もし、あまりにもきつく曲げると、光はガラスコアから「漏れ」てしまうのではないですか？
光ファイバー通信と光ファイバーセンシング工学において、光ファイバーの曲げは実際に光場がファイバーコアから放射される原因となります。この物理現象は、光学において**マクロベンド損失（Macrobending Loss）**として知られています。
1. 光がコアから「漏れ出す」光学物理メカニズム
光ファイバー内での光伝送の基本原理は**全内反射（Total Internal Reflection, TIR）**です。光ファイバーは、高屈折率のコア（Core）と低屈折率のクラッド（Cladding）で構成されています。光がコアとクラッドの界面で臨界角$\theta_c$より大きい入射角で入射すると、光線は全反射されてコア内部に戻り、伝搬を続けます。
光ファイバーまたはパッチコードが過度に曲げられて円状になると、以下のようになります。
- 幾何学的入射角の変化：幾何学的な曲げにより、光線がコア-クラッド界面に到達するときの入射角が減少します。入射角が全反射の臨界角$\theta_c$より小さい場合、光エネルギーの一部は全反射せず、クラッドに透過（屈折）して側面から漏れ出します。
- モード場分布の変形：曲げにより、コア内の基底モード場が曲げの外側に偏ります。外側の位相速度要件が高くなり、クラッド媒体の限界を超える部分の光エネルギーは放射モードに変換され、外部に散逸します。
- 機械的応力と損傷：光学損失に加えて、極端に小さい曲げ半径は石英ガラスファイバーコアの外側に引張応力を発生させます。曲げ半径が材料の限界応力範囲を下回る場合、微細な亀裂の拡大や、光ファイバーの永久的な断裂を引き起こす可能性があります。
2. パッチコードを円形に巻く際の最小曲げ直径要件
光ファイバーパッチコードを円形に巻く際の最小直径は、使用される光ファイバーの種類（ファイバー仕様）とパッチコードのジャケット/アーマー構造に依存します。
（1）光ファイバーの種類に基づく最小曲げ半径と直径
- 標準シングルモードファイバー（例：G.652.D規格）：
- 静的長期曲げ半径： R \ge 15\text{ mm} （円巻最小直径 D \ge 30\text{ mm} に相当）。
- 動的短期曲げ半径： R \ge 30\text{ mm} （円巻最小直径 D \ge 60\text{ mm} に相当）。この直径を下回ると、1550\text{ nm} または 1625\text{ nm} の長波長帯で顕著な追加光パワー減衰が観察されます。
- 曲げ耐性シングルモードファイバー（例：G.657規格）：
- G.657.A1 / A2 ファイバー：許容される最小曲げ半径は 7.5\text{ mm} \sim 10\text{ mm} まで低減可能（円巻最小直径 $D \ge 15\text{ mm} \sim 20\text{ mm}$）。
- G.657.B3 ファイバー：極めて低い曲げ感度を持つファイバーで、最小曲げ半径は 5\text{ mm} まで可能（円巻最小直径 $D \ge 10\text{ mm}$）。この曲げ下でも光損失はごくわずかです。
（2）パッチコードの物理構造に基づく制限
パッチコードは、光ファイバー、一次/二次コーティング層、補強材（ケブラー、鋼線など）、および外側ジャケット（PVC、PE、またはシームレス鋼管など）で構成されています。実際には、パッチコードの曲げは、その外側ジャケット材料の機械的曲げ限界によっても制約されます。
- 一般的な 3.0\text{ mm} または 2.0\text{ mm} のソフトジャケットパッチコード：円巻直径をジャケット外径の 20 倍以上、すなわち円巻直径を約 40\text{ mm} \sim 60\text{ mm} にすることを推奨します。
- 鋼線アーマーまたは金属管保護型パッチコード：内部に金属保護層が含まれているため、耐圧・耐張強度は大幅に向上しますが、塑性変形による折り目を避ける必要があります。円巻直径は通常 60\text{ mm} 以上に制御することが推奨されます。
3. 関連 OFSCN® 製品参考
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.（OFSCN®）は、さまざまな物理環境のニーズに対応するため、標準伝送仕様と高い機械的強度、耐曲げ性能を備えた光ファイバーパッチコード製品を提供しています。
OFSCN® Standard Fiber Patch Cord
標準 G.652D シングルモードファイバーと PVC 外側ジャケットを使用しており、実験室や一般的なデータセンター環境での使用に適しています。円巻曲げ直径を 60\text{ mm} 以上にすることを推奨します。
OFSCN® 3.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord
優れた耐曲げ性能を持つ OFSCN® G.657 ファイバーを採用し、鋼線撚り線とステンレス鋼シームレス鋼管の二重アーマー構造と組み合わせることで、超高耐張強度、耐曲げ、耐圧保護性能を実現しています。
光ファイバーパッチコード製品の構造設計と技術仕様の詳細については、OFSCN® 光ファイバーパッチコード製品 カテゴリリンク を参照してください。