JP2001116965A

JP2001116965A - 海底光ケーブル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001116965A
Application number: JP29664499A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yoshizawa; 信幸吉澤; Hideo Kawada; 秀雄川田; Toshihiko Sugie; 利彦杉江
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】光ユニットの製造速度を高速化でき、マイク
ロベンド損失を増加させることがなく、さらにケーブル
の非連続部における光ファイバ心線の引き込み現象を防
止し得る海底光ケーブル及びその製造方法を提供するこ
と。【解決手段】中心支持体１１の周囲に光ファイバ心線
１２を密着させて縦添えし、軟質樹脂もしくは吸水パウ
ダー１４を充填しつつ熱可塑性樹脂よりなるチューブ１
３で被覆して光ユニット１０を作成し、その周囲に鋼線
を集合し、銅パイプ２２を溶接成型し、引き抜き加工し
て金属製耐圧殻２０を形成し、さらにポリエチレン製の
外被３１を施してケーブルを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信用の海底光
（ファイバ）ケーブル及びその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】海底光ケーブルは、光ユニットと、それ
を収納する金属製耐圧殻及びポリエチレン外被とで構成
されている。

【０００３】従来の光ユニットは図１に示す如く、中心
支持体１の周囲に複数の光ファイバ心線２を撚って集合
し、軟質の樹脂３で充填し、さらに硬質の樹脂４を被覆
した構造、いわゆるタイト構造光ユニットを採用してい
る。また、樹脂４としては紫外線硬化性のウレタン系が
用いられている。

【０００４】一方、図２に示すように、光ユニットとし
て、光ファイバ心線５を撚らずに縦添えし、軟質樹脂６
を充填しつつ、ステンレスからなる肉厚０．２ｍｍ、外
径２〜３ｍｍ程度のチューブ７を施した構造、いわゆる
ルースチューブ構造光ユニットを採用している例もあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の構造で
は、（１）光ファイバを集合する装置の高速化が困難で
あり、また、紫外線硬化樹脂の硬化条件上の制約によっ
て、光ユニットの製造速度が毎分２０ｍ程度に制限され
るという欠点があった。また、（２）コア拡大ファイバ
等、一部のマイクロベンド損失が生じ易い光ファイバを
光ユニット化した場合、紫外線硬化樹脂の硬化時に生じ
る体積収縮によって、光ユニット中の光ファイバに圧縮
力が残留し、マイクロベンド光損失が増加するという欠
点があった。

【０００６】また、後者の構造においても、（３）ステ
ンレスチューブの溶接成型上の制約によって、光ユニッ
トの製造速度が毎分１０ｍ程度に制限されるという欠点
があった。また、（４）中心支持体がなく、光ファイバ
心線とステンレスチューブとの間の密着力が軟質樹脂の
みに依存するので不十分であり、このため、海底光ケー
ブルの洋上での修理の際、ケーブルの非連続部である光
中継器や接続函部分において光ファイバがチューブ中に
引き込まれ、深海域や荒天時における修理が困難になる
可能性が高いという欠点があった。

【０００７】本発明の目的は、光ユニットの製造速度を
高速化できる海底光ケーブル及びその製造方法を提供す
ることにある。

【０００８】また、本発明の目的は、どのような光ファ
イバを採用してもマイクロベンド損失を増加させること
のない海底光ケーブル及びその製造方法を提供すること
にある。

【０００９】また、本発明の目的は、ケーブルの非連続
部における光ファイバ心線の引き込み現象を防止し得る
海底光ケーブル及びその製造方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の海底光ケーブル
では、上記の４つの欠点を克服するため、１）構造面で
は、中心支持体の周囲に光ファイバ心線を密着させて縦
添えし、軟質樹脂もしくは吸水パウダーを充填しつつ熱
可塑性樹脂よりなるチューブで被覆して光ユニット（以
下、タイトチューブ構造光ユニットと呼ぶ。）を作成
し、その周囲に金属製耐圧殻を形成し、さらにポリエチ
レン製の外被を施してケーブルを構成した。

【００１１】また、２）製造方法面では、中心支持体の
周囲に光ファイバ心線を縦添えし、それを密着させてタ
イト構造とする手段として、ａ）光ユニットの作成工程
において光ファイバ心線に概略０．１％以下の残留伸び
歪みに相当するバックテンションを付与し、もしくは
ｂ）金属製耐圧殻の形成工程において光ユニットに概略
０．１％以下の残留伸び歪みに相当するバックテンショ
ンを付与した。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。

【００１３】図３は本発明の海底光ケーブルの実施の形
態の一例を示すものである。

【００１４】図中、１１は外径０．６ｍｍの鋼線の周囲
に軟質の紫外線硬化樹脂を被覆して外径０．８ｍｍとし
た中心支持体である。１２は外径０．２５ｍｍの光ファ
イバ心線であり、中心支持体１１に沿って長手方向に縦
添えしてある。図の例では１２心を配置している。１３
は肉厚０．３ｍｍ、外径２．３ｍｍに押し出し成型した
熱可塑性の硬質樹脂であるポリブチレン（ＰＢＴ）もし
くはポリカーボネート製のチューブである。１４はウレ
タン系もしくはシリコン系の接着性軟質樹脂であり、チ
ューブ１３内を隙間なく充填している。１４としては、
樹脂の代わりに海水用の吸水パウダーを充填しても良
い。以上でタイトチューブ構造光ユニット１０を構成し
ている。

【００１５】２１は外径約１．１ｍｍ、１．４ｍｍ及び
１．５ｍｍの３種の太さの鋼線であり、これらを光ユニ
ット１０の周囲に８本ずつ、撚りピッチ約３００ｍｍで
右撚りし、その周囲を、銅テープを溶接成型してなる銅
パイプ２２で被覆し、これを引き抜き加工することによ
って鋼線２１と一体化し、外径８．６ｍｍの耐圧殻２０
を構成している。

【００１６】３１はウレタン製の走水防止樹脂であり、
鋼線２１相互の間隙及び光ユニット１０との間隙に充填
され、ケーブル内の走水を防止している。また、３２は
ポリエチレン製の電気絶縁層を兼ねた外被であり、耐圧
殻２０の周囲に施されている。なお、ケーブル全体の外
径は約１７ｍｍである。

【００１７】図４に本発明のタイトチューブ構造光ユニ
ット１０の製造方法の概略を示す。図中、４１は中心支
持体１１を供給する中心支持体供給装置、４２は中心支
持体１１の周囲に光ファイバ心線１２を縦添え状態で供
給する光ファイバ心線供給装置、４３は中心支持体１１
及び光ファイバ心線１２の周囲に熱可塑性樹脂を押し出
し成型することによって被覆チューブ１３を形成する押
し出し成型被覆装置、４４は中心支持体１１及び光ファ
イバ心線１２の周囲に樹脂もしくは吸水パウダー１４を
供給する樹脂もしくは吸水パウダー供給装置、４５は光
ユニット１０を巻き取る光ユニット巻き取り装置であ
る。

【００１８】この構成では、光ファイバ心線１２を中心
支持体１１の周囲に縦添えするだけなので、高速製造が
可能である。また、チューブ１３の熱可塑性樹脂として
硬質でかつ成型性に優れたポリブチレンもしくはポリカ
ーボネートを用いることによって、毎分５０ｍの高速製
造が可能となった。また、光ファイバ心線供給装置４２
によって光ファイバ心線１２に残留伸び歪み約０．０５
％のバックテンションを付加することによって、光ファ
イバ心線１２を中心支持体１１の周囲に常に密着させる
ことが可能となった。

【００１９】ポリブチレンもしくはポリカーボネートは
陸上光ケーブルにおけるルースチューブ心線のチューブ
材料として多用されており、高速押し出し成型性及びチ
ューブとしての機械強度の両面から実績ある材料であ
る。

【００２０】図５に耐圧殻２０の製造方法の概略を示
す。図中、５１は光ユニット１０を供給する光ユニット
供給装置、５２は光ユニット１０の周囲に鋼線２１を右
撚りに巻き付けて集合する鋼線集合装置、５３は光ユニ
ット１０及び鋼線２１の周囲に銅テープを供給し、これ
を溶接して銅パイプ２２を成型し、さらにダイスによる
引き抜き加工によって鋼線２１と一体化する銅テープ供
給・銅パイプ溶接成型・引き抜き装置、５４は光ユニッ
ト１０及び鋼線２１の周囲にウレタン樹脂３１を供給す
る走水防止樹脂供給装置、５５は耐圧殻２０を巻き取る
耐圧殻巻き取り装置である。

【００２１】光ユニット供給装置５１により光ユニット
１０に残留伸び歪み約０．０５％のバックテンションを
付加することによって、光ファイバ心線１２を中心支持
体１１の周囲に常に密着させることが可能となった。な
お、０．１％以上の伸び歪みを残留させた場合には、光
ファイバの機械的長期信頼性の劣化要因となり、将来の
光ファイバの破断原因となる恐れがある。

【００２２】図６に本発明のタイトチューブ構造光ユニ
ットと、図１に示した従来のタイト構造光ユニットとに
おける製造に伴う損失の変化を比較して示す。用いたフ
ァイバ心線は外径２５０μｍ、カットオフ波長は約１．
４μｍ、コア有効断面積は約１００平方μｍのＩＴＵ
Ｇ６５５ファイバであり、通常のシングルモードファイ
バに比べ、マイクロベンド損失が生じ易いものである。
横軸は波長、縦軸はユニット化前後のｋｍ当たりの損失
の差分を示す。点線は本発明のユニット、実線は従来の
ユニットを示す。

【００２３】従来の構造では波長１．５μｍより長波長
で若干の損失増加が生じているが、本発明の構造では生
じていない。これは、従来の構造が紫外線硬化樹脂を用
いたタイト構造のため、硬化時の収縮による側圧によっ
てマイクロベンドが誘起されたものと思われるのに対
し、本発明ではチューブ構造のうえ、光ファイバ心線が
縦添えされているため、光ファイバに損失原因となる周
期側圧が作用しないためと推定される。

【００２４】図７に本発明のケーブルの引っ張り試験の
結果を示す。長さ１００ｍのケーブルを用いて、両端回
転自由の条件で４トン±１トン、周期７秒の変動荷重を
１２時間付加し、端末からの光ファイバ引き込み量を測
定した。ケーブルの水中重量は約０．３４トン／ｋｍで
ある。両端末の中心支持体１１は、接続函と同様に端末
に機械的にかしめた。引き込み量は時間経過には比例せ
ず、最大２ｃｍで収束した。これは従来のタイト構造ユ
ニットを用いた場合と同等であった。

【００２５】この理由は、次の通りである。即ち、本発
明のケーブルでは、光ファイバ心線が中心支持体に密着
して製造されているため、スラック（たるみ、ゆるみ）
がほとんどない。ケーブルに張力が作用した場合、張力
に比例して耐圧殻を構成する鋼線集合体の撚り戻しが生
じる結果、光ファイバ心線は張力下では中心支持体の周
囲に撚られることとなる。前述の通り、スラックがない
ので、ケーブルが撚り戻った結果、中心支持体と光ファ
イバ心線との間に密着力が生じる。鋼線の撚りピッチは
約３００ｍｍなので、張力５トンでは約１．５ｋｇｍの
トルクが生じ、ケーブル約１０ｍ当たり１回転ほど撚り
戻って、光ファイバ心線は中心支持体に巻き付き密着す
る。中心支持体は引き留められているので、光ファイバ
心線の引き込みを防止できると推定される。

【００２６】なお、以上の実施の形態では、一例として
外径２５０μｍの心線を用いた１２心ケーブルを示した
が、心線の外径や所要心数に応じて、適宜設計可能であ
ることは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、（１）従来の光ユニットの製造速度毎分１０〜２０ｍ
を、本発明のタイトチューブ構造では毎分５０ｍに増加
することができ、製造コストの大幅な改善が可能とな
る。また、光ファイバ心線の集合装置が不要となり、設
備コストの削減が可能となる。（２）チューブ構造光ユニット構造によって、マイクロ
ベンド損失に敏感な光ファイバも、損失増加なくケーブ
ル化することが可能となる。（３）中心支持体を設け、かつスラックをなくすことに
よって、従来のチューブ構造光ユニットの欠点であった
端末における光ファイバ心線の引き込み現象も防止する
ことが可能となる。

【００２８】以上により、高性能な海底光ケーブルの経
済的な供給が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のタイト構造光ユニットを示す図

【図２】従来のルースチューブ構造光ユニットを示す図

【図３】本発明の海底光ケーブルの実施の形態の一例を
示す図

【図４】タイトチューブ構造光ユニットの製造方法の概
略を示す図

【図５】耐圧殻の製造方法の概略を示す図

【図６】光ユニットの製造に伴う損失の変化を示す図

【図７】ケーブルの引っ張り試験の結果を示す図

【符号の説明】

１０：光ユニット、１１：中心支持体、１２：光ファイ
バ心線、１３：チューブ、１４：軟質樹脂、２０：耐圧
殻、２１：鋼線、２２：銅パイプ、３１：走水防止樹
脂、３２：外被、４１：中心支持体供給装置、４２：光
ファイバ心線供給装置、４３：押し出し成型被覆装置、
４４：樹脂もしくは吸水パウダー供給装置、４５：光ユ
ニット巻き取り装置、５１：光ユニット供給装置、５
２：鋼線集合装置、５３：銅テープ供給・銅パイプ溶接
成型・引き抜き装置、５４：走水防止樹脂供給装置、５
５：耐圧殻巻き取り装置。

フロントページの続き (72)発明者杉江利彦東京都千代田区大手町２丁目３番１号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 2H001 DD04 DD10 DD36 DD37 KK06 KK17 KK22 MM01 MM02 MM06 MM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼線よりなる中心支持体と、該中心支持
体の周囲に密着して縦添え配置された光ファイバ心線
と、これらの周囲を被覆する硬質熱可塑性樹脂よりなる
チューブと、中心支持体及び光ファイバ心線とチューブ
との間を充填する接着性軟質樹脂もしくは吸水パウダー
とからなる光ユニットと、光ユニットの周囲に集合配置された複数の鋼線と、光ユ
ニット及び複数の鋼線の周囲を少なくとも一部の鋼線と
一体化して被覆する銅パイプとからなる金属製耐圧殻
と、金属製耐圧殻の周囲を被覆するポリエチレン製の外被と
から構成されることを特徴とする海底光ケーブル。
【請求項２】光ファイバ心線に概略０．１％以下の残
留伸び歪みが付与されていることを特徴とする請求項１
記載の海底光ケーブル。
【請求項３】鋼線の周囲に軟質樹脂を施してなる中心
支持体を用いたことを特徴とする請求項１または２記載
の海底光ケーブル。
【請求項４】硬質熱可塑性樹脂としてポリブチレン
（ＰＢＴ）もしくはポリカーボネートを用いたことを特
徴とする請求項１乃至３いずれか記載の海底光ケーブ
ル。
【請求項５】鋼線よりなる中心支持体の周囲に光ファ
イバ心線を密着させて縦添えする工程と、中心支持体及び光ファイバ心線の周囲を接着性軟質樹脂
もしくは吸水パウダーを供給しながら硬質熱可塑性樹脂
よりなるチューブで被覆して光ユニットを作成する工程
と、光ユニットの周囲に鋼線を集合し、これらの周囲に銅パ
イプを溶接成型し、さらに引き抜き加工して金属製耐圧
殻を形成する工程と、金属製耐圧殻の周囲にポリエチレン製の外被を施す工程
とからなることを特徴とする海底光ケーブルの製造方
法。
【請求項６】中心支持体の周囲に光ファイバを縦添え
する工程において、概略０．１％以下の伸び歪みが光フ
ァイバに残留するよう、光ファイバにバックテンション
を加えることを特徴とする請求項５記載の海底光ケーブ
ルの製造方法。
【請求項７】光ユニットの周囲に金属製耐圧殻を形成
する工程において、概略０．１％以下の伸び歪みが光フ
ァイバに残留するよう、光ユニットにバックテンション
を加えることを特徴とする請求項５記載の海底光ケーブ
ルの製造方法。