JPH03200905A

JPH03200905A - 光ファイバケーブル

Info

Publication number: JPH03200905A
Application number: JP2089295A
Authority: JP
Inventors: John James Blee; ジョン　ジェームス　ブリー; Iii Nathan E Hardwick; ネイサン　エヴェレット　ハードウィック　サード; Laverne C Hotchkiss; ラヴァーン　チャールズ　ホッチキス; Dan L Philen; ダン　ラッシター　フィレン
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1990-04-05
Publication date: 1991-09-02
Also published as: AU622004B2; EP0391616A2; AU5234590A; CA1332302C; EP0391616A3; US4974926A

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）本発明は、光ファイバケーブル、特に水中光ファイバケ
ープ）Ｖに関する。

（従来技術の説明）近年、光ファイバケーブルの付設距離が伸びて、水中で
の付設の必要性が増加している。一般に、水中ケーブル
は、複数の光ケーブルをリボン状に具備するコア部を有
している。コア部は、完全な陸上用光ファイバケーブル
または、プラスチックジャケット層および／または強度
部材を有している。更に、コア部は、外部シース部（外
被と称される）で被覆され、複数の金属製強度部材層と
、より糸埋設層と、タール含有より糸外部保護ラップを
具備している。従来は、ケーブルの外部シース部の強度
部材は、亜鉛メツキのスチールワイヤのより糸材料で構
成されていた。コア部とは、強度部材のケーブル内部と
外部シース部の埋設層を意味する。

水中ケーブルが配置されると、水がより糸層に侵入し、
ケーブル外装ワイヤの裂は目に拡散する。

その理由は、外部保護より糸ラップ上のタール状コーテ
ィングは、完全に水をブロックするシースではないから
である。水が強度部材と接触すると、水素が発生する。

１３１０ｎｍと１５５０ｎｍの動作波長における水素を
誘発する減衰が、従来の亜鉛メツキワイヤの強度部材を
含む外装水中光ファイバケーブルで、観測された。研究
成果によれば、コア部そのものは、水素を発生しないと
きでも、付加的な損失が発生しうる。

水素は、２つのメカニズムの１つまたはその両方により
発生する。最初の第１のメカニズムは、金属の自己腐食
である。金属は、比較的高い化学的または電気化学的活
性度を有して（これは、活性金属と称する）、比較的低
い化学的または電気化学的活性度を有する金属よりも、
水素を発生する可能性が高い。

第２のメカニズムは、電気的障害（ｅｌｅｃｔｒｉｃａ
ｌｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ）である。この障害は、金属
間のがルバー二電池機構であり、自然発生的に形成され
る比較的離間したアノードとカソードとを有する電気セ
ル機構であり、腐食緩和機構（ケーブルに使用されるカ
ソード保護）であり、または、他のカソード保護システ
ムからの、または電流の大地帰還構成から発生する浮遊
電流からの干渉機構である。

電気障害は、ケープに電流を誘起させ、ケーブルを腐食
させる、即ち、ケーブルに水素を発生させる。この腐食
をさけるために、ケーブルをカソード保護システムを用
いて、カソード化するが、これはまた、水素の発生につ
ながる。

電気障害は、変電所帰還用の低抵抗グランドパスとして
機能してしまうケーブルにより発生する電流として現れ
る。緩和は、電力損失点における電流結合か、ケーブル
をカソード化するケーブル上のカソード保護システムに
関係する。

更に、電気障害は、海水のみならず真水中に配設された
ケーブルにも、水素を発生させる。更に又、電気障害は
、外部シースシステム内の非活性金属の使用にも拘らず
、水素を発生させる。非活性金属とは、比較的高い化学
的または電気化学的活性度を有しない金属である。更に
悪いことには、水素発生は、駆動電圧の高低にかかわら
ず、発生する。

ケーブルの外部シースは、タール状材料を塗布したより
糸を有しているために、発生した水素は、ケーブルから
放出し、損失は、発生しないと考えられてきたが、この
仮説は、誤りであることが分かった。

水素は、簡単かつ完全には、ケーブルから拡散しない。

外部強度部材の亜鉛メツキワイヤの近傍の水が、亜鉛で
コートされた即ち亜鉛メツキされたワイヤと反応すると
、腐食の原因となる。この腐食が水素発生の原因となる
。ケーブル内で発生した水素は、ケーブルの割れ目を占
有する。泡が形成されるが、その大きさは、顕微鏡サイ
ズである。ケーブルから放出する水素は、比較的大きな
泡だけである。より糸タール層では、水がケーブル内に
侵入するが、水素の泡は、ケーブルから放出する程十分
大きい泡に合体できない（ただし、水素の発生速度が非
常に速い場合は別である）。

水素は、水に溶けないので、ケーブル内に残る。

内部圧力が、外部圧力に打ち勝つまで、泡は、残るので
、光ファイバ内の損失は、水中のケーブルの深さに比例
する。３２フイートの深さの水中では、水圧を克服する
ためには、余分の圧力が必要である。

従来技術では、ケーブル内の水素発生の問題を腐食のメ
カニズムとして認識していた。英国特許第２１４５５３
６号によれば、水中光ファイバは、中央耐引張部材と、
アルミ製のプレッシャタイト構造と、耐引張部材とを有
する。中央耐引張部材は、非金属材料製か、プレッシャ
タイト構造が銅製で、中央耐引張部材が、非金属材料製
か銅製である。低い化学的または電気化学的活性度の金
属が選択される。他の問題解決のケーブルは、ガルバー
ニ電池の形成を阻止する金属の使用である。

第４の実施例は、化学的または電気化学的活性度の高い
全ての金属部材に金属コーティングをすることである。

他の失地例では、全ての金属または、少なくとも化学的
または電気化学的活性度の高い全ての金属部材に非金属
コーティングをすることである。

化学的または電気化学的活性度の高い金属を含む強度部
材に非金属コーティングしても、ある条件下では、水素
のコア部への拡散に起因する伝送媒体の劣化が起こる。

いずれの従来技術も、電気障害の問題を述べたものはな
い。このことは、水素発生の第２のメカニズムが述べら
れていないことからも明らかである。

（発明の目的）本発明の目的は、ケーブルの伝送媒体の劣化が無く、水
素の発生を抑止できる水中ケーブルの提供である。また
、腐食による水素発生と電気障害による水素発生の問題
を解決するケーブル構造の提供である。また、複数の異
なるコア部に使用される外部シース部を有する、水素を
発生させない強度部材の提供である。

（発明の概要）本発明の水中光ファイバケーブルは、光ファイバ伝送媒
体を有するコア部と外部シースシステムを有する。この
コア部は、陸上用ケーブルを含んでもよい。この外部シ
ースシステムは、強度部材システムを含み、このシステ
ムは、軸方向に伸びた複数の強度部材を有し、プラスチ
ック材料で被覆された金属材料を含む。強度部材に含ま
れる金属部材は、比較的低い化学的または電気化学的活
性度を有する。実施例では、強度部材は、ステンレスス
チール製で、そのカバー材料は、ポリエチレンである。

水中ケーブルは、陸上用ケーブルを有するコア部と外部
シースシステムとを有する。この陸上用ケーブルは、コ
アとプラスチックジャケットを有するシースシステムと
を有する。この陸上用ケーブルの周囲に、比較的低い化
学的または電気化学的活性度を有する金属製の複数の強
度部材を有するシースシステムが配置されている。各層
の強度部材は、ケーブルコアの軸方向に沿って、螺旋状
にかつち密に巻回されている。強度部材上に保護ラップ
が配置される。

（実施例の説明）第１図に、本発明のケーブル２０を示す。このケーブル
２０は、複数の光ファイバ２４−２４をを有するコア部
２２を有し、この光ファイバ２４−２４は、それぞれ結
合ユニット２５−２５の形で構成されている。光ファイ
バ２４−２４は、環状部材２６内に配置され、この部材
２６は、ポリエチレンのようなプラスチック材料で構成
されている。通常、光ファイバには、ケーブルに沿って
流れる水を阻止する手段が具備されている。第１図のケ
ーブルでは、水阻止構成物２８は、環状部材２６を充填
し、更に、光ファイバ間、ファイバユニット間の裂は目
を充填する。被覆光ファイバの断面積と環状部材内の面
積との比率は、所定値を越えないほうがよい。

環状部材２６の周囲には、２つの金属シールドを含むシ
ースシステムが配置されている。内側のシールド３０は
銅製であり、外部シールド３２はステンレススチール製
である。更に、シースシステムは、軸方向に伸びた複数
の強度部材３４−３４を有し、この強度部材３４は、プ
ラスチック材料製のジャケラ′）３６に埋設されている
。更に、別のポリエチレン製のジャケット（図示せず）
がプラスチックのジャケット層３６を被覆してもよい。

第２図に示すような水中ケーブル用に、ケーブル２０は
、外被システム４０（第１，３図）を有している。この
方法の利点は、陸上用の標準ケーブルを製造し、水中用
には、外被システムを付加するだけでよい点である。

第１，３図において、外被システム４０は、強度部材４
２−４２の２つの同軸層を有している。

内部層４３は、プラスチックジャケット層３６とより糸
の埋設層４１で、分離されている。同様に、外部層４５
は、内部層４３と埋設層４４で、分離されている。例え
ば、タール状材料４７で充填されたより電装の保護ラッ
プ４６は、強度部材の外部層４５の周囲に配置Ｊトれて
いる。強度部材の２層以下が埋設層で分離された隣接層
とともに外被システムに使用される。

ケーブルが水中で使用されたときの水素発生の問題を解
決するために、強度部材４２−４２は、特別な方法で形
成される。この不要に発生した水素が、光ファイバコア
内に拡散し、光ファイバ伝送に損失を発生させる。ガラ
ス内に存在する水素が、分子状態で残留し、あるいは、
分解したり、ガラスに化学結合する。この分子状態では
、水素は、１１００から１６００ｎｍで一連の吸収ピー
クを有し、１２４０ｎｍで比較的強いピークを有する。

強度部材４２−４２の金属部４８は、比較的高い化学的
または電気化学的活性度を有しない。ステンレススチー
ルのような金属は、比較的低い化学的または電気化学的
活性度を有し、実施例で使用されている。更に、本実施
例では、各強度部材は、１２ゲージのステンレススチー
ルワイヤである。

第４図に、従来技術のケーブル５０が図示されている。

このケーブル５０は、コア部５２、強度部材の層５４−
５４と、それらを分離する埋設層５６−５６がある。タ
ール状材料で充填されたより糸ラップの外部層５８は、
強度部材の外部層を被覆する。強度部材５４−５４は、
亜鉛メツキ鋼製である。近年、誘電体材料または、比較
的低い化学的または電気化学的活性度を有する材料で強
度部材を製造すれば、水中ケーブルには十分であると考
えられてきた。

従来技術で見過ごしていた点と水素発生の観点から重要
な点は、電気障害である。これは、カソード反応または
水の加水分解の結果が水素の発生に結び付く。例えば、
電圧が水中ケーブルに印加されると、水が分解し、水素
イオンを発生させる。

これは、比較的低い化学的または電気化学的活性度を有
する強度部材を使用しても、発生する。このような電気
障害の発生の原因は、ある状態では、腐食の発生を防止
するために、ブリッジピア、パスプライン、電話ケーブ
ルあるいは、他の水中構造物の近傍に、反腐食ポテンシ
ャルを必要とするからである。又、水素の発生は、海水
のみならず真水中でも起こる。

亜鉛または、アルミのような活性金属を、比較的低い化
学的または電気化学的活性度を有する金属で置換しても
不十分である。その理由は、浮遊電流のような電気障害
からの電解生成物は、残留するからである。不活性金属
を選択することにより（費用の観点から金、プラチナ等
の非常に不活性な材料は除外されるが）、金属を水にた
いして非導電性にし、設置されたケーブルに小さなダメ
ージがあるにも拘らず、水素の発生には不十分な不活性
金属にできる。水素は、簡単にはケーブルから放出せず
、長い時間かかつて形成されるので、生成速度が小さく
ても最終的には、問題となる。

ケーブル２０が水素を形成しないようにするため、強度
部材４２−４２の金属部４８は、プラスチック材料（例
：ポリエチレン）の層６０（第１゜３図）で個別に被覆
される。これは、強度部材の金属が比較的低い化学的ま
たは電気化学的活性度を有していても行う。−船釣に、
強度部材を十分に被覆するプラスチック材料の厚さは、
０．１００ｍである。第４図に示すように、従来の強度
部材は、被覆されていない。

第１．３図から分かるように、外被システムの各層の強
度部材は、連続している。一方、コアケーブルの強度部
材３４−３４は、プラスチック層に埋設され、ケーブル
の周辺に離間して配置される。従って、ケーブル２０の
貫通は、内部シースシステムの部分よりも、外被の強度
部材を切断するほうがはるかに起こりえる。また、外部
の力によるダメージは、内部シースシステムの部分より
も、外被の強度部材を破損するほうがはるかに起こりえ
る。

（発明の効果）本発明の水中ケーブルのコアまたはコアケーブルは、水
素を発生させない。このケーブルは、腐食に起因する水
素も、電気障害に起因する水素も発生させない。本発明
のケーブルのテストでも、本発明の光ファイバは、付加
的な損失を発生させなかった。また、海水または、真水
中に配置されても、電気障害の存否に拘らず、本発明の
光ファイバは、付加的な損失を発生させなかった。

テストされたケーブル断面は、湖に配置されたケーブル
と同一のシースと外装を有していた。テストされたケー
ブルの一部は、電力が流されず、他のものは、通常期で
経験する電力以上の電力が流された。２６０日以上のテ
スト後も、電力の流されなかったケーブルには、水素の
発生は見られなかった。一方、電力の流されたケーブル
では、従来技術の亜鉛メツキの外装ケーブルに比較して
、２桁低い水素発生速度であった。

上記は、本発明の一実施例の説明であり、当業者は、種
々の変形例を考えうるが、これらは、本発明の技術的範
囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る光ファイバを示す図、第２図は
、第１図の光ファイバが水中に配置された図、第３図は、本発明に係る光ファイバの断面を示す図、第４図は、従来の水中ケーブルを示す図である。１−３１一３２ＦＭＣ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光伝送媒体を含むコア部と、外部カバーを含む外
部シースシステムとを有する水中光ファイバケーブルに
おいて、前記外部シースシステムは、軸方向に伸びた強度部材を
有し、この強度部材は、化学的または電気化学的活性度の低い
金属材料からなり、プラスチック材料で被覆されている
ことを特徴とする光ファイバケーブル。
（２）前記金属材料は、ステンレススチールであり、前
記プラスチック材料は、ポリエチレンであることを特徴
とする請求項１記載のケーブル。
（３）前記外部カバーは、タール状材料を充填されたよ
り糸層を含むことを特徴とする請求項１記載のケーブル
。
（４）前記強度部材が、前記コア部に螺旋状にかつ連続
して巻かれることを特徴とする請求項１記載のケーブル
。
（５）コア部は、プラスチックジャケットを、前記外部
シースシステムは、埋設層を含み、この埋設層は、プラ
スチックジャケットと前記少なくとも１つの強度部材の
層との間に、プラスチックジャケットと係合して配置さ
れることを特徴とする請求項１記載のケーブル。
（６）前記外部シースシステムは、少なくとも２つ強度
部材層を含み、ケーブルは、前記２つ強度部材層の間に配置される埋設
層を有することを特徴とする請求項１記載のケーブル。
（７）光ファイバ伝送媒体を含むコア部と、このコア部
を被覆する外被システムとを有する光ファイバケーブル
において、前記外被システムは、軸方向に伸びた強度部材と外部カ
バーとを有し、この強度部材は、化学的または電気化学的活性度の低い
金属材料からなり、プラスチック材料を含むカバーで個
々に被覆されていることを特徴とする光ファイバケーブ
ル。
（８）コア部は、プラスチックジャケットを、前記外部
シースシステムは、埋設層を含み、この埋設層は、プラ
スチックジャケットと前記少なくとも１つの強度部材層
との間に、プラスチックジャケットと係合して配置され
ることを特徴とする請求項７記載のケーブル。
（９）前記外部シースシステムは、少なくとも２つ強度
部材層を含み、ケーブルは、前記２つ強度部材層の間に配置される埋設
層を有することを特徴とする請求項７記載のケーブル。
（１０）前記外部カバーは、タール状材料で充填された
より糸層を含み、前記各強度部材が、前記コア部に螺旋
状にかつ連続して巻かれることを特徴とする請求項７記
載のケーブル。