Optiline kiud on mõeldud valguse juhtimiseks läbi väga väikese klaassüdamiku, millel on madal sumbumine. Kui aga kiud on painutatud või mehaaniliselt deformeeritud, võib osa juhitavast optilisest võimsusest kavandatud leviteest välja eralduda. Tulemuseks onkiudude paindekadu, mis võib vähendada lingi marginaali ja rasketel juhtudel aidata kaasa pikaajalisele-mehaanilisele rikkele.
Kiudude painutamist käsitletakse tavaliselt kahes kategoorias:makropainutaminejamikropainutamine. Makropainutamine hõlmab nähtavat kõverat või silmust kius või kaablis. Mikropainutamine koosneb palju väiksematest, sageli mikroskoopilistest deformatsioonidest piki kiu telge, mis on põhjustatud lokaalsest rõhust või mehaanilisest pingest. Mõlemad võivad sumbumist suurendada, kuid nende põhjused, välimus ja kontrollimeetodid on erinevad.
Makropainutamine vs mikropainutamine: mis vahe on?
| tegur | Makropainutamine | Mikropainutamine |
|---|---|---|
| Skaala | Suhteliselt suur, nähtav painutus või silmus | Mikroskoopiline või väga väike aksiaalne deformatsioon |
| Tüüpilised põhjused | Tihe marsruut, väikesed aasad, teravad nurgad, sulgurite või paneelide liigne painutamine | Lokaalne rõhk, katte pinge, kaabli struktuuri rõhk, temperatuuriga-seotud kokkutõmbumine, muljumis- või paigalduspinge |
| Kas seda on tavaliselt näha? | Sageli jah | Tavaliselt ei |
| Peamine optiline efekt | Juhitud optilise võimsuse kiirgus, kui kurv muutub liiga tihedaks | Režiimide sidumine, mis on põhjustatud väikestest häiretest, mõne optilise võimsuse sidumisega kiirgus- või katterežiimidesse |
| Tüüpiline diagnostiline vihje | Pingelise kurvi korral võib ilmneda lokaalne kahjujuhtum | Võib tunduda pigem jaotatud üleliigse kaduna pikema lõigu peale, mitte ühe ilmse füüsilise käänuna |
| Esmane ennetamine | Järgige määratud painderaadiust ja viige kaabel õigesti | Kontrollige rõhku, kaabli ehitust, katte käitumist, temperatuuri pinget ja paigaldusjõude |
Eristamine on kasulik tõrkeotsinguks, kuid tegelikes kaablisüsteemides võivad need kaks mehhanismi kattuda. Halb paigaldus võib tekitada kaabli sees nii nähtava tiheda painde kui ka väiksema rõhu{1}}indutseeritud deformatsiooni.
Mis on makropainutamise kadu?
Makropainutamine toimub siis, kui kiud- või kiud{0}}optiline kaabel suunatakse ümber kõvera, mis on selle konstruktsiooni jaoks liiga tihe. Kurv muudab tingimusi, mille korral juhitavad režiimid jäävad piiratuks. Kui painutus muutub tihedamaks, võib kasvav osa optilisest väljast kiirguda südamikust eemale, tekitades täiendavat sumbumist.
Levinud välinäide on plaastri juhe, mis on sunnitud ümber terava nurga riiuli, jaotusraami, ühenduskarbi või seinakarbi sees. Sarnased probleemid võivad ilmneda ka siis, kui üleliigne kaabel on salvestatud silmustesse, mis on väiksemad kui kaabli tootja soovitatud raadius.
Kitsamatele marsruutimistingimustele mõeldud toodete praktilise võrdluse saamiseks vaadake Hengtongi ülevaadetG.657 kiudude painde-kao omadused.
Miks makropainutamise kadu suureneb pikemate lainepikkuste korral?
Ühemoodi{0}}kiud muutub üldiselt pikematel lainepikkustel painde suhtes tundlikumaks, kuna optiline režiim ulatub kattekihi sisse. Seetõttu mõjutab kõverus suuremat osa optilisest väljast, muutes piirangu nõrgemaks, kui painderaadius muutub väikeseks.
PraeguneITU-T G.657 soovitusmärgib selgesõnaliselt, et optilised paindekaod suurenevad koos lainepikkusega. Sel põhjusel määratakse makropainutamise jõudlus tavaliselt 1550 nm ja/või 1625 nm juures, kus paindetundlikkus on nõudlikum kui umbes 1310 nm.
See sõltuvus lainepikkusest on tõrkeotsingu ajal oluline. Pain, mis põhjustab 1310 nm juures vaid väikese muutuse, võib 1550 nm või 1625 nm juures tekitada ilmsema kadu. ITU-T G.650.1 märgib samuti, et makropaindekadu suureneb tugevalt koos lainepikkusega, ja kirjeldab mõõtmist pikematel lainepikkustel, mida kasutatakse ühemoodi-kiu painde-kao hindamiseks.
Laiemaks ülevaateks ühemoodi{0}}kiudude kategooriatest ja nende kavandatud rakendustest, Hengtong'sG.652D vs G.657A1 vs G.657A2 võrdluspakub kasulikku konteksti.
Minimaalne painderaadius: miks see on oluline?
Theminimaalne painderaadiuson väikseim raadius, mille juures kiud{0}}optilist kaablit teatud tingimustel painutada. See ei ole universaalne number iga optilise kaabli jaoks. Õige väärtus sõltub kaabli konstruktsioonist, kiu tüübist, kaabli läbimõõdust, paigaldusseisundist, tõmbekoormusest ja tootja kvalifikatsiooniandmetest.
Laialdaselt kasutatav tehniline rusikareegel on väljendada painderaadiust kaabli välisläbimõõdu kordsena. Väärtused, mis on umbes 10-kordsed kaabli välisläbimõõdust, on teatud koormuseta või töötingimuste korral tavalised, samas kui tõmbepinge all paigaldamine võib nõuda suuremat raadiust. See on vaid rusikareegel:esikohal peaksid olema tootja määratud paigaldus- ja painderaadiused.
Näiteks 3 mm kaabli raadius oleks 30 mm, kui rakendataks 10 × välisläbimõõdu reeglit. Seda arvutust ei tohiks käsitleda universaalse nõudena iga 3 mm plaastri juhtme kohta. Konkreetne kaabel võib sõltuvalt selle struktuurist ja kasutusest nõuda erinevat väärtust.
Miks võib painderaadius pinge all suureneda?
Tõmbepinge all olev kaabel kannab juba mehaanilist pinget. Selle samaaegselt tihedalt painutamine suurendab kohalikku pinget kaablile ja kiule. Seetõttu eristavad paljud kaabli spetsifikatsioonid suurematpaigaldus painderaadiusja väiksemtöö- või staatiline painderaadiuspärast tõmbekoormuse eemaldamist.
Seetõttu ühendab hea paigaldustava painde-raadiuse juhtimise tõmbe-pinge juhtimisega. Hengtongi omakiud{0}}optilise kaabli paigaldusjuhendon kasulik viide kaabli marsruutimise ja käsitsemise kavandamisel.
Mis on mikropainutamise kadu?
Mikropainutust põhjustavad väga väikesed, sageli nähtamatud kõrvalekalded piki kiu telge. Need deformatsioonid võivad tekkida ümbritsevate kaablielementide surve, ebaühtlaste kontaktpindade, katte pinge, termilise kokkutõmbumise, muljumise, tiheda kinnituse või muude lokaalsete mehaaniliste jõudude mõjul.
Mehhanismi kirjeldatakse täpsemalt kuirežiimi siduminekui põhilise murdumisnäitaja{0}}erinevuse muutus südamiku ja katte vahel. Mikroskoopilised häired võivad siduda juhitavate režiimide optilise võimsuse muude režiimidega, sealhulgas kiirgus- või katterežiimidega, mis tekitab liigset kadu.
Seda käitumist on aastakümneid uuritud optiliste kiudude{0}uuringutes. AnOptikapaber paindekadude kohta optilistes kiududeskirjeldab mikropainutamist kui sidumisprotsessi, mis võib võimsust juhitud režiimide vahel ümber jaotada ja juhitud võimsust kiirgusrežiimideks siduda.
Mis põhjustab tõelistes kaablites mikropainutamist?
- Lokaliseeritud tihendus:kaabliklambrid, sidememähised, klambrid, rullid või ümbritsevad kaablielemendid võivad tekitada kontsentreeritud survet.
- Temperatuuri muutus:Klaasi, katete, puhvrite ja kaablimaterjalide erinev soojuspaisumis- või kokkutõmbumiskäitumine võib tekitada kiududele pinget.
- Katte või puhvri käitumine:sobimatu kattesüsteem või halb mõõtmete reguleerimine võivad väikesed deformatsioonid klaasile üle kanda.
- Kaabli surve:tugevuselemendid, torud, lõngad või muud kaablielemendid võivad kiudude vastu suruda, kui kaabli konstruktsioon on halvasti juhitud.
- Vale paigaldus:kaabli purustamine, liialt{0}}kinnitamine või piiratud rajale surumine võib tekitada hajutatud mikropainutuse.
Seetõttu mängib kiudkate lisaks klaasipinna kaitsmisele ka olulist mehaanilist rolli. Lisateabe saamiseks vaadake Hengtongi artiklitkattekihi mõju kiudude toimivusele.
Kas mikropainutamist saab simuleerida liivapaberiga?
Kiu asetamine krobeliste pindade vahele ja surve avaldamine võib näidata rõhu{0}}indutseeritud mikropainutamise põhiideed. Seda tuleks aga kirjeldada kui ademonstratsioon või simulatsioon, mitte universaalse standardiseeritud katsemeetodina.
TheFiber Optic Associationi viide makro{0}} ja mikropainutamise kohtamärgib, et proovitud on liivapaberit, traatvõrku ja sarnaseid meetodeid, kuid nende tulemused ei ole olnud piisavalt reprodutseeritavad, et luua üldine standardne mikropainutustest.
Ametlikuks makropainutamise hindamiseks kasutavad standardmeetodid kontrollitud paindegeomeetriat, näiteks kiudude mähistamist ümber määratletud raadiusega torni. ITU-T G.657 viitab IEC 60793-1-47 meetoditele makropainutamise jõudluse hindamiseks.
Kuidas ilmub painutamine OTDR-jäljele?
Optiline aja{0}}domeeni reflektomeeter võib aidata installiprobleeme leida, kuid jälgi tuleb hoolikalt tõlgendada. Lokaliseeritud makropain võib teatud kaugusel paista mitte-peegelduva kadumise sündmusena. Jälgede võrdlemine erinevatel lainepikkustel võib olla eriti kasulik, kuna pikematel lainepikkustel on paindekadu tavaliselt rohkem väljendunud.
Mikropainutamist võib olla raskem eraldada, kuna see võib jaotada kiuosa peale, mitte koonduda ühte selgelt nähtavale painutuskohale. Jaotatud pinge võib suurendada kallet või näilist kadu kogu kiu pikkuses. Tulemust ei tohiks automaatselt märgistada mikropainutamiseks, kontrollimata kaabli ajalugu, sõltuvust lainepikkusest, konnektori sündmusi, splaissi kvaliteeti ja OTDR-i seadistust.
Kui vajate jälgede tõlgendamise kohta värskendust, vaadake HengtongiOTDR-i testimise põhimõte. Fiber Optic Association märgib ka, et liigne stress või liiga pingeline painutus võib OTDR-is ilmneda ootamatus kohas kahjujuhtumina.
Kuidas painutus{0}}tundetu kiud vähendab makropainutamise kadu
Painde-tundetu ühemoodi-kiud on konstrueeritud nii, et see säilitaks väikese painderaadiuse korral parema optilise piiratuse kui tavaline kiud. Seda ei tohiks kirjeldada ühe universaalse sisekujundusega. Tootjad kasutavad erinevaid murdumisnäitaja-profiile ja disainilahendusi, et saavutada vajalik paindejõudlus, säilitades samal ajal ühilduvuse ja ülekandeomadused.
ITU-T G.657 on peamine rahvusvaheline soovitus mittetundliku-kao-ühemoodilise kiu ja kaabli painutamiseks. 2024. aasta väljaanne määratleb jõudluskategooriad, sealhulgas G.657.A1, G.657.A2 ja G.657.B3, millel on erinevad makropainutusnõuded määratud painderaadiuste, lainepikkuste ja pöörete arvu korral.
Näiteks määrab standard kindlaksmääratud laboritingimustes kaablita{0}}kiudude makropainutamise piirid. Need väärtused on kategooria-spetsiifilised ja neid ei tohiks tõlgendada lubadusena, et iga valmis kaablit saab igas paigalduses painutada sama raadiusega. Kaabli konstruktsioon võib piirata või muuta kiu tegelikult kogetavat paindet.
Hengtong pakub mitmeid G.657 kiu valikuid, sealhulgasG.657.A2 ühemoodi-kiud, rakenduste jaoks, kus on vaja paremat paindejõudlust.
Kuidas vältida kiudude painde kadu
1. Järgige kaablitootja kurvi-raadiuse spetsifikatsiooni
Ärge lootke ühele üldisele painde{0}}raadiuse kordajale, kui toote andmelehel on toodud täpsed paigaldus- ja tööpiirangud. Pöörake erilist tähelepanu väikestele korpustele, riiulinurkadele, ühendusalustele, juurdepääsukastidele ja hoiustatud hooldusaasadele.
2. Kontrollige tõmbepinget ja külgseina survet
Puhkeolekus vastuvõetav kaabel võib nurga taha tõmbamise ajal olla ülepingestatud. Kasutage kindlaksmääratud tõmbepinget, sobivaid veorattaid või rulle ja marsruuti, mis väldib teravaid suunamuutusi.
3. Vältige muljumist ja üle-pingulisi kinnitusvahendeid
Kaablisidemed, klambrid ja klambrid peaksid kaablit piirama, tekitamata kontsentreeritud survet. Liigne kokkusurumine võib kaasa aidata mikropainutamisele isegi siis, kui kaabli üldine trass näeb välja sirge.
4. Lubage temperatuuri{1}}seotud stressid
Sise- ja väliskaablikonstruktsioonide mõõtmed muutuvad temperatuuri muutumisel. Valige eeldatava keskkonna jaoks sobivad kaablid ja vältige paigaldust, mis takistab kaablil normaalset soojusliikumist.
5. Kasutage Bend-tundmatut kiudu seal, kus tihe marsruutimine on vältimatu
FTTH, hoonesisene-jaotus, kompaktne lõppriistvara ja suure-tihedusega kiudude haldamine nõuavad sageli tihedamat marsruutimist kui traditsioonilised välised{2}}tehased. Nendes rakendustes võib G.657-kategooria kiud pakkuda täiendavat makropaindevaru. See ei välista vajadust hea paigaldustava järele.
6. Testige pärast installimist ja uurige lainepikkusest{1}}sõltuvat kadu
Kui link näitab seletamatut sumbumist, võrrelge optilisi mõõtmisi marsruuditingimustega ja vajaduse korral OTDR-jälgedega mitmel lainepikkusel. Kadu, mis muutub 1550 nm või 1625 nm juures oluliselt tugevamaks, võib olla tugev vihje, et tegemist on paindumisega.
Plaastri-paneeli ja seadmete-riiulirakenduste puhul on kaablite käsitsemine eriti oluline, kuna džempreid liigutatakse ja suunatakse sageli ümber. Hengtongi omakiud{0}}optiline plaastrijuhejaotises on toodud nendes keskkondades kasutatavate koostude näited.
Praktiline tõrkeotsingu näide
Oletame, et ühe -režiimi link läbib sisestuskao kontrolli 1310 nm juures, kuid näitab märgatavalt suuremat kadu 1550 nm juures pärast seadmete ümberpaigutamist. OTDR-i jälg paljastab jaotuspaneeli lähedal uue mittepeegelduva kadumise{5}}sündmuse. Seejärel leiab ülevaatus paneeli ukse taga tihedalt tõmmatud plaastri juhtme aasa.
Sel juhul viitab uue füüsilise marsruudi muutuse, lokaliseeritud mitte-peegelduva sündmuse ja pikema lainepikkuse tugevama kadumise kombinatsioon makropaindumisele. Diagnoosi kinnitamiseks on praktiline viis-plaastri juhtme ümbersuunamine suurema raadiusega ja mõõtmise kordamine.
Teistsugusel juhul võib pärast tugevat külma ilma ilmse välise paindeta kaabliosa kaotuse järkjärgulist suurenemist. See muster õigustaks pigem hajutatud mehaanilise pinge, kaabli kokkutõmbumise, kinnitusrõhu ja võimaliku mikropainutuse kontrollimist, mitte ühe makropainutuse eeldamist.
KKK
K: Mis on kiud{0}}optilise kaabli minimaalne painderaadius?
V: Kõigil kiud{0}}optilistel kaablitel pole universaalset minimaalset painderaadiust. Kasutage täpse kaabli jaoks tootja spetsifikatsiooni ja eristage paigaldustingimusi pinge all ja töötingimusi pärast paigaldamist. Kaabli välisläbimõõdu mitmekordne kasutamine on kasulikud rusikareeglid ainult siis, kui toote spetsifikatsioonis pole midagi täpsemat kirjas.
K: Kas optilise kiu painutamine põhjustab signaali kadu?
V: Jah. Piisavalt tihe makropain võib põhjustada juhitava optilise võimsuse kiirgamist südamiku piirkonnast välja. Mikroskoopilised deformatsioonid võivad põhjustada ka režiimide sidumist ja liigset sumbumist. Kao suurus sõltub kiu konstruktsioonist, lainepikkusest, painde geomeetriast, kaabli konstruktsioonist ja mehaanilisest pingest.
K: Miks on kiudude paindekadu 1550 Nm juures sageli suurem kui 1310 Nm juures?
V: Pikemate lainepikkuste korral ulatub optiline režiim kattekihi sisse ja on üldiselt vähem tihedalt piiratud. See muudab ühemoodi{1}}kiu kõveruse suhtes tundlikumaks. Praegused ITU-T juhised hindavad seetõttu painde-kao jõudlust pikematel lainepikkustel, nagu 1550 nm ja 1625 nm.
K: Mis vahe on makropainutamisel ja mikropainutamisel?
V: Makropainutamine on suhteliselt suur, tavaliselt nähtav kurv kius või kaablis. Mikropainutamine koosneb lokaalse rõhu või mehaanilise pinge põhjustatud mikroskoopilistest teljesuunalistest deformatsioonidest. Mõlemad suurendavad sumbumist, kuid need tulenevad erinevatest füüsilistest tingimustest ja võivad tekitada erinevaid diagnostilisi mustreid.
K: Kas OTDR suudab tuvastada kiudude paindeid?
V: OTDR võib aidata tuvastada paindega-seotud kadu, eriti kui makropainde loob lokaliseeritud mittepeegelduva sündmuse. Jälgede võrdlemine rohkem kui ühel lainepikkusel võib diagnoosi tugevdada. Jaotatud mikropainutamist võib olla raskem isoleerida ja seda tuleks hinnata koos paigaldusajaloo ja kaabli tingimustega.
K: Mis on Bend{0}}tundetu kiud?
V: Paindetu{0}}kiud on loodud väiksema makropaindekadu saavutamiseks kitsamate raadiuste korral kui tavaline kiud. ITU-T G.657 määratleb painde-kadu-tundetu ühemoodi-kiu kategooriad ja nende jõudlusnõuded. Sobiv kategooria sõltub võrgu ülesehitusest, marsruutimise piirangutest, ühilduvusnõuetest ja kaabli tootja spetsifikatsioonidest.
Järeldus
Kiudude paindekadu ei ole üks rikkerežiim.Makropainutamineon peamiselt seotud nähtavate kõverate, mis on liiga tihedad, samasmikropainutaminetekib väikestest mehaanilistest häiretest ja lokaalsest rõhust. Mõlemad võivad vähendada optilist võimsust ja võrgu marginaali.
Kõige usaldusväärsem on järgida kaabli tootja painde-raadiuse ja tõmbetugevuse spetsifikatsioone, juhtida paigaldusrõhku, kasutada sobivat kaabli-haldusriistvara ja valida painde-tundetu kiud, kui konstruktsiooni osaks on tihe marsruut. Veaotsingul võivad lainepikkusest{4}}sõltuvad mõõtmised ja OTDR-jäljed anda kasulikke tõendeid, kuid neid tuleks alati tõlgendada kaabli tegeliku marsruudi ja paigaldustingimuste kontekstis.