JP2005321645A - テープ型光ファイバ心線 - Google Patents

Abstract

【課題】 テープ型光ファイバ心線を構成する各光ファイバにおけるＰＭＤの増大を抑える。
【解決手段】 ２本の光ファイバ素線１２を第１樹脂１３により一括被覆して光ファイバユニット１５を形成する。２つの光ファイバユニットを第２樹脂１４によりさらに一括被覆する。第１樹脂１３の幅方向の被覆厚Ａを、第１樹脂１３の厚さ方向の被覆厚Ｂより小さくする。光ファイバ素線１２の外径が２４０〜２６０μｍであるとき、第１樹脂１３の幅方向の被覆厚Ａを１５μｍ以下とし、第１樹脂１３の厚さ方向の被覆厚Ｂを２０〜５０μｍとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の光ファイバを一体化したテープ型光ファイバ心線に関する。

従来より、光通信に用いられる光ケーブルには、複数の光ファイバを一体化したテープ型光ファイバ心線が使用されている。このテープ型光ファイバ心線としては、複数の光ファイバを整列させて、紫外線硬化性樹脂等によってテープ状に一体化したものが一般的である。
また、従来のテープ型光ファイバ心線としては、複数の光ファイバを樹脂によって一体化し、さらにその外側を樹脂によって被覆することにより、光ファイバ間に生じる段差を低減したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、複数の光ファイバの外周を、ヤング率の異なる樹脂からなる１次被覆及び２次被覆によって一体化して、２層構造としたテープ型光ファイバ心線も知られている。このテープ型光ファイバ心線は、最内層の樹脂に高ヤング率の樹脂を用いることで、光ファイバの占積率を高めて高密度化を図っている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−９５７０５号公報 特開平１１−３１１７２６号公報

近年では、光伝送システムの長距離化・大容量化技術が進み、光ファイバ１本あたりの信号伝送量も増大している。光ファイバの信号伝送量を増大させるためには、光ファイバの偏波モード分散（Polarization Mode Dispersion：以下、ＰＭＤと称す）を低減させることが要求されている。ＰＭＤとは、光パルスの２つの直交偏波に伝搬速度差が生じ、波形劣化を引き起こす現象をいう。

ところが、従来のテープ型光ファイバ心線は、使用態様によって、各光ファイバのＰＭＤが増大する傾向がある。ＰＭＤが増大すると、光伝送システムにおける伝送距離、伝送量が制限されることがある。
従来のテープ型光ファイバ心線においてＰＭＤが増大する原因の一つとしては、テープ型光ファイバ心線内の光ファイバが変形してしまうことが考えられる。すなわち、図７に示すように、一括被覆材である樹脂１が光ファイバ２の配列方向（図７における矢印の向き）に硬化収縮を起こすため、特に、内側の光ファイバ２ａには、縦方向へ変形させる圧縮力が作用してしまう。このように光ファイバが変形することによって、複屈折が起こり、ＰＭＤが増大しやすくなると考えられている。

本発明の目的は、各光ファイバのＰＭＤの増大を抑制したテープ型光ファイバ心線を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るテープ型光ファイバ心線は、２本の光ファイバを第１樹脂により被覆した光ファイバユニットを複数個有し、複数個の光ファイバユニットを第２樹脂により連結したテープ型光ファイバ心線であって、
第１樹脂の幅方向の被覆厚が、第１樹脂の厚さ方向の被覆厚より小さいことを特徴としている。

本発明に係るテープ型光ファイバ心線は、光ファイバの外径が２４０〜２６０μｍの範囲内であって、第１樹脂の幅方向の被覆厚が１５μｍ以下であることが好ましい。
本発明に係るテープ型光ファイバ心線は、光ファイバの外径が２４０〜２６０μｍの範囲内であって、第１樹脂の厚さ方向の被覆厚が２０〜５０μｍであることが好ましい。

本発明に係るテープ型光ファイバ心線は、第２樹脂の厚さ方向の被覆厚が１５μｍ以下であることが好ましい。
本発明に係るテープ型光ファイバ心線は、第２樹脂の幅方向の被覆厚が２０〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。

本発明に係るテープ型光ファイバ心線は、第１樹脂の厚さ方向の被覆厚と第２樹脂の厚さ方向の被覆厚との和と、第１樹脂の幅方向の被覆厚と第２樹脂の幅方向の被覆厚との和と、の比が、１：０.８〜１：１.３の範囲内であることが好ましい。
本発明に係るテープ型光ファイバ心線は、第１樹脂はヤング率が１０００ＭＰａ以上の樹脂であり、前記第２樹脂はヤング率が５００ＭＰａ以下の樹脂であることが好ましい。

本発明に係るテープ型光ファイバ心線は、光ファイバユニット同士が隣接する部分におけるテープ型光ファイバ心線の最小厚さ寸法が、２本の光ファイバ間におけるテープ型光ファイバ心線の厚さよりも小さいことが好ましい。
さらに、本発明に係るテープ型光ファイバ心線は、光ファイバユニット同士が隣接する部分におけるテープ型光ファイバ心線の最小厚さ寸法が、前記光ファイバユニットの厚さよりも小さいことが好ましい。

また、本発明のテープ型光ファイバ心線は、直径２８０ｍｍの束状態におけるＰＭＤが０.５ｐｓ／ｋｍ^1/2以下であることが好ましい。

本発明のテープ型光ファイバ心線によれば、２本の光ファイバを第１樹脂により被覆した光ファイバユニットを複数個有し、第１樹脂の幅方向の被覆厚が、第１樹脂の厚さ方向の被覆厚より小さいことにより、第１樹脂の幅方向の硬化収縮を抑えることができ、各光ファイバに加わる圧縮力を抑えてＰＭＤの増大を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るテープ型光ファイバ心線（以下、単にテープ心線とも称する。）の構造を示す断面図、図２は、テープ型光ファイバ心線の製造方法の一例を説明する概略図である。
図１に示すように、テープ心線１１は、４本の光ファイバ素線１２を整列させて一体化した４心のテープ型光ファイバ心線である。４本の光ファイバ素線１２は、２本毎に第１樹脂１３によって一括被覆され、２本の光ファイバ素線１２と第１樹脂１３とで光ファイバユニット１５を形成している。

テープ心線１１は、この光ファイバユニット１５を２つ有している。２つの光ファイバユニット１５は、密着された状態で並列に配置され、第２樹脂１４によって一括被覆されている。このようにテープ心線１１は、内層側の第１樹脂１３と外層側の第２樹脂１４とからなる２層構造を有しており、光ファイバ素線１２が２本ずつ第１樹脂１３によって被覆されている。これにより、各光ファイバ素線１２の両側が他の光ファイバ素線１２で直接挟まれることがなくなり、被覆樹脂の硬化収縮による光ファイバ素線１２の変形が発生しにくくなる。

なお、テープ型光ファイバ心線１１を構成する光ファイバ素線１２は、コア及びクラッドからなるガラスファイバを１層又は２層の樹脂層によって被覆したものである。この光ファイバ素線１２としては、１層又は２層の樹脂層のさらに外周側に、種別などを表すための着色層を設ける場合もある。
これら光ファイバ素線１２は、一般にその外径が２４０〜２６０μｍとされている。

上記のような２層構造を有するテープ心線１１において、第１樹脂１３の幅方向の被覆厚Ａは、第１樹脂１３の厚さ方向の被覆厚Ｂより小さくされている。すなわち、被覆厚Ａと被覆厚Ｂとは、Ａ＜Ｂの関係にある。

ここで、第１樹脂１３の被覆厚とは、光ファイバ素線１２を被覆する第１樹脂１３の厚みを意味し、第１樹脂１３の幅方向の被覆厚Ａ及び厚さ方向の被覆厚Ｂは、それぞれ以下の式（１）及び（２）により定義される。
式（１）： 第１樹脂１３の幅方向の被覆厚Ａ＝（光ファイバユニット１５の幅Ｗ１−光ファイバ素線１２の直径×２）×１／２
式（２）： 第１樹脂１３の厚さ方向の被覆厚Ｂ＝（光ファイバユニット１５の厚さＤ１−光ファイバ素線１２の直径）×１／２

但し、上記式（１）及び（２）において、光ファイバユニット１５の幅Ｗ１は、第１樹脂１３に内包される２本の光ファイバ素線１２の中心を結ぶ直線ｋ上において、光ファイバユニット１５の表面と直線ｋとの交わる２点間の距離と定義される。
また、光ファイバユニット１５の厚さＤ１は、２本の光ファイバ素線１２の接点を通り、直線ｋと直交する直線ｍ上において、光ファイバユニット１５の表面と直線ｍとの交わる２点間の距離と定義される。

上記式で定義される第１樹脂１３の幅方向の被覆厚Ａが、第１樹脂１３の厚さ方向の被覆厚Ｂより小さくされていることにより、第１樹脂１３の硬化収縮による幅方向の圧縮力を低減することができる。よって、第１樹脂１３の圧縮力による光ファイバ素線１２の縦方向の変形を抑制できるので、テープ心線１１における光ファイバのＰＭＤの増大を抑制できる。

具体的には、第１樹脂１３の幅方向の被覆厚Ａは、１５μｍ以下とされるのが好ましい。被覆厚Ａを１５μｍ以下とすることで、各光ファイバ素線１２に加わる幅方向の圧縮力を確実に抑えて、ＰＭＤを極力低減させることができる。
第１樹脂１３の厚さ方向の被覆厚Ｂは、２０〜５０μｍとされるのが好ましい。被覆厚Ｂを２０〜５０μｍとすることにより、幅方向の圧縮力によって光ファイバ素線１２が厚さ方向に変形するのを確実に抑えることができる。

また、第２樹脂１４の幅方向の被覆厚Ｃ及び厚さ方向の被覆厚Ｄについては、以下の式（３）及び（４）で定義される。
式（３）： 第２樹脂１４の幅方向の被覆厚Ｃ＝（テープ心線１１の幅Ｗ２−光ファイバユニット１５の幅Ｗ１×２）×１／２
式（４）： 第２樹脂１４の厚さ方向の被覆厚Ｄ＝（テープ心線１１の厚さＤ２−光ファイバユニット１５の厚さＤ１）×１／２
但し、上記式において、テープ心線１１の幅Ｗ２及びテープ心線１１の厚さＤ２は、それぞれテープ心線１１における最大寸法とする。

上記式（３）で定義される第２樹脂１４の厚さ方向の被覆厚Ｄは、１５μｍ以下とされるのが好ましい。第２樹脂１４の厚さ方向の被覆厚Ｄを１５μｍ以下とすることにより、第２樹脂１４の硬化収縮による光ファイバユニット１５同士を押し付けあう力を抑えることができるので、光ファイバ素線１２の変形を防止してＰＭＤの増大を抑制できる。

また、上記式（４）で定義される第２樹脂１４の幅方向の被覆厚Ｃは、２０〜５０μｍとされるのが好ましい。第２樹脂１４の幅方向の被覆厚Ｃを２０μｍ以上とすることにより、光ファイバ素線１２を厚さ方向に圧縮する力を発生させ、光ファイバ素線１２に対する第１樹脂１３の幅方向の圧縮力と相殺させることができる。
また、第２樹脂１４の幅方向の被覆厚Ｃを５０μｍ以下とすることにより、第２樹脂１４の厚さ方向の圧縮力が過大になることを防止できる。

そして、第１樹脂１３の厚さ方向の被覆厚Ｂと第２樹脂１４の厚さ方向の被覆厚Ｄとの和と、第１樹脂１３の幅方向の被覆厚Ａと第２樹脂１４の幅方向の被覆厚Ｃとの和と、の比は、１：０.８〜１：１.３とされているのが好ましい。このように被覆厚Ｂ、Ｄの和と、被覆厚Ａ、Ｃの和との比を、１：０.８〜１：１.３とすることにより、第１樹脂１３と第２樹脂１４の硬化収縮を良好なバランスにすることができ、各光ファイバ素線１２にかかる圧縮力を極めて小さくすることができる。

さらに、第１樹脂１３としては、ヤング率が１０００ＭＰａ以上の樹脂が用いられることが好ましく、第２樹脂１４としては、ヤング率が５００ＭＰａ以下の樹脂が用いられることが好ましい。第１樹脂１３のヤング率の上限値は２０００ＭＰａがよく、第２樹脂１４のヤング率の下限値は１００ＭＰａがよい。

このようなヤング率の樹脂を第１樹脂１３及び第２樹脂１４に用いることにより、樹脂の硬化収縮時に各光ファイバ素線１２に加わる圧縮力を低減することができるとともに、外力による光ファイバ素線１２の変形を極力抑えることができる。つまり、高いヤング率の樹脂から第１樹脂１３を成形することにより、テープ心線１１に外力が加わった場合にも、光ファイバ素線１２の変形を抑えることができる。また、低いヤング率の樹脂から第２樹脂１４を形成することにより、第２樹脂１４の硬化収縮による圧縮力を抑えることができる。

次に、上記のようなテープ心線１１の製造方法の一例を説明する。図２に示すように、それぞれの光ファイバ素線１２を第１樹脂用ダイス２１に送り込み、この第１樹脂用ダイス２１によって２本の光ファイバ素線１２毎に樹脂を被覆し、第１樹脂１３によって一括被覆する。
その後、第１樹脂用紫外線照射装置２２に通すことにより、第１樹脂１３を、紫外線を照射して硬化させる。
さらに、この第１樹脂１３によって２本毎に一括被覆された光ファイバ素線１２を、第２樹脂用ダイス２３に送り込み、この第２樹脂用ダイス２３によってそれぞれの第１樹脂１３の全体に樹脂を被覆し、第２樹脂１４によって全体を一括被覆する。

その後、第２樹脂用紫外線照射装置２４に通すことにより、第２樹脂１４を、紫外線を照射して硬化させる。
これにより、光ファイバ素線１２が２本毎に第１樹脂１３によって一括被覆されて光ファイバユニット１５が形成され、２本の光ファイバユニット１５が第２樹脂１４によってさらに一括被覆されたテープ型光ファイバ心線１１が製造される。

以上のように、本実施形態に係るテープ心線１１によれば、２本の光ファイバ素線１２が第１樹脂１３により一括被覆された光ファイバユニット１５を２つ有し、２つの光ファイバユニット１５が第２樹脂１４によりさらに一括被覆され、第１樹脂１３の幅方向の被覆厚Ａが第１樹脂１３の厚さ方向の被覆厚Ｂより小さい。
このことにより、テープ心線１１に内包される光ファイバ素線１２が被覆樹脂の硬化収縮による影響を受けにくくなるとともに、第１樹脂１３の幅方向の硬化収縮を抑えることができるので、光ファイバ素線１２の変形を抑制し、テープ心線１１における光ファイバ素線１２のＰＭＤの増大を抑制することができる。

また、本実施形態に係るテープ心線１１によれば、多心の光ファイバケーブルを高密度に構成することが可能になるとともに、光ファイバ素線１２同士の一括融着接続が可能になるので、作業性の向上を図ることができる。

本実施形態に係るテープ型光ファイバ心線１１は、直径２８０ｍｍの束状態におけるＰＭＤが０.５ｐｓ／ｋｍ^1/2以下であることが望ましい。ＰＭＤを０.５ｐｓ／ｋｍ^1/2以下とすることで、ケーブル化した後でもＰＭＤを低く保つことができ、長距離、高速での伝送が可能になる。

上記実施形態では、４心のテープ心線１１を例にとって説明したが、本発明のテープ型光ファイバ心線は、光ファイバ素線１２の心数は４心に限定されない。例えば、本発明は、図３に示すテープ型光ファイバ心線３１のように、心数が８心であってもよい。この場合は、２本の光ファイバ素線１２が第１樹脂１３によって被覆された光ファイバユニットを４つ有することになる。

また、図４に示すテープ心線４１は、光ファイバユニット１５同士が隣接する部分における最小厚さ寸法Ｅを、２本の光ファイバ素線１２間におけるテープ心線４１全体の厚さＦよりも小さくしたものである。このような寸法とすることにより、光ファイバユニット１５同士の間にノッチ部２５が形成されている。

このテープ心線４１は、ノッチ部２５が形成されていることにより、第２樹脂１４の体積を減らして硬化収縮量を低減させることができるので、各光ファイバ素線１２にかかる圧縮力を抑えてＰＭＤの増大を抑制することができる。
なお、光ファイバユニット１５同士が隣接する部分における最小厚さ寸法Ｅを、光ファイバユニット１５の厚さＧよりも小さくしても良く、この場合も、第２樹脂１４の硬化収縮量を極力減らすことができ、各光ファイバ素線１２にかかる圧縮力をさらに抑えてＰＭＤの増大を抑制することができる。

また、上記実施形態では、光ファイバユニット１５同士を密着させて第２樹脂１４によって一括被覆させた例を示したが、図５及び図６に示すように、光ファイバユニット１５同士を離間させた状態にて第２樹脂１４によって一括被覆しても良い。
なお、図５及び図６に示すテープ心線５１，６１のように、光ファイバユニット１５同士を離間させた場合は、第２樹脂１４の幅方向の被覆厚を表す定義式は、以下の式（５）のようになる。
式（５）： 第２樹脂１４の幅方向の被覆厚＝（テープ心線の幅−（光ファイバユニット１５の幅×２）−光ファイバユニット１５同士の隙間Ｈ）×１／２

また、上記実施形態では、第１樹脂１３を第２樹脂１４によって一括被覆して一体化したが、第１樹脂１３を第２樹脂１４によって接着して一体化することも可能である。

本実施形態に相当するテープ型光ファイバ心線及び他のテープ型光ファイバ心線のＰＭＤ特性を調べた。
実施例１は、図１に示す本実施形態に相当するテープ型光ファイバ心線であり、実施例２は、図４に示す本実施形態に相当する、ノッチ部２５を有するテープ型光ファイバ心線である。
比較例１〜３は、本実施形態のテープ型光ファイバ心線に対して構造、寸法、樹脂のヤング率等が異なる４心のテープ型光ファイバ心線である。比較例１は、光ファイバを１層の樹脂によって一括被覆したもので、比較例２、３は、第１樹脂と第２樹脂による２層構造とし、特に、比較例３は第１樹脂のヤング率を高くしている。
以上の実施例１，２及び比較例１〜３のテープ型光ファイバ心線について、直径２８０ｍｍ束における内側２本の平均ＰＭＤ値及び外側２本の平均ＰＭＤ値を測定した。その結果を下記表１に示す。

表１から明らかなように、比較例１〜３では、内側心平均ＰＭＤが０.５ｐｓ／ｋｍ^1/2以上であったのに対して、実施例１、２では、内側心平均ＰＭＤ及び外側心平均ＰＭＤのいずれのＰＭＤについても、０.５ｐｓ／ｋｍ^1/2以下に抑えることができた。

本発明の実施形態に係るテープ型光ファイバ心線の構造を示す断面図である。 テープ型光ファイバ心線の製造の仕方を説明する図である。 ８心のテープ型光ファイバ心線の構造を示す断面図である。 実施形態に係るテープ型光ファイバ心線の変形例を示す断面図である。 実施形態に係るテープ型光ファイバ心線の変形例を示す断面図である。 実施形態に係るテープ型光ファイバ心線の変形例を示す断面図である。 従来のテープ型光ファイバ心線を示す断面図である。

符号の説明

１１，３１，４１，５１，６１ テープ型光ファイバ心線
１２ 光ファイバ
１３ 第１樹脂
１４ 第２樹脂
１５ 光ファイバユニット
Ａ 第１樹脂の幅方向の被覆厚
Ｂ 第１樹脂の厚さ方向の被覆厚
Ｃ 第２樹脂の幅方向の被覆厚
Ｄ 第２樹脂の厚さ方向の被覆厚
Ｅ 最小厚さ寸法
Ｆ 全体の厚さ寸法

Claims (10)

1. ２本の光ファイバを第１樹脂により被覆した光ファイバユニットを複数個有し、前記複数個の光ファイバユニットを第２樹脂により連結したテープ型光ファイバ心線であって、
   前記第１樹脂の幅方向の被覆厚が、前記第１樹脂の厚さ方向の被覆厚より小さいことを特徴とするテープ型光ファイバ心線。
2. 前記光ファイバの外径が２４０〜２６０μｍの範囲内であって、前記第１樹脂の幅方向の被覆厚が１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のテープ型光ファイバ心線。
3. 前記光ファイバの外径が２４０〜２６０μｍの範囲内であって、前記第１樹脂の厚さ方向の被覆厚が２０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のテープ型光ファイバ心線。
4. 前記第２樹脂の厚さ方向の被覆厚が１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のテープ型光ファイバ心線。
5. 前記第２樹脂の幅方向の被覆厚が２０〜５０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のテープ型光ファイバ心線。
6. 前記第１樹脂の厚さ方向の被覆厚と前記第２樹脂の厚さ方向の被覆厚との和と、前記第１樹脂の幅方向の被覆厚と前記第２樹脂の幅方向の被覆厚との和と、の比が、１：０.８〜１：１.３の範囲内であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のテープ型光ファイバ心線。
7. 前記第１樹脂はヤング率が１０００ＭＰａ以上の樹脂であり、前記第２樹脂はヤング率が５００ＭＰａ以下の樹脂であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のテープ型光ファイバ心線。
8. 前記光ファイバユニット同士が隣接する部分におけるテープ型光ファイバ心線の最小厚さ寸法が、前記２本の光ファイバ間におけるテープ型光ファイバ心線の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のテープ型光ファイバ心線。
9. 前記最小厚さ寸法が、前記光ファイバユニットの厚さよりも小さいことを特徴とする請求項８に記載のテープ型光ファイバ心線。
10. 直径２８０ｍｍの束状態におけるＰＭＤが０.５ｐｓ／ｋｍ^1/2以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のテープ型光ファイバ心線。

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