JP2000155246A - 光海底ケーブル、光ファイバユニットおよびその製造方法 - Google Patents

光海底ケーブル、光ファイバユニットおよびその製造方法

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JP2000155246A
JP2000155246A JP10331214A JP33121498A JP2000155246A JP 2000155246 A JP2000155246 A JP 2000155246A JP 10331214 A JP10331214 A JP 10331214A JP 33121498 A JP33121498 A JP 33121498A JP 2000155246 A JP2000155246 A JP 2000155246A
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optical fiber
fiber core
optical
fiber unit
cylindrical
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Shigeru Tanaka
茂 田中
Hideyori Sasaoka
英資 笹岡
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 広帯域、低損失であるとともに、生産性の優
れた構造の光海底ケーブル,光ファイバユニットおよび
その製造方法を提供する。 【解決手段】 長手方向に筒状空隙3を有するととも
に、筒状空隙3と平行に剛性のある抗張力線2が埋め込
まれた円柱状のプラスチック支持体4と、筒状空隙3内
に収納された光ファイバ心線5と、光ファイバ心線とと
もに筒状空隙3の中にに充填され、光ファイバ心線5が
半径方向に移動可能な樹脂6とを有する光海底ケーブル
に用いられる光ファイバユニット2及びその製造方法。 【効果】 本発明の光ファイバユニットは、光ファイバ
心線に直接側圧が加わることがなく、マイクロベンドに
よる損失増を回避することができ、温度変化によるプラ
スチック支持体の収縮を制限し、温度変化を繰り返すう
ちに局部的に集中して損失増を抑制する。本発明の製造
方法は、トラブルが発生しても容易に対処することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光海底ケーブル,
光ファイバユニットおよびその製造方法に関するもので
あり、特に低損失、広帯域特性を有するものである。
【0002】
【従来の技術】光海底ケーブルは、光ファイバの低損失
化が進み、光ファイバ通信の実現性が高まった1970
年代の中頃から、陸上用のケーブルとほぼ平行して開発
が行なわれた。光ファイバは、低損失性、広帯域性、細
径・軽量性、無誘導・無漏話といった伝送媒体として非
常に優れた特徴を有している。その反面ガラスという脆
性材料特有のもろさ、破断し易さに加え、曲げや外力に
より光損失が増加し易いという欠点もあわせ持ってい
る。
【0003】光海底ケーブルの構造は、使用目的、使用
環境および布設修理法を把握し、それらが反映させられ
ること必要がある。即ち、ケーブルの布設およびケーブ
ル修理の際の回収に伴う張力、曲げ、磨耗などの外力に
耐え、8、000mもの深海底の環境下(水圧:800
気圧、水温:3℃前後)において25年以上の長期間安
定した特性を保つことが要求される。また大洋横断のシ
ステムを考慮すると、最大方式長は約10、000km
にも及ぶが、満一ケーブルが切断され海水がケーブル内
に侵入すると、光ファイバの強度および伝送特性が劣化
するため、切断点からの海水の侵入を防ぐことが要求さ
れる。さらに、これらの諸条件を満足すると共に、長尺
製造が容易で経済的な構造とすることが要求される。
【0004】かかる目的に使用される従来の光海底ケー
ブルとしては、図7に示するように外周には所定構造の
鎧装Aが施され、その内側に光ファイバユニットBが配
置される。光ファイバユニットBは、温度変化による熱
膨張・収縮によるマイクロベンドの発生を抑制するた
め、1層目は低ヤング率の紫外線硬化型樹脂、2層目は
高ヤング率の紫外線硬化型樹脂、3層目は高ヤング率の
ナイロン樹脂で被覆された光ファイバ心線Cが適当なピ
ッチで中心鋼線Dの周りに撚り合わされ、紫外線硬化樹
脂Eを充填して、光ファイバ心線Cを固定・保護して光
ファイバユニットBを形成している(KEC発行、光海
底ケーブル通信:62〜64頁)。
【0005】また、図8に示するように金属チューブF
内に光ファイバ心線Gおよびジェリー状の樹脂Hを導入
して光ケーブルユニットが形成され、外周に所定構造の
鎧装Iを施した光海底ケーブルが提案されている(IW
CS Proceedings 1996,pp8〜
9:New Submarine Cable Des
ign for Long Haul,High Bi
t Rate Systems)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一方、WDM通信の導
入にともないモードフイールド径、あるいは実効コア断
面積の大きい光ファイバが必要となった。しかし、この
ような光ファイバはパワー分布がクラッドの中に広く拡
がってしまい、光ファイバを曲げると放射モードに変わ
ってしまい損失が大きくなる。そのため抗張力線Dの外
周に光ファイバ心線Cを巻き付ける上記光ファイバユニ
ットBでは、曲げ損失が増大するという問題があった。
【0007】また、金属チューブF内に光ファイバ心線
Gを導入して光ケーブルユニットを形成する構造は、金
属テープを長手方向に溶接をし金属チューブFを作製し
ながら光ファイバ心線Gおよびジェリー状の樹脂Hを導
入するので、溶接速度に限界がある。そのため製造コス
トが極めて高くなり、また、高温の溶接熱が光ファイバ
心線に加わり易く、安定に製造することが難しいという
問題があった。
【0008】そこで本発明の目的は、かかる問題を解決
して広帯域、低損失であるとともに、生産性の優れた構
造の光海底ケーブル,光ファイバユニットおよびその製
造方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる光ケーブ
ルユニットは、光海底ケーブルに用いられる光ファイバ
ユニットにおいて、長手方向に筒状空隙を有するととも
に、筒状空隙と平行に剛性のある抗張力線が埋め込まれ
た円柱状のプラスチック支持体と、筒状空隙内に収納さ
れた光ファイバ心線と、光ファイバ心線とともに筒状空
隙内に充填され、光ファイバ心線が半径方向に移動可能
な樹脂とを有することを特徴とする。
【0010】本発明の光ファイバユニットによれば、光
ファイバ心線はプラスチック支持体の筒状空隙内に移動
可能に収納されているので、光ファイバ心線に直接側圧
が加わることがなく、マイクロベンドによる損失増を回
避することができる。
【0011】また、本発明のプラスチック支持体に内蔵
された抗張力線は、温度変化によるプラスチック支持体
の収縮、あるいは押出直後のプラスチックの収縮を制限
するので、筒状空隙内に収納された光ファイバ心線は必
要以上の余長を発生することはない。プラスチック支持
体に対する光ファイバ心線の余長が長がすぎると、温度
変化を繰り返すうちに局部的に余長が集中して損失を増
加させる傾向を示すが、抗張力線はプラスチック支持体
の収縮を抑制するので損失特性を安定化する機能を有す
る。さらに本発明の抗張力線は、海底に配置される中継
器と光ケーブルを相互に固定するときに、光ファイバユ
ニットを中継器筐体に引留めるための重要な役目もす
る。
【0012】プラスチック支持体の筒状空隙内に充填さ
れる樹脂は、海底でケーブル事故が発生してもケーブル
全長に浸水するのを防止する機能を有し、ケーブル全長
を取替える必要はなく被害を最小限に留めることが出来
る。
【0013】本発明に係わる第1の製造方法は、光海底
ケーブルに用いられる光ファイバユニットの製造方法に
おいて、長手方向に筒状空隙を形成するとともに、剛性
のある抗張力線を供給してその抗張力線が埋め込まれた
プラスチック支持体を押出成形する押出成形工程と、筒
状空隙内に光ファイバ心線および光ファイバ心線が半径
方向に移動可能な樹脂を導入する導入工程とを有し、更
に、押出成形工程と導入工程とを同時に行なうことを特
徴とする。
【0014】本発明に係わる第1の光ファイバユニット
の製造方法によれば、光ファイバ心線を収納している支
持体はプラスチック樹脂によって押出成形されるので、
溶接によって作製される従来の金属チューブの場合と比
較して、高速に製造することが可能となり、生産性が優
れている。さらに、プラスチック支持体の押出温度は溶
接温度より極めて低いので、空隙部に収納されている光
ファイバ心線への熱損傷の危険性が少なく信頼性が高い
という特徴がある。また第1の製造方法は、導入工程お
よび押出成形工程の全てを同時に一工程で行なうので、
連続的に長尺ケーブルを製造するのに適する方法であ
る。
【0015】本発明に係わる第2の製造方法は、光海底
ケーブルに用いられる光ファイバユニットの製造方法に
おいて、長手方向に筒状空隙を形成するとともに、剛性
のある抗張力線を供給して抗張力線が埋め込まれた円柱
状のプラスチック支持体を押出成形して巻取る工程と、
プラスチック支持体を供給しながら、筒状空隙を形成す
る外壁を長手方向に切開するとともに、切開部を拡げな
がら筒状空隙内に光ファイバ心線および光ファイバ心線
が半径方向に移動可能な樹脂を導入する工程とを有する
ことを特徴とする。
【0016】本発明に係わる第2の光ファイバユニット
の製造方法によれば、プラスティック支持体を押出成形
する押出工程とプラスティック支持体の筒状空隙部に光
ファイバ心線および樹脂を導入する導入工程とを分離し
た方法である。そのために、光ファイバ心線等の導入工
程においてトラブルが発生しても、製造ラインを停止し
て調整し再スタートすることができる。特に、海底ケー
ブルのように長尺ケーブルを製造する時には、筒状空隙
内に光ファイバ心線を導入するという微妙な工程を停止
可能とすることによって、不良製品の発生を未然に防ぐ
ことを可能としたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の光ファイバユニットおよび製造方法の実施形態に
ついて詳細に説明する。なお、図面の説明において同一
の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
【0018】図1(a)は、本実施形態に係わるの光フ
ァイバユニットを用いた光海底ケーブルの斜視図、同図
(b)は光ファイバユニットの斜視図である。図1にお
いて、光海底ケーブル9は中心軸上に光ファイバユニッ
ト1が配置され、その外周に水走防止コンパウンド、鋼
線、ポリエチレンシース等からなる鎧装構造8が施され
ている。光ファイバユニット1は、長手方向に筒状空隙
3を有するとともに、筒状空隙3と平行に剛性のある抗
張力線2が埋め込まれた円柱状のプラスチック支持体4
と、筒状空隙3の中に収納された光ファイバ心線5と、
光ファイバ心線5が半径方向に移動可能な粘性の樹脂6
とで形成されている。
【0019】本実施形態の光ファイバ心線5は、直径
2.8mmのポリエチレン、ナイロン、ハイトレルある
いはポリブタジエンテレフタレート(PBT)等からな
るプラスチックの支持体4に設けられた直径1.8mm
の筒状空隙3の中に移動可能に収納されている。そのた
め、光ファイバ心線5には直接側圧が加わることがな
く、マイクロベンドによる損失増を回避することができ
る。さらに、その外周には水走防止コンパウンド、鋼
線、ポリエチレンシース等からなる鎧装構造8が施され
ているので、前述のような深海における環境に耐えうる
構成となっている。光ファイバ心線5は、直径が125
μmの石英系ガラスファイバの外周に、1層目は低ヤン
グ率の紫外線硬化型樹脂、2層目は高ヤング率の紫外線
硬化型樹脂からなる外径0.25mmの被覆層で覆われ
ている。
【0020】直径0.6mmの鋼あるいはFRPで形成
された円柱、または平板状の線材からなる抗張力線2
は、プラスチック支持体4の温度変化による収縮、ある
いは押出直後のプラスチック支持体4の収縮を制限する
ので、筒状空隙3内に収納された光ファイバ心線5は必
要以上の余長を発生することはない。プラスチック支持
体4に対する光ファイバ心線5の余長が長すぎると、蛇
行して損失増加を生じる。温度変化を繰り返すと局部的
に余長が集中してさらに損失を増加させる傾向を示す。
抗張力線2はプラスチック支持体の収縮を抑制するので
損失特性を安定化する機能を有する。また、本発明の抗
張力線2は、海底に配置される中継器と光ケーブルを相
互に固定するときに、光ファイバユニット1を中継器筐
体に引留めるための重要な役目を有するものである。
【0021】筒状空隙3の中に樹脂6を充填することに
よって側圧に対する安全な構造とすると共に、海底でケ
ーブル事故が発生してもケーブル全長に浸水するのを防
止する機能を有し、ケーブル全長を取替える必要はなく
被害を最小限に留めることが出来る。
【0022】樹脂6としては、ヤング率が0.1kg/
mm2の熱硬化又は紫外線硬化シリコンゲル、あるいは
ブタジェン、シリコンなどのゴムをシリコーン、ナフテ
ンなどのオイルに膨潤させ、必要に応じて充填剤を添加
したジェリー状混和物とがある。このような樹脂6は、
光ファイバ心線5が半径方向にに移動可能の粘性を有す
るので光ファイバ心線5に過剰の張力をかけることなく
ケーブルを曲げることができ、ケーブルの布設等に対処
することができる。また、光ファイバ心線5の余長が長
さ方向に不均一に集中し、局所的に発生する損失増を抑
制するため、充填される樹脂6は少なくとも自然に流動
しない程度の粘性を有し、かつ、緩やかな外力に対して
は変形するが、急激な外力に対して復元性を示すチクソ
トロピックな性質のものが好ましい。
【0023】図2は、光ファイバユニットの構成を示す
断面図である。図2(a)は筒状空隙3の形状が半円形
の筒体をなし、抗張力線2の断面は矩形である。このよ
うな構成にすることによって、光ファイバ心線5を高密
度に収納することができる。海底ケーブルは、外径を細
径化して低コスト化することがきわめて重要な課題の一
つとなっているが、このような構成にすることによっ
て、光ファイバ心線5を高密度に収納することができ
る。
【0024】図2(b)は筒状空隙3を形成する外壁の
薄肉部分に切開部41が設けられ、外周に押さえ巻7が
施されたものであり、その他の部分は図1(b)と同じ
である。切開部41は、切開部の間隔を拡げながら空隙
3の中に光ファイバ心線5と樹脂6を導入するために使
用される。導入された光ファイバ心線5と樹脂6を保持
するために、外周全体は押さえ巻7が設けられる。切開
部41の押さえ巻きについては後述する。
【0025】図1(b)に示された光ファイバユニット
の製造(第1の製造方法)のためには、図3に示された
装置が用いられる。この装置は抗張力線2を供給する繰
出しドラム11と、長手方向に筒状空隙3を形成すると
ともに、繰出しドラム11から供給された抗張力線2の
外周にプラスチック支持体4を押出成形して被覆する押
出成形装置12とを備えている(押出成形工程)。引続
き、プラスチック支持体4の筒状空隙3の中には光ファ
イバ心線5がボビン13から供給され、また樹脂供給装
置14からパイプ15を通して光ファイバ心線5が半径
方向に移動可能な粘性の樹脂6が夫々導入され(導入工
程)、光ファイバユニット1が形成される。成形させた
光ファイバユニット1は冷却用水槽16を通過した後、
引取り装置17によって所定速度で引取られ、巻取りド
ラム18に巻取られる。
【0026】第1の製造方法は、光ファイバ心線5を収
納している支持体4がプラスチック樹脂で押出成形され
るので、溶接によって作製される従来の金属チューブの
場合と比較して、高速に製造することが可能となり、生
産性が優れている。また、プラスチック支持体4の押出
温度は金属の溶接温度より極めて低いので、空隙部3に
収納されている光ファイバ心線5への熱損傷の危険性が
少なく信頼性が高いという特徴がある。さらにこの製造
方法は、導入工程および押出成形工程の全てを一つの工
程で同時に行なうので、連続的に長尺ケーブルの製造に
適する方法である。
【0027】図4は、光ファイバユニット1が巻取りド
ラム18に巻取られた状態を示す図である。図4に示さ
れる光ファイバユニット1において、抗張力線2は巻取
りドラム18の半径方向の内側(この時、筒状空隙3は
外側)を通るように巻くと安定して巻取ることができ
る。反対に抗張力線2を外側にすると抗張力線2は内側
に動こうとするため、光ファイバユニット1に曲がりぐ
せが残るので好ましくない。一方、抗張力線2が図4に
示すように内側の状態で巻取られると、筒状空隙3の中
に導入された光ファイバ心線5の層心径が抗張力線2の
層心径より大きくなり、抗張力線2より光ファイバ心線
5が長くなる。光ファイバ長が長くなると、ケーブル化
したときに光ファイバユニット1内で光ファイバが蛇行
する。そのため、光ファイバユニット1を巻取りドラム
18に巻取るに際し、光ファイバ心線5が抗張力線2に
対して若干伸びた状態にする。そのために、光ファイバ
心線5を筒状空隙3内に導入するとき、抗張力体2より
光ファイバ心線5の伸びが大きくなるような張力を加え
るか、光ファイバ心線5の温度を高く設定する。
【0028】図2(b)に示された光ファイバユニット
の製造(第2の製造方法)のためには、図5〜図6に示
された装置が用いられる。図5は、プラスチック支持体
を押出成形する装置であり、抗張力線2を供給する繰出
しドラム21と、長手方向に筒状空隙3を形成するとと
もに、繰出しドラム21から供給された抗張力線2の外
周にプラスチック支持体4を押出成形して被覆する押出
成形装置22とを備えている(押出成形工程)。引続
き、押出成形されたプラスチック支持体4は冷却用水槽
26を通過した後、引取り装置27により所定速度で引
取られて巻取りドラム28に巻取られる。
【0029】図6は、巻取りドラム28に巻取られたプ
ラスチック支持体4に光ファイバ心線5と樹脂6とを導
入する装置であり、プラスチック支持体4を供給する繰
出しドラム31と、繰出しドラム31から供給されたプ
ラスチック支持体4の筒状空隙4を形成する外壁をカッ
タ30によって長手方向に切開するとともに、切開部4
1に挿入して間隔を拡げるための楔状のスペーサ32と
を備えている。切開部41を介して筒状空隙3の中には
光ファイバ心線5がボビン33から供給されると共に、
樹脂供給装置34からパイプ35を通して光ファイバ心
線5が半径方向に移動可能な粘性の樹脂6を夫々導入し
(導入工程)、プラスチック支持体4の外周に押さえ巻
き装置36によって押さえ巻7が施されて光ファイバユ
ニット1が形成される。成形させた光ファイバユニット
1は引取り装置37により所定速度で引取られて巻取り
ドラム38に巻取られる。
【0030】プラスチック支持体4の切開部41から導
入された光ファイバ心線5と樹脂6を保持するための押
さえ巻7としては、樹脂6がジェリー状混和物の場合は
PETテープなどのテープを重ね巻きするのが好まし
い。樹脂6がシリコンゲルのようなジェリー状混和物で
ない場合は、PETテープなどのテープあるいはケブラ
ー糸などの糸を所定のピッチで巻き付けるか、切開部4
1を局所的に加熱して融着し細径化することもできる。
シリコンゲルは、耐熱性に優れるのでユニットをケーブ
ル化するときのケ−ブルシース押出工程での内部コア温
度温度上昇(120℃)に対して信頼性が高い。また、
流動性が殆どないので光ファイバの長さ方向に長期的に
移動するという心配もない。
【0031】第2の製造方法は、プラスティック支持体
4を押出成形する押出工程とプラスティック支持体4の
筒状空隙3に光ファイバ心線5および樹脂6を導入する
導入工程とを独立工程とすることによって、導入工程は
押出工程から分離される。したがって、光ファイバ心線
等の導入工程においてトラブルが発生しても、製造ライ
ンを停止して調整し再スタートすることができる。特
に、海底ケーブルのように長尺ケーブルを製造する時に
は、筒状空隙3の中に光ファイバ心線5を導入するとい
う微妙な工程を停止可能とすることによって、不良製品
の発生を未然に防ぐことが出来る。
【0032】
【発明の効果】本発明の光ファイバユニットは、光ファ
イバ心線はプラスチック支持体の筒状空隙内に移動可能
に収納されているので、光ファイバ心線に直接側圧が加
わることがなく、マイクロベンドによる損失増を回避す
ることができる。また、プラスチック支持体には抗張力
線が内蔵されているので、温度変化によるプラスチック
支持体の収縮を制限し、温度変化を繰り返すうちに局部
的に集中して損失増を抑制する。
【0033】本発明の製造方法は、プラスティック支持
体を押出成形する工程とプラスティック支持体の筒状空
隙に光ファイバ心線および樹脂を導入する導入工程とを
独立工程としているので、トラブルが発生しても容易に
対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光海底ケーブルの構成を示す斜視図(図1
(a))、および使用された光ファイバユニットの斜視
図(図1(b))である。
【図2】本実施形態に係わる光ファイバユニットの一構
成を示す断面図(図2(a))、および他の構成を示す
断面図(図2(b))である。
【図3】第1の製造方法に係わる装置の構成を示す図で
ある。
【図4】光ファイバユニットが巻取りドラムに巻かれた
状態を示す図である。
【図5】第2の製造方法に係わる装置のうち、プラステ
ィック支持体を押出成形する装置の構成を示す図であ
る。
【図6】第2の製造方法に係わる装置のうち、プラステ
ィック支持体に光ファイバ心線および樹脂を導入する装
置の構成を示す図である。
【図7】従来の光海底ケーブルの構成を示す断面図であ
る。
【図8】従来の光海底ケーブルの他の構成を示す断面図
である。
【符号の説明】
1・・・光ファイバユニット、2・・・抗張力線、3・・・筒状
空隙、4・・・プラスティック支持体、41・・・切開部、5
・・・光ファイバ心線、6・・・樹脂、7・・・押さえ巻、8・・・
鎧装、9・・・光海底ケーブル、11、21、31・・・繰り
出しドラム、12 、22・・・押出成形装置、13、33
・・・リール、14、34・・・樹脂供給装置、 15、35・
・・パイプ、16、26・・・水槽、17、27、37・・・引
取り装置、 18、28、38・・・巻取りドラム、30・・
・カッター、32・・・スペーサ、36・・・押さえ巻き装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H001 DD06 DD07 DD09 DD10 DD23 DD36 DD37 KK06 KK07 KK17 KK22 KK24 MM01 MM02 MM06 MM09 2H050 BA02 BA32 BB03S BB10S BB33Q BB33R BC12 BC18

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光海底ケーブルに用いられる光ファイバ
    ユニットにおいて、 長手方向に筒状空隙を有するとともに、前記筒状空隙と
    平行に剛性のある抗張力線が埋め込まれた円柱状のプラ
    スチック支持体と、 前記筒状空隙内に収納された光ファイバ心線と、 前記光ファイバ心線とともに前記筒状空隙内に充填さ
    れ、前記光ファイバ心線が半径方向に移動可能な樹脂と
    を有することを特徴とする光ファイバユニット。
  2. 【請求項2】 中心軸上に請求項1記載の光ファイバユ
    ニットが配置され、その外周に鎧装構造が施されたこと
    を特徴とする光海底ケーブル。
  3. 【請求項3】 光海底ケーブルに用いられる光ファイバ
    ユニットの製造方法において、 長手方向に筒状空隙を形成するとともに、剛性のある抗
    張力線を供給して前記抗張力線が埋め込まれたプラスチ
    ック支持体を押出成形する押出成形工程と、 前記筒状空隙内に光ファイバ心線および前記光ファイバ
    心線が半径方向に移動可能な樹脂を導入する導入工程と
    を有し、 更に、前記押出成形工程と前記導入工程とを同時に行な
    うことを特徴とする光ファイバユニットの製造方法。
  4. 【請求項4】 光海底ケーブルに用いられる光ファイバ
    ユニットの製造方法において、 長手方向に筒状空隙を形成するとともに、剛性のある抗
    張力線を供給して前記抗張力線が埋め込まれた円柱状の
    プラスチック支持体を押出成形して巻取る工程と、 前記プラスチック支持体を供給しながら、前記筒状空隙
    を形成する外壁を長手方向に切開するとともに、前記切
    開部を拡げながら前記筒状空隙内に光ファイバ心線およ
    び前記光ファイバ心線が半径方向に移動可能な樹脂を導
    入する工程とを有することを特徴とする光ファイバユニ
    ットの製造方法。
JP10331214A 1998-11-20 1998-11-20 光海底ケーブル、光ファイバユニットおよびその製造方法 Pending JP2000155246A (ja)

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