JP2016004232A - 光ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増大や敷設作業性の低下を回避しつつ、光ケーブルの曲げによる伝送特性の低下を抑制した光ケーブルを提供する。
【解決手段】光ケーブル１は、並列された複数の光ファイバ心線２１を各々が備える複数のテープ心線２を備えている。シース材３は、複数のテープ心線２を一括に被覆している。複数のテープ心線２は、複数の光ファイバ心線２１の並列方向および長手方向に直交する向きに積層されている。複数のテープ心線のシース材に対する引き抜き力をＦ（Ｎ／３ｍ）とした場合、複数のテープ心線２の残留伸び歪み（％）は、（３／１３０００）×Ｆ＋０．０１よりも大きく、０．０５以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ケーブルに関する。

複数の光ファイバ心線を備えるテープ心線が複数積層され、これらがシース材で一括に被覆された構造を有する光ケーブルが知られている（例えば特許文献１から３を参照）。

特開２００３−２９５０１１号公報 特開２００６−２５１７６９号公報 特開２００７−１４８１８１号公報

運搬時のボビンへの巻き付けなどにより、上記の構成を有する光ケーブルが曲げられると、テープ心線の長手方向に直交する断面で見て曲げ径方向内側に位置するテープ心線に対して長手方向の圧縮応力が加わる。当該応力によりテープ心線が光ケーブル内で蛇行すると、光ケーブルの伝送特性低下の原因となる。

テープ心線を長手方向に沿って撚ることによって応力の分散が可能であるが、付加的な設備が必要であることから製造コストが増大する。また、使用時に撚られたテープ心線をほぐす必要があることから敷設作業性が低下する。

よって本発明は、製造コストの増大や敷設作業性の低下を回避しつつ、光ケーブルの曲げによる伝送特性の低下を抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる一態様は、光ケーブルであって、
並列された複数の光ファイバ心線を各々が備える複数のテープ心線と、
前記複数のテープ心線を一括に被覆するシース材と、
を備えており、
前記複数のテープ心線は、前記複数の光ファイバ心線の並列方向および長手方向に直交する向きに積層されており、
前記複数のテープ心線の前記シース材に対する引き抜き力をＦ（Ｎ／３ｍ）とした場合、当該複数のテープ心線の残留伸び歪み（％）は、
（３／１３０００）×Ｆ＋０．０１よりも大きく、
０．０５以下である。

上記の構成によれば、製造コストの増大や敷設作業性の低下を回避しつつ、光ケーブルの曲げによる伝送特性の低下を抑制できる。

実施形態例に係る光ケーブルの構成を示す横断面図である。 上記の光ケーブルが備えるテープ心線の構成を示す横断面図である。 光ケーブルの伝送特性を評価した結果を示す表である。

本発明に係る実施形態を以下に列記して説明する。

（１）：光ケーブルであって、
並列された複数の光ファイバ心線を各々が備える複数のテープ心線と、
前記複数のテープ心線を一括に被覆するシース材と、
を備えており、
前記複数のテープ心線は、前記複数の光ファイバ心線の並列方向および長手方向に直交する向きに積層されており、
前記複数のテープ心線の前記シース材に対する引き抜き力をＦ（Ｎ／３ｍ）とした場合、当該複数のテープ心線の残留伸び歪み（％）は、
（３／１３０００）×Ｆ＋０．０１よりも大きく、
０．０５以下である。

このような構成によれば、通常はできる限りゼロに近づけようとする残留伸び歪みを品質上の許容範囲内で積極的に利用し、かつテープ心線の引き抜き力の値を適切に設定することにより、曲げの径方向内側に位置しているテープ心線に作用する圧縮応力を緩和できる。したがって、光ケーブルの曲げによる伝送特性の低下を抑制できる。また、撚られた状態で複数のテープ心線がシース材により被覆される必要がないため、追加的な工程や設備が不要であり、製造コストの増大を回避できる。さらに、撚られた複数のテープ心線をほぐす作業が不要であり、敷設作業性の低下を回避できる。

（２）：（１）に記載の光ケーブルであって、
前記残留伸び歪み（％）は、（３／１３０００）×Ｆ＋０．０２５よりも大きい。

このような構成によれば、曲げの径方向内側に位置しているテープ心線に作用する圧縮応力をより緩和できる。したがって、製造コストの増加や敷設作業性の低下を回避しつつ、光ケーブルの曲げによる伝送特性の低下をより抑制できる。

添付の図面を参照しつつ、本発明に係る実施形態のより具体的な例について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各要素を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

図１は、一実施形態に係る光ケーブル１の構成を示す横断面図である。本明細書において「横断面」とは、光ケーブル１の長手方向から見た断面を意味する。

光ケーブル１は、複数のテープ心線２を備えている。各テープ心線２は、並列された複数の光ファイバ心線２１を備えている。図示の例においては、３本のテープ心線２が、光ファイバ心線２１の並列方向および光ケーブル１の長手方向に直交する向きに積層されている。さらに、それぞれ前記のように積層された３本のテープ心線２の組が、光ファイバ心線２１の並列方向に並列されることにより、光ケーブル１は、計６本のテープ心線２を備えている。光ケーブル１は、上記の向きに積層された少なくとも２本のテープ心線２を備える構成とされうる。

光ケーブル１は、シース材３を備えている。シース材３は、複数のテープ心線２を一括に被覆している。シース材３は、例えば、ポリ塩化ビニルやポリエチレンなどの熱可塑性樹脂からなる。

光ケーブル１は、一対のテンションメンバ４を備えている。各テンションメンバ４は、シース材３に被覆されている。一対のテンションメンバ４は、光ファイバ心線２１の並列方向における積層された複数のテープ心線２の両側において、光ケーブル１の長手方向に延びている。本例においては、各テンションメンバ４は、直径０．７ｍｍの鋼線である。各テンションメンバ４は、繊維強化プラスチック、アラミド繊維などからなる構成としてもよい。

図２は、各テープ心線２の横断面を示している。前述のように、各テープ心線２は、複数の光ファイバ心線２１を備えている。

各光ファイバ心線２１は、光ファイバ２１ａを備えている。光ファイバ２１ａは、例えば石英ガラスやプラスチックからなる。図示を省略するが、光ファイバ２１ａは、コアとクラッドを含んでいる。コアは、径方向の中心に配置されて第１屈折率を有している。クラッドは、当該コアの周囲を覆い、第１屈折率よりも低い第２屈折率を有している。

光ファイバ心線２１は、一次被覆２１ｂを備えている。一次被覆２１ｂは、光ファイバ２１ａを被覆している。一次被覆２１ｂは、例えば紫外線硬化性樹脂からなる。

光ファイバ心線２１は、二次被覆２１ｃを備えている。二次被覆２１ｃは、一次被覆２１ｂを被覆している。二次被覆２１ｃは、例えば、一次被覆２１ｂよりも硬質の紫外線硬化性樹脂からなる。

複数の光ファイバ心線２１は、それぞれの長手方向に直交する向きに並列されている。本例においては、各光ファイバ心線２１の直径は、０．２５ｍｍである。本例においては、４本の光ファイバ心線２１が並列されている。しかしながら、各テープ心線２が備える光ファイバ心線２１の本数は、２本以上で適宜に定められうる。

各テープ心線２は、被覆部材２２を備えている。被覆部材２２は、複数の光ファイバ心線２１を一括に被覆している。被覆部材２２は、例えば、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれかからなる。

光ケーブル１は、運搬時などにおいて、ボビンに巻き付けられる。本例においては、図１に示したシース材３の面３ａをボビンの径方向外側に向け、シース材３の面３ｂをボビンの径方向内側に向けて巻き付けが行なわれる。このとき、線Ｃで示すテープ心線２の積層方向における光ケーブル１の中央よりも面３ｂに近い位置に配置されているテープ心線２Ａは、巻き付けに伴う光ケーブル１の曲げの径方向内側に位置する。そのため、テープ心線２Ａには、光ケーブル１の長手方向に沿う向きの圧縮応力が加わる。当該応力により、テープ心線２Ａが光ケーブル１内で蛇行すると、光ケーブル１の伝送特性低下の原因になる。

テープ心線２を長手方向に沿って撚った状態でシース材３による被覆を行なえば、当該応力を分散できる。しかしながら、撚りを行なうための付加的な設備が必要となり、製造コストが増大する。また、使用時に撚られたテープ心線をほぐす必要があるため、敷設作業性が低下する。発明者らは、製造コストの増大や敷設作業性の低下を伴うことなく、光ケーブル１の曲げによる伝送特性の低下を抑制可能な構成について検討した。

光ケーブル１の製造過程においては、テープ心線２に残留伸び歪みが生ずることが知られている。過大張力による光ファイバ２１ａの破断を避ける観点から、残留伸び歪みは小さいほど好ましいとされている。発明者らは、この残留伸び歪みにより生ずる張力を積極的に利用することにより、曲げの径方向内側に位置するテープ心線２Ａに対して加わる圧縮応力を緩和できるのではないかと考えた。

他方、光ケーブルの特性を示すパラメータの１つにテープ心線の引き抜き力がある。引き抜き力は、長さ３ｍの光ケーブルを真っ直ぐにした状態で、シース材に被覆された複数のテープ心線を掴んで引っ張ることにより、当該複数のテープ心線がシース材から抜け始める力を意味する。すなわち、引き抜き力の値の大きさは、シース材内部におけるテープ心線の変位自由度の大きさに対応しており、引き抜き力の値が小さいほど、テープ心線はシース材内部において容易に変位できる。発明者らは、引き抜き力の値がある程度小さければ、曲げの径方向内側に位置するテープ心線２Ａに圧縮応力が加わった場合に、テープ心線２Ａがシース材３の内部で当該応力を逃がすような変位を行なうことが可能ではないかと考えた。

発明者らは、以上の考察に基づき、図１に示した構成を有し、引き抜き力の値を変化させた複数種の光ケーブルを作製し、長手方向に加える張力を変化させることで残留伸び歪みを変化させながら、伝送特性の評価を行なった。残留伸び歪みの値は、Ｂ−ＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｍｅｔｅｒ）を使用して測定した。伝送特性の評価は、まず直径１５０ｍｍのマンドレルに添わせて１周巻いた光ケーブルにおいて２４心分のループを形成した状態で波長１５５０ｎｍの光を入射させ、伝送損失を測定した。伝送損失が０．１ｄＢを超えなかった場合、マンドレルを直径１００ｍｍに変更して同様の測定を行なった。その結果を図３に示す。

図３においては、直径１５０ｍｍのマンドレルを用いて評価を行なった場合に、伝送損失が０．１ｄＢ以下であった光ケーブルを実施例として示している。伝送損失が０．１ｄＢを超えた光ケーブルについては、発明者らが所望する伝送特性が維持できなかった例、すなわち比較例として示している。さらに直径１００ｍｍのマンドレルを用いて評価を行なった結果、実施例１と実施例２に係る光ケーブルにおいて良好な伝送特性が維持されていた。

発明者らは、直径１５０ｍｍのマンドレルを用いた場合における実施例１から５に係る光ケーブルの評価結果に基づいて、残留伸び歪みε（％）とテープ心線２の引き抜き力Ｆ（Ｎ／３ｍ）が以下の関係式を満足する場合において、光ケーブルの曲げに起因する伝送特性の低下を抑制可能であることを見出した。

ε＞（３／１３０００）×Ｆ＋０．０１
ε≦０．０５

また、直径１００ｍｍのマンドレルを用いた場合における実施例１と２に係る光ケーブルの評価結果に基づいて、以下の関係式を満足する場合において、伝送特性の低下をさらに抑制可能であることを見出した。

ε＞（３／１３０００）×Ｆ＋０．０２５
ε≦０．０５

以上説明したように、本実施形態の構成によれば、通常はできる限りゼロに近づけようとする残留伸び歪みを品質上の許容範囲内で積極的に利用し、かつテープ心線２の引き抜き力の値を適切に設定することにより、曲げの径方向内側に位置しているテープ心線２Ａに作用する圧縮応力を緩和できる。したがって、光ケーブル１の曲げによる伝送特性の低下を抑制できる。また、複数のテープ心線２が撚られた状態でシース材により被覆される必要がないため、追加的な工程や設備が不要であり、製造コストの増大を回避できる。さらに、撚られた複数のテープ心線２をほぐす作業が不要であり、敷設作業性の低下を回避できる。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

各テープ心線２の形状は、図１と図２に示したものに限られない。例えば、隣接する複数の光ファイバ心線２１の間に位置する被覆部材２２の一部は、各光ファイバ心線２１の外周面に沿って窪んでいる形状としてもよい。また、複数の光ファイバ心線２１同士は、その長手方向において間欠的に離間することにより、各光ファイバ心線２１の一部は、他の光ファイバ心線２１に対して相対変位が可能とされている構成としてもよい。

１：光ケーブル
２、２Ａ：テープ心線
３：シース材
２１：光ファイバ心線
２１ａ：光ファイバ
２１ｂ：一次被覆
２１ｃ：二次被覆
２２：被覆部材
Ｃ：テープ心線の積層方向における光ケーブルの中央を示す線

Claims (2)

1. 並列された複数の光ファイバ心線を各々が備える複数のテープ心線と、
   前記複数のテープ心線を一括に被覆するシース材と、
   を備えており、
   前記複数のテープ心線は、前記複数の光ファイバ心線の並列方向および長手方向に直交する向きに積層されており、
   前記複数のテープ心線の前記シース材に対する引き抜き力をＦ（Ｎ／３ｍ）とした場合、当該複数のテープ心線の残留伸び歪み（％）は、
   （３／１３０００）×Ｆ＋０．０１よりも大きく、
   ０．０５以下である、
   光ケーブル。
2. 前記残留伸び歪み（％）は、（３／１３０００）×Ｆ＋０．０２５よりも大きい、
   請求項１に記載の光ケーブル。

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