ジャンパー線を持って損失を測定していますが、光ファイバーが引き伸ばされると信号はどうなりますか？
光ファイバパッチコードを引っ張って（引張試験または軸方向の引張）、信号を監視すると、光ファイバ内の導波状態は幾何学的変形と**弾性光学効果（Photo-elastic Effect）**の両方の影響を受けます。光ファイバにかかる力や試験パラメータによって、信号は主に以下の物理的変化を示します。
一、伝送光パワーと挿入損失（Insertion Loss）の変化
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理想的な均一軸方向引張（微小ひずみ領域）：
- シリカ光ファイバの弾性変形範囲内（ひずみは通常 0 \sim 10000\ \mu\varepsilon 、つまり伸びは 1\% 未満）では、ポアソン効果（Poisson’s effect）により、光ファイバのコア径とクラッド径はわずかに横方向に収縮します（シングルモード光ファイバのポアソン比 \nu \approx 0.17 ）。
- コア径と開口数（NA）のわずかな変動は、導波モードの閉じ込め能力にほとんど影響を与えないため、純粋な軸方向引張下では、光ファイバ固有の伝送損失はほとんど悪化しません（損失変動は通常 0.01\ \text{dB} 未満であり、通常の光パワー計では直接感知されにくいです）。
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局所的な応力集中とマイクロベンディング損失（Microbending Loss）：
- 実際のパッチコード試験では、パッチコードコネクタの根元（ブーツ）、アセンブリのクランプ、または圧着部で応力が不均一になることがよくあります。
- 引張応力により、保護層（PVC/LSZH/ケブラー）と内部ガラスコアとの間で非同期的な滑りや横方向の圧迫が発生すると、コアにランダムで微小な高周波曲げ（マイクロベンディング）が生じます。高次モードが急増し、この時点で光パワー計には損失の段階的な急増または信号の激しいジッターが観測されます（損失は数 \text{dB} 単位で突発的に変化する可能性があります）。
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機械的破壊の臨界点：
- 軸方向応力がシリカガラスの微細亀裂破壊閾値に達すると、光ファイバは脆性破壊を起こし、光伝送は完全に中断され、挿入損失は瞬時に無限大（$\infty$）になります。
二、光位相と遅延時間（Time Delay）の変化
光ファイバを引っ張ることによって引き起こされる伝送信号の最も敏感で顕著な変化は、パワー減衰ではなく、光位相と伝送遅延時間です。
- 幾何学的長さの増加： 光ファイバの実際の物理的長さ L が伸びます（ \Delta L > 0 ）。
- 弾性光学効果による屈折率の低下： 軸方向引張ひずみ \varepsilon により、コアの実効屈折率 n_{\text{eff}} が低下します。\Delta n_{\text{eff}} = -\frac{1}{2} n_{\text{eff}}^3 \left[ p_{12} - \nu (p_{11} + p_{12}) \right] \varepsilonここで、p_{11} および p_{12} はシリカ光ファイバの弾性光学係数です。
- 光路長（OPL）と位相の変化： 屈折率の低下にもかかわらず、物理的長さの伸びの寄与が支配的であり、光路長が増加します。光キャリアの位相遅延 \Delta \phi は、引張とともに線形に増加します。\Delta \phi = \frac{2\pi}{\lambda} (n_{\text{eff}} \Delta L + L \Delta n_{\text{eff}}) > 0干渉計やパルス遅延時間測定では、干渉縞の移動やパルス到達時間の線形後退が観測されます。
三、ファイバグレーティング（FBG）または分散センシング信号の変化
パッチコード内部にファイバグレーティング（FBG）構造が組み込まれている場合、光ファイバが長くなると：
- グレート周期 \Lambda が増加し、実効屈折率 n_{\text{eff}} の変化が重畳されると、そのブラッグ反射波長 \lambda_B は線形に長波長シフトします。\Delta \lambda_B = \lambda_B (1 - p_e) \varepsilon1550\ \text{nm} の波長ウィンドウでは、光ファイバが 1\ \mu\varepsilon （百万分の一の伸び量に相当）引っ張られるごとに、反射波長は約 1.2\ \text{pm} 長波長側にシフトします。
四、エンジニアリングにおける引張強度構造設計
通常の汎用パッチコードは、剛性のある引張支持構造が不足しているため、大きな外力がかかると、ひずみが内部コアに直接伝達され、光損失の悪化やコアの断裂につながりやすくなります。
高引張環境下での信号安定性の問題に対処するため、大成永盛（OFSCN®）は、ステンレス鋼撚り線鎧装と微細シームレスステンレス鋼管の二重複合保護構造を採用し、軸方向引張応力を外部金属層で完全に負担することで、内部ガラスコアにかかる引張力を隔離しています。
- OFSCN® 3.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord （引張強度 > 1200\ \text{N} 、耐圧強度 > 200\ \text{MPa} ）
- OFSCN® 2.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord （全金属構造、引張強度 > 1500\ \text{N} ）
