JP2002328280A

JP2002328280A - 光ファイバユニット

Info

Publication number: JP2002328280A
Application number: JP2001129567A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Terasawa; 良明寺沢; Yoshiaki Nagao; 美昭長尾
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-11-15

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバユニットの製造時ならびにケーブ
ルを製造する際に、光ファイバユニットに捻り応力が加
えられても、ガラス光ファイバに曲がりが生じず、伝送
損失の増加が少ない光ファイバユニットを提供する。【解決手段】抗張力体１を樹脂２で被覆し、その周り
に複数本の光ファイバ素線３を螺旋状に撚り合わせ、さ
らに全体を樹脂で同心状に２層以上で被覆する光ファイ
バユニットＡであって、２層以上で被覆される内層被覆
４のヤング率は、外層被覆５のヤング率より小さく、抗
張力体１の引抜力が１７．６Ｎ／ｃｍ以上、１２７Ｎ／
ｃｍ以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抗張力体の周りに
複数本の光ファイバ素線を螺旋状に撚り合わせ、全体を
樹脂で被覆した光ファイバユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】海底ケーブル等の光ケーブルに用いられ
る光ファイバユニットは、中心に抗張力体を配し、その
周りに複数本の光ファイバ素線を撚り合わせ、全体を樹
脂で被覆して構成される。そして、樹脂被覆は内層被覆
と外層被覆の２層構造または３層以上の多層構造で形成
されている。

【０００３】図１は、前述の光ファイバユニットの断面
を示す図で、図中、Ａは光ファイバユニット、１は抗張
力体、２は抗張力体被覆、３は光ファイバ素線、４は内
層被覆、５は外層被覆を示す。抗張力体１は、銅メッキ
されたスチール線等が用いられ、その周りに、０．０２
５ｍｍ程度の薄い紫外線硬化型樹脂等により、抗張力体
被覆２が密着して形成されている。光ファイバ素線３
は、ガラス光ファイバ３ａの表面を、紫外線硬化型樹脂
またはナイロンによる１層または２層の被覆３ｂで覆っ
た被覆外径０．２５〜０．４ｍｍのものが用いられ、抗
張力体被覆２の周りに複数本撚り合わせられる。

【０００４】内層被覆４は、抗張力体１およびこの上に
撚り合わされた複数本の光ファイバ素線３の全体を直接
被覆するもので、低ヤング率のソフト樹脂で形成されて
いる。外層被覆５は、内層被覆４上に同心状に被覆さ
れ、高ヤング率のハード樹脂で形成されている。３層構
造の場合は、中間の被覆を内層被覆と外層被覆の間のヤ
ング率を有する樹脂で形成される。なお、ヤング率の高
低、被覆樹脂のハード、ソフトの表現は、内層被覆４と
外層被覆５との相対的なもので、絶対的なものではな
い。

【０００５】内層被覆４と外層被覆５のヤング率を異な
らせる理由は、海底等の高水圧下で浸水等により、ガラ
ス光ファイバ３ａが側圧を受けて変位するのを低減し、
また、ガラス光ファイバ３ａが曲げられて伝送損失が増
加するのを防止するためである。抗張力体１に被覆２を
施す理由は、ケーブル破損時に高水圧下で浸水によっ
て、水が光ファイバユニットＡの長手方向に走らないよ
うに、抗張力体１と樹脂被覆とを密着一体化するためで
ある。

【０００６】以上のように構成される光ファイバユニッ
トＡは、光ファイバユニット自身の製造時、ならびに光
ファイバユニットＡを用いてケーブルを製造する際に、
複数のローラ等を介してドラムに巻き取られる。ローラ
６の形状は、図２に断面で示すように、光ファイバユニ
ットＡが製造ラインから外れないように、Ｖ字状または
Ｕ字状の案内溝７を備えている。ローラ６の位置や向き
がわずかでもずれていると、光ファイバユニットＡは、
Ｖ字状またはＵ字状の案内溝７の底７ａを通らずに、壁
面７ｂを転がるようになる。このような状況は、光ファ
イバユニットＡが振動等によって位置がずれたときにも
発生する。

【０００７】光ファイバユニットＡが軸方向に移動中、
ローラ６の壁面７ｂに接触して転がると、光ファイバユ
ニットＡに捻り応力が生じる。抗張力体１は、剛性が大
きいため回転せず、内層被覆４のヤング率が小さかった
り、抗張力体１との密着力が小さい場合は、抗張力体１
に対して、内層被覆４および外層被覆５とともにガラス
光ファイバ３ａが回転してしまう。ガラス光ファイバ３
ａは、抗張力体１の周りに螺旋状に撚られているため、
撚りが緩む方向に捻られると、撚りピッチが長くなりガ
ラス光ファイバ３ａが描く螺旋状のパスラインが短くな
る。

【０００８】ガラス光ファイバ３ａが描く螺旋状のパス
ラインが短くなっても、ガラス光ファイバ３ａ自体の長
さは変わらないため、ガラス光ファイバ３ａ自体が曲が
ることにより、短くなったパスラインとの差を吸収する
こととなる。このため、ガラス光ファイバ３ａが曲がる
ことにより伝送損失が増加する可能性がある。特に近年
は、光増幅器を用いた波長分割多重（ＷＤＭ）伝送に、
実効コア断面積を６０μｍ²以上に拡大したノンゼロ分
散シフトファイバを使用することが多くなっている。こ
の光ファイバは、微小な側面からの応力による曲がりで
も伝送損失が増加しやすい。したがって、このような光
ファイバを用いて光ファイバユニットを構成すると、上
述のパスラインの短縮等でガラス光ファイバが曲げら
れ、伝送損失が増加という問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、光ファイバユニットの製造
時ならびに光ファイバユニットからケーブルを製造する
際に、光ファイバユニットに捻り応力が加えられても、
ガラス光ファイバに曲がりが生じず、伝送損失の増加が
少ない光ファイバユニットの提供を課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバユニ
ットは、抗張力体を樹脂で被覆し、その周りに複数本の
光ファイバ素線を螺旋状に撚り合わせ、さらに全体を樹
脂で同心状に２層以上で被覆する光ファイバユニットで
あって、２層以上で被覆される内層被覆のヤング率は、
外層被覆のヤング率より小さく、抗張力体の引抜力が１
７．６Ｎ／ｃｍ以上、１２７Ｎ／ｃｍ以下であることを
特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図７
により説明する。図１および図２は、従来技術の説明で
用いたもので、光ファイバユニットの形状は、従来のも
のと同じであるので詳細説明を省略する。図３は引抜力
の測定方法を示す図、図４は抗張力体の引抜力と損失増
加の関係を示す図、図５は内層被覆のヤング率と高水圧
下での損失増加の関係を示す図、図６は抗張力体の引抜
力と内層被覆のヤング率の関係を示す図、図７は外層被
覆の摩擦係数と損失増加の関係を示す図である。

【００１２】図１および図２において、光ファイバユニ
ットＡの製造工程またはケーブルの製造工程で、光ファ
イバユニットＡにローラ６による捻り応力が加えられる
ことがある。この場合、ヤング率の大きい外層被覆５と
抗張力体１とが内層被覆４によって一定以上の力で結合
されていれば、光ファイバ素線３、内層被覆４および外
層被覆５は、抗張力体１の周りで恒久的に回転すること
はない。仮に光ファイバ素線３が周りの被覆とともに一
体となって回転することがあっても、光ファイバユニッ
トＡがローラ６から離れ、捻り応力が解放されると、剛
性によって元の状態に復帰することができる。このため
には、抗張力体１とその被覆２との接着、および被覆２
と内層被覆４との接着が強固一体化されていることが必
要である。

【００１３】また、深海でのケーブル損傷で高水圧によ
る浸水が生じるのに備えて、光ファイバユニットＡは耐
水圧特性が求められる。光ファイバユニットＡが高水圧
中に置かれると、ガラス光ファイバ３ａを覆っている被
覆が全体が圧縮され、このため、ガラス光ファイバ３ａ
は、中心の抗張力体１側に接近するように変位を受け
る。ガラス光ファイバ３ａは、抗張力体１の周りに螺旋
状に撚られていて、その撚りピッチは変わらないため、
ガラス光ファイバ３ａが中心の抗張力体１側に変位する
ということは、ガラス光ファイバ３ａのパスライン長が
減少することとなる。これを吸収するため、ガラス光フ
ァイバ３ａには、微少な曲がりが発生し、この結果、伝
送損失の増加が生じる。

【００１４】この高水圧によるガラス光ファイバ３ａの
変位を抑制するために、光ファイバユニットＡの外層被
覆５は、ヤング率が大きいハード樹脂で形成し、反対に
内層被覆４は、ヤング率が小さいソフト樹脂で形成する
必要がある。また光ファイバユニットＡの被覆を、３層
以上の多層被覆で形成する場合は、内層側から外層側に
向けて徐々にヤング率を大きくするように構成する必要
がある。

【００１５】しかし、上述したように内層被覆４のヤン
グ率を小さくした場合、光ファイバユニットＡに捻り応
力を加えると、内層被覆４が変形し、弾性変形の限界を
超えて破壊される恐れもある。しかし、内層被覆４が破
壊されたり弾性変形の限界を超えていなければ、捻り応
力が解放された後には、元に復帰される。したがって、
内層被覆４は、光ファイバユニットＡの製造工程または
ケーブルの製造工程で加えられる捻り応力によって変形
を生じないヤング率・伸び特性を有している必要があ
る。

【００１６】光ファイバユニットＡの捻り応力に対する
耐力は、光ファイバユニットＡから抗張力体１を引抜く
引抜力で表すことができる。図３は、抗張力体１の引抜
力を測定する方法を示す図である。光ファイバユニット
Ａの長さを１ｃｍとし、その両側の光ファイバ素線をお
よび樹脂被覆を除去して、抗張力体１のみを露出する。
露出された抗張力体１の両端を固定台８で固定し、長さ
１ｃｍの光ファイバユニットＡに軸方向に力を加えて、
光ファイバユニットＡが動き始めたときの力（Ｎ／ｃ
ｍ）を引抜力とする。この引抜力が大きいほど、抗張力
体と樹脂被覆との密着力が強く、かつ樹脂被覆が破壊し
にくくなる。

【００１７】以上の要件について確認すべく、光ファイ
バユニットＡを以下の如く構成し、各種の検証を行なっ
た。抗張力体１に外径０．６ｍｍの鋼線を用い、抗張力
体被覆２を紫外線硬化型樹脂で、厚さ０．０５ｍｍに形
成した。この抗張力体被覆２の外周に、外径０．１２５
ｍｍのシングルモードのガラス光ファイバ３ａに、外径
０．２５ｍｍの被覆３ｂを施した光ファイバ素線３を、
撚りピッチ３００ｍｍで８本撚り合わせた。内層被覆４
は、ヤング率が５ＭＰａ〜１５０ＭＰａの樹脂を用いて
外径１．３ｍｍに形成し、外層被覆５はヤング率が７８
４ＭＰａの樹脂を用いて外径２．６ｍｍになるように形
成した。なお、ヤング率は、図面の記載を含めて、全て
常温（２３℃）での値とする。

【００１８】図４は、ガラス光ファイバ３ａの実効コア
断面積が、５０μｍ²，６０μｍ² ，７０μｍ²の３種
を用いて光ファイバユニットＡを形成した後、抗張力体
１の引抜力（Ｎ／ｃｍ）をパラメータとして、測定波長
１５５０ｎｍにおける損失増加（ｄＢ／ｋｍ）を測定し
た図である。この図から、抗張力体１の引抜力が同一で
あれば実効コア断面積が大きくなるほど損失が増加する
が、引抜力が１７．６Ｎ／ｃｍ以上では、光ファイバの
実効コア断面積に関係なく損失増加が略ゼロで安定する
ことが判明した。

【００１９】したがって、抗張力体１の引抜力は、１
７．６Ｎ／ｃｍ以上とするのが好ましい。従来、海底ケ
ーブルでケーブル破損時の高水圧による浸水が、抗張力
体と被覆との間を長距離に亘って走らないためには、
９．８Ｎ／ｃｍ未満の引抜力でも十分とされていたが、
図４の引抜力と損失増との関係から、もう少し大きい前
記の引抜力を有している必要がある。なお、光ファイバ
の本数を増やすために、抗張力体１および光ファイバユ
ニットＡの外径を大きくした場合でも、同様な結果を得
ることができた。

【００２０】図５は、内層被覆４のヤング率をパラメー
タとして、水圧１００（ａｔｍ）で測定波長１５５０ｎ
ｍにおける損失増加（ｄＢ／ｋｍ）を測定した図であ
る。高水圧による損失増加を低減するには、内層被覆４
のヤング率が小さい方が有利であり、特に７０ＭＰａを
超えると急激に損失増加が大きくなる。したがって、内
層被覆４のヤング率は、７０ＭＰａ以下とするのが好ま
しい。

【００２１】しかし、次の図６は、抗張力体１の引抜力
（Ｎ／ｃｍ）をパラメータとして、内層被覆４のヤング
率を測定した図で、この測定データから、内層被覆４の
ヤング率が小さくなると、抗張力体１の引抜力も小さく
なる。また、引抜力が２００Ｎ／ｃｍ以上は飽和傾向と
なる。これは、内層被覆４が塑性変形や破壊する前に抗
張力体と被覆界面の間で滑りが生じることによるものと
考えられる。

【００２２】以上の如く、光ファイバユニットＡの高水
圧に対する損失増加を抑制するために内層被覆４のヤン
グ率を小さくすることと、製造時の捻り応力による損失
増加を抑制するために抗張力体１の引抜力を大きくする
ことは、相反することになる。したがって、抗張力体１
の引抜力は、図４から１７．６Ｎ／ｃｍ以上が好まし
く、一方、図５から内層被覆のヤング率は７０ＭＰａ以
下とする必要から、図６の引抜力とヤング率の関係か
ら、抗張力体１の引抜力は、１２７Ｎ／ｃｍ以下とする
のが好ましい。なお、抗張力体１の引抜力を上記の如く
とすると、図６からは、内層被覆４のヤング率は、１０
ＭＰａ〜７０ＭＰａの範囲となる。しかし、抗張力体１
の表面粗さ等を変えることで、樹脂被覆との密着力を変
えて引抜力を変えることもでき、必ずしも図６の特性に
限定されるものではない。

【００２３】これら、抗張力体１の引抜力および内層被
覆４のヤング率の値は、実際に使用される光ファイバユ
ニットＡの外径２．０ｍｍ〜３．５ｍｍにおいて同じで
ある。また、内層被覆４は光ファイバ素線３の全てを覆
い、かつ可能な範囲で薄く形成することが望ましく、例
えば、内層被覆４の外径は全光ファイバ素線３の外接円
と等しいか、わずかに大きくする。内層被覆４を薄く形
成する分だけ、外層被覆５を厚く形成することができ、
高水圧に対して有利となる。

【００２４】また、光ファイバユニットＡの表面の摩擦
係数を小さくすることにより、光ファイバユニットＡが
ローラ６の壁面７ｂを転がらずに滑るようになるため、
捻り応力の発生を低減させることが可能となる。捻り応
力の発生が少なければ、損失増加も少なくなる。図７
は、光ファイバユニットＡの外層被覆５の表面の静摩擦
係数をパラメータとして、光ファイバユニット製造時の
損失増加を測定したものである。この図から静摩擦係数
が小さければ、損失増加も小さくすることができ、静摩
擦係数が０．０５以下では、損失増加をゼロとすること
が可能となる。

【００２５】外層被覆５の表面の摩擦係数を小さくする
には、外層被覆５の成形で成形装置を使用することとな
るが、外層被覆５にヤング率の大きいハード樹脂を用い
ることも効果的である。しかし、外層被覆５にあまりヤ
ング率の大きい硬い樹脂を使用し厚く形成すると、光フ
ァイバユニットＡの被覆を剥いで、中のガラス光ファイ
バ３ａを取出して接続を形成するのが困難となり、光フ
ァイバに損傷を与える。したがって、外層被覆５のヤン
グ率は９８０ＭＰａ以上、９８００ＭＰａ以下で、厚さ
は、０．０３ｍｍ以上、０．０８ｍｍ以下とするのが好
ましい。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、光ファイバユニットの製造工程またはケーブ
ルの製造工程で、案内ローラによる捻り応力により光フ
ァイバの曲げられるのを抑制し、伝送損失の増加を防止
することができる。この結果、わずかな光ファイバの曲
がりでも伝送損失を生じやすい波長分割多重伝送で使用
するのに適した実効コア断面積が６０μｍ²以上の光フ
ァイバで、光ファイバユニットを形成することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための光ファイバユニットの
断面図である。

【図２】光ファイバユニットの製造工程での捻り応力の
発生を説明する図である。

【図３】抗張力体の引抜力の測定方法を示す図である。

【図４】抗張力体の引抜力と損失増加の関係を示す図で
ある。

【図５】内層被覆のヤング率と高水圧下での損失増加の
関係を示す図である。

【図６】抗張力体の引抜力と内層被覆のヤング率の関係
を示す図である。

【図７】外層被覆の摩擦係数と損失増加の関係を示す図
である。

【符号の説明】

Ａ…光ファイバユニット、１…抗張力体、２…抗張力体
被覆、３…光ファイバ素線、４…内層被覆、５…外層被
覆、６…ローラ、７…案内溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H001 BB02 DD04 DD09 DD11 DD23 KK02 KK06 KK17 KK22 MM09 PP01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】抗張力体を樹脂で被覆し、その周りに複
数本の光ファイバ素線を螺旋状に撚り合わせ、さらに全
体を樹脂で同心状に２層以上で被覆する光ファイバユニ
ットであって、前記２層以上で被覆される内層被覆のヤ
ング率は、外層被覆のヤング率より小さく、前記抗張力
体の引抜力が１７．６Ｎ／ｃｍ以上、１２７Ｎ／ｃｍ以
下であることを特徴とする光ファイバユニット。
【請求項２】前記光ファイバ素線は、実効コア断面積
が６０μｍ²以上であることを特徴とする請求項１に記
載の光ファイバユニット。
【請求項３】前記抗張力体の被覆に接する前記内層被
覆のヤング率が、常温で１０ＭＰａ以上、７０ＭＰａ以
下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光
ファイバユニット。
【請求項４】最も外側に位置する前記外層被覆の表面
の静摩擦係数が０．０５以下であることを特徴とする請
求項１または２に記載の光ファイバユニット。
【請求項５】最も外側に位置する前記外層被覆は、厚
さが０．０３ｍｍ以上、０．０８ｍｍ以下であり、ヤン
グ率が常温で９８０ＭＰａ以上、９８００ＭＰａ以下で
あることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバユニ
ット。