JPS60202412A - 光学フアイバ−ケ−ブルの構造 - 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】 本発明は光学ファイバー通信ケーブルのためのケーブル
構造に関する。

過去数年間、光学的に符号化された情報を効果的に移送
することができる光学ファイバーを開発するために大き
な努力が払われている。このことは、光学的ケーブルが
電気的な均等物よりも実質上小さくかつ軽いファイバー
を介して多量の情報を移送することができるという該ケ
ーブルの可能性に大いに依存している。しかしながら、
これらの光学ケーブルの性能は外部に加えられる機械的
応力によって大いに支配される。この応力は光学ファイ
バーを破壊する可能性があるだけでなく、ファイバーの
光学的伝達特性を低下させる。ファイバー全体の僅かな
彎曲（すなわち大屈曲）あるいはファイバーの表面に沿
った環状方向の乱れ（すなわち小屈曲）はファイバーの
伝達特性を著しく低下させる。従って、これらの伝達特
性の低下を少なくするために、ファイバーケーブルの中
のそれぞれのケーブルに加えられる応力を少なくするよ
うな努力が払われてきた。

例えば、米国特許第’１．．２３！ｆ、！ｔ／／号は、
それぞれの光学ファイバーを入れるための複数の構造上
の隔室をケーブル内に設ける光学ファイバーケーブル構
造について述べている。これらの隔室は、ファイバーと
隔室とがゆるく嵌合するように、そこに入れられる光学
ファイバーよりも実質上大きくなっている。上記米国特
許第！　、２３３；　、、！ｒ／　／号のアブストラク
トに述べられているように、この光学ファイバーのゆる
い嵌合は、従来の光学ファイバーケーブル構造の光学フ
ァイバーに本質的に加えられる横方向力又は圧縮力によ
って生じる伝達損失の増加及び伝達帯域の変化に打勝つ
ことができる。

この隔室を設ける設計の変形として、米国特許第１Ｉ、
０００．９３−号は、光学ファイバーを３本以上の金属
フィラメントの列内に配置し、核フィラメントは光学フ
ァイバーから離れて配置され、かつファイバーの軸線と
実質上等しい角度で交差する平面内に配置された光学フ
ァイバーケーブル構造について述べている。光学ファイ
バーと光学ファイバーを囲むフィラメントは熱硬化性合
成樹脂材料の内に埋込まれている。上記特許の第コ欄第
、２７行から始まる部分に述べられているように、［実
際、互に７．２０°をなす平面内の３本の金属フィラメ
ントの対称的な配置、又は直交する平面内のり本の金属
フィラメントの対称的な配置は、いかなる応力面におい
ても、張力に対する少なくとも１本のフィラメントの抵
抗及び圧縮力に対する一本のフィラメントの抵抗、又は
張力に対する２本のフィラメントの抵抗及び圧縮力に対
する７本のフィラメントの抵抗を提供する。このような
フィラメントはファイバーが応力に抵抗することを可能
にしかつ光学ファイバーの変形を防ぐことを可能にする
物理的特性を有する。」 このような構造のいずれもが短所を有する。隔室を設け
たケーブルは固有の非可撓性の嵩だかの大きすぎるケー
ブルとなり、従って手で容易に取扱うことができない。

光学ファイバーケーブルの多くの応用に対しこの制限は
きびしい。分離した強化部材によるさや状のマトリック
ス内に光学ファイバーを収容したものは、取扱いやすい
ケーブルを提供するが、分離した強化部材の存在によっ
て応力がもたらされかつ集中させられる。上に引用した
この構造の説明から明らかなように、圧縮力の加えられ
た強化部材は張力の加えられた強化部材と直接に対向す
る。この２つの強化部材間の平面内の対抗する力は、そ
こに含まれる光学ファイノ々−に最終的に向けられる包
込みマトリックス内の付加的応力をもたらす。

上記光学ファイバーケーブル構造の上述の欠点に鑑み、
本発明の光学ファイバーケーブルは光学ファイバーに伝
達される等しくない応力を最小にし、かつ取扱いが容易
なケーブル構造を提供して、光学ファイバーケーブルが
最適に使用される多くの応用において必要な綱車と滑車
によって使用できるように設計されている。

従って、本発明の一つの鑑点け、光学信号を伝達するた
めの光学ファイバー装置を有する通信ケーブルであって
、上記ファイ、）々−装置を囲み、実質上連続的に接触
しかつ実質上同心的な保護ジャケットを有し、該保護ジ
ャケットは比較的弾性係数の高い、押出し加工可能な材
料からつくられていることを特徴とする通信ケーブルを
提供することである。

さらに保護するために、保護ジャケット及びこれにより
包込まれた光学ファイ・ぐ−は緩衝装置内に包込まれる
。緩衝装置を形成する材料は、適当にやわらかくかつ柔
軟であって、ケーブルに横からの応力が加えられたとき
に弾性的に変形し、これＫよって包込まれた保護ジャケ
ットを外部からの応力から弧立させることができるよう
に選ばれる。このようなケーブルを有効に使用するよう
な状況にある要素から該光学ファイバーを保護するため
により以上の保護が必要な場合には、ケーブルは緩衝装
置の外部を装甲し、該緩衝装置が装甲装置と保護ジャケ
ットの間の空間を占めるようにすることができる。

詳細な説明から明らかなように、このケーブルの構造は
、光学ファイバーを、該光学ファイノ々−に加えられる
不釣合のいずれの応力からも有効に弧立させることがで
きる。

以下、本発明の実施例について説明する。第１図は本発
明による通信ケーブル１ｏを示す。該通信ケーブル１０
は、光学的に符号化された情報の形式の光学的エネルギ
ーすなわちこれによる信号を伝達するように設計された
７本以上の光学ファイバー１２を包含する。これらの光
学的ファイバー１２は現在色々な製造者から入手可能な
タイプのものである。

このようなファイバーの製造工程において、ファイバー
１２は代表的にはＲＴＶシリコンのような低屈曲弾性係
数の弾性体１４によって被覆され、この低屈曲弾性係数
の弾性体１４はファイバー１２の外面を囲みかつ実質上
これに連続して接触する。この低弾性係数の弾性体１４
は十分な柔軟性を有して、ファイバー製造装置内でファ
イバー１２が平らでない面に接触することによって、あ
′るいは製造工程における埃のがたまりゃ他の汚れによ
ってもたらされる応力がらファイバー１２を保護する。

低弾性係数の弾性体１４け、色々な方法、例えばファイ
バー１２をＲＴＶ液体のプール内で引張ることによって
オプティカルファイバー１２に塗ることができる。弾性
体１４は代表的には連続炉によって加熱することによっ
て硬化させられる。次に薄い保護層１６がファイバー１
２と低弾性係数の弾性体１４のまわりに設けられ、該保
護層１６は低モゾユール弾性体１４と実質上連続して接
触する。この保護層１６はファイバー１２に長さ方向の
堅さを与え、残った製造工程で発生する曲げ応力からフ
ァイバー１２を保護する。

保護層１６は、ナイロン、テフロン、ハイテレル等のよ
うな高弾性係数の材料からつくられる。保護層１６と低
弾性係の層１４は化学的に両立できるように選ばれ、そ
れらの相互反応によって結合したり化学分解が起きない
ようにする。低弾性係数の層１４と保ｎＭ１６を持つフ
ァイバー１２は一般には緩衝ファイバー１７として示さ
れるものである。緩衝ファイバー１７の例は次のような
ものである。すなわち、代表的には直径／、２．！；ミ
クロンのファイバー１２にダウ・コーニング・シルガー
ド（Ｄｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｓｙｌｇａｒｄ　）　／
　ｇ　’ｌのようなＲＴＶシリコンを塗る。被覆された
シリコンファイバーは代表的には２３０ミクロンの外径
となる。

ＲＴＶを被覆されたファイバーはデュポン（Ｄｕｐｏｎ
ｔ　）　社から入手できるテフロンＰＦＡによってさら
に被覆される。テフロンを被覆されたファイバーは代表
的にはＳθθミクロこの外径となる。

第１図は、ケーブル１０内の中央に幾何学的な形状をな
して配置された３本の緩衝ファイバー１７を示す。利用
される緩衝ファイバー１７の数はケーブル１０を介して
伝達しなければならない情報量に依存するものであり、
図面やこの説明で示されるファイバー１７の数は本発明
の制限として考えるべきでない。

第１図に示すケーブル１０はまた、緩衝ファイバー１７
によって形成される幾何学的な形状のまわりに押出し加
工された保護ジャケット１８を包含する。この保護ジャ
ケット１８はそれぞれの緩衝ファイバー１７の間とまわ
りのすき間のすべてを充填している。保護ジャケット１
８を形成する材料は、代表的には、２２．＋’ｌＣ（ク
コヤ）において？、０３　Ｘ　１０’　Ｋｔｐ／ｍ２（
／　ｘ　１０５ｐｓｉ　）より大きい屈曲弾性係数を有
するように選ばれる。この係数の値はケーブル１０に堅
くして、緩衝ファイバー１７を曲げることによって与え
られる応力を最小にする。好ましい実施例において、保
護ジャケット１８は、デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ　）社か
ら購入可能な、テフツエル（Ｔｅｆｚｅｌ　）　ＥＴＦ
Ｅとして知られている炭化弗素からつくられる。保護ジ
ャケット１８を形成する材料は、押出し工程中にファイ
バー１２の外側緩衝層１６を損傷せず、接着を可能とす
る溶隔？Ｉ１度を有するものが選ばれる。標準的な押出
し技術が、ファイｔ４−１２を保護ジャケット１８内に
組込むために使用される。しかしながら大きい屈曲によ
る伝達損失を避けるために、押出し工程中にケーブル１
０の長さ方向軸線に対するファイバー１２の傾き角度を
小さくするように注意が払われる。この傾き角度は３０
０より小さく、好ましくはθ０に非常に近いことである
。保護ジャケット１８内に包込まれ几ファイノ々−１７
がケーブル１０の軸線に対し釣合いのとれた幾何学的配
置となるようにも注意が払われる。緩衝ファイノぐ−１
７はまた、保護ジャケット１８内の緩衝ファイバー１７
間の分離を保持しながらできるだけ軸線に近接している
。

上に述べたケーブル１０は、大きな割合を占め　′る利
用のためにファイバー１２を実質的に保護している。し
かしながら、本ケーブルをより高い圧力と温度の条件の
もとで操作することができるようにするため、ケーブル
１０をさらに保護することが望ましいことがしばしばあ
る。例えば、クッション装置が保護ジャケット１８のま
わりに加えられる。緩衝装置２０（第２図の２０ａ、２
０ｂ）を形成する材料は、標準的押出し技術によって容
易に押出し可能なものが選ばれ、硬化しても横方向から
の応力から緩衝ファイバー１７を保護するに十分な軟か
さをもっている。代表的な例として、クッション装置は
ネオプレンからつくられる。ネオプレンはまた、僅かな
生霊導性を有するように形成することができる利点も有
する。このことは、ケーブル内にファイバー光学装置１
７に加えて電導体２２を設ける時に特に重要である。こ
のような電導体２２が第一図に示されている。好ましい
実施例において、電導体２２は、特定の利用に必要な電
流容量に対し十分な直径を有する銅線からつくられる。

電導体ｚ２は、代表的には、外側のテフロン絶縁体２３
によって弔電導性ネオプレンクッション装置２０から絶
縁されている。ケーブル１０への引張り応力の変化によ
る電導体２２の破壊またはねじれを避けるために、代表
的には電導体２２は保Ｗ！ジャケット１８のまわりにら
せん状に巻かれる。電導体２２のこの包込みは米国特許
第３．／θｔ、ｇｏｓ号に述べられているようなケーブ
ル製造技術によって行われる。

ネオグレンの第１層２０ａけ代表的には、ジャケット１
８のまわりに電導体２２を包込む前に保護ジャケット１
８の上に押出される。ネオプレンのこの層２０＆は、緩
衝ファイバー１７を、電導体２２の包込み作業中釦横方
向から与えられる応力から保護する。ネオプレン層２０
ａはまた、特に、これらの電導体２２がまわりを包込ま
れ・てネオプレン層２０ａの中に押込まれる時Ｋ、電導
体２２の多数の包込みの間に押出される。ネオプレンは
すでに述べたように半型導性にすることができるから、
電導体２２の間を電気的にシールドして電導体の混信を
減らすことができる。ネオプレ／の第一層２０ｂは電導
体２２の上に押出され、ネオプレンのケーブル１０は熱
硬化させられて、ネオプレンのこの外側層２０は７３な
いし７７のショア（Ｓｈａｒｅ）　Ａの範囲の硬度にな
る。外側ネオプレン層２０ｂの代表的な外径は約０．７
！ｔ、である。この硬度と厚さによってネオグレンはフ
ァイバー１２の横向きの応力に対する緩衝提供する。

最後に、しばしばケーブル１０を装甲することが望まし
くなる。装甲２４はケーブル１０の破壊に対し強化する
だけでなく、ファイバー１２の横向きの応力に対する保
護をなす。装甲２４は断面が環状で、代表的には、３％
以下の破壊ひずみの材料からなる／本文以上のより糸２
６　ａ　ｒ　ｂ　＋　ｃ等を包含し、該より糸は緩衝フ
ァイｉ４−１７　、保護ジャケット１８、及びクッショ
ン装置２０を囲む環状らせん（例えば、逆向きらせんの
装甲又は組ひも）を形成する。これらのより糸をらせん
に形成する技術は米国特許第３．／θ６．ｇｏｓ号に述
べられたものと類似する。

装甲２４のこの形状は、ケーブル１０に加えられる張力
を環帯の半径方向の圧縮力に変える効果を有する。この
圧縮力はその他の非釣合の半径方向力による圧縮力と同
じように、高弾性率の保護ジャケット１８に移される。

光学ファイノ４−１２はケーブル１０の長さ方向軸線に
近い中央部分であって、高弾性率の保護ジャケット１８
内の幾何学的に釣合いのとれた位置に配置されて、これ
らの釣合いのとれていない半径方向の力の影響を最小に
する。保護ジャケット１８はまたケーブル１０内の空間
及びすき間を満たしているので、デープル１０はより非
圧縮性に作られ、ファイ／４−１２又は緩衝ファイバー
１７に加えられる応力を制限する。

図示の実施例において、装甲２４けより糸の一つの層を
含む。これはあるトルク釣合いを提供し、捷た実質上装
甲２４が圧縮力に対抗し、しかして大小の曲げによる伝
達損失に抗して保護する。このような２重層装甲２４の
内側層は、代表的には外側装甲ワイヤよりも僅かに小径
の装甲ワイヤーで構成される。この構成は米国特許第３
．１０４　、ＩＩ！；号に述べられている。

本発明の詳細な説明は、添付した特許請求の範囲に記載
された発明から逸脱することなしに、該説明中のいくつ
かの部品の寸法、形又は配置を変更できるということを
理解することができるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学ファイバーケーブルの断面図
であり、第一図は本発明の第コ実施例の断面図である。 １０・・・・・・・・・ケーブル １２・・・・・・・・・光学ファイバー１４・・・・・
・・・・弾性体 １６・・・・・・・・・保護層 １７・・・・・・・・・緩衝ファイバー１８・・・・・
・・・・保護ジャケット２０・・・・・・・・・緩衝装
置 ２２・・・・・・・・・電導体 ２４・・・・・・・・・装　甲 Ｆｊｇ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）光学的信号を移送する光学ファイバー装置を包含す
   る通信ケーブルにおいて、上記ファイバー装置と実質上
   連続的に接触しかつ実質上同心的に包囲していて、比較
   的高い屈曲弾性係数の押出し加工可能な材料により形成
   された保護ジャケットを有することを特徴とする通信ケ
   ーブルＯ コ）上記保護ジャケットを形成する材料は、ココ、ダ’
   Ｃ（７λ’Ｆ）において少なくとも７．０３×１０’Ｋ
   Ｖ’ｍ　（／Ｘ１０　ｐ８１　）　ノ屈曲弾性係数有ス
   る特許請求の範囲第１項記載のケーブル。 ３）−Ｅ記光学ファイバー装置は、上記ファイバーと実
   質上連続的に接触しかつこれを包囲する低い屈曲弾性係
   数の材料によって緩衝され７’（７本以上の光学ファイ
   バーを包含し、外側層は上記低弾性係数の材料によって
   包囲しかつ実質上連続的にこれと接触し、かつ上記外側
   層は、上記低い屈曲弾性係数の材料のそれよりも大きく
   また上記保護ジャケットの材料のそれよりも小さいか等
   しい屈曲弾性係数を有する特許請求の範囲第１項又は第
   一項に記載のケーブル。 ４Ｌ）上記７本以上の光学ファイバーは、上記ケーブル
   と実質上同心的である、実質上釣合いがとれかつ接近し
   て一定間隔を置いた幾何学的位置に配置された複数のフ
   ァイバーからなり、該ファイバーは上記ケーブルの長さ
   方向の軸線の極近くに配置されている特許請求の範囲第
   ３項記載の通信ケーブル・ り上記光学ファイバーの各々は上記ケーブルの長さ方向
   の軸線に対し３０度以下のより角度である特許請求の範
   囲第９項記載の通信ケーブル。 ６）上記ケーブルはさらに、上記保護ジャケットを包囲
   しかつこれに実質上連続的に接触する、上記ファイバー
   の緩衝装置を有する特許請求の範囲第１項ないし第３項
   のうちのいずれか一項に記載の通信ケーブル。 ７）上記緩衝装置は、硬化させられるとｇｏショア（Ｓ
   ｈａｒｅ）　Ａ以下の硬度を有する押出し加工可能な材
   料からなる特許請求の範囲第６項記載の通信ケーブル。 ｇ）上記ケーブルはさらに、電気的エネルギーを該ケー
   ブルを介して伝達する電導装置を包含する特許請求の範
   囲第６項又は第７項に記載の通信ケーブル。 ｑ）上記電導装置は、上記ケーブルと実質的に同心の、
   釣合いのとれた幾何学的配置の上記緩衝装置内に配置さ
   れた複数の電導部材からなる特許請求の範囲第ｇ項記載
   の通信ケーブル。 ＩＯ）上記緩衝装置は、上記保護ジャケットと実質的上
   連続的に接触する押出し加工可能な材料からなる第１Ｎ
   ４と、該第１層と隣接した押出し加工可能な材料からな
   る第一層を包含し、該第一層は硬化後７θないしざ０シ
   ヨア（Ｓｈａｒｅ）　Ａの範囲の硬度を有する特許請求
   の範囲第５項又は第９項記載の通信ケーブル。 ／／）上記電導装置は、上記緩衝装置の第１層と第２層
   との間に配置され、さらに上記緩衝装置の上記第１層内
   の少なくとも７部に埋込まれている特許請求の範囲第１
   Ｏ項記載の通信ケーブル。 １．２）上記緩衝装置の少なくとも一部は、上記電導装
   置を電気的シールドするために半電導性である特許請求
   の範囲第５項又は第１／項記載の通信ケーブル。 ／３）上記ケーブルがさらに、３チ以下の破壊変形を有
   する材料の７本以上のより糸を包含して該ケーブルを装
   甲する装置を有し、核より糸は実質上上記緩衝装置を包
   囲するらせんを形成している特許請求の範囲第６項ない
   し第７．２項のうちのいずれか一項に記載の通信ケーブ
   ル。 ／り上記装甲装置によって形成されるらせん形状は実質
   上非圧縮性である特許請求の範囲第７３項記載の通信ケ
   ーブル。