JP2004325693A

JP2004325693A - 光ファイバケーブルおよびその製造方法

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Publication number: JP2004325693A
Application number: JP2003119175A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Terasawa; 良明寺沢; Kazuaki Hamada; 和明浜田; Toyoaki Kimura; 豊明木村; Masakazu Takami; 正和高見; Takayoshi Suzuki; 隆善鈴木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】ケーブルに加わる側圧によるマイクロベンドの低減と、ケーブル内での光ファイバの摩擦増大を両立させ、マイクロベンドロスを発生させずに、光ファイバのケーブル内移動を防ぐことができる引き落とし用光ファイバケーブルを実現する。
【解決手段】単心型の光ファイバ１を３心以上含む光ファイバの束１１は、ケーブルを曲げた際に長さが変わらない曲げの中心付近に配置されており、光ファイバの周囲には、樹脂３が直接被覆され、樹脂の内表面は光ファイバの外表面に倣っており、光ファイバ１と樹脂３は非接着である引き落とし用光ファイバケーブルとする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバを屋内に引き落とす際に使用する引き落とし用光ファイバケーブルの構造および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
引き落とし用光ファイバケーブルは、屋内のＭＤＦ（ＭａｉｎＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇＦｒａｍｅ）や、ＭＣ（ＭｅｄｉａＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）に接続されるが、ケーブル内の光ファイバは単心状態で接続する場合が殆どであるため、このようなケーブルでは、複数本の光ファイバを並行に並べて一括被覆したリボン状ファイバは使われず、単心型の光ファイバを１心〜複数心収容したものが多い。一個所の引き落とし点で使用する光ファイバは限られているので、引き落とし用光ファイバケーブルに収容する光ファイバの心数は殆どが１心〜１０数心である。
【０００３】
従来の引き落とし用光ファイバケーブルの中で、３心以上の単心線を収容するものとしては、例えば図５に示すものがある。このケーブルは、ケーブル中央部に光ファイバ１を複数心（この図の例では６心）集めて光ファイバの束１１を成し緩衝性の介在物２で覆ってから、その周囲をケーブル外被３３の樹脂３で被覆した構造である。緩衝性の介在物２はケーブル外被に加わる側圧が光ファイバ１に伝わって微小な曲がりを生じ、伝送損失増加（マイクロベンドロス）が発生するのを避けるためのものである。複数本の光ファイバの束１１に側圧が加わると光ファイバ１同志が押合って微小な曲がりを生じ、マイクロベンドロスが発生するが、周囲に緩衝性の介在物２があると、この介在は外部からの側圧を緩衝し、この有害なマイクロベンドロスの発生を抑制する。なお、図５で、４は抗張力線、５はノッチで樹脂３を引裂くための溝部である。
【０００４】
ケーブルを曲げた際に光ファイバに加わる歪が最小になるよう、光ファイバはケーブル断面内の曲げの中心付近に配置される。ケーブルの断面に異方性を有する場合、例えば図５に示すように抗張力線４が２本ある場合、ケーブル曲げるときは、図６に示すようにその抗張力線２本を結んだ線を中心に曲げるのが最も曲げ易い。このような最も曲げ易い曲げの軸線を曲げの中立線という。曲げの中立線上では伸び歪も圧縮歪も発生せず、曲げの中立線より曲げの外側では伸び歪、曲げの内側では圧縮歪が発生する。本発明で曲げの中心付近とは、曲げの中立線上の、ケーブルの中央部付近を意味する。通常、図５に示すように光ファイバ１ないし光ファイバの束１１は、曲げの中立線上ケーブルの中央部に配置される。なお、抗張力線が３本ある架空用のケーブルなどもあるが、３本の抗張力線は一直線上にあるべきで、この場合、この直線が曲げの中立線となる。
【０００５】
光ファイバが１心の場合、抗張力体が光ファイバより太ければ、ケーブルが側圧を受けても主に抗張力体が側圧を支えるため、光ファイバが直接ケーブル外被樹脂で被覆されていても、光ファイバに直接加わる歪は小さく抑えられる。一般に使用される光ファイバの被覆径は０．２５ｍｍで、抗張力線の外径は０．４ｍｍ以上なので、抗張力体の方が光ファイバより太径であり、このような効果を有する。
【０００６】
光ファイバが２心の場合にも、図７に示すように、曲げの中立線上に光ファイバ１を２心並べて配置するのが有効である。このように、１〜２心の場合は、光ファイバの周りに緩衝性の介在物が無く、光ファイバが直接ケーブル外被樹脂３で被覆されていても抗張力体が側圧を支えるため、マイクロベンドロスの発生が防止される。
【０００７】
しかし、図８に示すように、光ファイバ１が３心以上の場合は、これらを曲げの中立線上に一列に並べると、ケーブル外被３３をノッチ５から引き裂いて光ファイバを取出す際に、端の光ファイバは被覆に埋まったまま取出すことができなくなるといった事態が起り得る。図８は、ノッチ５からケーブル外被３３を引裂いた後の状態を示したが、図の左端の光ファイバ１は、樹脂３に埋まったまま取出すことのできない光ファイバとなっている。
【０００８】
このため光ファイバを３心以上収容する従来の引き落とし用光ファイバケーブルでは、光ファイバを束にして、その周囲に緩衝性の介在物による層（緩衝層）を設けて、マイクロベンドロスの発生を防止してから、その外周にケーブル外被樹脂が内面円筒状に被覆されていた（非特許文献１参照）のであり、光ファイバが直接ケーブル外被樹脂で被覆されるものはなかった。
【０００９】
【非特許文献１】
２００２年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、２００２年９月１０日、Ｂ−１０−１１
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、光ファイバを３心以上収容する引き落とし用光ファイバケーブルにおける緩衝層は、前記の理由により用いられるものであるが、緩衝層を設けることによる以下のような弊害も伴っていた。ケーブルの振動等によりケーブル内で光ファイバが移動するという現象があるが、この現象は、ケーブル接続部に光ファイバが突き出してきて、光ファイバが急峻に曲がって大きな伝送損失増加を生じたり、光ファイバが破断したりするので大変有害なものである。この光ファイバの移動を防ぐためは、緩衝性介在物を一定密度以上詰め込んで光ファイバに側圧を与えてそれらの間の摩擦で光ファイバの移動を防止することが必要であるが、緩衝性介在物の充填密度を上げ光ファイバとの側圧を大きくすると、側圧抑制のための緩衝性介在物そのものがマイクロベンドロスを発生させてしまうという問題があった。
【００１１】
緩衝性介在物としてケブラー（登録商標）等の細い繊維の束を用いることで、光ファイバに対する側圧を小さく均一に分散させて、マイクロベンドロスをある程度低減することが可能であるが、それでも光ファイバの移動防止とマイクロベンドロスの排除はトレードオフの関係にあり、完全な両立は困難であった。また、緩衝層としてこのような細径の繊維の束を用いる場合、ケーブルの端末から光ファイバを取り出す際に、共に細径な光ファイバと繊維とを分離するのが困難で時間を要し、この作業性の悪さから、光ファイバに不意にダメージを与えるという問題もあった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、３心以上の単心型光ファイバの束をケーブル外被内に収容する光ファイバケーブルにおいて、光ファイバの束はケーブルの曲げ中心付近に配置されており、光ファイバの束はケーブル外被樹脂により直接被覆され、外被樹脂の内表面が光ファイバの外表面に倣っており、かつ樹脂と光ファイバとは相互に非接着であることを特徴とする光ファイバケーブルである。ここで、曲げの中心付近に配置とは、光ファイバの束の包絡線が囲む領域が、曲げの中立線と交わるように配置することを言う。
【００１３】
従来の、光ファイバを３心以上収容する引き落とし用光ファイバケーブルにおける、光ファイバの束を覆う緩衝層の厚さは、厚いほど良いと考えられていた。しかし、本発明は、この緩衝層の厚さを０にする、つまり、緩衝層を無くしても良い結果が得られるという新たな知見によるものである。ただし、本発明では光ファイバの束を直接覆う樹脂と光ファイバの接触面積を十分に大きくして、側圧を小さな値に軽減して均一に分散させることが肝要である。
【００１４】
樹脂と光ファイバの接触面積を十分に大きくするには、樹脂を被覆する押出機のクロスヘッド内で、被覆される光ファイバの束の部分を減圧して、光ファイバの外周によく樹脂が回り込むようにして接触面積を増やすのが有効な方法である。具体的には、クロスヘッド内の、光ファイバの束が走行する空間の空気をポンプで吸引し、被覆樹脂の内表面が光ファイバの外表面に倣う程度に減圧するだけで良く、実施は容易である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、３心以上の光ファイバの束を、緩衝層を設けずに直接樹脂で覆い、樹脂は光ファイバの表面に倣って接するもので、例えば図１に示すようなケーブル構造が可能である。このような構造によれば、樹脂３と光ファイバの束１１との接触面積が多くなり、ケーブル外被３３に加わる側圧を小さい値にして均一に光ファイバ１の表面に分散できるので、マイクロベンドの低減とケーブル内での光ファイバの摩擦増大を両立し、マイクロベンドロスを発生させずに、光ファイバのケーブル内移動を防ぐことができる。つまり図１のように、本発明では、断面において光ファイバ１の外形をなす円周の、多くの部分が樹脂と接するが、仮に光ファイバの束１０の外接円を樹脂被覆したとすれば、光ファイバ１心当たり１点の接触であるから、両者間の接触面積の差は著しく大きい。
【００１６】
さらに、光ファイバの束が直線状ではなく、緩やかに曲がって収容されていると、つまり、光ファイバに長いピッチで撚りがかけられていると、長さ方向の引張りに対してさらに大きな摩擦力が発生するので、光ファイバの移動防止にとってはさらに有利である。
【００１７】
光ファイバの束を直接覆う樹脂は、ケーブル外被の樹脂と同じ材料でも良いが、側圧を吸収するためヤング率の小さい他の樹脂で覆ってから、ケーブル外被の被覆樹脂で覆う二層構造としても良い。このようなケーブルの構造例を図２（ａ）、（ｂ）に示す。図２（ａ）において、樹脂６が光ファイバの束１１を直接覆う樹脂で、ケーブル外被の樹脂３とは異なる、ヤング率の小さい樹脂である。また図２（ｂ）に示すように樹脂６の代りに離形剤の層７としても良く、この場合は、光ファイバと被覆樹脂との間の非接着性を積極的に実現するものとなる。
【００１８】
光ファイバの移動し易さを表す指標として、ケーブルから光ファイバ１本を引抜くのに必要な力を用いるのが一般的である。ケーブルからサンプル数ｍを切出し、これを直線状にしてケーブル外被を固定し、サンプルの片端で光ファイバ１本を把持してこのファイバを最初に引出す際の張力を測定し、その長さ当たりの引抜き力とする。ファイバ１本を抜いてから他のファイバを引出すと、真の引抜き力が測定できないので、１サンプル当たり１本のファイバについて測定するのが適正である。
【００１９】
図３は単心の光ファイバを収容した構造のケーブル１０ｍから光ファイバを引抜く際の引抜き力と、振動試験の結果との関係を示している。振動試験は、ケーブルを４５度傾斜で布設して振動数１０Ｈｚ、振幅５ｍｍで４８時間振動させたときの光ファイバ移動量を測定するものである。このグラフより、引抜力が５ｋｇ以上であれば、光ファイバは移動しないことが判る。光ファイバの束を樹脂で直接被覆し、樹脂は光ファイバの表面に倣って接するものとする本発明では、引抜き力を５ｋｇ以上にすることは、容易に実現できる。
【００２０】
光ファイバの束の内部空間には、図１に示したように、樹脂に満たされない空間１０が存在する。これによりケーブルを曲げた際、光ファイバが歪を吸収するために、僅かではあるが移動する自由度を得ることができる。この結果、ケーブルを曲げた際に光ファイバに発生する歪を小さくすることができる。すなわち、光ファイバの全周が樹脂に接していない方が良く、これは前述のように、樹脂と光ファイバが接していても、これらは非接着性である必要があるのと同じ理由である。
【００２１】
本発明の他の実施形態を図４に示す。図４は光ファイバ１の７心の束１１が樹脂３に直接被覆されているケーブルを示す。中心の光ファイバは、全く樹脂３と接しない光ファイバで、全ての光ファイバは相対的な位置を変えることなく配列しており、周囲を光ファイバとのみ接している光ファイバは他の光ファイバから及ぼされる側圧による摩擦で長手方向の動きが拘束されているものとする。本発明によれば、このケーブルの１０ｍから、周囲を光ファイバとのみ接している光ファイバを引抜くときの引抜き力を５ｋｇ以上にすることは容易に実現できる。
【００２２】
本発明の他の実施形態を同じく図４により説明する。この断面では、中心の光ファイバは、全く樹脂３と接しない光ファイバであるが、この光ファイバは１０ｍにつき最低１個所以上周囲の光ファイバと位置が入替わることによって、別の断面ではケーブルを構成する樹脂と接しているものとする。この場合は、１０ｍのケーブルから任意の光ファイバを引抜くときの引抜き力が５ｋｇ以上であることは、容易に実現できる。なおこのように、光ファイバの位置を入替えるには、光ファイバの束の集合点の前段に通常設けられる、配列位置決め用のガイドニップルを操作して簡単に行なうことができる。
【００２３】
【実施例】
本発明のケーブルの試作例を示す。試作したケーブルは図２の（ａ）、（ｂ）および図４に示した構造のもので、断面寸法は全て幅約５ｍｍ、高さ約３．５ｍｍとし、抗張力線４として直径０．４ｍｍの鋼線２本を配したものである。ケーブル外被樹脂３は難燃性を有するポリエチレンで、光ファイバは直径０．１２５ｍｍのガラスファイバ紫外線硬化型樹脂を被覆した直径０．２５ｍｍのものを用いた。図２の（ａ）の樹脂６としては低ヤング率の紫外線硬化型樹脂を、図２の（ｂ）の離形剤７としては低ヤング率のシリコン樹脂を用い、その層厚は平均で１０μｍ以下である。なお、図４の構造のものは、前述のとおり光ファイバの束１１が樹脂３に直接被覆されているケーブルで、全ての光ファイバは相対的な位置を変えることなく配列しているものである。
【００２４】
これらのケーブルでは、光ファイバに不均一な側圧が加わり難いので、ケーブルが側圧を受けてもマイクロベンドロスの発生が抑制される。５０ｋｇ／５０ｍｍの側圧をケーブルに加えたとき、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加は全て０．０２ｄＢ以下であった。また、ケーブル１０ｍ当たりの光ファイバの引抜き力は、全て１０ｋｇ以上であった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明では、光ファイバの束の、個々の光ファイバの外形に倣って、樹脂を被覆するため、側圧を小さい値にして均一に分散できるので、マイクロベンドの低減とケーブル内での光ファイバの摩擦増大を両立させ、マイクロベンドロスを発生させずに、光ファイバのケーブル内移動を防ぐことができる。また、緩衝性繊維などの介在物を用いないため、端末から取出した単心光ファイバと介在とを分離する作業が不要であり、作業性が悪いこれらの作業に起因する光ファイバへの不意のダメージを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の引落とし用光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の引落とし用光ファイバケーブルの他の例を示す断面図である。
【図３】引落とし用光ファイバケーブルの光ファイバの移動特性のグラフである。
【図４】本発明の引落とし用光ファイバケーブルの他の例を示す断面図である。
【図５】従来の引落とし用光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。
【図６】ケーブルの曲げ中心の説明図である。
【図７】従来の２心の引落とし用光ファイバケーブルの断面図である。
【図８】引落とし用光ファイバケーブルの引裂き状態の説明図である。
【符号の説明】
１：光ファイバ
２：緩衝性介在物
３：被覆樹脂
４：抗張力線
５：ノッチ
６：被覆樹脂
７：離形剤
１０：空間
１１：光ファイバの束
３３：ケーブル外被

Claims

３心以上の単心型光ファイバの束をケーブル外被内に収容する光ファイバケーブルにおいて、光ファイバの束はケーブルの曲げ中心付近に配置されており、光ファイバの束はケーブル外被樹脂により直接被覆され、外被樹脂の内表面が光ファイバの外表面に倣っており、かつ外被樹脂と光ファイバとは相互に非接着であることを特徴とする光ファイバケーブル。
３心以上の単心型光ファイバの束をケーブル外被内に収容する光ファイバケーブルにおいて、光ファイバの束はケーブルの曲げ中心付近に配置されており、光ファイバの束はケーブル外被樹脂とは異なる他の樹脂により直接被覆され、さらにその外側が外被樹脂で覆われ、光ファイバの束を直接被覆する樹脂の内表面が光ファイバの外表面に倣っており、かつ該樹脂と光ファイバとは相互に非接着であることを特徴とする光ファイバケーブル。
ケーブル外被内に抗張力線を２本以上有し、これらの抗張力線が全てケーブル断面内の一直線上に位置しており、光ファイバの束はこの直線付近に配置されてい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ケーブル。
光ファイバの束の内部空間には樹脂が満たされていないことを特徴とする請求項１から３に記載の光ファイバケーブル。
樹脂と接することなく、周囲を光ファイバとのみ接している光ファイバが存在し、全ての光ファイバは相対的な位置を変えることなく配列しており、周囲を光ファイバとのみ接している光ファイバは他の光ファイバから及ぼされる側圧による摩擦で長手方向の動きが拘束されており、１０ｍのケーブルから該光ファイバを引抜くときの引抜き力が５ｋｇ以上であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバケーブル。
ある断面においては樹脂と接することなく周囲を光ファイバとのみ接している光ファイバが存在し、その光ファイバは１０ｍにつき最低１個所以上周囲の光ファイバと位置が入替わることによって、ケーブルを構成する樹脂と接しており、１０ｍのケーブルから任意の光ファイバを引抜くときの引抜き力が５ｋｇ以上であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバケーブル。
３心以上の単心型光ファイバの束を、押出機により直接樹脂で被覆する光ファイバケーブルの製造方法において、押出機のクロスヘッド内の、光ファイバの束の走行する空間を、被覆樹脂の内表面が光ファイバの外表面に倣う程度に減圧することを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。