目に見えないわずかな圧縮でも信号が「消失」するのはなぜですか？
光ファイバー通信および光ファイバーセンシング技術において、ファイバーパッチコードの表面に目に見えるほどの激しい曲がりがない場合でも、ファイバーが局所的な微細な機械的圧力（粗い表面による圧迫、ドアによる軽い挟み込み、結束バンドの締めすぎ、またはコーティング構造の側圧による変形など）を受けた場合、光信号は激しく減衰したり、中断したりする可能性があります。
この物理現象は**マイクロベンディング損失（Microbending Loss）**と呼ばれます。
一、 物理的メカニズム：なぜ微細な圧迫が信号損失を引き起こすのか？
マイクロベンディングは、肉眼で見えるミリメートルまたはセンチメートル級の曲率を持つマクロベンディング（Macroding）とは異なり、マイクロベンディングはファイバー軸線がマイクロメートル（ \mu\text{m} ）あるいはサブマイクロメートル周期のランダムで高周波な微小な変動および軸方向の歪みを生成することを指します。
1. 全反射境界の破壊と屈折による漏洩
標準的なシングルモードファイバー内を伝送する光は、コア（屈折率 n_1 ）とクラッド（屈折率 n_2 、かつ n_1 > n_2 ）の界面における全内反射（TIR）に依存しています。
ファイバーが局所的な横方向の圧迫を受けると、微視的なスケールの応力がコアの幾何学的断面を歪ませ、界面の対称性を破壊します。この領域に入射する光波は、局所的な入射角が全反射臨界角 \theta_c = \arcsin(n_2 / n_1) より小さくなり、本来コア内に閉じ込められていた光線が直接クラッドに屈折して漏れ出します。
2. モードカップリング理論（Mode Coupling Theory）
波動光学モデルの下では、シングルモードファイバーを伝送するエネルギーは基本モード（ \text{LP}_{01} ）に集中しています。
- 外部からの微小な機械的圧迫が軸方向に空間的な摂動を導入した場合、摂動の空間周波数成分が位相整合条件 \Delta \beta = \beta_0 - \beta_\text{clad} （ここで \beta_0 は基本モードの伝搬定数、 \beta_\text{clad} はクラッド放射モードの伝搬定数）を満たすと；
- 導波モード（基本モード）のエネルギーは、クラッドの高次放射モードへと共振的にカップリングして伝達されます。
- クラッドに進入したエネルギーは、ファイバー外側の高吸収特性を持つコーティングまたはシース材料を通過する際に急速に散逸・吸収され、コア内の実効伝送パワーが急激に低下します。
二、「肉眼で見えない」圧迫がなぜそれほど顕著な影響を与えるのか？
- スケールの適合性：シングルモードファイバーのコア径は通常わずか 9\ \mu\text{m}} 程度であり、光の波長は通常 1550\ \text{nm} （ 1.55\ \mu\text{m}} ）帯域です。マイクロメートルオーダーの局所的な横方向の微小歪みでも、波長オーダーの光場の歪みを引き起こすのに十分です。
- 応力集中効果：硬質な微粒子、エッジによる圧迫、または光ケーブル内部構造の不均一性により、極めて狭い面積に巨大な局所接触圧が発生し、それが直接裸ファイバー表面に伝達されます。
三、 工学的抑制策と装甲保護パッチコード
マイクロベンディング損失を完全に排除するためには、パッチコード構造は極めて高い耐側圧能力を備え、剛性のある外層によって外部力を分散または遮断し、内部のファイバーを自由で応力のない状態に保つ必要があります。
大成永盛（OFSCN®）は、複雑な産業環境および過酷な環境に対応するため、金属製アーマードパッチコードソリューションを提供しています。ステンレス鋼製のシームレス鋼管と鋼線編組構造により、横方向の微小応力の伝達を排除します。
1. OFSCN® 2.0mm Micro Steel Armored Fiber Optic Patch Cord
内部に 0.6\ \text{mm} のステンレス鋼製シームレス鋼管で保護されており、耐圧強度は > 240\ \text{MPa}} に達し、微視的な側方圧迫を効果的に隔離し、マイクロベンディング損失の発生を防ぎます。
2. OFSCN® 3.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord
PEシース、 0.45\ \text{mm} のステンレス鋼線編組構造、0.9\ \text{mm} のステンレス鋼製シームレス鋼管とファイバーの組み合わせを採用し、デフォルトで優れた耐屈曲特性を持つG.657ファイバーを使用。引張強度 > 1200\ \text{N} 、耐圧強度 > 200\ \text{MPa}} 。
その他のパッチコード仕様については、OFSCN® ファイバーパッチコード製品リスト を参照してください。