JP2013120284A - 光ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 側圧に起因した伝送ロスの増加を抑制可能であると共に取り扱いが容易な光ケーブルを提供する。
【解決手段】 光ケーブル１においては、チューブ２０の曲げ剛性が９００Ｎ・ｍｍ^２以上であるので、光ケーブル１に加えられた側圧がチューブ２０に収容された光ファイバ心線１０に伝わることを抑制できる。また、チューブ２０内の空隙率が５０％以上であるので、光ファイバ心線１０同士が交差して押し合うことが抑制される。その結果、側圧に起因した伝送ロスを抑制することができる。また、光ケーブル１においては、チューブ２０の曲げ剛性が６０００Ｎｍｍ^２以下であるので、光ケーブル１が曲がり難くなることが避けられ、取り扱いが容易となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光ファイバ心線を含む光ケーブルに関する。

上記技術分野の従来の技術として、例えば、特許文献１〜３に記載の光ケーブルが知られている。特許文献１に記載の光ケーブルは、複数の光ファイバを収容する中心コアチューブと、中心コアチューブを取り巻くように設けられた半径方向強度糸と、中心コアチューブ及び半径方向強度糸の周りに設けられた強度部材と、以上の部品を被覆する外被とを備えている。

また、特許文献２に記載の光ケーブルは、複数の光ファイバと充填材とを共に収容するチューブと、チューブの周囲に設けられたロッド状の抗張力体と、抗張力体を埋め込むようにチューブを被覆するケーブル外被とを備えている。さらに、特許文献３に記載の光ケーブルは、２層以上の合成樹脂層からなり光ファイバ心線を被覆する外被を備えている。特許文献３に記載の光ケーブルにおいては、外被のうちの最も硬質の樹脂層に螺旋状のスリットを設けている。

特開２００１−２４１５７１号公報 特開２０１０−２０４３６８号公報 特開２００５−１８５０４９号公報

ところで、上述したような光ケーブルに側圧が加えられると、その内部に収容された光ファイバ心線にも側圧が伝わる結果、伝送ロスが生じる。特に、複数本の光ファイバ心線が比較的狭い空間に収容されている場合には、光ファイバ心線同士が交差して押し合う結果、側圧に起因した伝送ロスが増大する。そのような問題を解決するためには、例えば、光ファイバ心線を収容するチューブや外被の曲げ剛性を高くすることが考えられるが、それらの曲げ剛性を高くしすぎると、光ケーブルが曲がり難くなり、取り扱いが困難になる。家屋内で機器間をつなぐなどのために使用される光ケーブルでは、光ケーブルが物に挟まれたり踏まれるなどして側圧を受けることがある。また、小さな曲げ半径で曲げて使用されることがある。それらの場合に伝送ロスが増加したり、取り扱い困難とならないことが要求される。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、側圧に起因した伝送ロスの増加を抑制可能であると共に取り扱いが容易な光ケーブルを提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、光ファイバ心線を収容するチューブの曲げ剛性を所定範囲とすると共に、そのチューブ内の空隙率を所定値以上とすることにより、側圧に起因した伝送ロスの増加を抑制しつつ取り扱いを容易化することが可能であることを見出した。本発明は、そのような知見に基づいて更なる研究を重ねた結果になされたものである。

すなわち、本発明に係る光ケーブルは、上記課題を解決するために、複数の光ファイバ心線を含む光ケーブルであって、複数の光ファイバ心線を収容するチューブと、チューブを被覆する外被と、チューブと外被との間に配置された抗張力体と、を備え、チューブの曲げ剛性は、９００Ｎ・ｍｍ^２以上６０００Ｎ・ｍｍ^２以下であり、チューブ内の空隙率は、５０％以上であることを特徴とする。

この光ケーブルにおいては、チューブの曲げ剛性が９００Ｎ・ｍｍ^２以上であるので、光ケーブルに加えられた側圧がチューブに収容された光ファイバ心線に伝わることを抑制できる。また、チューブ内の空隙率が５０％以上であるので（すなわち、チューブの半分以上が空隙であるので）、光ファイバ心線同士が交差して押し合うことが抑制される。その結果、側圧に起因した伝送ロスの増加を抑制することができる。また、この光ケーブルにおいては、チューブの曲げ剛性が６０００Ｎｍｍ^２以下であるので、光ケーブルが曲がり難くなることが避けられ、取り扱いが容易となる。なお、曲げ剛性率Ｄは、チューブのヤング率をＧとし、チューブの断面二次モーメントをＩとしたとき、Ｄ＝ＧＩなる式で表される。チューブの断面二次モーメントＩは、チューブの外径をＲｏ、内径をＲｉとしたとき、Ｉ＝π（Ｒｏ^４−Ｒｉ^４）／６４である。

なお、ここでのチューブ内の空隙率とは、光ケーブルの光軸に直交する方向における断面において、チューブの内部の断面積をＳｃ、光ファイバ心線の断面積をＳｆ、光ファイバ心線の本数をＮとしたとき、［（Ｓｃ−Ｓｆ×Ｎ）／Ｓｃ］×１００によって表されるものである。

ここで、本発明に係る光ケーブルにおいては、外被の曲げ剛性に対するチューブの曲げ剛性の比は、１．１以上１５０以下であるものとすることができ、１４以上が好ましい。このように外被の曲げ剛性をチューブの曲げ剛性よりも小さくすることにより、光ケーブルが曲げ易くなり、取り扱いがより容易となる。

また、本発明に係る光ケーブルは、抗張力体と外被との間に設けられた電磁シールド層をさらに備えることができる。この場合、光／電気変換や電気／光変換を行う機器に外部からの電磁ノイズが与える影響を低減することができる。

また、本発明に係る光ケーブルは、チューブの外側に配置された電線をさらに備えることができる。この場合、この電線を用いて電気信号を伝送することが可能となる。また、電線がチューブの外側に配置されるので、光ケーブルに側圧が加わっても、電線が光ファイバ心線を押すことがないので、伝送ロスの増加が抑制される。

また、本発明に係る光ケーブルにおいては、複数の光ファイバ心線のそれぞれの開口数は、０．２５以上０．４５以下であるものとすることができる。この場合には、当該光ケーブルがＶＣＳＥＬやＰＤへの接続に適したものとなる。

さらに、本発明に係る光ケーブルにおいては、複数の光ファイバ心線のそれぞれのコア径が６０μｍ以上１００μｍ以下であることものとすることができる。

本発明によれば、側圧に起因した伝送ロスの増加を抑制可能であると共に取り扱いが容易な光ケーブルを提供することができる。

本発明に係る光ケーブルの第１実施形態の構成を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの第２実施形態の構成を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの第３実施形態の構成を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの実施例の特性を示す表である。 図４に示された実施例に対する比較例の特性を示す表である。

以下、本発明に係る光ケーブルの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面における各部の寸法比率は、実際のものとは異なる場合がある。
［第１実施形態］

図１は、本発明に係る光ケーブルの第１実施形態の構成を示す断面図である。図１における断面は、光軸に直交する面に沿ってとられた断面である。図１に示されるように、光ケーブル１は、複数（ここでは４本）の光ファイバ心線１０を含んでいる。光ケーブル１においては、上りの光信号と下りの光信号とを異なる光ファイバ心線１０を用いて伝搬させることができる。つまり、光ケーブル１においては、２本の光ファイバ心線１０によって１つのチャンネルを構成することができる。この場合、光ファイバ心線１０の本数は２の倍数本である。光ファイバ心線１０のそれぞれの開口数は、例えば、０．２５以上０．４５以下程度である。光ファイバ心線１０の開口数をこの範囲とすれば、光ケーブル１がＶＣＳＥＬやＰＤへの接続に適したものとなる。

光ファイバ心線１０において、コア径は６０μｍ〜１００μｍであるのが好適である。コア径が小さくなると、コネクタとの接続の際に光軸ずれに因るロス増加が大きくなるので、コア径は６０μｍ以上であるのが好ましい。クラッド径は一般の光ファイバのクラッド径と同じ１２５μｍであれば、通常のコネクタに接続することが可能となる。クラッド径を１２５μｍとすると、必要なクラッドの径方向の厚さを考慮して、コア径は１００μｍ以下であるのが好ましい。

光ファイバ心線１０において、ガラス部分の径は１２５μｍ以下であるのが好適である。光ファイバのガラス部分の径が大きくなると、光ファイバは折り曲げたときに破断し易くなる。ガラス部分の径が１２５μｍ以下であれば、光ファイバは破断し難い。クラッド径１２５μｍのＨＰＣＦは、同クラッド径のＡＧＦと比べて破断耐性に優れる。直径４．２ｍｍの光ケーブルを曲率半径２ｍｍで折り曲げる場合、ケーブルに含まれる光ファイバ心線がクラッド径１２５μｍのＡＧＦであれば１ヶ月以内に折れてしまうが、ガラスコア径８０μｍのＨＰＣＦは１ヶ月以上折れない。この点で、本発明の光ファイバがＨＰＣＦであることが好ましい。

光ケーブル１は、複数の光ファイバ心線１０を一括して収容するチューブ２０を備えている。チューブ２０内の空間は、断面が略円形状である。光ファイバ心線１０は、その空間に配置されている。チューブ２０内の空隙率は、５０％以上である（すなわち、チューブ２０内の空間の半分以上が光ファイバ心線がない空隙２１である）。ここでのチューブ２０内の空隙率とは、チューブ２０内の空間の断面積をＳｃ、光ファイバ心線１０の断面積をＳｆ、光ファイバ心線１０の本数をＮとしたとき、［（Ｓｃ−Ｓｆ×Ｎ）／Ｓｃ］×１００で求められる。

チューブ２０の曲げ剛性は、９００Ｎ・ｍｍ^２以上６０００Ｎ・ｍｍ^２以下の範囲である。チューブ２０の内径は、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下程度である。チューブ２０の外径は、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下程度である。このようなチューブ２０は、例えば、ＰＢＴやＰＯＭ等のエンジニアリングプラスチック、ＥＴＦＥやＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂、或いはＰＶＣ等から、その曲げ剛性が上記の範囲となるように選んで構成することができる。

光ケーブル１は、チューブ２０を被覆する外被３０をさらに備えている。外被３０の曲げ剛性は、チューブ２０の曲げ剛性よりも小さい。外被３０の曲げ剛性に対するチューブ２０の曲げ剛性の比（すなわち、（チューブ２０の曲げ剛性）／（外被３０の曲げ剛性））は、例えば、１．１以上１５０以下程度である。このように、外被３０の曲げ剛性をチューブ２０の曲げ剛性よりも小さくすることにより、光ケーブル１が曲げ易くなり、取り扱いが容易となる。

光ケーブル１は、チューブ２０と外被３０との間に配置された抗張力体４０をさらに備えている。抗張力体４０は、例えばケブラ等の抗張力繊維から構成することができる。このように抗張力体４０を設けることにより、光ケーブル１をコネクタに好適に取り付けることが可能となる。すなわち、抗張力体４０をコネクタに固定しつつ光ケーブル１をコネクタに取り付けることによって、光ケーブル１が引っ張られたときの引っ張り力に抗張力体４０が耐え、光ケーブル１とコネクタとの接続が維持される。

光ケーブル１は、外被３０と抗張力体４０との間に配置された電磁シールド層５０をさらに備えている。電磁シールド層５０は、例えば、金属線を編組して構成することができる。電磁シールド層５０を金属線の編組により構成する際には、芯となる部分が必要となるが、光ケーブル１においては、チューブ２０をその芯として用いることができる。

このように電磁シールド層５０を設けることによって、例えばコネクタ内部の光／電気変換や電気／光変換を行う機器からの電磁ノイズが光信号に与える影響を低減することができる。なお、光ケーブル１においては、光ケーブル１のコネクタ付けする部分にのみ電磁シールド層５０を設けることも可能であるが、その部分が予め決められていない場合があることから、光ケーブル１の全長にわたって電磁シールド層５０を設ける方が光ケーブル１の製造が容易である。
［第２実施形態］

図２は、本発明に係る光ケーブルの第２実施形態の構成を示す断面図である。図２における断面は、光軸に直交する面に沿ってとられた断面である。図２に示されるように、光ケーブル２は、複数本（ここでは９本）の電線６１及び複数本（ここでは４本）のフィラー７０をさらに備える点で、第１実施形態に係る光ケーブル１と相違している。

電線６１は、チューブ２０の外側に配置されている。より具体的には、電線６１は、チューブ２０と電磁シールド層５０との間（電磁シールド層５０がない場合はチューブ２０と外被３０との間）において、チューブ２０の外面に沿って配列されている。このように、電線６１をチューブ２０の外側に配置すれば、光ケーブル２に側圧が加わっても電線６１が光ファイバ心線１０を押すことがないので、伝送ロスの増加が抑制される。電線６１は、例えば、金属線の周囲に絶縁層を設けて構成されるものであり、給電線や低速信号線として用いることができる。

フィラー７０は、チューブ２０の外側に配置されている。より具体的には、フィラー７０は、チューブ２０と電磁シールド層５０との間（電磁シールド層５０がない場合はチューブ２０と外被３０との間）において、チューブ２０の外面に沿って配列されている。フィラー７０の外径と電線６１との外径とは略同一である。光ケーブル２においては、抗張力体４０は、チューブ２０と電磁シールド層５０との間において電線６１及びフィラー７０の隙間を埋めるように設けられている。
［第３実施形態］

図３は、本発明に係る光ケーブルの第３実施形態の構成を示す断面図である。図３における断面は、光軸に直交する面に沿ってとられた断面である。図３に示されるように、光ケーブル４は、光ファイバ心線１０に代えて光ファイバテープ心線１４を備える点で、第１実施形態に係る光ケーブル１と相違している。

光ファイバテープ心線１４は、光ファイバ心線１０と同様に、チューブ２０に収容されている。光ファイバテープ心線１４は、複数（例えば２の倍数本、ここでは４本）の光ファイバ心線が並列配置されて一体化されたものである。光ファイバテープ心線１４を構成する各光ファイバ心線の開口数は、例えば、０．２５以上０．４５以下程度である。

以上説明したように、第１〜３実施形態に係る光ケーブル１，２，４においては、チューブ２０の曲げ剛性が９００Ｎ・ｍｍ^２以上であるので、光ケーブル１，２，４に加えられた側圧がチューブ２０に収容された光ファイバ心線１０に伝わることを抑制できる。また、チューブ２０内の空隙率が５０％以上であるので、光ファイバ心線１０同士が交差して押し合うことが抑制される。その結果、側圧に起因した伝送ロスの増加を抑制することができる。また、これらの光ケーブル１，２，４においては、チューブ２０の曲げ剛性が６０００Ｎｍｍ^２以下であるので、光ケーブル１，２，４が曲がり難くなることが避けられ、取り扱いが容易となる。

以上の実施形態は、本発明に係る光ケーブルの一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る光ケーブルは、上述した光ケーブル１，２，４に限定されない。本発明に係る光ケーブルは、特許請求の範囲に記された各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述した光ケーブル１，２，４を任意に変形したものとすることができる。例えば、第１，２実施形態に係る光ケーブル１，２においても、光ファイバ心線１０に代えて光ファイバテープ心線１４を適用することができる。

以下、図４，５を参照して、本発明に係る光ケーブルの実施例、及び比較例の特性について説明する。図４に示される実施例１〜９は、図１に示された光ケーブル１と同様の構成を有する光ケーブルである。図５に示される比較例１〜５は、図１に示された光ケーブル１において、チューブ２０の曲げ剛性や空隙率が上述した範囲でない場合の光ケーブルである。

図４，５の「曲げ剛性」は、実施例及び比較例のチューブの曲げ剛性を示している。図４，５の「ファイバの種類」において、「ＨＰＣＦ」は、コアがガラスからなると共にクラッドがプラスチックからなる光ファイバを示し、「ＡＧＦ」は、コア及びクラッドの両方がガラスからなる光ファイバを示している。図４，５の「光ファイバ心線径」はクラッドの外に樹脂が被覆された光ファイバ心線の径である。

また、図４，５の「側圧特性」とは、光ケーブルに側圧を加えたときの伝送ロス［ｄＢ］の値を示している。より具体的には、図４，５の「側圧特性」は、底面の幅が２５ｍｍ、側面が曲面（その断面が半径５ｍｍの半円）の試験用プレートを用いて、実施例及び比較例に係る光ケーブルに試験用プレートの側面を当てて１０００Ｎの荷重（側圧）を与えたときの伝送ロスの値を示している。ここでは、例えば、伝送ロスが１．０ｄＢ未満であるときに良好（合格）であるとする。

さらに、図４，５の「許容曲げ半径」とは、実施例及び比較例に係る光ケーブルを曲げたときに元に戻らない最小の曲げ半径の判定結果を示しており、その曲げ半径が１５ｃｍ未満であるときに○（優良）と判定し、１５ｃｍ以上３０ｃｍ未満であるときに△（合格）と判定し、３０ｃｍ以上であるときに×（不可）と判定した。

図４に示されるように、チューブの曲げ剛性が９００Ｎ・ｍｍ^２以上６０００Ｎ・ｍｍ^２以下の範囲であり、且つ、チューブ内の空隙率が５０％以上である実施例１〜９においては、側圧特性（伝送ロス）が１ｄＢ未満と良好であり、許容曲げ半径も○又は△であり良好であった。実施例１〜９において側圧特性が良好であるのは、曲げ剛性が比較的大きいチューブに空隙を十分に確保したことにより、側圧が光ファイバ心線に伝わりにくくなると共にチューブ内で光ファイバ心線が互いに押し合う状態にならないためであると考えられる。以上の結果から、実施例１〜９によれば、側圧に起因した伝送ロスの増加が抑制されると共に、曲げ易く取り扱いが容易となることが確認された。

これに対して、図５に示されるように、チューブの曲げ剛性が９００Ｎ・ｍｍ^２未満であり、且つ、チューブ内の空隙率が５０％以上である比較例１，２においては、許容曲げ半径は○と良好であるものの、側圧特性（伝送ロス）が１ｄＢ以上と良好でなかった。これは、チューブの曲げ剛性が小さすぎるためであると考えられる。一方、チューブの曲げ剛性が６０００Ｎ・ｍｍ^２よりも大きく、且つ、チューブ内の空隙率が５０％以上である比較例３においては、側圧特性（伝送ロス）は１ｄＢ未満と良好であるものの、許容曲げ半径が×と良好でなく取り扱いにくかった。これは、チューブの曲げ剛性が大きすぎるためであると考えられる。

他方、チューブの曲げ剛性が９００Ｎ・ｍｍ^２であり、且つ、チューブの空隙率が５０％未満である比較例４においては、許容曲げ半径は○と良好であるものの、側圧特性（伝送ロス）が１ｄＢ以上と良好でなかった。これは、チューブ内の空隙が十分でなく、光ファイバ心線が互いに押し合う状態であったためであると考えられる。以上のことから、チューブの曲げ剛性、或いはチューブ内の空隙率が上記の範囲内でない比較例１〜４にあっては、側圧に起因した伝送ロスの増加の抑制と、取り扱いの容易性とを両立することができないことが確認された。

１，２，３，４…光ケーブル、１０…光ファイバ心線、１４…光ファイバテープ心線、２０…チューブ、３０…外被、４０…抗張力体、５０…電磁シールド層、６１…電線。

Claims (6)

1. 複数の光ファイバ心線を含む光ケーブルであって、
   前記複数の光ファイバ心線を収容するチューブと、
   前記チューブを被覆する外被と、
   前記チューブと前記外被との間に配置された抗張力体と、を備え、
   前記チューブの曲げ剛性は、９００Ｎ・ｍｍ^２以上６０００Ｎ・ｍｍ^２以下であり、
   前記チューブ内の空隙率は、５０％以上である、
   ことを特徴とする光ケーブル。
2. 前記外被の曲げ剛性に対する前記チューブの曲げ剛性の比は、１．１以上１５０以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の光ケーブル。
3. 前記抗張力体と前記外被との間に配置された電磁シールド層をさらに備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ケーブル。
4. 前記チューブの外側に配置された電線をさらに備える、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ケーブル。
5. 前記複数の光ファイバ心線のそれぞれの開口数は、０．２５以上０．４５以下である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ケーブル。
6. 前記複数の光ファイバ心線のそれぞれのコア径が６０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ケーブル。

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