JP2005292261A - 光ファイバテープ心線 - Google Patents

Abstract

【課題】上下方向に配列される光ファイバ間のコアピッチを小さくして高密度化をはかると共に、２列を１列に揃える際の曲げに要する長手方向距離を少なくし、また、被覆除去作業も軽減できるテープ心線を提供する。
【解決手段】ガラスファイバ１１ａを被覆した複数本の光ファイバ素線１１を、横方向に密接状態で一列に並べると共に上下方向に密接状態で複数列配列し、共通樹脂による共通被覆１２で一体化してテープ心線とする。上下方向で隣接する列の光ファイバ素線１１同士を半ピッチだけずらせて配列し、光ファイバ素線１１の配列を２列とする。また、共通被覆１２は光ファイバ素線１１の被覆１１ｂより硬質の樹脂で形成するか、或いは、共通被覆を内側被覆１４ａと外側被覆１４ｂの２層で形成し、内側被覆１４ａを光ファイバ素線１１の被覆より軟質の樹脂で形成し、外側被覆１４ｂを内側被覆１４ａの樹脂より硬質の樹脂で形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数本の光ファイバを平行に並べて共通被覆でテープ状に一体化させてなる光ファイバテープ心線に関する。

近年の光通信の進展に伴い、光導波路、光部品の高集積化と小型化が要求されている。これに伴い、光ファイバを用いる光接続において、多心の光ファイバテープ心線が用いられ、光ファイバのコアピッチ（光ファイバ中心間の距離）を狭めた高密度の接続が行なわれている。また、光ファイバテープ心線（以下、テープ心線という）には、通常、外径１２５μｍのガラスファイバの外周に、外径２５０μｍのファイバ被覆を施した複数本の光ファイバ素線（光ファイバ心線という場合もある）を、共通被覆で一括してテープ状としたものが用いられている。したがって、光ファイバ素線同士を密接状態で並べたとしても、テープ心線のコアピッチは２５０μｍとなる。

一方、光導波路は、光ファイバのガラスファイバ径に近い１２７μｍ程度のピッチで、導波路を形成することが可能となっている。このため、光導波路と光ファイバとを接続するのに用いられる光ファイバアレイ又は多心光コネクタのコアピッチを光導波路と同じにする必要がある。また、テープ心線側の端末部分も、コアピッチを２５０μｍから１２５μｍ近くまで縮小する必要がある。

テープ心線の端末部分のコアピッチを縮小するのに、一般に、テープ心線端部の共通被覆及びファイバ被覆を所定長さだけ除去して単心の光ファイバに分離し、この後、各光ファイバを湾曲させて物理的にコアピッチを狭める方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。光ファイバを湾曲してコアピッチを変更する場合、曲げによる損失増加を避けるために被覆除去の長さをある程度長くする必要がある。

テープ心線の心線数が多くなると、外側の光ファイバの曲げ量が大きくなるため、被覆除去長も長くなり、光導波路、光部品の高集積化と小型化を妨げることになる。また、テープ心線の各光ファイバは、曲げ量が均一でないため、光ファイバ先端の位置が不揃いとなる。したがって、コアピッチを縮小した状態としてから取付け端部を揃えた後に、ファイバカットを行なう必要があり作業性がよくない。

以上のような問題を解決し、１２５μｍ近くのコアピッチを得る方法として、２本のテープ心線を上下に重ねて使用する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。図５（Ａ）はこの方法を説明する概略図で、図中、１ａ，１ｂはテープ心線、２ａ，２ｂはガラスファイバ、３はファイバ被覆、４は共通被覆、５は光ファイバアレイ基板、５ａはＶ溝、６は蓋板を示す。

図５（Ａ）に示すように、共通被覆４と共にファイバ被覆３を除去した２本のテープ心線１ａ，１ｂを上下に重ねる。被覆が除去されたガラスファイバ２ａ，２ｂを、上下のテープ心線１ａ，１ｂで交互になるように入れ違いにして、一列になるように揃える。ガラスファイバ２ａ，２ｂは、光ファイバアレイ基板５のＶ溝５ａに入れ、蓋板６で押えると共にＶ溝５ａ内に接着剤を付与して固定する。

この構成で、テープ心線１ａ，１ｂのコアピッチが２５０μｍであるとすれば、上下２列の光ファイバを一列にすることにより、ガラスファイバ２ａ，２ｂが密接状態で並べられ、そのコアピッチは１２５μｍとなり、高密度配列の光ファイバアレイ又は多心光コネクタのコアピッチに一致させることができる。また、光ファイバの心線数が多くなっても中央の光ファイバと両側の光ファイバで曲げ状態が均一であり、被覆除去の長さを一定とすることができ、ファイバカットも光ファイバを一列に揃えてから行なうという必要もなくなる。

また、テープ心線は、局内・構内の光配線や伝送線路の光ケーブルにも多く用いられるが、いずれの場合も光ファイバの高密度化が要望されている。例えば、特許文献３には、スロットロッドを用いた光ケーブルで、複数のテープ心線を積層して共通被覆で一体化し、テープ心線の積層高さを減じで高密度化することが開示されている。
特開平９−２９７２５０号公報 特開平１０−９６８３６号公報 特開平１０−２０６７０８号公報

図５（Ａ）に示すように、２枚のテープ心線１ａと１ｂを重ねることにより、光ファイバを高密度で光ファイバアレイ又は多心光コネクタに配列させることは可能である。しかし、図５（Ｂ）に示すように、テープ心線１ａ，１ｂを物理的に積層しているため、上下２列に並ぶ光ファイバ間の上下方向のコアピッチＥは、少なくともテープ心線１ａ，１ｂの厚みＦに相当する分は生じることとなる。例えば、ファイバ被覆外径が２５０μｍであるとすると、テープ心線厚さＦは３１０μｍ程度となり、光ファイバ間の上下方向のコアピッチＥは、３１０μｍ以上となる。

上下２列のガラスファイバ２ａと２ｂを互いに近づけて１列に並ぶようにするには、光ファイバをある程度湾曲させなければならない。光ファイバは、許容曲げ半径Ｒ以上で曲げる必要があるため、光ファイバアレイ或いは多心光コネクタを取付けるに際しては、ある程度の長手方向の距離Ｌは依然として必要とされる。そして、上下に配列される２列の光ファイバ間のコアピッチＥが大きくなると、その距離Ｌも長くなり装置小型化への妨げとなる。

また、特許文献３に示すように、複数枚のテープ心線を積層して共通被覆で一体化する構成は、テープ心線を収納時に積層してスロットロッドに組込む場合と比べて高密度化は期待できる。しかし、上述したように上下方向に配列される光ファイバ間のコアピッチは、テープ心線の厚み相当分は必要とされ、積層方向の寸法の縮小には限界がある。また、複数枚のテープ心線を積層する構成では、図５に示す形態の場合でも、特許文献３に示す形態の場合でも、接続端末部の形成に際しては、テープ心線毎の被覆除去作業が必要となり、作業工数を要するという問題もあった。

本発明は上述した実情に鑑みてなされたもので、上下方向に配列される光ファイバ間のコアピッチを小さくして高密度化をはかると共に、２列を１列に揃える際の曲げに要する長手方向距離を少なくし、また、被覆除去作業も軽減できるテープ心線の提供を課題とする。

本発明による光ファイバテープ心線は、ガラスファイバを樹脂で被覆した複数本の光ファイバ素線が、横方向に密接状態で一列に並べられると共に上下方向に密接状態で複数列配列され、共通樹脂による共通被覆で一体化されているようにしたものである。上下方向で隣接する列の光ファイバ素線同士を半ピッチだけずらせて配列し、光ファイバ素線の配列を２列とする。また、共通被覆を光ファイバ素線の被覆より硬質の樹脂で形成するか、或いは、共通被覆を内側被覆と外側被覆の２層の被覆とし、内側被覆を光ファイバ素線の被覆より軟質の樹脂で形成し、外側被覆を内側被覆の樹脂より硬質の樹脂で形成する。

本発明によれば、平行に並べた光ファイバの列を、上下方向に最小のコアピッチで複数列積層させることができる。これにより、２列の光ファイバ列を横方向のコアピッチを狭めて１列にする場合には、整列のための曲げに要する長手方向の距離を少なくすることができる。また、ケーブル化に際しては、より高密度化されたものとすることができると共に、作業性を向上させることができる。

図１により、本発明の第１の実施形態を説明する。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は４心２列のテープ心線例を示す図、図１（Ｃ）は４心３列のテープ心線例を示す図である。図中、１０ａ，１０ｂ，１０ｃは光ファイバテープ心線（テープ心線）、１１は光ファイバ素線、１１ａはガラスファイバ、１１ｂはファイバ被覆、１２は共通被覆を示す。

図１に示す種々のテープ心線１０ａ、１０ｂ，１０ｃは、複数本の光ファイバ素線１１を横方向に密接状態にして一列に並べると共に、上下方向にも密接状態にして複数列配列した後に、これを共通の樹脂で形成される共通被覆１２で一括して一体化したものである。光ファイバ素線１１は、コアとクラッドからなるガラスファイバ１１ａの外側をファイバ被覆１１ｂで保護した形状のものである。なお、光ファイバ素線１１は、ファイバ被覆１１ｂの形態や着色が施されていると光ファイバ心線と称する場合もあり、本発明では、通常、テープ心線化が可能なこれらの被覆光ファイバ全てを含むものとする。

光ファイバとしては、伝送特性が異なる種々のものが存在するが、そのガラスファイバの外径は、大体が１２５μｍ（これより、小径のものもあるが）を標準にしており、その外周に外径が２５０μｍ前後となるようにファイバ被覆１１ｂが施されている。ファイバ被覆１１ｂは、単一の被覆層で形成される場合、１次〜３次の多層で形成される場合、これに着色層を有するものなど種々の形態があるが、いずれの場合も、本発明におけるファイバ被覆を備えた光ファイバ素線として扱うことができる。

図１（Ａ）は、上述したような光ファイバ素線１１の複数本を、横方向に密接状態で１列（図は４心の例）に並べると共に、上下方向に配列位置を同じにして密接状態で複数列配列（図は２列の例）した例である。この例では、横方向に１列に並べるためのコアピッチＤｈは、ファイバ被覆外径にほぼ等しくすることは従来と同様である。しかし、本発明では、上下方向の光ファイバ列を密接状態で積層させることにより、そのコアピッチＤｖもファイバ被覆外径にほぼ等しくすることができ、図５の構成と比べて積層方向の寸法を減少させることができる。

図１（Ｂ）は、複数本の光ファイバ素線１１を横方向に密接状態で１列（図は４心の例）に並べると共に、上下方向で配列位置をファイバ被覆外径の１／２だけずらせて密接状態で複数列配列（図は２列の例）した例である。すなわち、横方向に１列に並べるためのコアピッチをＤｈとすると、上下方向で隣接する光ファイバ列を半ピッチの１／２Ｄｈだけずらせて配列する。この結果、上下方向に隣接して配列される２列の光ファイバ列間では、横方向の光ファイバのコアピッチは、１／２Ｄｈとなる。

図１（Ｂ）の光ファイバ配列では、端末形成に際して、ファイバ被覆１１ｂを除去して上下２列のガラスファイバ１１ａを単に互いに近づけ、ガラスファイバを交互に配列することで１列に並べることができる。そして、ファイバ被覆１１ｂの外径が２５０μｍで、ガラスファイバ１１ａの外径が１２５μｍであれば、横方向への湾曲が生じることなく、ガラスファイバ１１ａの外径１２５μｍと同程度のコアピッチで１列に並べることができる。また、上下方向の光ファイバのコアピッチも、２５０μｍ未満とすることができる。

図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）の例で、光ファイバ列を３列とした例を示す図である。この例に示すように、光ファイバ列を密接状態で３列以上の複数列を配列するような場合においても、上下方向の積層寸法を減少させることができる。この場合、端末形成に際しては、２列分を１列にしての高密度配列化して使用することができる。また、スロットロッド等へ収納して光ケーブルとする場合には、従来のテープ心線を積層する構成と比べて、その収納率を大幅に高めることができる。

図１の構成において、共通被覆１２は通常のテープ心線の共通被覆として用いられる紫外線硬化型樹脂を用いることができる。この場合、共通被覆１２は、ファイバ被覆１１ｂより硬質の樹脂を用いて光ファイバ素線１１の全体を保護すると共に、端末形成等での被覆除去に際しては、共通被覆１２と光ファイバ素線１１とが分離しやすい組合せとされているのが望ましい。また、共通被覆１２は、ファイバ被覆１１ｂで用いたのと同じ樹脂であってもよいが、共通被覆１２のヤング率をファイバ被覆１１ｂのヤング率を大きくしたものを用いるのが好ましい。

図２は本発明の第２の実施形態を示し、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は４心２列のテープ心線例を示す図、図２（Ｃ）は４心３列のテープ心線例を示す図である。図中、１３ａ，１３ｂ，１３ｃは光ファイバテープ心線（テープ心線）、１４は共通被覆、１４ａは内側被覆、１４ｂは外側被覆を示す。その他の符号は、図１の説明で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。

図２のテープ心線１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、複数本の光ファイバ素線１１を横方向に密接状態にして１列に並べると共に、上下方向にも密接状態にして複数列配列し、これを共通の樹脂で形成される共通被覆１４で一括して一体化したものである。光ファイバ素線１１を図１で説明したのと同じものとし、また、その横方向に密接状態で１列に並べる形態及び上下方向に密接状態で複数列配列する形態は、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）と同様である。したがって、光ファイバ素線１１の配列に関する構成は、図１の第１の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。

この実施形態は、図２に示すようには、共通被覆１４を内側被覆１４ａと外側被覆１４ｂの２層の被覆で形成するようにしたもので、内側被覆１４ａには軟質の樹脂を用い、外側被覆１４ｂには硬質の樹脂を用いる。内側被覆１４ａの樹脂は、光ファイバ素線１１のファイバ被覆１１ｂよりも軟質とし、例えば、シリコン樹脂を用いるか、又は、ファイバ被覆と同種の樹脂を用いる場合はヤング率を小さくしたものを用いるのが望ましい。外側被覆１４ｂの樹脂は、紫外線硬化型の樹脂で、内側被覆１４ａより硬質の樹脂とし、例えば、フッ素樹脂を用いるかヤング率を大きくした同種の樹脂を用いるのが望ましい。

共通被覆１４を軟質の内側被覆１４ａと硬質の外側被覆の２層被覆構造にすることで、共通被覆１４の全体の厚さを増加することなく、内部の光ファイバに影響する側圧を軽減して損失発生を抑制すると共に、外力からの保護を強化することができる。また、内側被覆１４ａをファイバ被覆１１ｂより軟質のものとすることにより、光ファイバ素線１１と接する界面の接着力が弱くなる。この結果、端末形成等で共通被覆の除去に際して、光ファイバ素線１１の剥離分離が容易となり、作業性を高めることができる。

図３は、上述の本発明によるテープ心線を用いて端末を形成する例を示した図で、図３（Ａ）は高密度配列の光ファイバアレイを取付ける例を説明する図、図３（Ｂ）はテープ心線の端末形状を示す図、図３（Ｃ）は高密度配列の光コネクタを取付ける例を説明する図である。図中、１５は光コネクタ、１６はコネクタフェルール、１７はスロット、１８はガイド孔、１９は樹脂充填穴を示す。その他の符号は、図１及び図５で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。

図３（Ａ）は、光ファイバ心線として図１（Ｂ）で説明したテープ心線１０ｂを用いた例を示し、４心２列に配列された光ファイバ素線１１を、上下の光ファイバ列で１／２ピッチだけ横方向にずらせて共通被覆１２で一体化した形態のものを例としている。共通被覆１２とファイバ被覆１１ｂが共に除去されて露出されたガラスファイバ１１ａを、上下の光ファイバ列で互いに入れ違いにして、１列になるように揃える。なお、共通被覆１２の除去は、図５の２枚のテープ心線を用いる場合と比べて、１回の除去作業で済ますことができる。露出されたガラスファイバ１１ａは、光ファイバアレイ基板５のＶ溝５ａに入れられて位置決めされ、蓋板６で押えられＶ溝５ａ内に接着剤で固定される。

この構成で、光ファイバ素線１１のファイバ被覆１１ｂの外径が２５０μｍで、ガラスファイバ１１ａの外径が１２５μｍであるとすれば、上下２列に配列されている光ファイバを１列にすることにより、ガラスファイバ１１ａが密着状態でその光ファイバのコアピッチは１２５μｍにすることができる。すなわち、ガラスファイバ１１ａは、上下方向へは変位するが横方向へは変位することなく、コアピッチを１２５μｍの高密度に配列され、光ファイバアレイ基板５への取付けが可能とされる。

また、図３（Ｂ）に示すように、上下２列の光ファイバ素線１１は、ファイバ被覆１１ｂ同士が互いに密接した最小寸法で配列されているため、上下方向のコアピッチＤ′は図５（Ｂ）のコアピッチＥと比べて小さくなっている。この結果、ガラスファイバ１１ａを２列から１列に変位させるのに必要な曲率半径Ｒを小さくすることができ、長手方向の距離Ｌを短縮することができる。

図３（Ｃ）は、光ファイバアレイの代わりに光コネクタ１５に取付ける例である。光コネクタ１５は多心用のコネクタで、一体成形されたフェルール１６の前端部に高密度配列でガラスファイバ１１ａの部分が挿入されるスロット１７を有し、その両側にコネクタ同士の接続の位置決めを行なうガイド孔１８を有している。多数のガラスファイバ１１ａを光コネクタに挿着するのに、ファイバ同士が密接するような高密度配列とすると、光ファイバを１本ずつ挿入する挿着孔の形成は不可能となり、挿着孔はスロット状となる。

光ファイバの端末は、図３（Ａ）及び（Ｂ）で説明したようにガラスファイバ１１ａを１列に揃え、次いで、スロット１７内に挿入し接着剤等により接着固定する。また、フェルール１６内の空間部には、樹脂充填穴１９等から樹脂材が注入され一体化される。スロット１７には、多数のファイバガラスの接続端面が露出され、挿着後に端面研磨等が行なわれ、光コネクタ付きのテープ心線とされる。

図４は本発明によるテープ心線の製造方法の一例を示す図で、図２（Ａ）又は（Ｂ）に示す形態のテープ心線を製造する例で示してある。図中、１１は光ファイバ素線、１３ａ，１３ｂはテープ心線、１４ａは内側被覆、１４ｂは外側被覆、２０は供給ドラム、２１は集線装置、２２は内側被覆成形ダイ、２２ａ、２２ｂはダイス孔、２３は紫外線照射装置、２４は外側被覆成形ダイ、２５は紫外線照射装置、２６は巻取りドラムを示す。

複数の光ファイバ素線１１は、それぞれの供給ドラム２０から引き出され、張力調整され複数のガイドローラ（図示省略）を経て、集線装置２１により密接状態で所定の配列になるように集線される。この後、内側被覆成形ダイ２２と紫外線照射装置２３により、共通被覆の内側被覆１４ａが形成される。内側被覆成形ダイ２２には、そのダイス孔２２ａ又は２２ｂを有するダイスが配されていて、図２に示したような種々の配列状態に複数の光ファイバ素線１１を配列させることができる。

内側被覆４ａが形成された後、引続いて外側被覆成形ダイ２４と紫外線照射装置２５により共通被覆の外側被覆１４ｂが形成され、この後、最終的に巻取りドラム２６で巻取られる。なお、成形ダイに２層被覆が可能なものを用いることにより、内側被覆１４ａと外側被覆１４ｂを１つの成形ダイで同時に形成することができる。また、図１で示したような共通被覆が１層のみの場合は、後段の外側被覆成形ダイ２４と紫外線照射装置２５は不用とされる。

本発明の第１の実施形態を説明する図である。 本発明の第２の実施形態を説明する図である。 本発明のテープ心線に、光ファイバアレイ又は光コネクタを取付ける端末形成例を説明する図である。 本発明によるテープ心線の製造方法の一例を説明する図である。 従来技術の一例を説明する図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１０ａ〜１０ｃ，１３ａ〜１３ｃ…光ファイバテープ心線（テープ心線）、５…光ファイバアレイ基板、５ａ…Ｖ溝、６…蓋板、１１…光ファイバ素線、２ａ，２ｂ，１１ａ…ガラスファイバ、３，１１ｂ…ファイバ被覆、４，１２，１４…共通被覆、１４ａ…内側被覆、１４ｂ…外側被覆、１５…光コネクタ、１６…コネクタフェルール、１７…スロット、１８…ガイド孔、１９…樹脂充填穴、２０…供給ドラム、２１…集線装置、２２…内側被覆成形ダイ、２２ａ，２２ｂ…ダイス孔、２３，２５…紫外線照射装置、２４…外側被覆成形ダイ、２６…巻取りドラム。

Claims (7)

1. ガラスファイバを樹脂で被覆した複数本の光ファイバ素線が、横方向に密接状態で１列に並べられると共に上下方向に密接状態で複数列配列され、共通樹脂による共通被覆で一体化されていることを特徴とする光ファイバテープ心線。
2. 上下方向に隣接する列の光ファイバ素線同士は、半ピッチだけずれて配列されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバテープ心線。
3. 前記光ファイバ素線の配列が、２列で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバテープ心線。
4. 前記共通被覆は、前記光ファイバ素線の被覆より硬質の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線。
5. 前記共通被覆は、内側被覆と外側被覆の２層の被覆からなり、前記内側被覆は光ファイバ素線の被覆より軟質の樹脂で形成され、前記外側被覆は前記内側被覆の樹脂より硬質の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線。
6. 前記内側被覆がシリコン樹脂であり、前記外側被覆がフッ素樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバテープ心線。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線の少なくとも一方の端部に、高密度配列の光コネクタ又は光ファイバアレイが取付けられていることを特徴とする光ファイバテープ心線。

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