JP2002082263A

JP2002082263A - 光ファイバ、光ファイバコイル、分散補償ファイバ、分散補償器、及び、光ファイバ伝送路

Info

Publication number: JP2002082263A
Application number: JP2000336331A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fujii; 隆志藤井; Toshifumi Hosoya; 俊史細谷
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】隣接する光ファイバが互いに及ぼし合う側圧
を減少させて伝送損失の増加を抑制することのできる光
ファイバを提供すること。【解決手段】本発明の光ファイバは、一層以上の被覆
層を有しており、最外層被覆の滑り摩擦係数が０．２０
以下であることを特徴としている。ここに言う滑り摩擦
係数とは、並行に並べられた複数本の第一群光ファイバ
１２の上に、直交するように複数本の第二群光ファイバ
１４を載置し、おもり１５を載せて第一群光ファイバ１
２の延設方向に第二群光ファイバ１４を一括して引っ張
ったときの静摩擦係数より求められるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ、光フ
ァイバコイル、伝送路の波長１．５５μｍ帯の波長分散
に伴う伝送歪みを低減するために使用する分散補償ファ
イバ、分散補償ファイバを組込んだ分散補償器、及び、
光ファイバ伝送路に関する。

【０００２】

【従来の技術】零分散波長を１．３μｍ帯にもつシング
ルモード型光ファイバを用いて波長１．５５μｍ帯での
長距離大容量の光伝送を行なうため、１．５５μｍ帯で
の波長分散を相殺する分散補償器が開発されつつある。
そのような分散補償器は、零分散波長を１．３μｍ帯に
もつシングルモード型光ファイバの１．５５μｍ帯での
波長分散と逆符号の波長分散をもつ長尺の分散補償ファ
イバを胴径の小さいボビンに巻き取ってコンパクト化し
たものである。

【０００３】図１は、分散補償ファイバの一例を示す横
断面図であって、１は石英系ガラスからなる光ファイ
バ、１ａはコア部、１ｂはディプレストクラッド部、１
ｃは外部クラッド部、２は内層被覆、３は外層被覆、４
は被覆である。また、図２はその光ファイバ１の半径方
向の屈折率分布を示す図である。光ファイバ１は、中央
の屈折率が石英ガラスに比べてΔ＋だけ高いコア部１ａ
と、それを取り囲む屈折率が石英ガラスに比べてΔ−だ
け低いディプレストクラッド部１ｂと、その周りの石英
ガラスと同じ屈折率の外部クラッド部１ｃとからなる。

【０００４】また、光ファイバ１上の被覆４の内層被覆
２及び外層被覆３は、それぞれウレタンアクリレート樹
脂等の紫外線硬化型樹脂からなり、内層被覆２は比較的
柔らかい樹脂で、外層被覆３は比較的硬い樹脂で構成さ
れ、光ファイバ１の外径は１００μｍ、内層被覆２の外
径は１４０μｍ、外層被覆３の外径は１８０μｍであ
る。また、内層被覆２及び外層被覆３の厚さは、それぞ
れ２０μｍである。

【０００５】分散補償器を構成するに当たって、少なく
とも５００ｍ以上の長尺の分散補償ファイバを胴径の小
さいボビンに巻き取るため、左右又は上下に隣接する分
散補償ファイバ同士が互いに側圧を与えることで伝送損
失が増加するという問題がある。この問題に対処するた
め、特開平１０−１２３３４２号公報に記載された方法
が知られている。特開平１０−１２３３４２号公報に記
載された技術は、ボビンに分散補償ファイバを巻付けた
後、中のボビンを抜き取るか、ボビンの胴径を縮小し
て、コイルをボビンの胴から離した状態にして、そのコ
イルの束状態を巻きほぐす。これによって、隣接する分
散補償ファイバ同士の接触状態を崩して互いに側圧を与
えないようにし、側圧による伝送損失の増加を抑えるも
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】コイルの束状態の巻き
ほぐしによって隣接する分散補償ファイバ同士の側圧を
与えないようにする方法は、巻きほぐし方によって、側
圧の低減状態が変わるので、巻ほぐしを確実に行なう必
要がある。ところが、コイルをボビンの胴から抜き取っ
ても、コイルが固く巻かれていて締め付けられた巻状態
になっている場合は、少し揺さぶった程度では、巻きほ
ぐしが出来ず、コイルが締まった状態で維持されること
がある。この場合は、側圧が低減されずに分散補償ファ
イバの伝送損失が大きいままに留まる。

【０００７】このようにコイル束状にした光ファイバコ
イルは、上述した分散補償器以外にも、光アンプなどの
他の光学機器でも用いられる。やはり、この際には、巻
回状態にある光ファイバ同士が互いに側圧を作用させ、
伝送損失が増大するという問題がある。さらに、光ファ
イバがコイル状とされていなくても、多数本束ねられる
ような状態では、やはり光ファイバ同士が互いに側圧を
作用させ、伝送損失が増大するという問題がある。

【０００８】本発明は、光ファイバ同士が互いに作用さ
せる側圧の影響を軽減し、伝送損失に優れた、光ファイ
バ、光ファイバコイル、分散補償ファイバ、分散補償
器、及び、光ファイバ伝送路を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバは、
一層以上の被覆層を有するもので、最外層被覆の滑り摩
擦係数が０．２０以下であることを特徴としている。こ
のようにすることによって、隣接する光ファイバ同士の
接触箇所は互いに滑り易く、光ファイバの表面に対する
法線成分以外の側圧成分は軽減され、互いに及ぼし合う
側圧が小さくなる。この結果、本発明の光ファイバによ
れば、伝送損失の増加を抑制することが出来る。なお、
ここに言う滑り摩擦係数の測定方法については、追って
詳しく説明する。

【００１０】また、本発明の光ファイバコイルは、上述
した最外層被覆の滑り摩擦係数が０．２０以下である光
ファイバをコイル束状に巻回して形成したことを特徴と
している。光ファイバをコイル束状にして光ファイバコ
イルとする際には、互いに接触する光ファイバ同士が側
圧を与えやすいが、本発明の光ファイバコイルによれ
ば、光ファイバ同士の接触箇所が互いに滑り易く、互い
に及ぼし合う側圧を小さくでき、伝送損失の増加を抑制
することが出来る。ここで、光ファイバとして分散補償
光ファイバを用いれば、良好な伝送特性と波長分散の良
好な補償とを両立することができる。

【００１１】また、この光ファイバコイルのコイル束状
の光ファイバの周囲には充填材が充填されており、この
充填材は、JIS K 2220に規定される貯蔵ちょう度が測定
温度-40℃〜100℃の全範囲で5〜200の範囲内にある樹脂
であり、コイル束状の光ファイバの周囲全体を包み込ん
でコイル束状の状態を保持していることが好ましい。貯
蔵ちょう度については、日本工業規格のJIS K 2220-199
3に規定されている〔JIS K 2220-1993の2.(14)、5.3.1
(4)、5.3.6等〕。ただし、JIS K 2220においては測定温
度を25℃としているが、ここでは、測定温度-40℃〜100
℃の全範囲において貯蔵ちょう度が上記の範囲内にある
樹脂を用いる。このようにしてあると、光ファイバに余
計な側圧を与えることなく、光ファイバのコイル束状態
を確実に保持することができる。

【００１２】また、本発明の分散補償ファイバは、波長
１．５５μｍで負の波長分散を有する光ファイバに１層
以上の被覆を設けた分散補償ファイバであって、最外層
被覆の滑り摩擦係数が０．２０以下のものである。これ
によって、長尺の分散補償ファイバをボビンに巻き付け
ても、隣接する分散補償ファイバ同士の接触箇所は互い
に滑り易く、分散補償ファイバの表面に対する法線成分
以外の側圧成分は軽減され、互いに及ぼし合う側圧が小
さくなる。従って、ボビンに巻付けた時の分散補償ファ
イバの伝送損失の増加を抑制することが出来る。

【００１３】また、被覆を内層被覆と外層被覆の２層と
し、その内層被覆のＰＩＭ法にて測定したヤング率を
０．８Ｎ／ｍｍ²以下としたものは、外層被覆に加わる
側圧を内層被覆が吸収して光ファイバに至らないように
する効果によって、更にボビン巻付けに伴う伝送損失の
増加を低減することが出来る。

【００１４】また、このような分散補償ファイバをボビ
ンに巻取って、該ボビン又はボビンから抜き取ってコイ
ルとしたものを収納ケースに収納したものは、伝送損失
の少ない分散補償器として使用することが出来る。ま
た、その分散補償器を波長１．５５μｍ帯以外例えば波
長１．３μｍ帯に零分散波長のあるシングルモード型光
ファイバと接続して使用すれば、波長１．５５μｍ帯に
おいても伝送損失の小さい光ファイバ伝送路を構成する
ことが出来る。

【００１５】なお、最外層被覆の滑り摩擦係数の測定方
法、及び、ＰＩＭ法による内層被覆のヤング率の測定方
法について以下に詳しく説明する。

【００１６】まず、最外層被覆の滑り摩擦係数の測定方
法を説明する。図３は、滑り摩擦係数の測定方法を説明
する図であって、図３（Ａ）は上面図、図３（Ｂ）は正
面図、図３（Ｃ）は側面図である。１１はベース部材、
１２はベース側ファイバ、１３はスライド部材、１４は
スライド側ファイバ、１５は重り、１６は糸である。ベ
ース部材１１は、上面が水平な平面であって、アルミニ
ウム等の金属、硬質プラスチック等の硬い材質からな
る。スライド部材１３は、長さ７７ｍｍ×幅２８ｍｍ×
厚さ１ｍｍ、質量４．９ｇの板ガラスである。また、重
り１５は、質量５０ｇの分銅である。

【００１７】測定に当たっては、測定対象となる光ファ
イバから、長さ２０ｃｍのものを６０本、長さ２８ｍｍ
のものを３０本、準備する。そのうち、長さ２０ｃｍの
分散補償ファイバを３０本ずつ２群にして、ベース側フ
ァイバ１２とする。また、長さ２８ｍｍのものを１５本
ずつ２群にしてスライド側ファイバ１４とする。ベース
側ファイバ１２は、ベース部材１１の上面に各群内では
密着させて平行に配列して両面テープ又は接着剤を使っ
てベース部材１１上に貼り付ける。なお、２つの群の間
隔は１０ｍｍとする。スライド側ファイバ１４は、その
長手方向をスライド部材１３の幅方向にして、各群内で
は隙間無く平行に配列して両面テープ又は接着剤を使っ
てスライド部材１３の片面に貼り付ける。なお、スライ
ド側ファイバ１４の２つの群は、スライド部材１３の長
手方向の両端からそれぞれ５ｍｍ離れた位置に配置す
る。

【００１８】次いで、スライド部材１３をスライド側フ
ァイバ１４側を下側にして、ベース部材１１に貼り付け
たベース側ファイバ１２の上に載置する。この時、スラ
イド側ファイバ１４の長手方向がベース側ファイバ１２
の長手方向と垂直になるようにし、かつスライド側ファ
イバ１４の長手方向の中央が、ベース側ファイバの２つ
の群の中間になるようにする。そして、スライド部材１
３の上面中央には、重り１５を載置し、スライド部材１
３の長手方向の片方の端の中央には、スライド部材１３
を引張るための糸１６を取付ける。

【００１９】以上のようにベース部材１１上に、互いに
垂直方向に配置したベース側ファイバ１２とスライド側
ファイバ１４を介して、スライド部材１３及び重り１５
を載置して、そのスライド部材１３に取付けた糸１６を
図示しない引張り試験機にて、ベース側ファイバ１２の
長手方向即ち矢印方向に引張る。この時の引張り速度は
６０ｍｍ／分、周囲温度は２３℃±２℃とする。そし
て、その時の最大引張り強度（Ｎ）をスライド部材１３
とスライド側ファイバ１４と重り１５の質量の総和に相
当する重力即ち０．５４Ｎで除した値を求める。

【００２０】次いで、スライド側ファイバ及びベース側
ファイバを新しく取り替えて、上記と同じ測定を再度行
う。このような測定を１０回繰り返して、１０回の最大
引張り強度（Ｎ）／質量総和（０．５４Ｎ）の値の平均
値をもって、測定対象とした分散補償ファイバの最外層
被覆の滑り摩擦係数とする。即ち、上述した試験装置を
用いた試験での最大静摩擦係数の平均値が滑り摩擦係数
である。

【００２１】また、ＰＩＭ法による内層被覆のヤング率
測定方法は、次の通りである。図４（Ａ）は、ヤング率
測定のための試料の作成方法を説明する斜視図であっ
て、図４（Ｂ）は、試料の斜視図である。１７は測定対
象となる分散補償ファイバ、１８はパイプ、１９は試料
である。パイプ１８はアクリル樹脂製で、そのパイプ１
８の中に分散補償ファイバ１７をほぼ一杯になる程度の
本数だけ挿入し、エポキシ樹脂からなる接着剤を分散補
償ファイバ１７の隙間及びパイプ１８の内壁と分散補償
ファイバ１７の間に注入して硬化させる。そして、パイ
プ１８の中間部でパイプ１８の軸と垂直に２箇所で切断
し、円盤状の試料１９を作る。なお、試料１９の両面は
研磨する。試料１９の寸法は、厚さＬが２ｍｍ、パイプ
内径Ｄ１が４ｍｍ、パイプ外径Ｄ２が８ｍｍである。

【００２２】図５は、試料１９中の複数本集合された分
散補償ファイバのうちの任意の１本の荷重と変位の関係
を求める方法を説明する断面図であって、図５（Ａ）は
荷重付加前の状態を、図５（Ｂ）は荷重付加中の状態を
示す。２０は分散補償ファイバ、２０ａは光ファイバ、
２０ｂは内層被覆、２０ｃは外層被覆、２１は荷重付与
ピン、２１ａは先端面である。荷重付与ピン２１は逆円
錐台形で、その先端面２１ａの直径は５０μｍである。
分散補償ファイバ２０の石英系ガラスからなる光ファイ
バ２０ａの外径Ｄｆは通常１００μｍ、内層被覆２０ｂ
の外径Ｄｐは通常１４０μｍである。

【００２３】試料１９の切断研磨面を水平に保って、そ
の中の任意の分散補償ファイバ２０の光ファイバ２０ａ
の上側端面に、荷重付与ピン２１の先端面２１ａを当て
て荷重を加える。光ファイバ２０ａ及び外層被覆２０ｃ
は、内層被覆２０ｂに比べてその変形が無視出来る程度
に硬い材質で構成されており、また加えられる荷重によ
る変形量が十分に小さいため、荷重付与ピン２１で加え
る荷重によって、内層被覆２０ｂの部分のみが変形す
る。その結果、図５（Ｂ）に示すように、荷重付与ピン
２１及び光ファイバ２０ａが下方に変位する。

【００２４】この荷重付与ピン２１の荷重と変位の値か
ら、内層被覆のヤング率を次の式で求める。なお、荷重
Ｓが小さいところでは、変位Ｚは荷重Ｓに比例しないの
で、ＺとＳの関係がほぼ直線となるところ、例えば荷重
Ｓが５ｍＮから７５ｍＮ（荷重の変化量ΔＳ＝７０ｍ
Ｎ）の範囲で変位Ｚの変化量ΔＺを調べその値を使う。

【００２５】Ｅ＝（１＋ν）ΔＳ×ｌｎ（Ｄｐ／Ｄｆ）
÷（πＬΔＺ）但し、Ｅ：内層被覆のヤング率（Ｎ／ｍｍ²） ΔＳ：荷重付与ピンの荷重の変化量（ｍＮ）（この場合は、７５ｍＮ−５ｍＮ＝７０ｍＮ）Ｄｐ：内層被覆の外径（μｍ）＝１４０μｍＤｆ：光ファイバの外径（μｍ）＝１００μｍＬ：試料の厚さ（ｍｍ）＝２ｍｍ ΔＺ：荷重付与ピンの変位の変化量（μｍ） ν：ポアソン比（この場合、０．４５）

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の光ファイバの実施形態の
横断面図は、先に従来技術として示した図１と同じもの
である。但し、少なくとも外層被覆３の材料特性は従来
技術によるものと異なる。内層被覆２としては、外層被
覆３よりは比較的柔らかい材質のウレタンアクリレート
樹脂等の紫外線硬化型樹脂からなるものを使用し、外層
被覆３としては、比較的硬くて表面が滑り易いウレタン
アクリレート樹脂等の紫外線硬化型樹脂からなるものを
使用する。外層被覆３にはシリコーンアクリレート樹脂
又はシリコーン系オイル等を添加して表面を滑り易く
し、最外層被覆の滑り摩擦係数が０．２０以下になるよ
うにする。シリコーンアクリレート樹脂及びシリコーン
系オイルの両方を添加する場合もある。

【００２７】以上のように構成した本発明による光ファ
イバは、ボビンに巻き取った状態においても、隣接する
光ファイバ同士が互いに滑り易く被覆表面の法線方向以
外の方向の側圧を加え合うことが少なくなるため、胴径
が１２０ｍｍ程度の小さいボビンに巻き付けても伝送損
失の増加は少ない。因みに、光ファイバとして分散補償
ファイバを用い、製造直後の胴径３００ｍｍ程度の巻枠
に巻いた時の伝送損失と、それを胴径１２０ｍｍのボビ
ンに巻き取った時の伝送損失とを比較したが、波長１５
５０ｎｍにていずれも伝送損失が０．３８ｄＢ／ｋｍで
変わらなかった。

【００２８】また、内層被覆２の材質を更に柔らかいも
のとし、ＰＩＭ法にて測定した時のヤング率が０．８Ｎ
／ｍｍ²以下とすれば、ボビンの巻き取った時の伝送損
失の増加を更に抑えることが出来る。

【００２９】また、本発明の分散補償ファイバの光ファ
イバ１としては、図１の例では２重クラッド型の屈折率
分布を持つものを示したが、それに限られるものではな
い。マッチドクラッド型、２重コア型、セグメントコア
型と呼ばれる屈折率分布を持つものとすることも出来
る。

【００３０】また、本発明の分散補償ファイバは、５０
０ｍ以上を直径２２０ｍｍ以下の径でボビンに巻き付け
て、それを収納ケースに収納してコンパクトな分散補償
器とすることも出来る。分散補償ファイバの長さは、数
十ｋｍになることもある。またその時、ボビンから抜き
取ったコイルを収納ケースに収納する場合と、ボビンに
分散補償ファイバを巻付けた状態で収納ケースに収納す
る場合がある。また、ボビンから抜き取ったコイルを収
納ケースに収納する場合は、収納ケースとコイルとの隙
間を高粘性ジェリー混和物、シリコーン系ゲル状硬化物
等のクッション性充填材で充填して収納ケース内でコイ
ルに側圧が加えることなく、またコイルが自由に動かな
いようにすることが望ましい。

【００３１】さらに、上述したクッション性充填材とし
ては、樹脂製ラップ、発泡状物質、粉末状物質、粒子状
物質、接着剤、光ファイバの被覆材料からの溶出物、高
粘度液体などを用いることができる。発泡状物質として
は、発泡スチロール、発泡ゴム、スポンジなどが具体的
に挙げられる。ここで、粉末状物質とは、粒径が0.5mm
未満のものをいい、タルク（滑石）などが具体的に挙げ
られる。粒子状物質とは、粒径が0.5mm以上のものをい
い、コルク、おがくず、ウッドチップなどが具体的に挙
げられる。高粘度液体としては、シリコーンオイル、鉱
物油などが具体的に挙げられ、タルクが混入されるなど
しても良い。これらの物質を充填材とすることで、コイ
ルをクッション性を持って周囲から保持することができ
る。

【００３２】上述したクッション性充填材は、液体、固
体、気体、あるいは、これらの混合物の何れでも良い。
例えば、上述した樹脂製ラップや粉末状物質、粒子状物
質は固体であるし、高粘度液体は当然液体である。ま
た、タルク入高粘度液体は固体と液体との混合物であ
る。また、これらの組み合わせの例としては、樹脂製ラ
ップによってコイル束を覆った後に、さらにその周囲に
高粘度液体やタルクなどを充填する場合などである。

【００３３】上述したクッション性充填材の充填の仕方
は、光ファイバに側圧が加わらないのであれば、必ずし
も光ファイバのコイル束の重なり合っている部分の内部
に充填材を浸透させる必要はない。例えば、上述したク
ッション性充填材のうち、樹脂製ラップを使用する場合
のように、光ファイバのコイル束の重なり合っている部
分の内部に充填材（ここでは、樹脂製ラップが充填材で
ある）が浸透されないものであっても良い。もちろん、
充填材が、光ファイバのコイル束の重なり合っている部
分の内部に浸透しても良い。

【００３４】また、延線した波長１．３μｍ帯で零分散
波長を有するシングルモード型光ファイバと本発明の分
散補償器とを接続して使用すれば、シングルモード型光
ファイバと分散補償ファイバとで波長１．５５μｍ帯で
の波長分散が打ち消されるので波長１．５５μｍ帯での
伝送損失の小さい光ファイバ伝送路の構成が可能であ
る。以上の説明では、分散補償ファイバは波長１．５５
μｍにて負の波長分散を有するものとして説明したが、
シングルモード型光ファイバの波長１．５５μｍ帯での
波長分散が負の場合は、分散補償ファイバの方の波長分
散をその逆符号即ち正の波長分散とすれば良い。

【００３５】図６に、上述した最外層の滑り摩擦係数
０．２０以下の光ファイバを用いた光ファイバコイルを
示す。この光ファイバコイル３０は、外径120mmのファ
イバ巻回部を有するボビンに5km分の上述した光ファイ
バ３１を環状に複数回巻回させた後にボビンを取り去っ
てコイル束状にしたものである。さらに、この光ファイ
バコイル３０においては、上述したコイル束状の光ファ
イバ３１が、ケース３２の内部でJIS K 2220に規定され
る貯蔵ちょう度が測定温度-40℃〜100℃の全範囲で5〜2
00の範囲内にある充填材３３（以下、充填材３３とも言
うこととする）によって、その周囲全体が包み込まれた
状態とされている。

【００３６】コイル束状の光ファイバ３１は、図６(b)
に示されるように、充填材３３の内部に埋没されてい
る。本実施形態の光ファイバコイル３０は、ボビンから
取り外されるので、光ファイバ３１が巻回張力によって
ボビンに押し付けられたり、巻回張力によって光ファイ
バ３１同士が押し付けられることによって発生するマイ
クロベンドが解消されるので、伝送特性が悪化すること
がない。また、充填材３３によって、コイル束状態が保
持されるので、光ファイバ３１の巻崩れなどによる伝送
特性の変化が発生することもない。

【００３７】なお、図６(a)には、ケース３２の蓋部３
４が外された状態が示されており、ここで用いた充填材
３３が透明（あるいは半透明）であるため充填材３３内
に埋没されている光ファイバ３１が視認できる。また、
図６(b)は、図６(a)におけるX-X線断面図であり、ケー
ス３２に蓋部３４が取り付けられた状態が示されてい
る。さらに、コイル束状態の光ファイバ３１の両端に
は、融着接続部３５を介してピッグテール光ファイバ３
６が接続されており、このピッグテール光ファイバ３６
がケース３２の外部に導出されている。

【００３８】この光ファイバコイル３０に用いられてい
る充填材３３は、上述したように、JIS K 2220に規定さ
れる貯蔵ちょう度が、測定温度-40℃〜100℃の全範囲で
5〜200の範囲内にある樹脂である。-40℃〜100℃の温度
範囲は、光ファイバコイルの実用使用温度である。貯蔵
ちょう度が5未満であると、光ファイバのマイクロベン
ドによる長波長側損失が大きくなりすぎ、実用に向かな
い。また、貯蔵ちょう度が200を超えるようであると、
充填材３３によって光ファイバコイルの形状を保持でき
ないので、使用しているうちにコイル束状態が巻き崩れ
るなどして伝送特性を安定化させることができない。

【００３９】

【実施例】６種類の分散補償ファイバを作って、比較を
行なった。表１はその結果をまとめたものである。被覆
内部の光ファイバは全て同じとし、コア部、ディプレス
トクラッド部、外部クラッド部の２重クラッド型の光フ
ァイバとした。コア部の外径は２．６５μｍ、ディプレ
ストクラッド部の外径は７．５８μｍ、外部クラッド部
の外径は１００μｍである。また、Δ＋、Δ−は、Δ＋
は２．１％、Δ−は−０．４％とした。波長１．５５μ
ｍにおいて、この光ファイバの波長分散及び波長分散傾
斜は、それぞれ−１００ｐｓ・ｎｍ^-1・ｋｍ^-1、−０．
２９ｐｓ・ｎｍ^-2・ｋｍ^-1である。

【００４０】

【表１】

【００４１】光ファイバ上の被覆は２層とし、内層被覆
及び外層被覆の材料は表１の通りとした。また、被覆樹
脂の種類別の材料は次の通りである。ＵＶ樹脂ａ：比較的柔らかいウレタンアクリレート樹脂
（ＰＩＭ法によって測定したヤング率は１．２Ｎ／ｍｍ
²）ＵＶ樹脂ｂ：ＵＶ樹脂ａよりも更に柔らかいウレタンア
クリレート樹脂（ＰＩＭ法によって測定したヤング率は
０．７Ｎ／ｍｍ²）ＵＶ樹脂Ａ：比較的硬いウレタンアクリレート樹脂にシ
リコーンアクリレート樹脂を添加ＵＶ樹脂Ｂ：比較的硬いウレタンアクリレート樹脂にシ
リコーン系オイルを添加ＵＶ樹脂Ｃ：比較的硬いウレタンアクリレート樹脂（シ
リコーンアクリレート樹脂、シリコーン系オイル添加せ
ず）なお、上記の比較的硬いウレタンアクリレート樹脂は、
その樹脂を厚さ２５０μｍのシートにして紫外線を照射
して硬化させたものから２号ダンベル片の試料を採取し
て、ＪＩＳＫ７１１３に準拠して引張り速度１ｍｍ
／分にてヤング率を測定したところ、その値は７００Ｎ
／ｍｍ²であった。

【００４２】被覆樹脂の種類を変えて製作した分散補償
ファイバそれぞれについて、最外層被覆の滑り摩擦係数
を先に説明した方法で測定したところ、表１に示す結果
を得た。それによると、実施例１〜４のものは、全て摩
擦係数が０．２０以下であった。また、比較例１〜２の
ものは、摩擦係数が０．２５と大きかった。

【００４３】次いで、各長さ５ｋｍの分散補償ファイバ
を、巻き張力０．４Ｎにて胴径１２０ｍｍのボビンに巻
取った。また、束状態は、下記の３種類の中から表１の
通りとした。芯付き：ボビン巻きしたままの状態芯抜き：ボビン巻きした後、ボビンから抜き取ってコイ
ルとした状態（比較例２のものはボビンからコイルを抜
いてもその束状態はあまり崩れなかった）芯抜き・充填：ボビン巻きした後、ボビンから抜き取っ
てコイルとし、その周囲にシリコーン系ゲル状充填材を
充填した状態（実施例２〜４のものは、ボビンから抜き
取ってコイルとした段階でその束は少し崩れた）

【００４４】出来上がった実施例１〜４、比較例１〜２
の各例について、胴径１２０ｍｍのボビンに巻取る前の
状態からの波長１６００ｎｍでの伝送損失の増加量を測
定したところ、表１の結果が得られた。波長１５５０ｎ
ｍで伝送損失の増加がわずかであっても、通常の場合は
波長１６００ｎｍでは伝送損失の増加は比較的大きくな
るので、比較の容易性を考え、波長１６００ｎｍにおけ
る伝送損失の増加で比較した。

【００４５】以上の実施例１〜４と比較例１〜２の比較
から、最外層被覆の滑り摩擦係数が低い方が波長１６０
０ｎｍでの伝送損失の増加が少ないことが分かる。ま
た、摩擦係数が０．１８なら、ボビンに巻付けたままで
あっても、波長１６００ｎｍでの伝送損失の増加は０．
０８ｄＢ／ｋｍ程度の小さい値とすることが出来る。ま
た、実施例１と実施例２の比較から、分散補償ファイバ
をボビンに巻付けたままよりも、ボビン巻き後、ボビン
から抜き取ってコイルとしその周囲に充填材を充填した
ものの方が、伝送損失の増加が少ないことが分かる。

【００４６】また、実施例２と実施例３の比較から、内
層被覆を更に柔らかいものにすれば、更に伝送損失の増
加を抑制出来るということが分かる。また、実施例２と
実施例４の比較から、外層被覆材料へのシリコーンアク
リレート樹脂又はシリコーン系オイルの添加は同程度に
伝送損失増加抑制の効果があることが分かる。

【００４７】本発明の他の実施形態について説明する。
この実施形態の光ファイバは分散補償ファイバであり、
その断面は図１に示されるものと同様であるが、各部の
寸法が上述した実施形態のものと異なる。

【００４８】コア部１ａの直径は2.7μm、ディプレスト
クラッド部１ｂの外径は6.6μm、外部クラッド部１ｃの
外径（即ち、石英系ガラス部分の外径）は120μmであ
る。被覆４は、外部クラッド部１ｃの直ぐ外側に位置す
る内層被覆２と、この内層被覆２のさらに外側に位置す
る外層被覆３とからなっている。内層被覆２の厚さは40
μmであり、外層被覆３の厚さも20μmである。即ち、外
層被覆３の外径（光ファイバの外径）は240μmとなる。

【００４９】この光ファイバの屈折率分布も図２に示さ
れるものと同様であるが、外部クラッド部１ｃに対する
コア部１ａの比屈折率差（増分）Δ＋は1.9％である。
一方、外部クラッド部１ｃに対するディプレストクラッ
ド部１ｂの比屈折率差（減分）Δ−は-0.4％である。ま
た、20℃における内層被覆２のヤング率は0.98N/mm²、
外層被覆３のヤング率は784N/mm²である。

【００５０】この分散補償ファイバの1.55μm波長帯域
での波長分散は-120ps・nm^-1・km^-1であり、1.55μm波長
帯域での波長分散傾斜は-0.28ps・nm^-2・km^-1である。波
長分散傾斜とは、波長分散値の波長依存性を示すもの
で、横軸が波長(nm)・縦軸が波長分散値(ps・nm^-1・km^-1)
のグラフ上の波長分散値を示す曲線（あるいは直線）の
勾配である。またさらに、1.55μm波長帯域での伝送損
失は0.33dB/kmである。

【００５１】上述した分散補償ファイバの最外層被覆の
滑り摩擦係数を変えて、実験を行った。実験は、滑り摩
擦係数を変えた分散補償ファイバ5kmを直径120mmのボビ
ンに巻き取った後にボビンのみを外し、コイル束状とさ
れた光ファイバの伝送損失を測定した。伝送損失の測定
時に用いた信号光は1600nmであり、測定時の温度は常温
(23℃)及び-20℃である。実験結果を〔表２〕に示す。

【００５２】

【表２】

【００５３】〔表２〕から分かるように、最外層被覆の
滑り摩擦抵抗が０．２０以下であると、伝送損失を低く
抑えることができる。

【００５４】さらに、周囲にクッション性充填材を充填
させた光ファイバコイルによる効果も確認した。この実
施形態の光ファイバも分散補償ファイバであり、その断
面は図１に示されるものと同様であるが、各部の寸法が
上述した実施形態のものと異なる。

【００５５】コア部１ａの直径は2.7μm、ディプレスト
クラッド部１ｂの外径は6.6μm、外部クラッド部１ｃの
外径（即ち、石英系ガラス部分の外径）は125μmであ
る。被覆４は、外部クラッド部１ｃの直ぐ外側に位置す
る内層被覆２と、この内層被覆２のさらに外側に位置す
る外層被覆３とからなっている。内層被覆２の厚さは15
μmであり、外層被覆３の厚さも15μmである。即ち、外
層被覆３の外径（光ファイバの外径）は185μmとなる。

【００５６】この光ファイバの屈折率分布も図２に示さ
れるものと同様であるが、外部クラッド部１ｃに対する
コア部１ａの比屈折率差（増分）Δ＋は1.9％である。
一方、外部クラッド部１ｃに対するディプレストクラッ
ド部１ｂの比屈折率差（減分）Δ−は-0.4％である。ま
た、20℃における内層被覆２のヤング率は0.98N/mm²、
外層被覆３のヤング率は98N/mm²である。

【００５７】この分散補償ファイバの1.55μm波長帯域
での波長分散は-120ps・nm^-1・km^-1であり、1.55μm波長
帯域での波長分散傾斜は-0.28ps・nm^-2・km^-1である。ま
た、1.55μm波長帯域での伝送損失は0.33dB/kmである。
さらに、この分散補償ファイバの最外層被覆の滑り摩擦
係数は、0.17〜0.18である。

【００５８】上述した分散補償ファイバを用い、その周
囲に充填するクッション性充填材の素材を変えて実験を
行った。用いたクッション性充填材は、〔表３〕に示さ
れるものである。実験には、分散補償ファイバ5kmを直
径120mmのボビンに巻き取った後にボビンのみを外して
コイル束状とされた光ファイバの周囲にクッション性充
填材を充填させて構成した分散補償器いて伝送損失を測
定した。実施例１３は、ボビンから外した状態のまま、
周囲に充填材を充填しないものを用いた。

【００５９】上述した光ファイバコイルを、昇降温速度
毎分1℃で-20℃及び70℃にて各6時間保持を5サイクル行
うの熱サイクル試験にかけ、-20℃での5回の損失測定値
と70℃での5回の損失測定値の計10の損失測定値の最大
値と最小値との差を損失変動量として算出した。この分
散補償ファイバを恒温槽に入れて熱サイクルをかけた
後、周囲に充填材が充填されたコイル部分のみを取り出
して、1550nm光源及び1600nm光源とパワーメータを用い
て、それぞれの波長における損失変動量を測定した。結
果を〔表３〕に示す。〔表３〕から分かるように、光フ
ァイバコイルの周囲にクッション性充填材を充填した方
が、双方の波長において安定した特性を有していること
が分かる。

【００６０】

【表３】

【００６１】なお、本発明の光ファイバは、上述した実
施形態に限定されるものではない。例えば、上述した光
ファイバは分散補償ファイバ(DCF)であるが、これ以外
の種類の光ファイバであっても良い。例えば、シングル
モード光ファイバや波長分散シフト光ファイバ、ＮＺ型
波長分散シフト光ファイバ、エルビウム添加光ファイ
バ、偏波モード保持光ファイバである場合もある。この
ような光ファイバを用いても、優れた伝送特性を有する
光ファイバコイルを得ることができる。

【００６２】シングルモード光ファイバ(Single Mode o
ptical-Fiber:SMFとも言う)は、1.3μmの波長帯域で光
信号の伝送を行うことを主目的に設計された光ファイバ
である。この光ファイバを用いて1.55μmの波長帯域で
光信号の伝送を行うと波長分散という現象を起こす。こ
の波長分散は、上述したDCFMなどで補償される。これと
は反対に、SMFは、上述したDCFなどによって負の波長分
散となった光信号をそれ自身の正の波長分散で補償する
場合などにも用いられる。この場合、使用にあたっては
モジュール化される場合がある。

【００６３】波長分散シフト光ファイバ(Dispersion Sh
ifted optical-Fiber:DSFとも言う)は、1.55μmの波長
帯域で光信号の伝送を行うことを主目的に設計されて光
ファイバである。1.55μmの波長帯域に対する波長分散
値が零であるという特性を有しているが、波長多重伝送
技術(Wavelength Division Multiplexing:以下、WDMと
も言う)による伝送時に、上記波長帯域の長・短波長側
で波長分散現象が生じる。DSFは、ラマン散乱励起用光
ファイバとして用いられる場合がある。使用にあたって
はモジュール化される場合がある。

【００６４】ＮＺ型波長分散シフト光ファイバ(Non Zer
o Dispersion Shifted optical-Fiber:NZ-DSFとも言う)
は、上述したDSFの場合に起こる非線形効果を低減する
ため、波長分散が零となる中心波長を1.55μmから多少
ずらして設計した光ファイバである。WDMによる伝送時
に波長分散現象が生じるのは、上述したDSFと同様であ
る。使用にあたってはモジュール化される場合がある。

【００６５】エルビウム添加光ファイバ(Erbium Doped
optical-Fiber:EDFとも言う)は、コアにエルビウムイオ
ンを添加した光ファイバである。波長0.98μm，1.48μm
の光を吸収した状態で1.55μmの波長帯域の信号光を入
射させると誘導放出を起こし、信号光のパワーを増幅さ
せることができる。通常は、モジュール化された形態
で、光アンプ(Erbium Doped optical-Fiber Amplifier:
以下、EDFAとも言う)などとして利用される。

【００６６】偏波モード保持光ファイバ(Polarization
Maintaining optical-Fiber:PMFとも言う)は、直線偏波
を保持したまま伝送する光ファイバであり、光ファイバ
ジャイロや偏波モード分散補償器などに利用される。通
常は、モジュール化してPMFM(Polarization Maintainin
g optical-Fiber Module)として用いる。

【００６７】

【発明の効果】本発明の光ファイバは、一層以上の被覆
層を有しており、最外層被覆の滑り摩擦係数が０．２０
以下である。このため、隣接する光ファイバ同士の接触
箇所は互いに滑り易く、光ファイバの表面に対する法線
成分以外の側圧成分は軽減され、互いに及ぼし合う側圧
が小さくなる。この結果、本発明の光ファイバによれ
ば、伝送損失の増加を抑制することが出来る。

【００６８】光ファイバをコイル束状にして光ファイバ
コイルとする際には、互いに接触する光ファイバ同士が
側圧を与えやすいが、上述した本発明の光ファイバを用
いることによって、伝送損失の増加を抑制することがで
き、伝送特性に優れた光ファイバコイルを得ることがで
きる。ここで、光ファイバとして分散補償光ファイバを
用いれば、良好な伝送特性と波長分散の良好な補償とを
両立することができる。

【００６９】本発明の分散補償ファイバは、波長１．５
５μｍで負の波長分散を有する光ファイバに１層以上の
被覆を設けた分散補償ファイバであって、最外層被覆の
滑り摩擦係数が０．２０以下であるので、胴径の小さい
ボビンに巻いても隣接する分散補償ファイバは互いに滑
り易く側圧を及ぼし合うことが少ない。その結果、ボビ
ン巻きによる伝送損失の増加を抑制することが出来る。

【００７０】光ファイバ上の被覆を２層とし、その内層
被覆のＰＩＭ法にて測定したヤング率を０．８Ｎ／ｍｍ
²以下としたものは、外層被覆に加わる側圧を内層被覆
が吸収して光ファイバに伝わり難くなるので、更にボビ
ン巻きした時の伝送損失の増加を小さくすることが出来
る。

【００７１】また、本発明の分散補償ファイバの長さ５
００ｍ以上を、直径２２０ｍｍ以下の曲率でボビンに巻
取って、そのボビン又はボビンから抜き取ったコイルを
収納ケースに収納した分散補償器は、コンパクトな機器
として取り扱いが容易である。更に、収納ケース内のコ
イルの周囲をクッション性充填材にて充填すれば、収納
ケース内でコイルが動くことはないので、長期間にわた
って特性を安定したものとすることが出来る。また、波
長１．５５μｍ帯以外に零分散波長を有するシングルモ
ード型光ファイバに被覆を設けた光ファイバケーブルを
長手方向に延線した伝送路と、本発明の分散補償器とを
接続して構成して光ファイバ伝送路とすれば、伝送損失
の少ない光ファイバ伝送路を構成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】分散補償ファイバの一例を示す横断面図であ
る。

【図２】図１に示す分散補償ファイバにおける光ファイ
バ１の半径方向の屈折率分布を示す図である。

【図３】最外層被覆の滑り摩擦係数の測定方法を説明す
る図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、
（Ｃ）は側面図である。

【図４】（Ａ）ヤング率測定のための試料の作成方法を
説明する斜視図であって、（Ｂ）は試料の斜視図であ
る。

【図５】図４で示す資料中の任意の分散補償ファイバに
荷重を加えた時の、荷重と変位の関係を求める方法を説
明する断面図であって、（Ａ）は荷重付加前の状態を、
（Ｂ）は荷重付加中の状態を示す。

【図６】本発明の光ファイバコイルの実施形態を示して
おり、(a)は平面図、(b)は断面図である。

【符号の説明】

１…光ファイバ、１ａ…コア部、１ｂ…ディプレストク
ラッド部、１ｃ…外部クラッド部、２…内層被覆、３…
外層被覆、４…被覆、１１…ベース部材、１２…ベース
側ファイバ、１３…スライド部材、１４…スライド側フ
ァイバ、１５…重り、１６…糸、１７…測定対象の分散
補償ファイバ、１８…パイプ、１９…試料、２０…分散
補償ファイバ、２０ａ…光ファイバ、２０ｂ…内層被
覆、２０ｃ…外層被覆、２１…荷重付与ピン、２１ａ…
先端面、３０…光ファイバコイル、３１…光ファイバ、
３３…充填材。

フロントページの続きＦターム(参考） 2H038 CA35 CA37 2H050 AC14 AC36 AC71 BB04S BB07Q BB07R BB07S BB14Q BB14R BB17Q BB17R BB17S BB31S BB33Q BB33R BB33S BC04 BD07 4G060 AA01 AA03 AC01 AC02 AC15 CB27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一層以上の被覆層を有する光ファイバに
おいて、最外層被覆の滑り摩擦係数が０．２０以下であることを
特徴とする光ファイバ。
【請求項２】請求項１に記載の光ファイバをコイル束
状に巻回して形成したことを特徴とする光ファイバコイ
ル。
【請求項３】前記光ファイバが分散補償ファイバであ
ることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバコイ
ル。
【請求項４】コイル束状の前記光ファイバの周囲に充
填材が充填されており、前記充填材は、JIS K 2220に規
定される貯蔵ちょう度が測定温度-40℃〜100℃の全範囲
で5〜200の範囲内にある樹脂であり、コイル束状の前記
光ファイバの周囲全体を包み込んでコイル束状の状態を
保持していることを特徴とする請求項２又は３に記載の
光ファイバコイル。
【請求項５】波長１．５５μｍで負の波長分散を有す
る光ファイバに１層以上の被覆を設けた分散補償ファイ
バにおいて、最外層被覆の滑り摩擦係数が０．２０以下
であることを特徴とする分散補償ファイバ。
【請求項６】前記最外層被覆は、シリコーン系オイル
又はシリコーンアクリレート樹脂のいずれか一方又は両
方が添加された紫外線硬化型樹脂からなることを特徴と
する請求項５に記載の分散補償ファイバ。
【請求項７】前記被覆は内層被覆と外層被覆の２層か
らなり、その内層被覆はＰＩＭ法にて測定したヤング率
が０．８Ｎ／ｍｍ²以下であることを特徴とする請求項
５又は請求項６に記載の分散補償ファイバ。
【請求項８】波長１．５５μｍで負の波長分散を有す
る光ファイバに１層以上の被覆を設けたものであって、
その最外層被覆の滑り摩擦係数が０．２０以下である分
散補償ファイバの長さ５００ｍ以上を、直径２２０ｍｍ
以下の径でボビンに巻取り、該ボビン又は該ボビンから
抜き取ったコイルを収納ケースに収納したことを特徴と
する分散補償器。
【請求項９】前記収納ケース内の前記ボビンから抜き
取ったコイルの周囲はクッション性充填材にて充填され
ていることを特徴とする請求項８に記載の分散補償器。
【請求項１０】波長１．５５μｍ帯以外に零分散波長
を有するシングルモード型光ファイバに被覆を設けた光
ファイバケーブルを長手方向に延線した伝送路と、波長
１．５５μｍで前記シングルモード型光ファイバの波長
分散と逆符号の波長分散を有する光ファイバに１層以上
の被覆を設けた分散補償ファイバの長さ５００ｍ以上を
ボビンに巻取って、該ボビン又は該ボビンから抜き取っ
たコイルを収納ケースに収納してなる分散補償器とを接
続して構成した光ファイバ伝送路において、前記分散補
償ファイバは、その最外層被覆の滑り摩擦係数が０．２
０以下であることを特徴とする光ファイバ伝送路。