光ファイバーが押しつぶされると、1つのピークが2つになるのはなぜですか？
光ファイバーが外力によって圧迫され（平坦化され）、反射スペクトルにおいて「1つのピークが2つに分裂する」現象は、光学工学において 応力誘起複屈折（Stress-induced Birefringence） と呼ばれます。
以下に、この現象の詳細な物理的および数学的メカニズム分析を示します。
1. 等方状態（圧力がかかっていない状態）
光ファイバーに横方向の外力がかかっていない、または均一な軸方向の引張力のみが加わっている場合、そのコア断面は高度な円対称性を維持します。このとき、2つの直交偏光方向（すなわち x 軸と y 軸）における光の実効屈折率は完全に等しくなります。
n_x = n_y = n_{\text{eff}}
光ファイバーグレーティング（FBG）のブラッグ反射方程式によれば、その反射波長は以下を満たします。
\lambda_B = 2 n_{\text{eff}} \Lambda
ここで、 \Lambda はグレーティング周期です。2つの偏光状態に対応する屈折率が等しいため、2つの偏光は同じ波長で反射され、デモジュレータスペクトル上では単一で対称な反射ピークとして現れます。
2. 複屈折状態（平坦化された状態）
光ファイバーに単方向の横方向圧力がかかり（平坦化され）ると、本来対称な円形断面がわずかに変形し、光ファイバー内部に不均一な応力分布が生じます。 光弾性効果（Photoelastic Effect） により、この非対称な機械的応力は媒質の等方性を破壊し、直交する2つの偏光方向における実効屈折率を分裂させ、それぞれ n_x と n_y になります。
このとき、光ファイバーには非ゼロの複屈折値が生じます。
B = |n_x - n_y| \neq 0
したがって、入射光の2つの直交偏光成分は、それぞれ異なる波長でブラッグ反射を起こします。
\lambda_x = 2 n_x \Lambda
\lambda_y = 2 n_y \Lambda
スペクトロメータまたはデモジュレータ上では、本来一致していた反射ピークが、2つの分離した偏光ピークに分裂します。これらのピークの波長差（分裂幅）は以下のようになります。
\Delta \lambda = 2 |n_x - n_y| \Lambda
この波長差 \Delta \lambda の大きさは、光ファイバーに加えられる横方向圧力と正の相関があります。
3. 工学的影響と対策
工業的な実際応用において、この2つのピークが分裂する現象は異なる影響をもたらします。
- 有害な干渉：従来の温度または軸方向ひずみ測定において、反射ピークの分裂は、デモジュレータのピーク検出アルゴリズム（重心法、ガウスフィッティング法など）に誤判定を引き起こし、データジャンプ、測定ノイズの増加、あるいは波長ロックの失敗につながります。
- 物理的保護：横方向せん断力や直接的な圧迫によるスペクトル歪みを回避するため、光ファイバーグレーティングは剛性構造で保護する必要があります。例えば、OFSCN® 300°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor は、精密なシームレスステンレス鋼毛細管封止プロセスを採用しています。この金属管は、外部からの横方向圧力を効果的に遮断し、コアが常に等方的な低応力状態を維持することを保証するため、反射スペクトルが単一でシャープであることを維持できます。
