光纤传感器体积小，可以弯曲。它们可以安装在小空间的样品中。过小的弯曲半径会造成光信号损失，影响传感测量的精度。然而，在许多实际应用场景中，光纤传感器在安装过程中不可避免地存在较小的弯曲半径。如何解决光纤弯曲带来的损耗成为人们关注的焦点。我们来看看普通光纤弯曲的不良影响，以及耐弯曲光纤小弯曲半径的工作原理。
为什么光纤不应过度弯曲？
当光从一种介质传播到另一种介质时，它在两种介质之间的界面处发生折射和反射。随着入射角增大，反射光变强，折射光变弱。当入射角足够大时，折射光完全消失，只剩下反射光。这种现象称为全反射。
光纤由纤芯、包层和涂层三层结构组成。纤芯的折射率大于包层的折射率。光在纤芯内可以实现全反射传输。
一般标准单模光纤在1550nm波长处的损耗系数约为0.2dB/km，属于较低的传输损耗。如果光纤发生弯曲（宏弯或微弯），光传输不满足全反射条件，部分光会从包层漏出，导致光功率下降和损耗。
如何减少弯曲损耗
光纤链路损耗的主要原因是光纤在安装和布放过程中，光纤局部位置出现大角度弯曲，这是光纤接头和弯道中常见的现象，这种弯曲损耗是可逆。增加光纤的弯曲半径将大大改善链路损耗。光在光纤中的传输路径是什么？
如果我们使用OFDR设备测量光纤链路，我们将获得OFDR分布曲线（距离强度/反射率）。该曲线可以反映光纤链路中每个位置的损耗情况。损失主要以步骤的形式表现，如下图所示。用户可以使用OFDR曲线分析并找到弯曲位置并进行调整。
用户还可以选择弯曲不敏感（抗弯曲）光纤作为传感器，这样可以减少弯曲损耗的影响。耐弯曲光纤可以承受较小的弯曲半径。例如，单模高温应变光纤（型号：PL125）的最小弯曲半径约为5mm、紧护套应变传感光缆（型号：SS-0.9mm）的最小弯曲半径约为8mm。
耐弯曲光纤简介
建议常规单模光纤（G.652型）的弯曲半径大于5mm（直径1cm），否则光信号会明显损失，导致传感测量信噪比下降，测量结果不稳定。关于最小弯曲半径，经验法则是：对于长期应用，弯曲半径应超过光纤包层直径的150倍；对于短期应用，半径应超过包层直径的100倍。常规单模光纤的包层直径为125μm，上述两种类型的最小弯曲半径分别为19mm和13mm。
耐弯曲光纤（G.657型）主要通过改变光纤的结构设计来提高抗弯曲能力。业界有一个通用的评价弯曲灵敏度的指标：MAC值。
MAC值是近阶跃折射率波导光纤中模场直径与截止波长的比值。MAC值越低，光纤对弯曲的敏感度越低。设计弯曲不敏感光纤的一些基本方法包括减小模场直径，或增加截止波长，或两者兼而有之。具体方法包括：
(1)减小模场直径以改善光控制，例如减小纤芯直径或增大纤芯折射率。
(2)减小光纤包层直径，增加抗弯曲能力。现有耐弯曲光纤的直径将从125微米减小到80微米，甚至出现60微米的外径。
(3)增加低折射率沟槽包覆层，作用类似于增加纤芯折射率。
以上方法都可以更好地控制光束在纤芯中的传输，从而减少光纤弯曲对传感测量的影响。市场上常用的耐弯曲光纤类型是G.657B3。弯曲半径和弯曲损耗参数如下表所示。
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