JPH02294604A - 光ファイバテープ構造体および筒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、光ファイバの使用に関し、特に先ファイバが
筒（キャニスタ）から布設される状態において改良され
た特性を与える光ファイバと支持材料の構造体に関する
。

［従来の技術］ 光ファイバは、それらを通って伝達する光ビームが内部
全反射を受けるように光学的に純粋なガラスファイバの
束から成る。数１００メータまたは数１０００メータの
長さであってもファイバ内に向けられた光の入射強度の
可成の割合がファイバの他端で受光されることが可能で
ある。光ファイバは、高密度の情報がファイバに沿って
搬送されることができ、信号の性質が金属ワイヤ上で搬
送される電気信号と比べて各種の型式の外部の妨害を受
けることが少ないので、通信の応用において多大な可能
性を示す。さらに、ガラスファイバは重さか軽く、２酸
化シリコンのような非常に多二に存在する物質から形成
される。

ガラスファイバは、内側と外側の少なくとも２つの異な
った光学的屈折率のガラスのプレフォームまたは内部全
反射を保証するように被覆を有する単一のガラス組成物
を準備し、引き出し、押し出し、その他の方法によって
プレフォームをファイバに加工することによって、典型
的に製造される。それから光ファイバは、傷を付けたり
またはその他の損傷からガラスを保護するためのａｔ口
被覆と呼ばれる重合体層によって被覆される。寸法の例
として、典型的な形態のガラス光ファイバの直径は約０
．００５インチであり、重合体緩和被覆と光ファイバ束
の直径の和は約０．００８乃至０．０１０インチである
。

そのような非常に細い光ファイバのために、その光伝達
特性を減少する可能性のある損傷または応力を避けるた
めの光ファイバの取扱いは重要なこととなる。光ファイ
バは典型的に、層を形成するように並んで互いに隣接す
る多数の巻回を有する“ボビン″と呼ばれる円筒型また
は先細の円筒型基体上に巻かれる。１つの層の巻向が完
了した後、光ファイバのその他の層が第１の層の上部に
巻かれ、以下繰返される。巻かれた光ファイバのアレイ
は“ファイババック”と呼ばれ、ボビンの最終的な構造
体および光ファイバの巻かれた層は“筒（キャニスタ）
“と呼ばれる。後で光ファイバが使用されるとき、光フ
ァイバは通常解く動作において特定の応用に依存する解
く速度によって筒から引き出される。

［発明の解決すべき課題］ 光ファイバが急速において筒から引出される場合に、光
ファイバの巻回がファイバパックを共に保持する接着剤
によって筒上の位置を保持されなければならない。接着
剤は隣接する巻回の位置に光ファイバの各巻回を保持し
、層は筒上に最初に巻かれ、およびまた隣接する巻回お
よび層は引出される。接着剤の使用なしには先ファイバ
の引き出しは均一に規則正しく行うことはできず、多数
の分配（２以上の層を同時に引出す）、破損、または筒
から引出すとき破損を生じるようなその他の不規則を引
起こす。

筒からの光ファイバの成功した分配または引出しは、接
着剤の適用および形式に大きく依存する。

通常の接着剤は、層がボビン上に巻かれた後、層の巻回
に供給される。したがって接着剤の堆積は、光ファイバ
の各層が付着されるとき巻回処理を中断する必要がある
。さらに、正確な量の接着剤の付着は職人による部分的
に手作業によって形成される。接着剤の個々の各種応用
は、筒の性能において変化を生じることが可能である。

非常に少ない接む剤が領域に供給される場合に、多数の
巻回は一度にほどけて光ファイバの破損および４Ｕ　（
ｌｒを生じる。非常に多い接着剤が領域に供給される場
合に、引出すために必要な応力は非常に大きくなるであ
ろうし、光ファイバの歪みおよび損傷を生じる。

接着剤の形式もまた重要である。存在する接着剤はネオ
ブレンをベースとし、低温度でもろくなりやすい。もろ
い接着剤は、ファイバの引出し部分が残っている巻回か
ら分離する点で接着剤が破損するので不規則な引出しを
生じる恐れがある。

したがって、光ファイバをボビンに保持するための接着
剤の使用は、筒の引出し方法を使用する光ファイバ装置
の重要な問題である。分配装置のこの点の改良は、連続
して必要である。本発明はこれを十分に満たし、さらに
上述された利点を提供する。

本発明は、使用において光ファイバの破損および損傷を
引起こす可能性があるファイバ巻回の多数の分配を回避
するための、改良された光ファイバ構造体及び筒装置を
提供する。接着剤の性質に依存することおよびその適用
は除去され、巻回処理の中断の必要性は避けられる。引
出し中に光ファイバに供給される屈曲力は、その曲率半
径が増加される結果減少され、引出し中の破損の可能性
は少なくなる。最後に、自由落下、後の時点での敷設等
の応用において光ファイバの特性は強められる。

［課題解決のための手段コ 本発明による光ファイバ構造体は、平らな面を有する柔
軟性支持材料のストリップを具備する。

光ファイバは、柔軟性支持材料のストリップにその平ら
な面に沿って結合される。この先ファイバ構造体は、筒
を形成するためのボビン上に巻くことによって利用され
る。したがって、先ファイバの筒はボビンを含み、複数
の光ファイバ構造体の巻回は並んでボビン上に巻かれ、
構造体は柔軟性支持材料のストリップ、およびその柔軟
性支持材料のストリップに結合された光ファイバを具備
する。

光ファイバ構造体は、わずかに低い屈折率のガラス外被
の内部にガラスコアを有する通常の光ファイバ、および
それを保護するだめのガラス外被上の緩和被覆を具備す
ることが好ましい。支持材料のストリップは、光ファイ
バ構造体の長手方向こ延在する細長い柔軟性部材である
。支持材料はプラスチックテープであることが好ましい
。光ファイバは、適当な接着剤好ましくは紫外線硬化接
青剤を使用して柔軟性材料のストリップに結合される。

光ファイバ構造体は、光ファイバ構造体の複数の並んだ
巻回から形成される各層によって、通常の層にしてボビ
ン上に巻かれる。接着剤は、各巻回のための支持材料が
隣接する巻回に接触するように配置される場所において
、巻回を保持しおよびそれを保持するするために必要と
されない。少量の接着剤は、特に次の層が始められる段
階が繰返される領域（ステップバック領域）において、
谷層の端部を保持するために必要とされることもある。

本発明は、光ファイバの技術において改良された利点を
提供し、特にファイバが生成された後使用前にボビンに
巻かれ蓄積されるところの応用において使用される。本
発明のその他の特徴および利点は、以下の本発明の詳細
な説明、本発明の原理を例示によって示した関連した添
付図面において明らかにされるであろう。

［実施例］ 本発明にしたがって先ファイバ構造体は、・１′．Ｌ、
な面を有する柔軟性支持材料のストリップを！！備し、
光ファイバはその平らな面に沿って柔軟性支持材料のス
トリップに結合される。

第１図は、支持材料の柔軟性ストリップ１４に結合され
る光ファイバｌ２を具備する光ファイバ構造体ｌＯを示
す。光ファイバｌ２は、それぞれ異なった型式のガラス
から形成されたコア１６およびクラッド１８を含む。ク
ラッド１８のガラスは、コアＩ６のガラスよりも少し屈
折率が低い。クラッド１８の周りは、エボキシアクリレ
ートのような重合体材料の緩和被覆２０がある。そのよ
うな光ファイバ１２の処理は既知であり、本発明と直接
関係はない。

ストリップ１４を形成する支持材料は、マイラーのよう
な薄膜またはテープとして市販的されているボリ（エチ
レン　テレフタレイト）のようなプラスチック材料のテ
ープであることが好ましい。

光ファイバ１２は、任意の適当な手段、好ましくは接着
剤層２２によってストリップｌ４に結合される。

接着剤は、エポキシアクリレートのような紫外線硬化接
着剤が好ましい。それは第１図において示されるように
、ストリップｌ４の一表面の、全面または中央部上に付
着される。光ファイバ１２は、硬化されない状態の接着
剤を有する接着剤層２２に接触され、接触している間に
接着剤は紫外線に晒されることによって硬化される。

特別な実施例は本発明の方法を説明するために与えられ
ているが、いずれの点においても本発明を限定するもの
ではない。市販されているガラス光ファイバ１２は、約
０．００８乃至０．１０インチ、典型的には０．００８
インチの外径であり、通常巻枠上に設けられる。マイラ
ープラスチックテープのストリップｌ４は、厚さ約０．
（１００５インチ、幅約０．０１６乃至０．０２４イン
チであり、巻枠上に連続的な形態で設けられる。ストリ
ップの幅は、光ファイバｌ２の直径の少なくとも２倍で
あることが好ましく、光ファイバＩ２の直径３倍である
ことが特に好ましい。

約０．００［１５インチの厚さのエボキシアクリレート
接着剤は、ストリップ１４の一方の平らな面の中央領域
上に層２２として、約０．０１０インチの幅で、ストリ
ップｌ４の長手方向に沿って連続して被覆される。

接着剤が硬化されない状態において、光ファイバｌ２は
接着層２２の中央部に接触され、接着剤は、，接着剤を
硬化するための３００乃至３５０ナノメータ領域の十分
な光強度を生じる紫外線源に晒されることによって直ぐ
に硬化される。そのような硬化は典型的に約１秒のみ必
要とし、先ファイバのストリップへの結合は完成される
。

この結合動作は、ストリップがその巻伜から連続して解
かれおよび接着剤によって被覆され、光ファイバがその
巻枠から解かれおよび被覆されたストリップに接触され
、硬化されていない構造体が紫外線灯の下を通過される
連続の手段として連続的に行われる。硬化された構造体
１０は、その後巻取り装置の巻枠または直接ボビン上に
巻かれる。

本発明の処理は、特定の光ファイバ、プラスチックスト
リップ材料、接着剤材料または寸法のいずれも限定され
るものではないが、上記の方法が好ましい。

硬化直後またはその後の時のいずれかに、光ファイバ構
造体１０はボビン上に巻かれる。先ファイバ構造体１０
をボビン３２に巻くための巻線装置３０は、第２図に示
されている。ボビン３２は、円筒型であることができ、
または一端から他端までわずかに、約２度のテーバーで
次第に細くなる先細の円筒型であることもでき、いずれ
の場合においてもボビン３２は円筒軸３４を有する。ボ
ビン３２は、先ファイバ構造体１０を敷設するために案
内として機能するように、アルミニウム上に巻かれたス
チールワイヤの巻線を有して、典型的にアルミニウムで
形成される。

ボビン３２は、制御可能な方法において軸３４を中心に
ボビン３２を回転する巻線旋盤３６上に取付けられる。

さらに巻線旋盤３６は、光ファイバ１０がボビン３２上
に巻かれるときに一定の移動線に沿って動くことが可能
であるように、軸３４に平行な方向においてボビン３２
を移動する。巻線旋盤３６は、光ファイバ構造体１０を
まず初めにスチールワイヤ七にその後光ファイバ構造体
の前の層上に均一に置かれるようにするために、進行が
各方向において回転速度に調和するように調整される。

光ファイバ構造体ＩＯは、貯蔵巻枠３８から初めに供給
される。光ファイバ構造体１０か巻枠３８から解かれる
にしたがって、それは案内４ｏを通りローラの組４２上
を通過する。ローラ４２はファイバ１０に整列している
。さらに、ローラ４２の少なくとも１つは、スプリング
負荷された張力ローラ４４である。

張力ローラ４４は、ボビン３２上に巻かれるように先フ
ァイバ構造体ＬＯに適当な張力を供給するために、旋盤
３６と協同する。

最後の先ファイバ構造体１０を上部に具備するボビン３
２は筒（キャニスタ）４Ｇと呼ばれ、筒４Ｇは光ファイ
バの必要とされる使用に先立って貯蔵され、ボビン３２
に巻かれた光ファイバ構造体はファイババックと呼ばれ
る。使用中に、光ファイバ｛苦遺体１０はボビン３２か
ら解かれ、引出しまたは布設と呼ばれる動作において筒
から取出される。第３図において示されている典型的な
引出し方法において、光ファイバ１０はボビン３２０円
筒軸３４にほぼ平行に一時に１巻きずつ取出される。先
ファイバ構造体ｌＯが引出されるとき、曲率半径４８が
光ファイバ１２の半径の少なくとも約４０倍以上である
ことが好ましいと仮定する。この曲率半径は、光ファイ
バＩ２の表面で１平方インチあたり約２５（１，０１）
Ｏボンドの屈曲圧力に応じる。引出し中の非常に小さい
曲率半径は、光ファイバを壊すことおそれがある。光フ
ァイバ１２のそれぞれの巻回間で接着剤を使用する従来
の処理において、引出し中の解放力は大きく、ある程度
小さい曲率半径４８を生じる。本発明の光ファイバ構造
体を使用する本発明の方法において、解放力は減少され
、曲率半径４８が小さくなることがなくなり、ファイバ
上の屈曲圧力もまた減少し、したがって引出しの力によ
る光ファイバ１２の損傷の可能性を減少する。

第４図および第５図は、引出し中のファイババックの部
分としてボビン３２上の光ファイバ構造体１０の配置を
示している。それぞれの場合において、光ファイバ構造
体１０は図の右方に引出される。巻回動作において、１
つの層は左から右に巻かれ、その上の層は右から左に巻
かれ、この順序が繰返される。この巻同方法は、第４図
において示されているような本発明の光ファイバ構造体
用の“困難な′解く方向、および第５図において示され
ているような“容易な″解く方向を生じる。“容易な゜
解く方向は比較的大きい曲率半径４８に対応し、“困難
な″解く方向は比較的小さい曲率半径４８に対応する。

両者の場合において、曲率半径４８は本発明のようにス
トリップ支持を具備しない先ファイバの巻回間で接着剤
が使用されるとき経験されるよりも大きく、過度の高い
屈曲応力による光ファイバ１２の故障の可能性を減少す
る。

第４図および第５図のファイババックをより詳しく調べ
ると、任意の層の光ファイバ１２は一般にボビン３２上
に並んで配置されるが、ストリップ１４の直立部分５０
によって分離される。直立部分５０は構造体】０の隣接
する巻回上に多少重なり、ボビン３２上の位置にそれを
保持する。構造体ｌＯがボビン３２上に張力を与えられ
て巻かれるので、ストリップｌ４の上に重なった部分は
隣接する巻回の位置を保持するように作用する。次の上
の層もまたこの機能を助け、そのため多層がボビン３２
上の場所において堅くしかし解放できるように保持され
る。

ストリップ１４の幅が先ファイバ１２の直径の約２倍よ
りも小さい場合に、直立部分５０の長さは示された方法
において機能するのに不十分であり、ストリップの幅と
直径の比が約３であるとき最良の特性が与えられること
が認められた。幅が光ファイバ１２の直径の約３倍以上
であるとき、それはスムースな引出し動作の障害となる
。したがってストリップ１４の幅は、光ファイバＩ２の
直径の約２乃至３倍であることが好ましい。

第５図の“容易な゛解く方向において、光ファイバ構造
体は、直立部分５０が解かれるべき光ファイバ構造体１
０の次の巻回に対して押すように、ボビン３２上に巻か
れる。解かれる間、構造体１０の各巻回の自由な解放を
阻げる傾向のある圧力はなく、その結果、非常に低い解
放力および大きい曲率半径４８が得られる。第４図の“
困難な″解く方向において、各直立部分５０は解かれる
ときそれに先立って巻回を押す。解く間、自由な引出し
を妨げるような次の巻回から直立部分５０の小さい応力
がある。結果としては、大きい解放力と小さい曲率゛４
′径４８が必要である。

本発明の方法は、ほとんどの場合に、光ファイバ構造体
の各層の大部分において接着剤の使用の必要性を避ける
。しかしながら接着剤は、ファ・イバパヅクの幾つかの
特に限られた部分において使用されることができる。そ
のような部分は、上層の位置を保持する作用をするよう
な上の層がないファイババックの一番上の層である。

接着剤が限られた瓜において使用されることができる別
の場所は、各層の端部である。′ステップバック″方法
は、第６図において示されているような各層の端部で使
用される。各層の巻回の完成で、円筒軸３４に平行な方
向に沿ったボビン３２の移動方向は、光ファイバ構造体
１０の次の層が前に置かれた層の上に置かれることがで
きるように、反対にされる。図において、第１の層６０
は左から右に巻かれる。第１の層６０が完了すると第２
の層６２は第１の層６０の上に右から左に巻かれる。第
２の層６２の一番右の巻回６４は、第１の層ＢＯの一番
右の端部で正確に始まらず、その代わりに幾つかの巻回
だけステソブを戻される。そのような巻回におけるステ
ップバック方法は、光ファイバ構造体１０がボビン３２
から後に解かれるとき、もつれが発生する可能性を減少
する。したがって光ファイバ構造体１０は、第１の層Ｂ
Ｏの一番右の端部から第２の層６２の一番右の巻回６４
までの過渡部６Ｂが形成されなければならない。幾つか
の環境において過渡部Ｂ６は、光ファイバ構造体１０の
巻回に直接与えられる少しの量の接着剤を使用しなけれ
ば可能ではない。

余分の接着剤が必要とされる場合には常に、第２図の装
置においてボビン３２上に巻かれるとき、光ファイバ構
造体ＩＯに供給されることができる。

接着剤スプレーヘッド７０は、接着剤が、上部層の巻回
中および端部の過渡部のような所望され得る選択された
位置で構造体１０上に直接噴射されることができるよう
に、ボビン３２の上に支持される。

ステップバックの過渡部の設計のために、全部のファイ
バパックが巻かれた後に接着剤を供給することが可能で
あり、巻き動作に対する中断を減少する。

解かれた後、本発明の光ファイバ構造体は、特別な応用
に対応する付加的な利点を生じることができる。ストリ
ップＩ４は、構造体１０に力を与えるような強くて柔軟
性のある材料で形成されることができる。加えられた力
は、別な方法で可能な力より大きい力を使用して引出す
ことを可能にする。

幾つかの応用において光ファイバはまた、それが筒から
取出され、光信号が送られ受光される端部で抑制される
ことを除いて、横断方向（つまりファイバの軸に垂直な
方向）において自由に空気中を落下される“自由落下″
応用において使用される。この場合、および光ファイバ
が落下されまたは空気を通して横に引っ張られるその他
の応用において、ガラスファイバ１２に固定されるスト
リップｌ４は、まさにバラシュートと同じ動作をする空
気を通る光ファイバの移動に抵抗しそれを遅くする高い
横の引っ張り係数を有する。空気を通るより遅いファイ
バの移動速度は、それが長い時間空気内に残ることを可
能にし、または言い換えると長く　“浮いて゛いられる
。これは、空気内の時間を増加させ、移動速度を減少さ
せて、多数の応用のための使用において非常に適応性が
ある。通常の光ファイバと比べると、引出し光ファイバ
構造体の改良された構造は、特に光ファイバの長い長さ
のまたはファイバの湾曲した軌道が必要とされる応用に
おいて重要な利点である。

したがって本発明は、筒から引出される前及び後の両方
で光ファイバの改良された特性を与え、筒の巻回動作の
効率を改善する。大部分のファイババックの接着剤を不
要にすることは、巻回の誤りが発見されたとき光ファイ
バ構造体を巻回動作中に解くことを可能にする。本発明
の好ましい実施例が本発明の効果のために詳細に説明さ
れたけれども、各種修正が本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに達成可能である。したがって、本発明は特
許請求の範囲を除いて限定されるべきてはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、支持部に結合された光ファイバを具備する光
ファイバ構造体の斜視図である。 第２図は、本発明の方法を使用する筒を形成するために
ボビンに先ファイバを巻くための装置の概要的な斜視図
である。 第３図は、部分的に解かれた筒の拡大した斜視図である
。 第４図は、″困難な”方向における光ファイバの層の引
出しを説明するファイババックの概要図である。 第５図は、上部層が解かれた“容易な”方向における次
の層の引出しが下の方法である引出しの後の段階で、第
４図のファイババックの概要図である。 第６図は、層の間の安定なステップバックを説明する第
１図の筒の詳細な拡大図である。 ＩＯ・・・先ファイバ構造体、１２・・・光ファイバ、
１４・・・ストリップ、１６・・・コア、ｌ８・・・ク
ラッド、２０・・・緩和披覆、２２・・・接着剤層、３
０・・・巻線装置、３２・・・ボビン、３４・・・軸、
３６・・・巻線旋盤、４６・・・筒、４８・・・曲率半
径。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）平らな上面を有する柔軟性支持材料のストリップ
   と、 平らな上面に沿って柔軟性支持材料のストリップと結合
   する光ファイバとを具備する光ファイバ構造体。
2. （２）支持材料がプラスチックテープである請求項１記
   載の光ファイバ構造体。
3. （３）テープがマイラーで形成される請求項２記載の光
   ファイバ構造体。
4. （４）支持材料のストリップは、厚さが約０．０００５
   インチ、幅が約０．０１０乃至約０．０２０インチであ
   る請求項１記載の光ファイバ構造体。
5. （５）光ファイバが、紫外線硬化接着剤によって柔軟性
   材料のストリップに結合されている請求項１記載の光フ
   ァイバ構造体。
6. （６）光ファイバは、 第１の型のガラスのコアと、第２の型のガラスの外被と
   を有するガラスファイバと、 ガラスファイバの上の緩和外被とを具備する請求項１記
   載の光ファイバ構造体。
7. （７）光ファイバは、直径が約０．００８インチ乃至約
   ０．０２０インチである請求項１記載の光ファイバ構造
   体。
8. （８）支持材料のストリップの幅が、光ファイバの直径
   の約２倍以上である請求項１記載の光ファイバ構造体。
9. （９）柔軟性支持材料のストリップと、 柔軟性支持材料のストリップと結合する光ファイバとを
   具備する光ファイバ構造体。
10. （１０）ボビンと、 並んでボビン上に巻かれた光ファイバ構造体の複数の巻
    回とを具備する光ファイバの筒において、光ファイバ構
    造体が、 柔軟性支持材料のストリップと、 柔軟性支持材料のストリップと結合する光ファイバとを
    具備する光ファイバの筒。
11. （１１）ボビンが先細の円筒型である請求項１０記載の
    筒。
12. （１２）光ファイバ構造体が、柔軟性支持材料のストリ
    ップが隣接する巻回の位置を保持するように巻かれてい
    る請求項１０記載の筒。