radiasi daya optik terpandu ketika tikungan menjadi terlalu rapat | Penggabungan mode disebabkan oleh gangguan kecil, dengan beberapa penggandengan daya optik menjadi mode radiasi atau kelongsong |
| Petunjuk diagnostik yang khas | Peristiwa kerugian yang terlokalisasi mungkin muncul ketika terdapat tikungan tajam | Mungkin tampak sebagai kelebihan kerugian yang terdistribusi pada bagian yang lebih panjang daripada satu tikungan fisik yang jelas |
| Pencegahan primer | Patuhi radius tikungan yang ditentukan dan rutekan kabel dengan benar | Kontrol tekanan, konstruksi kabel, perilaku pelapisan, tegangan suhu, dan gaya pemasangan |
Perbedaan ini berguna untuk pemecahan masalah, namun dalam sistem kabel sebenarnya kedua mekanisme tersebut dapat tumpang tindih. Pemasangan yang buruk dapat menyebabkan lengkungan yang terlihat rapat dan tekanan yang lebih kecil-yang menyebabkan deformasi di dalam kabel.
Apa itu Kerugian Makrobending?
Pembengkokan makro terjadi ketika serat atau kabel-serat optik dirutekan di sekitar kurva yang terlalu sempit untuk desainnya. Tikungan tersebut mengubah kondisi di mana mode terpandu tetap terbatas. Ketika tikungan menjadi lebih rapat, semakin banyak bagian bidang optik yang dapat memancar keluar dari inti, sehingga menghasilkan redaman tambahan.
Contoh lapangan yang umum adalah kabel tempel yang dipasang pada sudut tajam di dalam rak, rangka distribusi, penutup sambungan, atau kotak dinding. Masalah serupa dapat terjadi bila kelebihan kabel disimpan dalam loop yang lebih kecil dari radius yang direkomendasikan pabrikan kabel.
Untuk perbandingan praktis produk yang ditujukan untuk kondisi perutean yang lebih ketat, lihat ikhtisar HengtongKarakteristik kerugian-pembengkokan serat G.657.
Mengapa Kerugian Makrobending Meningkat pada Panjang Gelombang yang Lebih Panjang?
Serat-mode tunggal umumnya menjadi lebih sensitif terhadap pembengkokan pada panjang gelombang yang lebih panjang karena mode optik meluas lebih jauh ke dalam kelongsong. Oleh karena itu, sebagian besar bidang optik dipengaruhi oleh tikungan, membuat pengekangan menjadi lebih lemah ketika radius tikungan menjadi kecil.
Saat iniRekomendasi ITU-T G.657secara eksplisit mencatat bahwa kerugian lentur optik meningkat seiring dengan panjang gelombang. Oleh karena itu, kinerja pembengkokan makro biasanya ditentukan pada 1550 nm dan/atau 1625 nm, di mana sensitivitas pembengkokan lebih menuntut dibandingkan sekitar 1310 nm.
Ketergantungan panjang gelombang ini penting selama pemecahan masalah. Sebuah tikungan yang hanya menyebabkan perubahan kecil pada 1310 nm dapat menghasilkan kerugian yang lebih jelas pada 1550 nm atau 1625 nm. ITU-T G.650.1 juga mencatat bahwa kerugian pembengkokan makro meningkat secara signifikan seiring dengan panjang gelombang dan menjelaskan pengukuran pada panjang gelombang yang lebih panjang yang digunakan untuk evaluasi kerugian pembengkokan serat mode tunggal.
Untuk melihat lebih luas kategori-fiber mode tunggal dan tujuan penerapannya, Hengtong'sPerbandingan G.652D vs. G.657A1 vs. G.657A2memberikan konteks yang berguna.
Radius Tikungan Minimum: Mengapa Itu Penting
Ituradius tikungan minimumadalah radius terkecil di mana kabel serat-optik harus ditekuk pada kondisi tertentu. Ini bukan satu nomor universal untuk setiap kabel optik. Nilai yang benar tergantung pada konstruksi kabel, jenis serat, diameter kabel, kondisi pemasangan, beban tarik dan data kualifikasi pabrikan.
Aturan praktis teknik yang banyak digunakan adalah menyatakan radius tekukan sebagai kelipatan diameter luar kabel. Nilai sekitar 10 kali diameter luar kabel adalah hal yang umum untuk beberapa kondisi tanpa beban atau pengoperasian, sedangkan pemasangan di bawah tegangan tarik mungkin memerlukan radius yang lebih besar. Ini hanyalah aturan praktis:pemasangan yang ditentukan pabrikan dan jari-jari tikungan pengoperasian harus diprioritaskan.
Misalnya, kabel 3 mm akan memiliki radius 30 mm jika aturan diameter luar-10x diterapkan. Perhitungan tersebut tidak boleh diperlakukan sebagai persyaratan universal untuk setiap kabel patch 3 mm. Kabel tertentu mungkin memerlukan nilai yang berbeda tergantung pada struktur dan penggunaannya.
Mengapa Radius Tikungan Dapat Meningkat Saat Ditekan
Kabel yang mengalami tegangan tarik sudah membawa tekanan mekanis. Membengkokkannya dengan kuat sekaligus meningkatkan tekanan lokal pada kabel dan serat. Inilah sebabnya mengapa banyak spesifikasi kabel membedakan yang lebih besarradius tikungan pemasangandan yang lebih kecilradius tikungan operasi atau statissetelah beban tariknya dilepas.
Oleh karena itu, praktik pemasangan yang baik menggabungkan kontrol-radius tekukan dengan kontrol-ketegangan tarikan. milik Hengtongserat-panduan pemasangan kabel optikadalah referensi terkait yang berguna ketika merencanakan perutean dan penanganan kabel.
Apa itu Kerugian Mikrobending?
Microbending disebabkan oleh penyimpangan yang sangat kecil, seringkali tidak terlihat, di sepanjang sumbu serat. Deformasi ini dapat disebabkan oleh tekanan dari elemen kabel di sekitarnya, permukaan kontak yang tidak rata, tekanan lapisan, kontraksi termal, penghancuran, pengikatan yang ketat, atau kekuatan mekanis lokal lainnya.
Mekanismenya lebih tepat digambarkan sebagaikopling modedaripada perubahan perbedaan indeks bias{0}}dasar antara inti dan kelongsong. Gangguan mikroskopis dapat menggabungkan daya optik dari mode terpandu ke mode lain, termasuk mode radiasi atau kelongsong, sehingga menimbulkan kerugian berlebih.
Perilaku ini telah dipelajari selama beberapa dekade dalam-penelitian serat optik. SebuahKertas optik tentang kehilangan lentur pada serat optikmenggambarkan mikrobending sebagai proses penggandengan yang dapat mendistribusikan ulang daya di antara mode terpandu dan memasangkan daya terpandu ke dalam mode terpancar.
Apa Penyebab Microbending pada Kabel Asli?
- Kompresi lokal:klem kabel, pembungkus dasi, staples, roller, atau elemen kabel di sekitarnya dapat menciptakan tekanan terkonsentrasi.
- Perubahan suhu:perilaku ekspansi atau kontraksi termal yang berbeda antara kaca, pelapis, penyangga, dan bahan kabel dapat menimbulkan tekanan pada serat.
- Perilaku pelapisan atau penyangga:sistem pelapisan yang tidak sesuai atau kontrol dimensi yang buruk dapat menyebabkan deformasi kecil pada kaca.
- Tekanan kabel:anggota kekuatan, tabung, benang atau elemen kabel lainnya dapat menekan serat jika struktur kabel tidak dikontrol dengan baik.
- Pemasangan yang tidak tepat:menghancurkan,-pengikatan yang terlalu ketat, atau memaksa kabel masuk ke jalur terbatas dapat menghasilkan pembengkokan mikro yang terdistribusi.
Oleh karena itu, pelapisan serat memainkan peran mekanis yang penting selain melindungi permukaan kaca. Untuk latar belakang lebih lanjut, lihat artikel Hengtong didampak lapisan pelapis pada kinerja serat.
Bisakah Microbending Disimulasikan dengan Amplas?
Menempatkan serat di antara permukaan kasar dan memberikan tekanan dapat menunjukkan ide dasar pembengkokan mikro yang disebabkan oleh tekanan. Namun, hal ini harus digambarkan sebagai ademonstrasi atau simulasi, bukan sebagai metode pengujian standar universal.
ItuReferensi Asosiasi Serat Optik tentang makro- dan pembengkokan mikromencatat bahwa amplas, wire mesh dan pendekatan serupa telah dicoba, namun hasilnya belum cukup dapat direproduksi untuk menetapkan uji pembengkokan mikro standar umum.
Untuk evaluasi pembengkokan makro formal, metode standar menggunakan geometri tikungan terkontrol, seperti penggulungan serat di sekitar mandrel dengan radius tertentu. ITU-T G.657 mereferensikan metode IEC 60793-1-47 untuk mengevaluasi kinerja pembengkokan makro.
Bagaimana Bending Muncul pada Jejak OTDR?
Reflektometer domain-waktu optik dapat membantu menemukan masalah pemasangan, namun jejaknya harus ditafsirkan secara hati-hati. Makrobend yang terlokalisasi mungkin muncul sebagai peristiwa kerugian non-reflektif pada jarak tertentu. Membandingkan jejak pada panjang gelombang yang berbeda dapat sangat berguna karena kehilangan tikungan biasanya lebih nyata pada panjang gelombang yang lebih panjang.
Pembengkokan mikro lebih sulit diisolasi karena dapat didistribusikan ke seluruh bagian serat dibandingkan terkonsentrasi pada satu lengkungan yang terlihat jelas. Tegangan yang terdistribusi dapat meningkatkan kemiringan atau kehilangan yang nyata di sepanjang serat. Hasilnya tidak boleh secara otomatis diberi label microbending tanpa memeriksa riwayat kabel, ketergantungan panjang gelombang, kejadian konektor, kualitas sambungan, dan pengaturan OTDR.
Jika Anda memerlukan penyegaran pada penafsiran jejak, lihat milik HengtongPrinsip pengujian OTDR. Asosiasi Fiber Optic juga mencatat bahwa tekanan yang berlebihan atau tikungan yang terlalu sempit dapat muncul pada OTDR sebagai peristiwa kerugian di lokasi yang tidak terduga.
Bagaimana Tekuk-Serat Tidak Sensitif Mengurangi Kerugian Makrobending
Serat mode-tunggal-yang tidak sensitif terhadap tekukan dirancang untuk mempertahankan pengekangan optik yang lebih baik pada jari-jari tekukan yang kecil dibandingkan serat konvensional. Ini tidak boleh digambarkan sebagai memiliki satu desain internal yang universal. Produsen menggunakan profil indeks bias dan pendekatan desain yang berbeda untuk mencapai kinerja tikungan yang diperlukan dengan tetap menjaga kompatibilitas dan karakteristik transmisi.
ITU-T G.657 adalah rekomendasi internasional utama untuk serat dan kabel mode-kerugian-tunggal-yang tidak sensitif terhadap tekukan. Edisi 2024 mendefinisikan kategori performa termasuk G.657.A1, G.657.A2, dan G.657.B3, dengan persyaratan pembengkokan makro yang berbeda pada jari-jari tikungan, panjang gelombang, dan jumlah belokan tertentu.
Misalnya, standar ini menetapkan batas pembengkokan makro serat tanpa kabel dalam kondisi laboratorium yang ditentukan. Nilai-nilai ini bersifat spesifik-dan tidak boleh ditafsirkan sebagai janji bahwa setiap kabel yang sudah selesai dapat ditekuk ke radius yang sama di setiap pemasangan. Konstruksi kabel dapat membatasi atau mengubah tikungan yang sebenarnya dialami oleh serat.
Hengtong menawarkan beberapa opsi serat G.657, termasukG.657.A2 serat mode tunggal-, untuk aplikasi yang memerlukan peningkatan kinerja tikungan.
Cara Mencegah Kehilangan Serat yang Membungkuk
1. Ikuti Spesifikasi Radius-Lengkungan Pabrikan Kabel
Jangan mengandalkan satu pengganda radius{0}}tikungan umum ketika lembar data produk memberikan batasan pemasangan dan pengoperasian yang tepat. Berikan perhatian khusus pada penutup kecil, sudut rak, baki sambungan, kotak akses, dan loop servis yang disimpan.
2. Kontrol Ketegangan Tarikan dan Tekanan Dinding Samping
Kabel yang dapat diterima dalam keadaan diam mungkin mengalami tekanan berlebih saat ditarik di sudut. Gunakan tegangan tarikan yang ditentukan, berkas atau rol yang sesuai, dan rute yang mencegah perubahan arah secara tiba-tiba.
3. Hindari Pengencang yang Terlalu-Ketat
Pengikat kabel, klip, dan staples harus menahan kabel tanpa menimbulkan tekanan terpusat. Kompresi yang berlebihan dapat menyebabkan pembengkokan mikro meskipun keseluruhan rute kabel terlihat lurus.
4. Biarkan Suhu-Stres Terkait
Struktur kabel dalam dan luar ruangan mengalami perubahan dimensi seiring dengan perubahan suhu. Pilih desain kabel yang memenuhi syarat untuk lingkungan yang diharapkan dan hindari pemasangan yang mencegah kabel mengakomodasi pergerakan termal normal.
5. Gunakan Serat Tidak Sensitif Bend-Saat Perutean Ketat Tidak Dapat Dihindari
FTTH,-distribusi dalam gedung, perangkat keras terminasi yang ringkas, dan-manajemen serat kepadatan tinggi sering kali memerlukan perutean yang lebih ketat dibandingkan jalur-pabrik luar tradisional. Dalam aplikasi ini, serat kategori G.657 dapat memberikan margin pembengkokan makro tambahan. Hal ini tidak menghilangkan kebutuhan akan praktik instalasi yang baik.
6. Uji Setelah Pemasangan dan Selidiki Panjang Gelombang-Kerugian Bergantung
Jika tautan menunjukkan redaman yang tidak dapat dijelaskan, bandingkan pengukuran optik dengan kondisi rute dan, jika sesuai, jejak OTDR pada berbagai panjang gelombang. Kehilangan yang secara signifikan menjadi lebih nyata pada 1550 nm atau 1625 nm dapat menjadi petunjuk kuat bahwa terjadi pembengkokan.
Untuk aplikasi-panel tambalan dan-rak peralatan, penanganan kabel sangat penting karena jumper sering dipindahkan dan diubah rutenya. milik Hengtongserat-kabel patch optikbagian ini memberikan contoh rakitan yang digunakan dalam lingkungan ini.
Contoh Pemecahan Masalah Praktis
Misalkan tautan-mode tunggal melewati pemeriksaan-kerugian penyisipan pada 1310 nm namun menunjukkan kerugian yang jauh lebih tinggi pada 1550 nm setelah peralatan diatur ulang. Jejak OTDR menunjukkan peristiwa kerugian non-reflektif baru di dekat panel distribusi. Inspeksi kemudian menemukan lingkaran kabel patch ditarik erat di belakang pintu panel.
Dalam hal ini, kombinasi perubahan perutean fisik baru, peristiwa non-reflektif yang terlokalisasi, dan kerugian yang lebih kuat pada panjang gelombang yang lebih panjang mengarah ke pembengkokan makro. Mengubah rute-kabel patch dengan radius lebih besar dan mengulangi pengukuran adalah cara praktis untuk memastikan diagnosis.
Kasus yang berbeda mungkin menunjukkan peningkatan bertahap dalam kehilangan kabel setelah paparan dingin yang parah tanpa adanya pembengkokan eksternal yang jelas. Pola tersebut akan membenarkan pemeriksaan tekanan mekanis yang terdistribusi, kontraksi kabel, tekanan pengikat, dan potensi pembengkokan mikro daripada mengasumsikan pembengkokan makro tunggal.
Pertanyaan Umum
T: Berapa Radius Tekuk Minimum Untuk Kabel-Optik?
J: Tidak ada radius tekukan minimum universal untuk semua kabel-optik. Gunakan spesifikasi pabrikan untuk kabel yang tepat dan bedakan antara kondisi pemasangan di bawah tegangan dan kondisi pengoperasian setelah pemasangan. Kelipatan diameter luar kabel merupakan aturan praktis yang berguna hanya jika spesifikasi produk tidak menyatakan sesuatu yang lebih spesifik.
T: Apakah Pembengkokan Serat Optik Menyebabkan Hilangnya Sinyal?
J: Ya. Makrobend yang cukup ketat dapat menyebabkan daya optik terpandu memancar keluar dari wilayah inti. Deformasi mikroskopis juga dapat menyebabkan mode kopling dan redaman berlebih. Besarnya kerugian tergantung pada desain serat, panjang gelombang, geometri tikungan, konstruksi kabel dan tekanan mekanis.
T: Mengapa Kehilangan Bending Serat Seringkali Lebih Tinggi Pada 1550 Nm Dibandingkan Pada 1310 Nm?
J: Pada panjang gelombang yang lebih panjang, mode optik meluas lebih jauh ke dalam kelongsong dan umumnya tidak terlalu rapat. Hal ini membuat serat-mode tunggal lebih sensitif terhadap kelengkungan. Oleh karena itu, panduan ITU-T saat ini mengevaluasi kinerja kerugian-lengkungan pada panjang gelombang yang lebih panjang seperti 1550 nm dan 1625 nm.
T: Apa Perbedaan Antara Makrobending dan Mikrobending?
J: Makrobending adalah lengkungan yang relatif besar dan biasanya terlihat pada serat atau kabel. Microbending terdiri dari deformasi aksial mikroskopis yang disebabkan oleh tekanan lokal atau tekanan mekanis. Keduanya meningkatkan redaman, namun timbul dari kondisi fisik yang berbeda dan dapat menghasilkan pola diagnostik yang berbeda.
T: Dapatkah OTDR Mendeteksi Kelengkungan Serat?
J: OTDR dapat membantu mengidentifikasi kerugian-terkait tikungan, terutama saat tikungan makro menciptakan peristiwa non-reflektif yang dilokalkan. Membandingkan jejak pada lebih dari satu panjang gelombang dapat memperkuat diagnosis. Microbending yang terdistribusi mungkin lebih sulit untuk diisolasi dan harus dievaluasi bersama dengan riwayat pemasangan dan kondisi kabel.
T: Apa itu Serat Tidak Sensitif yang Tertekuk-?
J: Serat yang tidak sensitif terhadap tekukan-dirancang untuk mencapai kehilangan pembengkokan makro yang lebih rendah pada radius yang lebih rapat dibandingkan serat konvensional. ITU-T G.657 mendefinisikan kategori serat mode tunggal-kerugian-yang tidak sensitif terhadap tekukan dan persyaratan kinerjanya. Kategori yang sesuai bergantung pada desain jaringan, batasan perutean, persyaratan kompatibilitas, dan spesifikasi produsen kabel.
Kesimpulan
Hilangnya pembengkokan serat bukan merupakan modus kegagalan tunggal.pembengkokan makroterutama terkait dengan kurva yang terlihat terlalu sempitpembengkokan mikrotimbul dari gangguan mekanis kecil dan tekanan lokal. Keduanya dapat mengurangi daya optik dan margin jaringan.
Pendekatan yang paling dapat diandalkan adalah dengan mengikuti spesifikasi radius tekukan dan tarik dari produsen kabel, mengontrol tekanan pemasangan, menggunakan perangkat keras manajemen kabel yang sesuai, dan memilih serat yang tidak sensitif terhadap tekukan ketika perutean yang ketat merupakan bagian dari desain. Saat memecahkan masalah, pengukuran yang bergantung pada panjang gelombang-dan jejak OTDR dapat memberikan bukti yang berguna, namun pengukuran tersebut harus selalu ditafsirkan dalam konteks rute kabel sebenarnya dan kondisi pemasangan.