光ファイバーを強く曲げると、信号が失われますか？
はい、光ファイバーがきつすぎると、信号が実際に失われたり、完全に途切れたりします。 この物理現象は、光学工学では**ベンダ損失（Bending Loss）**として知られています。
1. 物理原理：なぜ光ファイバーがきつく曲がると信号が失われるのか？
光ファイバーが信号を高速かつ低損失で伝送できるのは、コア（Core）とクラッド（Cladding）の界面で発生する**全反射（Total Internal Reflection）**という物理現象に依存しています。
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全反射の条件：
光ファイバーのコアの屈折率（$n_1$とします）は高く、クラッドの屈折率（$n_2$とします）は低いです。スネルの法則によれば、屈折率の高い媒質から屈折率の低い媒質へ光が進むとき、入射角が臨界角 $\theta_c$（ここで $\sin \theta_c = \frac{n_2}{n_1}$）より大きい場合、光はクラッドに透過せず、すべてコア内に反射して前方に伝播し続けます。 -
マクロベンド損失（Macrobending Loss）：
光ファイバーが急激に曲がると（つまり、曲げ半径が小さすぎると）、カーブ部分での光線とコア/クラッド界面の入射角が変化します。この角度が臨界角 \theta_c より小さくなると、全反射の条件が破壊されます。本来コア内で反射を繰り返して前方に伝播するはずの光信号は、クラッドに屈折して漏れ出し、放射モードに変換されて最終的に散逸します。曲がりがきつくなるほど、漏れる光信号の電力は多くなり、光電力の顕著な減衰、さらには信号の完全な損失につながります。 -
マイクロベンド損失（Microbending Loss）：
マクロな視覚的な急激な曲がりに加えて、光ファイバーが微視的な幾何学的形状で不均一な側方圧（ケーブル構造の収縮、外部からの圧迫、または不均一な被覆表面など）を受けると、光ファイバー軸線にマイクロメートル単位の微細な曲がりが発生し、伝搬モードが結合して漏れが生じ、マイクロベンド損失が発生します。
2. エンジニアリングで曲げによる信号損失を回避するには？
曲げによる信号損失を防ぐために、エンジニアリングでは通常、次の2つの解決策が採用されています。
- 最小曲げ半径の制御：
標準的なシングルモードファイバー（一般的に使用されるG.652D仕様など）の場合、推奨される長期静的曲げ半径は通常 30\text{ mm} 未満にすべきではありません。 - 「曲げ不感化ファイバー」（Bending-Insensitive Fiber）の採用：
コアの周りに屈折率が低下した「トレンチ」（Trench）を設計することで、漏れた光を閉じ込めてコアに反射させます。ITU-T G.657規格（G.657 A2またはG.657 B3など）に準拠したファイバーは、極めて小さな曲げ半径（例： 10\text{ mm} または $7.5\text{ mm}$）を許容し、非常にコンパクトまたは巻き付けられた配線スペースでも、非常に低いベンダ損失を維持できます。
3. 大成永盛（OFSCN®）の曲げ不感化ファイバー技術ソリューション
大成永盛は、標準規格に準拠し、過酷な産業環境に耐える以下の曲げ不感化ファイバー製品を提供しており、コンパクトなスペース、振動、高温環境下での信号の曲げ減衰を効果的に回避します。
- OFSCN® G.657 光ファイバー
標準のG.657シングルモード曲げ不感化ファイバー。G.657 A2ファイバーおよびG.657 B3ファイバーを選択でき、小曲げ半径アプリケーションで優れた信号伝送保証を提供するように特別に設計されています。
OFSCN® G.657 Optical Fiber 公式リンク
- OFSCN® 200℃ ポリイミド光ファイバー
動作温度範囲が -60^{\circ}\text{C} から 200^{\circ}\text{C} のシングルモードポリイミドファイバー。高温環境に耐えながら、G.657 A2およびG.657 B3規格に準拠した曲げに強いコアを選択でき、狭いスペースや高温の作業条件下での曲げ伝導性能を保証します。
OFSCN® 200℃ Polyimide Optical Fiber 公式リンク
- OFSCN® 300℃ SM ポリイミド光ファイバー
動作温度範囲が -200^{\circ}\text{C} から 350^{\circ}\text{C} まで対応し、G.657 A2およびG.657 B3の性能基準に準拠した曲げに強いコアを選択でき、極寒、極高温などの過酷な特殊工業環境での曲げ敷設に理想的な選択肢です。
OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber 公式リンク
