JP2002333555A - 光ファイバ、光ファイバコイル、光ファイバコイルユニット、光ファイバ伝送路、及び、光ファイバの製造方法 - Google Patents

光ファイバ、光ファイバコイル、光ファイバコイルユニット、光ファイバ伝送路、及び、光ファイバの製造方法

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JP2002333555A JP2001136456A JP2001136456A JP2002333555A JP 2002333555 A JP2002333555 A JP 2002333555A JP 2001136456 A JP2001136456 A JP 2001136456A JP 2001136456 A JP2001136456 A JP 2001136456A JP 2002333555 A JP2002333555 A JP 2002333555A
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coil
fiber
dispersion
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Atsushi Suzuki
厚 鈴木
Takashi Fujii
隆志 藤井
Toshifumi Hosoya
俊史 細谷
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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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、最外層被覆に粉体が塗布されており、
光ファイバ表面の滑り摩擦係数が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12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、光ファイバコイルユニット、光ファイバ
伝送路、及び、光ファイバの製造方法に関する。
【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】ところで、光ファイバの製造において、コ
ア部分およびクラッド部分を完全な真円形で、かつ同心
状とすることは困難で、わずかに楕円または歪んだ円形
状となる。このため、光ファイバの断面構造における屈
折率分布は、完全な均等ではない。これが原因となっ
て、光ファイバ断面内の直交する2偏波間の群速度に差
異が生じ、偏波モード分散(PMD)が大きくなるとい
う問題がある。
【0007】近年、海底ケーブルを用いた光通信をはじ
めとして長距離・高ビットレートの光通信のために、光
波長分割多重(WDM)通信システムが実用されるよう
になっている。WDM光通信においては、PMDの影響
が大きく現れてくるので、その低減が必須となってい
る。このPMDを低減する方法として、光ファイバガラ
ス母材からガラス光ファイバを線引きし、このガラス光
ファイバに被覆材料を被覆して強度を強めた後、回転軸
が規則的に揺動するガイドローラーで、光ファイバに所
定の捻りを付与して線引きする製造方法が知られている
(特開平6−171970号公報、特開平8−2955
28号公報、特開平9−243833号公報参照)。
【0008】
【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。
【0009】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。
【0010】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、光ファイバコイルユニット、及
び、光ファイバ伝送路を提供するものである。
【0011】また、本発明は、線引き時の光ファイバの
表面に物理的な接触を介して捻りを付与することで光フ
ァイバのPMDを削減する場合に、PMDの削減に悪影
響を及ぼさず、かつ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の製
法を提供するものである。
【0012】
【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、最外層被覆に粉
(体)が塗布されていて表面の滑り摩擦係数が0.20
以下であることを特徴としている。ここにいう滑り摩擦
係数が0.20以下である表面とは、粉体が塗布された
状態の表面である。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。粉体は、その中
位径が5μm以下であることが好ましく、タルク、カー
ボンブラックまたは重質炭酸カルシウム、またはそれら
のうちの2種以上の混合物であることが好ましい。
【0013】ここで、光ファイバは、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ることが好ましい。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。
【0014】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。
【0015】また、本発明のもう一つの光ファイバは、
一層以上の被覆層を有する光ファイバにおいて、捻りが
付与され、かつ表面の滑り摩擦係数が0.20以下であ
ることを特徴としている。表面の滑り摩擦係数が0.2
0以下であると、隣接する光ファイバ同士と互いに及ぼ
し合う側圧が小さくなり、伝送損失の増加を抑制するこ
とが出来るのは上述した通りである。さらに、ここで
は、光ファイバに捻りが加えられており、PMDを低減
することもできる。ここでの光ファイバには、最外層が
滑り摩擦係数が0.20以下の低摩擦樹脂であるもの、
最外層に粉体または潤滑剤などの液体が塗布されている
ものなども含む。
【0016】また、本発明の光ファイバコイルは、上述
した光ファイバ表面の滑り摩擦係数が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。
【0017】また、本発明の光ファイバコイルユニット
は、光ファイバの長さが500m以上であって直径が2
20mm以下である上述した光ファイバコイルを、収納
ケースに収納したことを特徴としている。このようにす
れば、伝送損失の少ない光ファイバコイルユニットとし
て使用することが出来る。ここで、収納ケース内の光フ
ァイバコイルがクッション性充填材にて充填されている
ことが好ましい。
【0018】さらにここで、クッション性充填材がJI
S K 2220に規定される1/4コーンを用いた時
の貯蔵ちょう度が測定温度−20℃ないし70℃の全範
囲で5ないし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がさらに好ましい。貯蔵ち
ょう度については、日本工業規格のJIS K 2220-1993に
規定されている〔JIS K2220-1993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2
5℃としているが、ここでは、測定温度-20℃〜70℃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。
【0019】また、本発明の光ファイバの製造方法は、
線引き時の光ファイバに捻り付与体を接触させ該捻り付
与体を介して該光ファイバに捻りを付与する光ファイバ
の製造方法において、該捻り付与体の通過後に、該光フ
ァイバの最外層被覆に粉体または液体を塗布して、該光
ファイバの表面の滑り摩擦係数が0.20以下にするこ
とを特徴としている。
【0020】本発明の光ファイバの製造方法によれば、
隣接する光ファイバ同士と互いに及ぼし合う側圧を小さ
くして伝送損失の増加を抑制することが出来る光ファイ
バを製造することができる。また、光ファイバに捻りを
付与することによって、PMDを低減させた光ファイバ
を製造することもできる。ここでの光ファイバには、最
外層が滑り摩擦係数が0.20以下の低摩擦樹脂である
もの、最外層に粉体または潤滑剤などの液体が塗布され
ているものなども含む。
【0021】揺動ガイドローラのような物理的接触によ
る捻り付与体でPMDを低減する場合、光ファイバ表面
の摩擦係数が小さいと、捻り付与の条件によっては、捻
り付与体と被覆との間ですべりが生じ、光ファイバが所
定どおり捻りが付与されず、PMDが低下しないという
問題が発生する可能性がある。
【0022】本発明は、線引時の光ファイバの表面に物
理的な接触を介して捻りを付与することで光ファイバの
PMD(偏波モード分散)を削減する場合でも、捻り付
与体の通過後に、光ファイバ表面の摩擦係数を低減させ
る処置を施すことによって、捻り付与体と被覆との間で
すべりが生じ、光ファイバが所定通り捻りが付与され
ず、PMDが低下しないという問題を回避することがで
きる。
【0023】この捻り付与体通過後の摩擦係数を低減さ
せる処置としては、同一工程中で低摩擦の液体または粉
体を塗布することができる。もちろん、一旦光ファイバ
を巻き取った後、別工程で表面の摩擦係数を低減させる
処置をとってもかまわない。低摩擦の液体としては、低
摩擦樹脂、潤滑剤が挙げられる。
【0024】低摩擦樹脂を塗布した場合は、塗布後に該
低摩擦樹脂を硬化させて光ファイバを巻き取る。低摩擦
樹脂としてウレタンアクリレート樹脂にシリコーンオイ
ルを添加した樹脂を使用して、特願2000-389746号の図
1に示す被覆の塗布硬化方法と同様に、該低摩擦樹脂を
ダイスにより塗布してUVランプで硬化させる方法で行
うことができる。その他の方法としては、特開平1-3197
14号にあるように噴霧によって低摩擦層を形成する方法
が知られている。樹脂被覆に微粉末を分散させて塗布す
る方法も知られており、例えば、特開平5-203847号に技
術が開示されている。潤滑剤としては、シリコーンオイ
ル、グリスが挙げられる。粉体の塗布方法は、例えば、
特開平4-214511号に記載されている技術が応用できる。
【0025】なお、光ファイバ表面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。
【0026】まず、光ファイバ表面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、1
4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28m
m×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。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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表面の滑
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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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。
【0034】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。 E=(1+ν)ΔS×ln(Dp/Df)÷(πLΔ
Z) 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)=140μm Df:光ファイバの外径(μm)=100μm L: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)
【0035】
【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、光ファイバ表面に粉体を塗布している点
が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
るものを使用するのが好ましい。外層被覆3にはタル
ク、カーボンブラック等の粉体を塗布して表面を滑り易
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。
【0036】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。
【0037】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。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】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。
【0041】なお、光ファイバの表面に塗布するタルク
(粉体)は中位径が5μm以下の細かい粉であり、ここ
での粉末状物質としてのタルクとは大きさが異なる。光
ファイバの径は150から200μm程度なので、その
最外層に塗布する粉体は細かくなくてはならない。これ
に対して、クッション性充填材としてクッション性を発
揮させる場合には、その粒径がサブミリ程度である必要
がある。
【0042】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。
【0043】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。
【0044】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。
【0045】図6に、上述した表面滑り摩擦係数0.2
0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3
1が、ケース32の内部でJIS K 2220に規定される1/
4コーンを用いた時の貯蔵ちょう度が測定温度-20℃〜7
0℃の全範囲で5〜200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。
【0046】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。
【0047】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。
【0048】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1/4コーンを用いた時の貯蔵ちょう度が、測定温
度-20℃〜70℃の全範囲で5〜200の範囲内にある樹脂で
ある。-20℃〜70℃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20
0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。
【0049】表面に粉体を塗布した光ファイバの具体例
について説明する。この光ファイバの構造は、上述した
ように図1に示されるものと同様である。ここで、内層
被覆の厚さは40μm、外層被覆の厚さは20μm、光
ファイバの外径は220μmであり、その外表面に中位
径が5μm以下の粉体が塗布されている。中位径とは、
粉体の粉径分布において、ある粉子径より大きい個数
(または質量)が全粉体の個数(または質量)の50%
を占める時の粒子径のことである。
【0050】中位径(D50)の代表的な値としては、タ
ルクが4μm、重質炭酸カルシウムが2μm、カーボン
ブラックが0.2μmである。このように、光ファイバ
の外表面に中位径が5μm以下の粉体を塗布することに
よって、光ファイバ表面の滑り摩擦係数を0.20以下
とすることができる。
【0051】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。
【0052】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。
【0053】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(例えば光ファイバコイルユニッ
トにされる)場合がある。
【0054】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。
【0055】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。
【0056】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。
【0057】次に、光ファイバに捻りを加える場合の製
造方法について説明する。図7に、製造装置の概略図を
示す。図7には、光ファイバガラス母材から線引きした
光ファイバをドラムに巻き取るまでの光ファイバ製造工
程が示されている。図7の装置は、後述する粉体の塗布
機構を除いて、特開平8−295528号公報で開示の
ものと同等のものである。
【0058】図中、110は光ファイバガラス母材、1
11は線引炉、112はヒータ、113はガラス光ファ
イバ、114はレーザ外径測定器、115は線引制御
部、116a,116bは被覆コーディングダイ、11
7a,117bは被覆樹脂材、118a,118bは紫
外線照射装置、119は塗布装置、120は被覆光ファ
イバ、121はガイドローラ、122は揺動ガイドロー
ラ、123a,123bは固定ガイドローラ、124は
ドラムを示す。
【0059】光ファイバガラス母材110は、気相軸付
け法(VAD法)、外付け法(OVD法)内付け法(M
CVD法)等の各種の方法で製造したものを用いること
ができる。光ファイバガラス母材110は、線引炉11
1内にセットされた後、ヒータ112によって加熱・軟
化されて、ガラス光ファイバ113が線引きされる。線
引速度は、種々選定することができるが、例えば、10
0m/分で行う。本発明の実施の形態では、ガラス光フ
ァイバ113として、外径が125μmで、2重コア型
のプロファイルを有する実効コア断面積が85μm2
分散シフトファイバを使用した。
【0060】線引きされたガラス光ファイバ113は、
レーザ外径測定器114により外径測定が行われる。ガ
ラス光ファイバ113の外径の測定結果は、線引制御部
115にフィードバックされ、所定の外径(通常125
μm)になるように、ヒータ112の加熱速度や線引速
度が制御される。
【0061】所定の外径で線引きされたガラス光ファイ
バ113には、低ヤング率の被覆樹脂材117aが供給
される第一の被覆コーティングダイ116aにより、第
一層目被覆をコーティングする。この第一層目被覆は、
第一の紫外線照射装置118aにより硬化され、硬化後
の被覆外径が200μm位になるように形成される。引
き続いて、第一層目被覆が形成された光ファイバには、
高ヤング率の被覆樹脂材117bが供給される第二の被
覆コーティングダイ116bにより、第二層目被覆をコ
ーティングする。この第二層目被覆は、第二の紫外線照
射装置118bにより硬化され、硬化後の被覆外径が2
45μm位になるように形成される。
【0062】本発明の実施の形態では、被覆樹脂材11
7a,117bの具体例として、いずれも紫外線硬化型
でポリエーテル系のウレタンアクリレート樹脂を使用し
た。ヤング率は、ポリエーテルの部分の分子量および希
釈モノマーの種類により調節した。すなわち、ポリエー
テル部分の分子量を大きくすること、および直鎖状の分
子量の大きな単官能希釈モノマーを選定することで、ヤ
ング率を小さくすることができる。また、例えば、オリ
ゴマーについては、分子量を小さくし、ウレタン部分の
剛性を上げることで、ヤング率や破断強度を上げること
ができる。希釈モノマーについては、多官能モノマーの
配合量を増やし、剛性の高いモノマーを選定することに
よっても、ヤング率や破断強度を上げることができる。
【0063】また、第一層目被覆とガラス光ファイバ1
13との密着力は、第一の被覆樹脂材117aに使用す
る極性モノマー(例えば、アクリルアミド、N−ビニル
ピロリドン、アクリロイルモルホリン)の量で調節する
ことができる。また、他にシランカップリング剤によっ
ても密着力を調整することができる。
【0064】樹脂材で被覆された被覆光ファイバ120
は、ガイドローラ121、揺動ガイドローラ122、固
定ガイドローラ123aおよび123bを通った後、塗
布装置119によってその外表面に上述した粉体または
液体が塗布されてからドラム124に巻き取られる。ガ
イドローラ121は二対の平行に配されたローラからな
り、被覆光ファイバ120は、このローラ間の隙間(2
mm程度)を通ってガイドされる。揺動ガイドローラ1
22は、以下に説明するように、被覆光ファイバ120
に対して交互に捻りを与えてPMDを低減するためのも
のである。なお、被覆樹脂材117bとして低摩擦樹脂
を用いる場合、塗布装置119を設けずに、下流側のコ
ーティングダイ116b内に該低摩擦樹脂117bを供
給すればよい。
【0065】図8および図9は、揺動ガイドローラ12
2による光ファイバへの捻り付与を説明する図である。
図8は図7のA方向から見た揺動ガイドローラ122と
固定ガイドローラ123aとの関係を示す図で、図9は
図7のB方向から見た揺動ガイドローラ122とガイド
ローラ121との関係を示す図である。
【0066】図8において、揺動ガイドローラ122の
回転軸yが線引方向軸zを中心にして+θだけ回動する
と、この回動により被覆光ファイバ120に横方向の力
が加わり、揺動ガイドローラ122の表面を被覆光ファ
イバ120が転動する。この転動により被覆光ファイバ
120に捻りが付与される。続いて、揺動ガイドローラ
122の表面を反対方向に−θだけ回動させると、今度
は、揺動ガイドローラ122の表面を被覆光ファイバ1
20が反対方向に転動する。このように、揺動ガイドロ
ーラ122に+θから−θまでの回動を繰り返し与える
ことにより、被覆光ファイバ120の移動方向に対して
時計回りと反時計回りの捻りを交互に付与することがで
きる。
【0067】揺動ガイドローラ122の下流側の固定ガ
イドローラ123aは、揺動ガイドローラ122の真横
に設置され、被覆光ファイバ120は揺動ガイドローラ
122のほぼ90°の角度の円周面に接触した後、固定
ガイドローラ123aに移動する。固定ガイドローラ1
23aは、このローラ表面で被覆光ファイバ120が転
動しないようにV字型の狭溝25が設けられている。固
定ガイドローラ123aの表面での被覆光ファイバ12
0の転動を抑止することにより、揺動ガイドローラ12
2の回動に対して、被覆光ファイバ120に対して捻り
を効率良く付与することができる。
【0068】次の図9において、揺動ガイドローラ12
2の上流側のガイドローラ121は、対ローラ121a
および121bがそれぞれ所定の間隔tをあけて平行に
配され、揺動ガイドローラ122の真上に設置される。
揺動ガイドローラ122の回転軸yが、線引方向軸zを
中心に図8の場合と同様に+θから−θまで回動する
と、揺動ガイドローラ122の表面を被覆光ファイバ1
20が転動するが、揺動ガイドローラ122の上流側の
ガイドローラ121に位置する被覆光ファイバ120も
揺動ガイドローラ122の揺動方向に変位する。被覆光
ファイバ120の変位量が一定以上になると、被覆光フ
ァイバ120がガイドローラ121の一方のローラに接
触して変位が抑制される。この変位の抑制により被覆光
ファイバ120に付与される捻り量の低減や被覆の偏肉
発生を効果的に抑制することができる。なお、上述した
例は線引時の被覆が二層被覆の場合での例であるが、線
引時に形成される被覆は必ずしも二層である必要はな
く、一層以上であればよい。
【0069】良好なPMDを達成するために必要な摩擦
係数は、物理的接触による捻りの付与方向、線引張力、
ファイバ外径、ガラス構造によって、異なるため一概に
は決定できないが、例えば、光ファイバの最外層被覆の
滑り摩擦係数が0.35の場合、線引張力を2.2N/
fiber、揺動ガイドローラ122の半径を0.06
mとすれば良好なPMDが得られる。一般に、線引張力
が低く、ファイバ外径が小さくなるほど、捻りを発生さ
せるために必要な摩擦力は大きくなる。上記の条件より
も低張力で、ガラス径が小さい場合は、滑り摩擦係数が
0.20以下では良好なPMDが得られない可能性があ
る。捻りを付与した後に、粉体や液体を塗布することに
より、表面の滑り摩擦係数が0.20以下でありかつ捻
りが付与されPMDが良好な光ファイバを製造すること
が確実に行える。
【0070】
【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、更に最外層被覆表面には粉体が塗布されてお
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。
【0071】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。
【0072】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、表面の滑り摩
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。
【0073】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。
【0074】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】表面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。
【図7】本発明の光ファイバの製造方法を行う製造装置
の概略図である。
【図8】揺動ガイドローラと固定ガイドローラとの位置
関係を説明する図である。
【図9】揺動ガイドローラとガイドローラとの位置関係
を説明する図である。
【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、110…光ファイバガラス母材、111
…線引炉、112…ヒータ、113…ガラス光ファイ
バ、114…レーザ外径測定器、115…線引制御部、
116a,116b…被覆コーティングダイ、117
a,117b…被覆樹脂材、118a,118b…紫外
線照射装置、119…塗布装置、120…被覆光ファイ
バ、121…ガイドローラ、122…揺動ガイドローラ
(捻り付与体)、123a,123b…固定ガイドロー
ラ、124…ドラム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細谷 俊史 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Fターム(参考) 2H038 CA34 CA35 2H050 AC13 AC38 AD01 4G021 HA00 4G060 AA03 AC00 AD22 AD32 CA00 CA07 CA20

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、 最外層被覆に粉体が塗布されていて表面の滑り摩擦係数
    が0.20以下であることを特徴とする光ファイバ。
  2. 【請求項2】 粉体の中位径が5μm以下である請求項
    1に記載の光ファイバ。
  3. 【請求項3】 粉体が、タルク、カーボンブラックまた
    は重質炭酸カルシウム、またはそれらのうちの2種以上
    の混合物である請求項1または2に記載の光ファイバ。
  4. 【請求項4】 波長1.55μmで負の波長分散を有す
    る光ファイバに一層以上の被覆を設けた分散補償ファイ
    バである請求項1に記載の光ファイバ。
  5. 【請求項5】 被覆が内層被覆と外層被覆の二層からな
    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4
    に記載の光ファイバ。
  6. 【請求項6】 一層以上の被覆層を有する光ファイバに
    おいて、捻りが付与され、かつ表面の滑り摩擦係数が
    0.20以下であることを特徴とする光ファイバ。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか一項に記載
    の光ファイバをコイル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。
  8. 【請求項8】 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7に記載の光ファイバコイル。
  9. 【請求項9】 光ファイバの長さが500m以上であっ
    て直径が220mm以下である請求項7または8に記載
    の光ファイバコイルを、収納ケースに収納したことを特
    徴とする光ファイバコイルユニット。
  10. 【請求項10】 収納ケース内の光ファイバコイルがク
    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9に記載の光ファイバコイルユニット。
  11. 【請求項11】 クッション性充填材がJIS K 2
    220に規定される1/4コーンを用いた時の貯蔵ちょ
    う度が測定温度−20℃ないし70℃の全範囲で5ない
    し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10に記載の光フ
    ァイバコイルユニット。
  12. 【請求項12】 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一層以上
    の被覆を設けた分散補償ファイバを用いた請求項9に記
    載の光ファイバコイルユニットとを接続して構成した光
    ファイバ伝送路。
  13. 【請求項13】 線引き時の光ファイバに捻り付与体を
    接触させ該捻り付与体を介して該光ファイバに捻りを付
    与する光ファイバの製造方法において、該捻り付与体の
    通過後に、該光ファイバの最外層被覆に粉体または液体
    を塗布して、該光ファイバの表面の滑り摩擦係数が0.
    20以下にすることを特徴とする光ファイバの製造方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017024814A (ja) * 2015-07-16 2017-02-02 住友電気工業株式会社 光ファイバの巻取り方法および光ファイバ
CN114296195A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 江苏俊知光电通信有限公司 一种低摩擦蝶形光缆及其制备方法

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