礦用光纜在通訊領(lǐng)域中的一個特殊應(yīng)用,即專業(yè)用于煤礦行業(yè)的通訊光纜,是在煤礦、金礦、鐵礦等礦山場合下的光纜。不僅繼承了光纖光纜的全部性能外,還因為煤礦行業(yè)的特殊要求而增設(shè)了許多特殊性能,主要增設(shè)的性能為阻燃特性、防鼠特性,因煤礦、金礦、鐵礦等礦井,特別是煤礦為事故多發(fā)地,為確保意外發(fā)生時仍然保證通訊暢通,減少損失,生產(chǎn)監(jiān)督管理局強制要求用于煤礦的所有產(chǎn)品,也包括通訊光纜在內(nèi)的安全認證即:礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志認證、因為其他如金礦、鐵礦等沒有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),由于煤礦光纜綜合性能是礦用方面的標(biāo)準(zhǔn),也是該行業(yè)要求比較高的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),因此其他礦山一般均按照礦用光纜進行設(shè)計和生產(chǎn)。
礦用光纜傳輸基于可用光在兩種介質(zhì)界面發(fā)生全反射的原理。突變型光纖,n1為纖芯介質(zhì)的折射率,n2為包層介質(zhì)的折射率,n1大于n2,進入纖芯的光到達纖芯與包層交界面(簡稱芯-包界面)時的入射角大于全反射臨界角θc時,就能發(fā)生全反射而無光能量透出纖芯,入射光就能在界面經(jīng)無數(shù)次全反射向前傳輸。原來當(dāng)光纖彎曲時,界面法線轉(zhuǎn)向,入射角度小,因此一部分光線的入射角度變得小于θc而不能全反射。但原來入射角較大的那些光線仍可全反射,所以光纖彎曲時光仍能傳輸,但將引起能量損耗。通常,彎曲半徑大于50~100毫米時,其損耗可忽略不計。微小的彎曲則將造成嚴(yán)重的"微彎損耗"。
人們常用電磁波理論進一步研究光纖傳輸?shù)臋C制,由
礦用光纜介質(zhì)波導(dǎo)的邊界條件來求解波動方程。在光纖中傳播的光包含有許多模式,每一個模式代表一種電磁場分布,并與幾何光學(xué)中描述的某一光線相對應(yīng)。光纖中存在的傳導(dǎo)模式取決于光纖的歸一化頻率ν值式中NA為數(shù)值孔徑,它與纖芯和包層介質(zhì)的折射率有關(guān)。ɑ為纖芯半徑,λ為傳輸光的波長。光纖彎曲時,發(fā)生模式耦合,一部分能量由傳導(dǎo)模轉(zhuǎn)入輻射模,傳到纖芯外損耗掉。