JPS60239702A - 光フアイバにおける水素ガスの吸収防止措置を施した光フアイバ・ケーブル - 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】 技術分野 本発明は、光ファイバにおける気相の水素・の吸収に対
ｊる保護措置を行なった通信用光ファインくケーブルに
関する０ 従来技術及びその問題点 水素の吸収は光フアイバ特性に対して有害な作用を及ぼ
し、就中気相の水素に対する光ファインく自体の露呈に
伴つ℃生じる減衰の増加ならびに機械的特性における劣
化を挙げることができる０１本以上の光ファイバからな
るケーブルにおいては、（ケーブル内外いずれの部材か
らの）発生状態の如何を問わず水素の作用を光ファイン
ゝが受けろ場合、光ファイバの伝達特性においてしばし
ば劣化が生じろ。

実際には、原則として最初に顕著となり「に見えろ大き
な減衰作用であるが、光ファイン（の機械的特性さえも
また変化を生じる結果となる。

実際、このような条件下にあった光ファイン（は、特に
１ミクロン２超える波長の場合、即ち信号を伝達するた
め使用される波長間隔において、減衰の増加を呈するこ
とが判ろ０ 本出願人の“行なったテストは、一旦光ファイノく内部
で拡散すると、光信号に対して用いられる波長を含む吸
収スペクトルによりエネルギを吸収し得ろ水素自体によ
り、光ファイバの減衰作用の第１の原因が構成されるこ
との確認を可能にした。

特定の条件の下ではこのような現象は可逆現象として生
じ、もし水素が（例えば、このような現象を生じた外部
の水素濃度の低下によって）光ファイバの外側で拡散さ
れることが許容されるならば、またこれによる減衰は著
しく減少されることになる。

その代り他の場合には、第２の減衰の原因が光ファイバ
の主成分（例えば、５ｌｏ２　）、および（または）そ
のドーパント（例えば、ＧｅＯ２，Ｐ２Ｏ５等）、およ
び光フアイバ自体に拡散した水素の間に生じる化学的反
応と関連することを確定ｊることも可能であった。

このような反応の結果、これもまた伝達において用いら
れる他の波長における吸収の原因となる水酸基（ＯＨ）
を含むグループが形成される。

このような後者の反応は可逆反応ではなく、従って光フ
アイバ特性における対応する劣化は全ての使用条件にお
いて予期され得るものである。

このような現象を制御するパラメータとしては、光ファ
イバの化学的成分は別にして、光ファイバが曝されろ水
素の分圧、温度、および時間である。

光ファイバは、ケーブルの製造過程、もしくはケーブル
自体の使用中に生じる水素と接触状態になり得る。実際
に、水素は、構成材料の製造、精製もしくは完成過程に
おいて前記水素ガスを吸収した金属もしくは非金属の、
ケーブル内に存在する部材によって生成され得ろ。

更に、水素は、ケーブルを構成する有機材料の酸化、あ
るいは更にケーブル中に存在する水分（液相もしくは気
相のいずれが）とケーブル自体を構成する金属部材との
反応による化学的劣化によって生じ得るのである。

更にまた、光ファイバのコーティングにおいてしばしば
用いられる有機材料が種々の性質の化学反応により水素
を生じ得る。種々の材料を介する水素の拡散は、金属か
らポリマーへ、液体へ、更に気体へと移行するにつれて
大きくなる。

従って、ケーブルの種類およびこのケーブルが用いられ
る環境により、このケーブルを構成する部材により生じ
ろ水素の放出速度は様々であり、またケーブルの外側に
生じてケーブルの使用環境を透過する水素がケーブルに
吸収される速度も様様である。

このような種々の速度には時間の関数として生じる結果
となるケーブル内部の水素の分圧の値が依存し、即ち圧
力および期間が大ぎくなればなる稈元ファイバに対する
危険の度合も大きくなることになる。

一般に、いかなる場合にも、ケーブルの光ファイバの付
近における過渡的期間および最終的な安定条件において
決定される水素の分圧を確定するためには、（ケーブル
の内側または外側における）水素の生成速度、ケーブル
の鞘部を介する水素の拡散速度、および最終的に周囲の
事物を介する水素の拡散速度の間における厳密な均衡を
考慮に入れることが必要となる。

例えば、予測可能な温度および圧力条件における光ファ
イバ・ケーブルの使用寿命を考慮すれば、金属を介する
水素の拡散速度は非常に小さいため通常の厚さの金属鞘
部は水素にとって実際上透過し得ないものと考えること
ができる。

特に、金属製の鞘部を有するケーブルは、特に小さな内
部空間を有する場合、鞘部内における元素によって解放
される水素のため短期間および顕著に減衰の増加を呈し
得るものであろ０発明の摘要 本発明の目的は、ケーブル中に存在する光ファイバにお
ける気相の水素の吸収に対する保護措置を施した光ファ
イバ・ケーブルの提供にある。

この保護措置は、本発明によれば、水素を吸収しかつこ
れと結び付くことかできる少なくとも１種の金属元素を
ケーブル内に適当な形態で装入することによって達成さ
れろ。

一本以上の光ファイバを含む少なくとも１つの光学的装
置が内蔵される鞘部を備えた本発明による光ファイバ・
ケーブルは、前記鞘部の内側に、光ファイバにおけろ気
相の水素の吸収に対する保護措置として周期律表の第１
族、第■族、第■族および第■族の１つ以上の金属を設
けろことを特徴とするものである。

これらの金属の内、特に適当であることが証明されたも
のは下記の如くである。即ち、純金属の形態としての、
第１族ではランタン、第■族ではチタン、ジルコニウム
、ハフニウム、ｉｖ族ではバナジウム、ニオブ、および
第■族においてはパラジウム、およびそれらの合金およ
び（または）金属間化合物である。

水素の存在時には、上に示した元素は良好な安定性を呈
する水素化合物と同化し得る固溶体を形成しようとし、
このためケーブル中の水素の分圧を元素自体における水
素溶解度と均衡する値まで減少させ得る。

これら元素の適量を用いろことにより、ケーブル中の水
素の残留圧力値を、光ファイバの特性に対する前記水素
の圧力の悪影響、特にケーブルの全予測寿命における減
衰の増加を無視し得るように、制限することができる。

上記の元素は、１，６００℃以上の温度において真空下
で熱処理を行なうことが望ましい。

実際に、前記処理の後、上記の元素は特に低い水素分圧
において水素の吸収の活性度を更に高めることが確認さ
れた。

これらの元素は、ある場合には、元素自体の製造、精製
および完成過程において吸収されたある量の水素および
（または）他の気体を含み得るし、またあるレベルの表
面酸化を呈すると考えられる。

このような両現象は、水素に対する保護の有効度を低減
させるおそれがあるが、融解温度より若干低い温度にお
ける上記の熱処理によって脱気がなされろと共に昇華に
よる表面酸化の排除がなされる。

実施例 次に、本発明については、図面に示された望ましいがこ
れに限定されない実施態様に関して更に詳細に記述する
ことにする。

第１図に概略が示される光ファイバ・ケーブル１は、抗
張力部材１２上に置かれて１本以上のテープ１４により
巻重ねられた４本の光ファイバ１０により形成された光
学装置２からなる。

この光学装置は鞘部１６の内側に保持され、その上には
ケーブルの種類に従って部分２０で概略が示される他の
層、被覆および種々の構造が設けられている。

同鞘部１６は、不透過性金属製鞘部（例えば、海底ケー
ブルにおける如き）、もしくはプラスチック材料製の鞘
部でよい。その内側には、機械的機能を有する充填材や
水遮断充填材等を保持することができる。

この光学装置は、０に示したものとは異なる細長い支持
用抗張力部材を含むことができ、また前記光ファイバは
「軟」形式（”　１ｏｏｓｅ　”　ｔｙｐｅ　）または
「硬」形式じｔｉｇｈｔ　”　ｔｙｐｅ　）のいずれで
もよい。上記に関して、第１図に示されたスケッチは単
なる一般的概要であり、本発明の理解を容易にする目的
のみのため示されたものと見做すべきものである。

第２図に示されかつ海底ケーブルにおける水分の侵入を
制限する目的のための充填材を既に含むケーブルの保護
に特に適するものである第１の実施態様によれば、外側
の鞘部１６の内側の空間（ケーブル１ｍ当り約５　ｃｍ
３程度のものでよい）を占める充填材料２１は周期律表
の第■族、第Ｖ族、第Ｖ族および第■族の１つ以上の元
素の分散状態の粉末を含むが、前記元素として望ましい
ものはランタン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、
ニオブ、タンタルおよびパラジウム、およびそれらの合
金および（または）金属間化合物である０ 充填材料に装入される粉末量は、ケーブルの種類、その
形状、および粉末を構成する上記の元素（単数または複
数）、粉末の粒度、また粒子の形状にも依存する。

通常寸法の金属製鞘部の内側に水分を遮断する充填材を
有するケーブルの場合には、例えば、１０乃至１００μ
の粒度の、ケーブル１ｍ当り１０乃至１００ｍｇの範囲
の量の粉末状態のパラジウムが、この種のケーブルにお
いて生じる水素量および圧力に対し光ファイバを保護す
るために充分であることが判った。

ここで、粉末が添加される充填材は必ずしも海底ケーブ
ルの水分遮断用充填材である必要はないことを指摘しな
ければならない。このケーブルは、既に、他の目的（例
えば、更にコンパクトな構造の調製）のための充填材を
予測することかでき、これに対して後で粉材を添加し、
あるいはさもなければ、ケーブルは充填材を最初から除
いたものとすることもでき、この場合には粉材を含ませ
るため明らかに付設することになろう。

第３図に示される如き第２の実施態様においては、ケー
ブルは少なくとも１つの外側のごラストマ又はプラスト
マ製鞘部１６を含み、その内部に周期率表の第■族、第
Ｖ族、第Ｖ族および第■族の１つ以上の元素の粉材が分
散されるが、これら元素としてはランタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタルおよび
パラジウム、さもなければそれらの合金およ−び（また
は）金属間化合物が望ましい〇 分散した粉材の粒度は、この場合には、前掲の実施態様
に対して更に小さなもの（数μ程度）である。“本実施
態様、即ち高い水素成分を有する環境内で使用される金
属製の外側鞘部のない光ファイバの保護のため特に適す
る実施態様は、前記の外側鞘部？製造において例えば少
な（とも０．１　ｐｈｒのパラジウムを含む混合物の使
用を必要とする。

第３の実施態様（第４図）においては、ケーブルは少な
くとも表面が周期率表の第■族、第Ｖ族、第Ｖ族および
第■族の１つ以上の元素で形成された一本以上のワイヤ
１８からなっており、前記元素としてはランタン、チタ
ン、ジルコニウム、ノｈフニウム、バナジウム、ニオブ
、タンタルおよびパラジウム、またはそれらの合金およ
び（または）金属間化合物が望ましい。このワイヤ（単
数または複数）は、抗張力部材（第１図における１２）
を形成するか、さもなげればこの抗張力部材の構成要素
の１つを形成することができ、この場合は光ファイバは
その周囲に螺線状に配置されることになる。あるいはま
た、前記ワイヤは、第４図に示されるように既にケーブ
ルに存在する如き部材に対して付設することができる。

本実施態様は、大きな内部自由空間（例えば、ケーブル
１ｍ当り約５０ｃｍ３程度）を有するケーブルに特に適
するもので、使用される金属がパラジウムである場合に
は、この種のケーブルにおいて発生する量および圧力に
おける水素の作用に対して光ファイバを保護するために
、０：０２乃至０．２ｍｍ程度の範囲の直径を有するワ
イヤを必要とする。

吸収現象が正にこれら金属の外表面に関連するため、ワ
イヤは上記の金属の充分に厚い１層で外側を被覆された
他の材料から作ることもできる。

この場合には、直径の値は明らかに異なる。

第５図は更に別の実施態様を示ｊ。この実施態様では、
光学装置（単数または複数）の周囲に配された上記金属
の１つ以上（ならびにその合金および（または）金属間
化合物）から作られたコーティング即ち膜により保護部
材が得られる。

第５図のケーブルにおいては、鞘部１６の外表面は膜即
ちコーティング１９によりメタライジング処理（金属化
）されている。既に述べたように、上記金属の１つ以上
のおよび（または）その合金または金属間化合物を使用
することができる。

使用された金属化合物の選択は種々の要因に依存し、就
中必要なコスト、金属の水素吸収効率、金属の入手容易
度、金属有効度等に依存する。

しかし、ある化合物の場合、有効度が改善される現象が
見出され、特にワイヤの形態でもしり（マメタライジン
グ処理層として使用されるニオブ゛およびジルコニウム
の混合物において顕著であるＯこの混合物の優れた特性
は、おそらくは、これら両金属が水素の吸収材であるこ
ととは別に、ジルコニウムが酸素と非常に容易に化合し
て、このためニオブを保護する事実によるものであろう
。

第６図に示される第５の実施態様によれば、ケーブルは
、光ケーブル装置の周囲におけるラッピング１４０代り
に、プラスチックのテープさもなければ金属製テープ（
例えば、鋼、Ａｌ、Ｃｕ等）、もしくはプラスチック処
理を施した金属製テープ（例エバ、ポリエチレンで被覆
されたアルミニウム）上に塗布された前に触れた元素の
少なくとも１つのおよび（または）それらの合金および
（または）金属間化合物の層即ち膜を含んでいる。

外部の水素供給源により侵されるおそれがあるケーブル
の保護に更に適する本実施態様は、通常予測される使用
条件における光ファイバの保護を行なうため、通常の寸
法を有する光学装置上に短いピッチで巻付けられたテー
プにおける１乃至２０μの範囲の厚さのパラジウム層を
必要とする０外部の水素供給源の場合には、活性層を外
方へ向けることが望ましい。

終りに当って、本文に例示された異なる実施態様が相互
に両立し得ないものではなく、実際に両立し得かつ同じ
ケーブルにおいて有利に共働させ得るものであることは
明瞭に理解されるべきである。

本発明についてはある実施態様および特定のケーブル構
造に特定して記述したが、かかる態様に限定されるべき
ものではなく、かつ当業者には自明である種々の変更お
よび修正を包含すべく拡張されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ファイバ・ケーブルの最も内側部分
の構造を示す図、および第２図乃至第６図は本発明の種
々の実施態様による光ファイバ・ケーブルの内側を示す
断面図である０ １・・・光ファイバ・ケーブル、 ２・・・光学装置、　１０・・・光ファイバ、１２・・
・抗張力部材、　１４・　テープ、１６・・・鞘部、　
１８・・・ワイヤ、１９・・・コーティング、２１・・
・充填材料。 代理人　弁理士湯浅恭五−０ （外り一名１ 第５図　第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）１本以上の光ファイバを含む少なくとも１つの光
   学装置をその内部に収納した鞘部な備えた光ファイバ・
   ケーブルにおいて、前記光ファイノ（における気相の水
   素の吸収を防止する保護措置として周期律表の第■族、
   第Ｖ族、第Ｖ族および第■族の１つ以上の金属を前記鞘
   部内部に設けることを特徴とする光ファイバ・ケーブル
   ０ （２）前記金属がそれぞれ、純金属として存在するラン
   タン、チタン、ジルコニウム、ノーフニウム、バナジウ
   ム、ニオブ、タンタルおよびパラジウム、またはそれら
   の合金、または金属間化合物であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光ファイバ・ケーブル。 （３）前記金属が粉末材の形態で前記ケーブル内に存在
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の光ファイバ・ケーブル。 （４）前記粉材が前記鞘部内に保有される充填材の内部
   に分散されることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の光ファイバ・ケーブル。 （５）前記充填材が前記ケーブルにおける水分遮断材料
   であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光
   ファイバ・ケーブル。 （６）前記鞘部が金属性であり、かつ前記ケーブルが海
   底ケーブルであることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載の光ファイバ・ケーブル。 （７）前記鞘部が分散状態の前記粉材を含むプラスチッ
   クであることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   光ファイバ・ケーブル。 （８）前記粉材が１０μより小さな粒度を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第７項記載の光゛ファイバ・
   ケーブル。 （９）前記ケーブルにおいて、前記金属が、１種以上の
   かかる金属、その合金および（または）金属間化合物に
   より少なくともその表面が形成されたワイヤの形態にお
   いて存在することを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の光ファイバ・ケーブル。 ００）前記ワイヤが少なくとも部分的に前記テープ。 ルの抗張力部材を構成することを特徴とする特許請求の
   範囲第９項記載の光ファインく・テーフ゛ル。 ０１）前記ケーブルにおいて、前記金属力１膜貝ｌち層
   の形態で存在′ｆることを特徴とする特許請求の範囲第
   ９項記載の光ファインく・ケーブル。 （１２Ｉ　前記膜即ち層が前記光学装置の周囲に連続的
   に巻付けられたリボン状の支持体上に添着されたことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光ファイバ・ケ
   ーブルＱ （１３）前記リボン状支持体がプラスチックから作られ
   ろことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の光フ
   ァイバ・ケーブル。 ０４）前記リボン状の支持体が金属性材料であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の光ファイバ・
   ケーブル。 （１つ　前記リボン状支持体がプラスチック化された金
   属性材料であることを特徴とする特許請求の範囲第１３
   項記載の光ファインく・ケーブル。 （Ｌ６）前記材料層が、前記光学装置の周囲に短（・ピ
   ンチで連続的に巻付けられたテープ上に添着された１乃
   至２０μの範囲内の厚さを有する）くラジウムであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の光ファイ
   バ・ケーブル。 （１７１前記膜即ち層が前記鞘部の外表面上に添着され
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１１項君己載の光
   ファイバ・ケーブル。