JP2000221373A - 光海底ケーブル、光ファイバユニットおよび製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広帯域、低損失であるとともに、生産性の優
れた構造の光ファイバユニットおよびこれを用いた光海
底ケーブルを提供するものである。 【解決手段】 光海底ケーブル９の内部に収容される光
ファイバユニット１であって、熱可塑性樹脂のチューブ
３と、チューブ３内にルースに収容された光ファイバ心
線５および防水用ジェリー状混和物６とを備え、さら
に、チューブ３の外側に光ファイバ心線５と平行に設け
られた抗張力体２と、チューブ３および抗張力体２と一
体に設けられた熱可塑性樹脂の被覆４とを有するのであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光海底ケーブルと
これに用いられる光ファイバユニットおよびその製造方
法に関するものであり、特に低損失、広帯域特性を有す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】光海底ケーブルの構造は、使用目的、使
用環境および布設修理法を把握し、それらが反映させら
れることが必要である。即ち、ケーブルの布設およびケ
ーブル修理の際の回収に伴う張力、曲げ、磨耗などの外
力に耐え、８，０００ｍもの深海底の環境下（水圧：８
００気圧、水温：３℃前後）において２５年以上の長期
間安定した特性を保つことが要求される。また大洋横断
のシステムを考慮すると、最大方式長は約１０，０００
ｋｍにも及ぶが、満一ケーブルが切断され海水がケーブ
ル内に侵入すると、光ファイバの強度および伝送特性が
劣化するため、切断点からの海水の侵入を防ぐことが要
求される。

【０００３】かかる目的に使用される従来の光海底ケー
ブルとしては、図８に示するように外周には所定構造の
鎧装Ａ（例えば、図１（ａ））が施され、その内側に光
ファイバユニットＢが配置される。光ファイバユニット
Ｂは、温度変化による熱膨張・収縮によるマイクロベン
ドの発生を抑制するため、１層目は低ヤング率の紫外線
硬化型樹脂、２層目は高ヤング率の紫外線硬化型樹脂、
３層目は高ヤング率のナイロン樹脂で被覆された光ファ
イバ心線Ｃが適当なピッチで中心鋼線Ｄの周りに撚り合
わされ、紫外線硬化樹脂Ｅを充填して、光ファイバ心線
Ｃを固定・保護して光ファイバユニットＢを形成してい
る（特開平１０-１７０７７５号公報）。また、図９に
示するように金属チューブＦ内に光ファイバ心線Ｇおよ
びジェリー状の樹脂Ｈを導入して光ケーブルユニットが
形成され、外周に所定構造の鎧装Ｉを施した光海底ケー
ブルが提案されている（ＩＷＣＳ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ １９９６，ｐｐ８〜９：Ｎｅｗ Ｓｕｂｍａｒｉ
ｎｅ Ｃａｂｌｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｌｏｎｇ
Ｈａｕｌ，Ｈｉｇｈ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、ＷＤＭ通信の導
入にともないモードフイールド径、あるいは実効コア断
面積の大きい光ファイバが必要となった。しかし、この
ような光ファイバはパワー分布がクラッドの中に広く拡
がってしまい、光ファイバを曲げると放射モードに変わ
ってしまい損失が大きくなる。そのため抗張力線Ｄの外
周に光ファイバ心線Ｃを巻き付ける上記光ファイバユニ
ットＢでは、曲げ損失が増大するという問題があった。

【０００５】また、金属チューブＦ内に光ファイバ心線
Ｇを導入して光ケーブルユニットを形成する構造は、金
属テープを長手方向に溶接をし金属チューブＦを作製し
ながら光ファイバ心線Ｇおよびジェリー状の樹脂Ｈを導
入するので、溶接速度に限界がある。そのため製造コス
トが極めて高くなり、また、高温の溶接熱が光ファイバ
心線に加わり易く、安定に製造することが難しいという
問題があった。

【０００６】そこで本発明の目的は、かかる問題を解決
して広帯域、低損失であるとともに、生産性の優れた構
造の光海底ケーブル、光ファイバユニットおよびその製
造方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる光ケーブ
ルユニットは、光海底ケーブルの内部に収容される光フ
ァイバユニットであって、熱可塑性樹脂のチューブと、
チューブ内にルースに収容された光ファイバ心線および
防水用ジェリー状混和物とを備え、さらに、チューブの
外側に光ファイバ心線と平行に設けられた抗張力体と、
チューブおよび抗張力体と一体に設けられた熱可塑性樹
脂の被覆とを有することを特徴とする。

【０００８】本発明の光ファイバユニットによれば、光
ファイバ心線は熱可塑性樹脂のチューブ内に余裕をもっ
て収容されているので、光ファイバ心線に直接側圧が加
わることがなく、マイクロベンドによる損失増を回避す
ることができる。

【０００９】また、本発明のチューブおよび被覆と一体
に設けられた抗張力体は、温度変化によるチューブおよ
び被覆の収縮、あるいは押出直後の熱可塑性樹脂の収縮
を制限するので、チューブ内に収容された光ファイバ心
線は必要以上に余長が発生することはない。チューブに
対する光ファイバ心線の余長が長がすぎると、温度変化
を繰り返すうちに局部的に余長が集中して損失を増加さ
せる傾向を示すが、抗張力線はチューブの収縮を抑制す
るので損失特性を安定化する機能を有する。さらに本発
明の抗張力線は、海底に配置される中継器と光ケーブル
を相互に固定するときに、光ファイバユニットを中継器
筐体に引留めるための重要な役目もする。

【００１０】チューブ内に収容された防水用ジェリー状
混和物は、海底でケーブル事故が発生してもケーブル全
長に浸水するのを防止する機能を有し、ケーブル全長を
取替える必要はなく被害を最小限に留めることが出来
る。

【００１１】本発明の光ファイバユニットにおいて、抗
張力体が２組の線状体からなり、２組の線状体がチュー
ブとほぼ接触して、チューブの中心軸に対し対向する位
置に配置されることが好ましい。抗張力体をチューブの
中心軸に対し対向する位置に配置することによって被覆
樹脂の熱収縮力および構造が左右均等になり、光ファイ
バユニットを曲げたときの念回を抑制することができ
る。

【００１２】また、２組の線状体うち、それぞれの組の
線状体が複数本の抗張力体により形成されることが好ま
しい。複数本の抗張力体を用いることによって１本あた
りの外径を細くでき、チューブと被覆材の最小厚を厚く
できるため抗張力体が被覆から突出すような不具合が低
減される。最小厚が同じ場合は、光ファイバユニットの
外径を細くすることができるため、光ファイバユニット
上の鎧装材料が低減できるとともに、巻取りドラムを小
さくでき、より長尺の光海底ケーブルを巻取ることがで
きる。

【００１３】本発明に係わる光ファイバユニットの製造
方法は、光海底ケーブルの内部に収容される光ファイバ
ユニットの製造方法であって、中空部に防水用ジェリー
状混和物およびルースに光ファイバ心線が導入された熱
可塑性樹脂のチューブを押出成形する第１工程と、チュ
ーブの外側に光ファイバ心線と平行に設けられた抗張力
体を縦添えするとともに、チューブおよび抗張力体の外
側に熱可塑性樹脂の被覆を押出成形する第２工程とを有
し、第１工程と第２工程と別工程で行うことを特徴とす
る。

【００１４】本発明に係わる光ファイバユニットの製造
方法によれば、熱可塑性樹脂のチューブを押出成形する
第１工程と熱可塑性樹脂の被覆を押出成形する第２工程
とを分離して行なう方法である。そのために光ファイバ
心線等をチューブ内に導入する第１工程においてトラブ
ルが発生しても、製造ラインを停止して調整し再スター
トすることができる。特に光海底ケーブルのように長尺
ケーブルを製造する時には、チューブ内に光ファイバ心
線を導入するという微妙な工程を停止可能とすることに
よって、不良製品の発生を未然に防ぐことを可能とした
ものである。

【００１５】本発明に係わる光ファイバユニットの製造
方法において、第１工程と第２工程とを同一工程で行な
っても良い。チューブを一旦巻取った後、抗張力体を導
入しながら被覆を施すと、両工程間で保管されている間
にチューブは長手方向に収縮が生じ、チューブにおける
光ファイバ心線の弛み量が変化する。チューブの収縮量
は保管時間や温度、湿度などの条件によって変化するた
め、光ファイバ心線の弛み量の制御が困難である。両工
程を連続して製造すると、チューブはほとんど収縮しな
い抗張力体と一体化されるので、チューブの収縮が抑制
され、長い光ファイバユニットについても弛み量の均一
な状態で製造することが出来る。光海底ケーブルに用い
られる光ファイバユニットは、このように長尺にわたり
安定な特性の光ファイバユニットであることが望まし
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の光ファイバユニットおよびこれを用いた光海底ケ
ーブルの実施形態について詳細に説明する。なお、図面
の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複
する説明を省略する。

【００１７】図１（ａ）は、本実施形態に係わるの光フ
ァイバユニットを用いた光海底ケーブルの斜視図、同図
（ｂ）は光ファイバユニットの斜視図である。図１にお
いて、光ファイバユニット１は、熱可塑性樹脂のチュー
ブ３と、チューブ３の中に所定の弛みを設けてルースに
収容された光ファイバ心線５と、光ファイバ心線５とと
もに収容された防水用ジェリー状混和物６とを備え、さ
らに、チューブ３の外側に光ファイバ心線５と平行に設
けられた抗張力体２と、チューブ３および抗張力体６と
一体に密着して設けられた熱可塑性樹脂の被覆４とで形
成される。

【００１８】本実施形態の光ファイバ心線５は、外径
１．９ｍｍ、内径１．８ｍｍのポリエチレン、ナイロ
ン、ハイトレルあるいはポリブタジエンテレフタレート
（ＰＢＴ）等からなるチューブ３の中に混和物６ととも
に収容されている。そのため、光ファイバ心線５には直
接側圧が加わることがなく、マイクロベンドによる損失
増を回避することができる。このチューブ３の外側に
０．３５ｍｍの鋼線あるいはＦＲＰからなる抗張力体２
が縦添えされ、それらの外周に外径３ｍｍのポリエチレ
ン、ナイロン、ハイトレル、ポリ塩化ビニルあるいはＰ
ＢＴ等からなる被覆４が設けられて光ファイバユニット
１が形成される。

【００１９】さらに、光ファイバユニットの外周には水
走防止コンパウンド、鋼線、ポリエチレンシース等から
なる鎧装構造８を施して光海底ケーブル９が形成され、
前述のような深海の環境に耐えうる構成となっている。

【００２０】光ファイバ心線５は、直径が１２５μｍの
石英系ガラスファイバの外周に、１層目は低ヤング率の
紫外線硬化型樹脂、２層目は高ヤング率の紫外線硬化型
樹脂からなる外径０．２５ｍｍの被覆層で覆われてい
る。

【００２１】鋼線あるいはＦＲＰからなる直径０．３５
ｍｍの抗張力体２は、チューブ３あるいは被覆４の温度
変化による収縮、あるいは押出後の収縮を制限するの
で、チューブ３に収容された光ファイバ心線５は必要以
上の余長を発生することがない。チューブ３に対する光
ファイバ心線５の余長が長すぎると、蛇行して損失増を
生じる。温度変化を繰り返すと局部的に余長が集中して
さらに損失を増加させる傾向を示す。抗張力体２はチュ
ーブ３あるいは被覆４の収縮を抑制するので損失特性を
安定化する機能を有する。また、本発明の抗張力線２
は、海底に配置される中継器と光ケーブルを相互に固定
するときに、光ファイバユニット１を中継器筐体に引留
めるための重要な役目を有するものである。

【００２２】チューブ３の中に収容された防水用ジェリ
ー状混和物６は、海底でケーブル事故が発生してもケー
ブル全長に浸水するのを防止する機能を有し、ケーブル
全長を取替える必要はなく被害を最小限に留めることが
出来る。

【００２３】防水用ジェリー状混和物６としては、ヤン
グ率が０．１ｋｇ／ｍｍ2の熱硬化又は紫外線硬化シリ
コンゲル、あるいはブタジェン、シリコンなどのゴムを
シリコーン、ナフテンなどのオイルに膨潤させ、必要に
応じて充填剤を添加したジェリー状樹脂とがある。この
ような防水用ジェリー状混和物６は、光ファイバ心線５
が半径方向に移動可能の粘性を有するので光ファイバ心
線５に過剰の張力をかけることなくケーブルを曲げるこ
とができ、ケーブルの布設等に対処することができる。
また、光ファイバ心線５の余長が長さ方向に不均一に集
中し、局所的に発生する損失増を抑制するため、充填さ
れる混和物６は少なくとも自然に流動しない程度の粘性
を有し、かつ、緩やかな外力に対しては変形するが、急
激な外力に対して復元性を示す性質のものが好ましい。

【００２４】図２は、光ファイバユニットの構成を示す
斜視図である。図２において、抗張力体２が２組の線状
体からなり、２組の線状体がチューブ３の外周上にチュ
ーブ３の中心軸に対して対向する位置に配置された構造
を示す。抗張力体２をチューブ３の中心軸に対し対向す
る位置に配置することによって被覆樹脂４の熱収縮力、
あるいは光ファイバユニット１の断面構造が左右均等に
なるので、光ファイバユニット１を曲げたときの念回を
抑制することができ取り扱い易くなる。

【００２５】図３は、光ファイバユニット１がドラム２
１の胴面２２に巻かれた状態を示す図である。図２に示
す構造の光ファイバユニット１において、２本の抗張力
体２はドラムの胴面２２に対して同一の曲率半径となる
ように胴面２２と平行に巻かれることが好ましい。２本
の抗張力体２には荷重が均等にかかるため光ファイバユ
ニット１が念回するのを防止することが出来る。抗張力
体２と曲げ方向の関係は、光海底ケーブル９をドラムあ
るいは床面上に巻き取る場合も同じである。

【００２６】図４は、２組の線状体のうち、それぞれの
組の線状体が２本の抗張力体２より形成され、チューブ
３の中心軸に対し対向する位置に配置された構造を示
す。それぞれの組の線状体として複数本の抗張力体２を
用いることによって１本あたりの外径を細くでき、チュ
ーブ３と被覆材４の最小厚を厚くできるため抗張力体２
が被覆４から突出すような不具合が低減される。最小厚
が同じ場合は、光ファイバユニット１の外径を細くする
ことができるため、光ファイバユニット１上の鎧装材料
８が低減できるとともに、巻取りドラムを小さくでき、
より長尺の光海底ケーブル９を巻取ることができる。

【００２７】図２に示された光ファイバユニットを製造
するためには、図５と図６に示された装置が用いられ
る。図５に示す装置は、光ファイバ心線５を供給するボ
ビン１１と、ボビン１１から供給された光ファイバ心線
５、および混和物供給装置１４からパイプ１５を通して
供給された防水用ジェリー状混和樹脂６を内部に導入し
てチューブ３を押出成形する第１押出成形装置１２と、
押出成形されたチューブ３を冷却固化する水槽１６とを
備え、チューブ３が形成される（第１工程）。成形させ
たチューブ３は引取り装置１３によって所定速度で引取
られ、ドラム２２に巻取られる。

【００２８】図６に示す装置は、第１工程で作製された
チューブ３を供給するドラム２２と、チューブ３の外周
に光ファイバ心線５と平行に設けられる抗張力体２を供
給するリール１７と、チューブ３および抗張力体２の外
周にそれらと一体に被覆４を押出形成する第２押出成形
装置１８と、押出成形された被覆４を冷却固化する水槽
１９とを備え、光ファイバユニット１が形成される（第
２工程）。成形させた光ファイバユニット１は引取り装
置２０によって所定速度で引取られ、巻取りドラム２１
に巻取られる。

【００２９】上記の製造方法によれば、熱可塑性樹脂の
チューブ３を押出成形する第１工程と、熱可塑性樹脂の
被覆４を押出成形する第２工程とを分離して行なう方法
である。そのために光ファイバ心線５および防水用ジェ
リー状混和物６をチューブ３内に導入する第１工程にお
いてトラブルが発生しても、製造ラインを停止して調整
し再スタートすることができる。特に光海底ケーブルの
ように長尺ケーブルを製造する時には、チューブ３内に
光ファイバ心線５を導入するという微妙な工程を停止可
能とすることによって、不良製品の発生を未然に防ぐこ
とを可能としたものである。

【００３０】図２に示された光ファイバユニットを他の
方法によって製造するために、図７に示された装置が用
いられる。図７に示す装置は、光ファイバ心線５を供給
するボビン１１と、ボビン１１から供給された光ファイ
バ心線５、および混和物供給装置１４からパイプ１５を
通して供給された防水用ジェリー状混和樹脂６を内部に
導入してチューブ３を押出成形する第１押出成形装置１
２と、押出成形されたチューブ３を冷却固化する水槽１
６とを備え、チューブ３が形成される（第１工程）。さ
らに、抗張力体２を供給するリール１７と、水槽１６を
通過したチューブ３およびリール１７から供給された抗
張力体２を導入し、それらの外周に一体に被覆４を押出
形成する第２押出成形装置１８と、押出成形された被覆
４を冷却固化する水槽１９とを備え、光ファイバユニッ
ト１が形成される（第２工程）。成形させた光ファイバ
ユニット１は引取り装置２０によって所定速度で引取ら
れ、巻取りドラム２１に巻取られる。

【００３１】上記の製造方法によれば、中空部に光ファ
イバ心線５と防水用ジェリー状混和物６を導入しながら
チューブ３を押出成形する第１工程と、第１工程で製造
されたチューブ３に抗張力体２を平行に配し、被覆４に
より一体化する第２工程との間で一旦ドラムに巻き取る
ことをせずに、一連の工程で製造する方法である。チュ
ーブ３を一旦巻取った後、抗張力体２を導入しながら被
覆４を施すと、両工程間で保管されている間にチューブ
３は長手方向に収縮が生じ、チューブ３における光ファ
イバ心線５の弛み量が変化する傾向がある。チューブ３
の収縮量は保管時間や温度、湿度などの条件によって変
化するため、光ファイバ心線５の弛み量の制御は一般的
に簡単ではない。したがって両工程を連続して製造する
と、押出成形されたチューブ３はほとんど収縮しない抗
張力体２と一体化するので、チューブ３の収縮が抑制さ
れ、５０ｋｍを越える長い光ファイバユニット１につい
ても弛み量の均一な状態で製造することが出来る。光海
底ケーブル９は長尺であるため、このように長尺にわた
り安定な特性の光ファイバユニット１の製造方法を用い
ることが望ましい。

【００３２】抗張力体２に鋼線を用いる場合には、被覆
４を施す前に鋼線に接着層を設けておくことが望まし
い。接着層としては、被覆４としてポリエチレンを用い
る場合は日本ユニカ（株）製のＮＵＣ-ＡＣＥや三井化
学（株）のアドマーなどを用いるのが良く、被覆４とし
てポリ塩化ビニルを用いる場合はウレタン系、エチレン
系等の材料、例えば大日本インキ化学工業（株）のパン
デックスＴ-５１０２Ｓ、東洋紡績（株）のパイロン、
東亜合成（株）のアロンメルトを用いるのが良い。これ
らの接着層を設けることで、鋼線と被覆４の引抜き力は
十倍以上大きくなる。

【００３３】また被覆材料として熱可塑性樹脂に上記接
着層の樹脂を添加して用いることは、鋼線と被覆４の密
着力の向上に有用であるのに加えて、チューブ３と被覆
４の密着力を大きくする効果がある。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光ファイバ
ユニットは、光ファイバ心線がチューブ内に移動可能に
収容されているので、光ファイバ心線に直接側圧が加わ
ることがなく、マイクロベンドによる損失増を回避する
ことができる。また本発明の光ファイバユニットは抗張
力体と一体構造となっているので、温度変化によるチュ
ーブの収縮を制限し、温度変化を繰り返すうちに局部的
に集中して発生する損失増を抑制する。

【００３５】本発明の光ファイバユニットは、光ファイ
バ心線を抗張力体の外周に巻き付ける構造でないので、
放射モードによる損失増が抑制され広帯域となる。ま
た、金属チューブを使用しないので、安全かつ高速に作
製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は光海底ケーブルの構成を示す斜視
図、図１（ｂ）は光海底ケーブルに使用された光ファイ
バユニットの斜視図である。

【図２】本実施形態に係わる光ファイバユニットの一構
成を示す斜視図である。

【図３】光ファイバユニットが巻取りドラムに巻かれた
状態を示す図である。

【図４】本実施形態に係わる光ファイバユニットの他の
構成を示す斜視図である。

【図５】光ファイバユニットの製造方法のうち、第１工
程に係わる装置の構成を示す図である。

【図６】光ファイバユニットの製造方法のうち、第２工
程に係わる装置の構成を示す図である。

【図７】他の方法によって光ファイバユニットを製造す
る装置の構成を示す図である。

【図８】従来の光海底ケーブルの構成を示す断面図であ
る。

【図９】従来の光海底ケーブルの他の構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

１・・・光ファイバユニット、２・・・抗張力体、３・・・チュ
ーブ、４・・・被覆、５・・・光ファイバ心線、６・・・防水用
ジェリー混和物、８・・・鎧装、９・・・光海底ケーブル、１
１・・・ボビン、１２、１８・・・押出成形装置、１４・・・混
和物供給装置、１５・・・パイプ、１６、１９・・・水槽、１
７・・・リール、１３、２０・・・引取り装置、２１、２２・・
・巻取りドラム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 靖 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 田中 茂 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H001 DD06 DD11 DD37 KK02 KK06 KK19 KK22 MM01 MM09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光海底ケーブルの内部に収容される光フ
   ァイバユニットであって、 熱可塑性樹脂のチューブと、 前記チューブ内にルースに収容された光ファイバ心線お
   よび防水用ジェリー状混和物とを備え、 さらに、前記チューブの外側に前記光ファイバ心線と平
   行に設けられた抗張力体と、前記チューブおよび前記抗
   張力体と一体に設けられた熱可塑性樹脂の被覆とを有す
   ることを特徴とする光ファイバユニット。
2. 【請求項２】 前記抗張力体が２組の線状体からなり、
   前記２組の線状体が前記チューブとほぼ接触して、前記
   チューブの中心軸に対し対向する位置に配置されること
   を特徴とする請求項１に記載の光ファイバユニット。
3. 【請求項３】 前記２組の線状体のうち、それぞれの組
   の線状体が複数本の抗張力体よりなることを特徴とする
   請求項２に記載の光ファイバユニット。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３に記載の光ファイバユニ
   ットの外周に鎧装構造が施されたことを特徴とする光海
   底ケーブル。
5. 【請求項５】 光海底ケーブルの内部に収容される光フ
   ァイバユニットの製造方法であって、 中空部に防水用ジェリー状混和物およびルースに光ファ
   イバ心線が導入された熱可塑性樹脂のチューブを押出成
   形する第１工程と、前記チューブの外側に前記光ファイ
   バ心線と平行に設けられた抗張力体を縦添えするととも
   に、前記チューブおよび前記抗張力体の外側に熱可塑性
   樹脂の被覆を押出成形する第２工程とを有し、 前記第１工程と前記第２工程とを別工程で行なうことを
   特徴とする光ファイバユニットの製造方法。
6. 【請求項６】 前記第１工程と前記第２工程とを同一工
   程で行なうことを特徴とする請求項５に記載の光ファイ
   バユニットの製造方法。