JP2005195741A - 光ケーブル群の製造方法及び光ケーブル群 - Google Patents

Abstract

【課題】通常の光ファイバ接続でＭＦＤの差に起因する接続損失成分を低減するとともに、ＯＴＤＲ法による片側測定のみでも実際の接続損失とズレの少ない光ケーブル群の製造方法及び光ケーブル群を提供する。
【解決手段】光ファイバ同士を接続して一連の光ファイバ伝送線路を構成するための複数本の光ケーブルからなる光ケーブル群の製造方法であって、複数本の光ケーブル１，１’に収納するために集められた多数の光ファイバを、光ケーブル内で色又はマーキングによって識別されるファイバ種別の数に応じた２以上の小集団に分け、かつ小集団内における光ファイバのモードフィールド径のバラツキがそれぞれ所定の範囲内となるように分け、複数本の光ケーブル１，１’において同じ種別の光ファイバ３ａ〜３ｆは、全て同じ小集団内の光ファイバを用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数本の光ケーブルで光ファイバ伝送線路を構成するための光ケーブル群の製造方法及び光ケーブル群に関する。

光ファイバ伝送線路の敷設には、通常、複数本の光ケーブルを接続して敷設される。しかし、これに使用される複数本の光ケーブルは、それぞれが同一の生産ロットで製造されるとは限らず、異なる生産ロットで製造された光ケーブルと組合せて用いられることもある。また、複数本の光ケーブルは、同一の生産ロットで生産される場合であっても、起源の同じもの（１つの光ファイバ母材）から生産された一連長の光ファイバを使用するとは限らず、長手方向に起源の異なる光ファイバを使用することがある。

また、複数本の光ケーブルのそれぞれの長さは、製造上の制限に加えて敷設されるとう道の構造等の敷設形態によって異なり、接続を行なうマンホールの配設位置によって異ならせることもある。なお、１つの光ファイバ伝送線路を敷設するに際して、その敷設に要する複数本の光ケーブルが選択され、選択された複数本の光ケーブルは、１つの単位体と見なされ、光ケーブル群として扱われる。

光ケーブルの敷設で、光ケーブル間の接続は、通常、光ケーブル内の相対的に同じ位置にある光ファイバ同士、或いは同じ識別が付された光ファイバ同士が接続される。また、光ケーブルは、それぞれの光ケーブル内に収納される光ファイバの特性が一定範囲内に入るように規定されており、この規定の範囲内であれば、光ファイバ間のバラツキは任意とされている。光信号が光ファイバ内部を伝搬する際の光の広がり直径を意味するモードフィールド径（以下、ＭＦＤという）についても、「ＪＩＳ Ｃ ６８３５ 表３注（３）」によれば、「中心値±１０％」が許容値として規定されている。

通常、光ケーブルの接続損失は、１接続あたり０.６ｄＢ以下を要求されることが多い。（例えば、国土交通省施工基準「光ファイバケーブル施工要領・同解説」）。また、光ファイバ伝送線路の接続損失を測定する方法として、光ファイバの一方から光パルスを入射し、そのレイリー後方散乱光を利用するＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）法がよく知られている（例えば、非特許文献１参照）。

図５は、ＯＴＤＲ法を用いた損失測定の概略を説明する図である。この図に示すように、ファイバＡとファイバＢの２本の光ファイバを接続したとき、その接続点で段差のある波形が観測される。この段差は、接続点での接続損失を表しているが、実際には接続損失Ｓのみではなく、ファイバＡとファイバＢの後方散乱係数の違いによるレベル差Ｒも含んだ形で観測される。

ファイバＡの後方散乱係数よりファイバＢの後方散乱係数が小さい場合、図５（Ａ）に示すように、ファイバＡ側から光パルスを入射すると、ファイバＢから戻ってくる光のレベルが低下してしまい、実際の接続損失Ｓより見かけ上の接続損失が大きくなってしまう。反対に、図５（Ｂ）に示すように、ファイバＢ側から光パルスを入射すると、ファイバＡから戻ってくる光のレベルが高くなり、実際の接続損失Ｓより見かけ上の接続損失が小さくなってしまうという現象が生じる。このため、通常は、ファイバＡ側からの測定値とファイバＢ側からの測定値との接続損失の和をとり、その値を２で割ることにより、後方散乱係数の違いによるレベル差Ｒを相殺し、実際の接続損失Ｓを求めている。
貝淵俊二監修，電気通信協会偏，「光ファイバ技術２００のポイント」，初版，オーム社，平成２年５月２５日，ｐ．３０４−３０５

光ファイバ特性の中で、ＭＦＤは光ファイバ同士を接続した際に、接続損失に関係してくる。ＭＦＤの差が大きい光ファイバ同士を接続すると、ＭＦＤの差に起因する接続損失成分が増加し、他の要因と合わせると接続部の損失がかなり大きくなる。従来は、ＭＦＤが規格の範囲内にあれば、バラツキは任意であるためＭＦＤの差が大きくてもそのまま接続されていた。このため、光ファイバ伝送線路の伝送損失が大きくなり、伝送特性の低下を招いていた。

ＭＦＤのバラツキの許容値を「中心値±１０％」とすると、最悪の場合は２０％のＭＦＤの差をもつ光ファイバ同士が接続されることになる。この場合、ＭＦＤの差に起因する接続損失成分だけで、０.１ｄＢとなり、伝送線路全体の損失を大きくする要因となる。この光ファイバのＭＦＤの差による接続損失成分は、光ケーブルの敷設において無視できないものとなる。

また、接続損失の測定は、光ファイバ伝送線路の両端側からＯＴＤＲを行ない、後方散乱係数の違いによるレベル差を相殺させればよいが、光ファイバ伝送線路の両端側からの測定はで大変であり、実際上は片側からの測定しか行なわれないことがある。このため、測定値が実際の値と相違するような場合もある。後方散乱係数は、光ファイバのＭＦＤの２乗に反比例していることから、接続される光ファイバでのＭＦＤの差が大きいと、片側測定の場合、その測定値も実際の損失値から大幅にずれたものとなる。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、通常の光ファイバ接続でＭＦＤの差に起因する接続損失成分を低減するとともに、ＯＴＤＲ法による片側測定のみでも実際の接続損失とズレの少ない光ケーブル群の製造方法及び光ケーブル群の提供を課題とする。

本発明による光ケーブル群の製造方法は、光ファイバ同士を接続して一連の光ファイバ伝送線路を構成するための複数本の光ケーブルからなる光ケーブル群の製造方法であって、複数本の光ケーブルに収納するために集められた多数の光ファイバを、光ケーブル内で色又はマーキングによって識別されるファイバ種別の数に応じた２以上の小集団に分け、かつ小集団内における光ファイバのモードフィールド径のバラツキがそれぞれ所定の範囲内となるように分け、複数本の光ケーブルにおいて同じ種別の光ファイバは、全て同じ小集団内の光ファイバを用いるようにする。

また、本発明による光ケーブル群は、光ファイバ同士を接続して一連の光ファイバ伝送線路を構成するための複数本の光ケーブルからなる光ケーブル群であって、複数本のケーブルで、色又はマーキングによって識別される同じ種別の光ファイバは、モードフィールド径のバラツキがそれぞれ所定の範囲内となるようにしたものである。

本発明によれば、複数本の光ケーブルからなる光ケーブル群で光ファイバ伝送線路を敷設した場合、互いに接続される光ファイバ同士のＭＦＤの差を所定値以下とすることができ、ＭＦＤに起因する接続損失の増加を抑制して、伝送線路全体での伝送損失を低減することができる。また、ＯＴＤＲによる損失測定において、散乱係数の差を小さくでき、散乱係数による見かけ上の損失発生を無視できる程度に低減することが可能となり、損失測定を光ファイバ伝送線路の一方の側から行なうだけで済ますことができ、敷設コストの低減を図ることができる。

図により本発明の実施の形態を説明する。図１は光ファイバ伝送線路を構成するための複数本の光ケーブルからなる光ケーブル群を示す図、図２は接続する光ケーブル間の接続状態を示す図、図３は光ファイバテープ心線を用いた光ケーブル間の接続状態を示す図である。図中、１，１’は光ケーブル、２は光ファイバテープ心線（テープ心線）、３ａ〜３ｆは光ファイバ、４は外被、５はテンションメンバ、６は緩衝材、７は接続部、８はスロットロッド、８ａはスロットを示す。

図１に示すように、一連の光ファイバ伝送線路ａ，ｂ，ｃ・・・・を敷設するに際して、その敷設に要する複数本の光ケーブルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ・・・・が選択され、選択されたこれらの複数本の光ケーブルを１つの単位体と見なさす。本発明で「光ケーブル群」とは、所定距離の範囲内で、複数本の光ケーブルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ・・・・を連続的に接続して一連の光ファイバ伝送線路とする場合に、これに使用する複数本の光ケーブルを集合させた単位を意味するものとする。また、長距離の光ファイバ伝送線路においては、始端から終端までを、いくつかの区間で区切り、区切られた範囲で使用する複数本の光ファイバを１つの光ケーブル群とする場合もある。

図２に示すように、光ケーブル群で互いに接続される光ケーブルを、光ケーブル１，１’とすると、これらの光ケーブルには、例えば、テンションメンバ５に添わせて複数の光ファイバ３ａ〜３ｆを外被４内にタイト又はルース構造で収納した構成のものを用いることができる。また、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、上記の光ケーブル１，１’を、光ファイバテープ心線２（以下、テープ心線という）で構成したものを用いることもできる。テープ心線２は、２心、４心、８心、・・・のものを用いることができるが、図では、４心の光ファイバ３ａ〜３ｄを平行一列に並べ、これを共通被覆で一体化してテープ化した例のもので示してある。

なお、光ケーブル１，１’は、この他、収納される光ファイバが単数の場合もあり、また、図３（Ｂ）のようにスロットロッド８のスロット８ａに多心のテープ心線２を多数積層収納して、数十〜数百心の光ファイバを収納する場合もある。本発明で対象とする光ケーブルは、通常、ユニットケーブル、ルースチューブケーブル、スロットケーブル等と称呼されている各種形状の単心及び多心の光ケーブルを用いて光ケーブル群を構成する全てを含むものとする。

図１に示すように、複数本の光ケーブルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ・・・・を順次接続して光ファイバ伝送線路ａ，ｂ，ｃ・・・・を敷設する場合、通常、図２に示すように、同じ形状の光ケーブルが使用される。また、光ファイバ伝送線路の形成に用いられる光ケーブルは、収納される多数の光ファイバの被覆には、通常、色又はマーキング等による識別が付されている。そして、光ケーブル１，１’を互いに接続する場合、同じ配列位置にある光ファイバ同士、又は、同じ色又はマーキングが付された光ファイバ同士（３ａ−３ａ，３ｂ−３ｂ，・・・・・・・・）を接続している。なお、光ファイバ同士の接続部７は、メカニカル接続で形成される場合もあるが、一般的には融着接続で形成されることが多い。

また、図３に示すように、テープ心線２を収納した光ケーブル１，１’の場合は、同じ位置にあるテープ心線２同士が一括融着接続機で一括接続され、共通の補強部材により接続部７を形成している。そして、テープ心線２からなる光ケーブル１，１’においても、通常、各テープ心線２の積層位置と積層方向を特定するために、テープ心線内の各光ファイバ３ａ〜３ｄに色又はマーキング等による識別が付されている。この結果、光ケーブル１，１’の接続では、同じ識別が付された光ファイバ同士（３ａ−３ａ，３ｂ−３ｂ，・・・・・・・・）が互いに接続されることとなる。

複数本の光ケーブルを接続して光ファイバ伝送線路を形成する場合、光ケーブル内に収納される光ファイバは、通常、シングルモードの光ファイバで、ＭＦＤが７μｍ〜１４μｍ、クラッド外径が１２５μｍの光ファイバが用いられ、本発明においても、この範囲の光ファイバを用いた光ケーブルを対象とするものである。しかし、これらの光ファイバを接続した場合、ＭＦＤの差が大きいと、課題の解決手段の項で説明したように、ＭＦＤの差に起因する接続損失成分が大きくなると共に、ＯＴＤＲ法を用いた損失測定で実際の接続損失とは異なる見かけ上の損失が測定されてしまう。

図２及び図３で示したように、光ケーブルを接続する場合、通常は、同じ識別が付された光ファイバ同士が接続されるということから、光ケーブル群を構成する複数本の光ケーブルで、少なくとも同じ識別が付されている光ファイバ間のＭＦＤの差が小さければよいということになる。本発明は、この点に着目して、光ケーブル群を製造する場合、光ケーブル内で同じ色又はマーキングで識別が付された同種の光ファイバ間のＭＦＤの差が、最小になるように割付けて光ケーブルの製造を行なうようにする。

図４により、本発明における光ケーブル群の製造に用いる光ファイバの割付け方法の一例を説明する。同じプリフォームから製造された光ファイバは、多少のＭＦＤのバラツキはあるものの大きくバラツクことは少ないと考えられる。したがって、上述した光ケーブル群を得るには、同一のプリフォームから製造した起源が同じ光ファイバを収納して光ケーブルを製造し、さらに、これを複数の光ケーブルに分割して１つに光ケーブル群とするのが好ましい。但し、同一のプリフォームから製造した光ファイバであっても、プリフォームの中間部と両端部では、ＭＦＤに差が生じる場合もある。

光ケーブルのファイバ心数が多かったり、光ケーブル群で敷設する総距離が長くなったり、また、納期上の問題から、在庫中の光ファイバから選んで光ケーブルを製造し、光ケーブル群を構成することも多い。この場合、異なるプリフォームから製造又は異なる条件で製造された、いわゆる起源が異なる光ファイバを組合せて光ケーブルが製造され、この光ケーブルを複数本集合させて光ケーブル群とされる。この場合、光ファイバの組合せ形態や光ケーブルの接続順序によっては、接続される光ファイバ同士のＭＦＤの差が大きくなってしまう。

そこで、本発明においては、図４に示すように、光ケーブルに収納する候補となる多数の光ファイバを集め、ＭＦＤの値と度数（数量）の分布をとる。そして、ＭＦＤの中心値±１０％の範囲で、ＭＦＤ値が近接する光ファイバをまとめて複数の小集団（例えば、Ｅ〜Ｈ）に分ける。なお、ＭＦＤの中心値±１０％の範囲から外れる部分Ｘは排除する。小分けする小集団の数は、例えば、光ケーブル内に収納される光ファイバの識別が４色で行なわれている場合は４以下の小集団に分け、８色で識別されている場合は８以下の小集団に分ける。

しかし、小集団の数は、上述のように識別数と同数であってもよいが、必ずしも同数である必要はない。例えば、光ファイバの識別が８色で行なわれている場合でも、小集団の数は４とし、１つの小集団から２色分の光ファイバを選別するように割付けてもよい。また、光ファイバの識別が８色であるが、小集団の数は６とし、ある小集団からは２〜３色分の光ファイバを選別するように割付け、他の小集団からは、１〜２色分の光ファイバを選別するように割付けてもよい。

また、各小集団内の光ファイバのＭＦＤ値のバラツキは、その小集団内で所定の範囲内となるように分けられる。所定の範囲とは、光ファイバ群を構成するために集められた全光ファイバのＭＦＤのバラツキにもよるが、２以上の小集団に分けることにより、何れの小集団においても各小集団内の光ファイバのＭＦＤのバラツキは、全光ファイバのＭＦＤのバラツキよりは小さくすることができる。

図４（Ａ）に示すように、それぞれの小集団（Ｅ〜Ｈ）のＭＦＤが部分的に重なるように分けてもよく、それぞれの小集団のＭＦＤが重ならないように分けてもよい。しかし、それぞれの小集団で所定の数量が確保できるように、それぞれの小集団のＭＦＤのバラツキの範囲は、異なっていてもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、各小集団（Ｉ〜Ｎ）のＭＦＤのバラツキの範囲、数量がそれぞれ異なっていてもよい。そして、複数本の光ケーブルにおいて、同じ色又はマーキングが付された光ファイバは、全て同じ小集団の中から選択する。

具体的には、図４（Ａ）の例で、光ケーブル群を製造するために用意された光全ファイバのＭＦＤが、例えば、８.５μｍ〜１０.１μｍで全体で１.６μｍのバラツキがあったとする。この場合、例えば、小集団内ＥでのＭＦＤが８.５μｍ〜９.０μｍ（０.５μｍのバラツキ）、小集団内ＦでのＭＦＤが８.９μｍ〜９.３μｍ（０.４μｍのバラツキ）、小集団内ＧでのＭＦＤが９.３μｍ〜９.７μｍ（０.４μｍのバラツキ）、小集団内ＨでのＭＦＤが９.６μｍ〜１０.１μｍ（０.５μｍのバラツキ）となるように分ける。小集団Ｅ〜Ｈの全体としては、光ファイバのＭＦＤは８.５μｍ〜１０.１μｍで１.６μｍのバラツキがあるが、各小集団においては、０.４μｍ〜０.５μｍのバラツキとなる。

バラツキの幅は、各小集団で均等（例えば、０.４μｍのバラツキ）としてもよい。しかし、用意された光ファイバは、ＭＦＤ値毎の数量が異なるため、各小集団に配分される光ファイバの数量が均等とはならず、各種別の光ファイバに割付けるに際して、数量に過不足が生じる。また、光ケーブル内に収納される光ファイバの種別とその使用本数（数量）は、必ずしも均等ではない。例えば、図３（Ｂ）に示すように、４心のテープ心線２を複数枚積層して収納する場合、４心の内側の光ファイバ３ｂ，３ｃは全部白色の識別が付され、外側の一方の光ファイバ３ｄは全部灰色の識別が付され、他方の側の光ファイバ３ａはテープ心線２の積層順位を示すために種々の色が付された構成とすることがある。

また、スロットロッド８のスロット８ａにテープ心線２を収納した光ケーブルでは、最下層の積層位置にあるテープ心線２の光ファイバ３ｚは、光ケーブルの曲げや側圧を受けやすい。そこで、このような特定の部位の光ファイバに対しては、ＭＦＤ以外に曲げについても考慮した光ファイバを用いることがある。曲げに対する損失、収納性、作業性等を含めた指標としては、最近、ＭＡＣ値が用いられることがある。なお、ＭＡＣとは、モードフィールド径をカットオフ波長で割った値、すなわち「ＭＦＤ／λｃ」で、通常は６〜１０程度の値を持ち、ＭＡＣ値が小さいほど曲げに対して損失が変動しにくい光ファイバとなる。そこで、特定の部位に使用される小集団に対しては、選別の指標としてＭＦＤのバラツキに加えてＭＡＣ値を加える場合もある。

また、図３（Ａ），（Ｂ）のテープ心線２を収納した光ケーブルで、テープ心線２は、一般に厚さ方向からの荷重に対しては、それぞれの光ファイバ３ａ〜３ｄが外力を分担するので比較的強いが、幅方向からの荷重に対しては、テープ心線２の外側に配列される光ファイバ３ａ，３ｄに直接外力が加わるので、厚さ方向からの荷重に比べると弱い。このため、光ケーブル製造時に、外側に配列される光ファイバ３ａ，３ｄは、内側に配列される光ファイバ３ｂ，３ｃより幅方向の側圧を受けやすく、伝送損失が増加しやすい。

そこで、光ケーブル群を製造するために集められた全光ファイバのＭＦＤ（或いは必要に応じてＭＡＣ値を含め）と光ファイバ数量の分布データをもとに、光ケーブル群の各種別の光ファイバと必要な数量を割付けるテーブルを作成し、生産計画を立てる。この場合、所定のＭＦＤ範囲内の光ファイバの数量が不足する場合は、光ファイバ自体の追加生産計画も立てることとなる。図４（Ｂ）は、光ケーブル群を製造するために用意された全光ファイバのＭＦＤと数量の分布データをもとに、小集団（Ｉ〜Ｎ）に分けたときの一例を示す図である。結果として、図のように、各小集団（Ｉ〜Ｎ）の光ファイバのＭＦＤのバラツキの範囲及び数量がそれぞれ異なる場合がある。

なお、互いに接続される光ファイバ間のＭＦＤのバラツキの差が４％以下、又は０.４μｍ以下の範囲であれば、ＭＦＤの差に起因する伝送損失の増加やＯＤＴＲの片側測定で実質上問題がないとされている。したがって、各小集団内の光ファイバのＭＦＤのバラツキの範囲は、０.４μｍ以下、さらには０.２μｍ以下で分けられるのが好ましい。集められる光ファイバ数量とＭＦＤの分布にもよるが、分けられる小集団の数を多くすることにより、各小集団のバラツキの範囲を少なくし、上述のＭＦＤのバラツキの少ない光ファイバ同士の接続を実現することができる。

本発明の概略を説明するための図である。 図１の互いに接続される光ケーブル例を示す図である。 図１の互いに接続されるテープ心線を用いた光ケーブル例を示す図である。 本発明における光ファイバの割付け方法を説明する図である。 ＯＴＤＲ法による光ファイバ伝送線路の損失測定を説明する図である。

符号の説明

１，１’…光ケーブル、２…光ファイバテープ心線（テープ心線）、３ａ〜３ｆ，３ｚ…光ファイバ、４…外被、５…テンションメンバ、６…緩衝材、７…接続部、８…スロットロッド、８ａ…スロット。

Claims (2)

1. 光ファイバ同士を接続して一連の光ファイバ伝送線路を構成するための複数本の光ケーブルからなる光ケーブル群の製造方法であって、
   前記複数本の光ケーブルに収納するために集められた多数の光ファイバを、前記光ケーブル内で色又はマーキングによって識別されるファイバ種別の数に応じた２以上の小集団に分け、かつ前記小集団内における光ファイバのモードフィールド径のバラツキがそれぞれ所定の範囲内となるように分け、前記複数本の光ケーブルにおいて同じ種別の光ファイバは、全て同じ小集団内の光ファイバを選択することを特徴とする光ケーブル群の製造方法。
2. 光ファイバ同士を接続して一連の光ファイバ伝送線路を構成するための複数本の光ケーブルからなる光ケーブル群であって、
   前記複数本のケーブルで、色又はマーキングによって識別される同じ種別の光ファイバは、モードフィールド径のバラツキがそれぞれ所定の範囲内となるように選定されていることを特徴とする光ケーブル群。

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