JP2015131733A - 光ファイバおよび光ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】良好な破断特性および優れた光学特性を有する光ファイバおよび光ケーブルを提供する。
【解決手段】光ファイバＢ１およびＢ２は、コア１１及びコア１１を取り囲むクラッド１２を含むガラス部分１８と、ガラス部分１８の表面を覆っており紫外線硬化樹脂を含む非剥離性樹脂層１３、及び非剥離性樹脂層１３を覆い紫外線硬化樹脂を含むバッファ層１６を含む樹脂部分１９と、を備える。コア１１の径は２０〜８０μｍであり、非剥離性樹脂層１３の外径は１２０〜１２７μｍであり、ガラス部分１８の曲げ剛性をＥＩ（ｇ）とし、樹脂部分１９の曲げ剛性をＥＩ（ｒ）としたときに、
ＥＩ（ｇ）≧ＥＩ（ｒ）
を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバおよび光ケーブルに関するものである。

インターコネクト分野に用いられる光ケーブルは、一般ユーザを対象にすることから、幹線系の光ケーブルよりも厳しい環境下で使用される。例えば、光ケーブルが１８０°近い角度で折り曲げられることを想定し、光ケーブルには、例えば半径１．５ｍｍ〜２ｍｍという小径の曲げが行われても、光ケーブル内部の光ファイバが破断し難いという破断特性が求められる。

良好な破断特性を得るためには、光ファイバのガラス径を細径化することが効果的である。通常、光ファイバのガラス径は１２５μｍであるため、ガラス径が１２５μｍより細い光ファイバが使用されると、それによって破断特性が改善する（例えば、特許文献１および２参照）。

特許第３５１８０８９号公報 米国特許第８１８９９７８号明細書

しかしながら、光ファイバのガラス径が細くなると、光ファイバのガラス部分の曲げ剛性ＥＩ（ｇ）の値と、光ファイバのガラス部分を覆う樹脂部分の曲げ剛性ＥＩ（ｒ）の値とによっては、光ファイバの光伝送損失が大きくなってしまうことを本発明者は見い出した。例えば、低温下での樹脂部分の収縮によってガラス部分が蛇行すると、伝送損失が大きくなってしまう。また、光ファイバを製造する際に樹脂部分の硬化収縮が発生してガラス部分が蛇行し、初期光学特性が低下するという問題点が生じる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、良好な破断特性に加えて、優れた光学特性を有する光ファイバを提供することを目的とする。また、この光ファイバを用いて、良好な破断特性及び優れた光学特性を有する光ケーブルを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る光ファイバは、コア及びコアを取り囲むクラッドを含むガラス部分と、ガラス部分の表面を密着して覆っており紫外線硬化樹脂を含む非剥離性樹脂層、及び非剥離性樹脂層を覆い紫外線硬化樹脂を含むバッファ層を含む樹脂部分と、を備え、コアの径が２０μｍ〜８０μｍの範囲内であり、非剥離性樹脂層の外径が１２０μｍ〜１２７μｍの範囲内であり、ガラス部分の曲げ剛性をＥＩ（ｇ）とし、樹脂部分の曲げ剛性をＥＩ（ｒ）としたときに、
ＥＩ（ｇ）≧ＥＩ（ｒ）
を満たす。

本発明によれば、良好な破断特性および優れた光学特性を有する光ファイバおよび光ケーブルが提供される。

本実施形態の光ファイバの構造例を示す図である。図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本実施形態の光ファイバＢ１およびＢ２の例を示す図である。 本実施形態の光ファイバＢ１およびＢ２の屈折率プロファイルの構造例を示す図である。図２（ａ）は屈折率プロファイルＣ１を示し、図２（ｂ）は屈折率プロファイルＣ２を示し、図２（ｃ）は屈折率プロファイルＣ３を示す。 本実施形態の光ファイバＢ１およびＢ２のガラス部分の詳細図である。 本実施形態の光ファイバＢ１について、非剥離性樹脂層とバッファ層との間の密着力の測定方法を説明する図である。図４（ａ）は、型紙への光ファイバ接着時の平面図であり、図４（ｂ）は、切断部形成時の平面図であり、図４（ｃ）は、切断部折り曲げ時の斜視図である。 図５は、光ケーブルＡ１の構成例を示す断面図であって、光ケーブルＡ１の軸方向に垂直な断面を示している。 実施例１〜５について、光ファイバの各パラメーターおよび諸特性をまとめた表である。 実施例６〜１０について、光ファイバの各パラメーターおよび諸特性をまとめた表である。 比較例１〜５について、光ファイバの各パラメーターおよび諸特性をまとめた表である。 従来の光ファイバＢ３の構造例を示す図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明に係る光ファイバは、（１）コア及びコアを取り囲むクラッドを含むガラス部分と、ガラス部分の表面を密着して覆っており紫外線硬化樹脂を含む非剥離性樹脂層、及び非剥離性樹脂層を覆い紫外線硬化樹脂を含むバッファ層を含む樹脂部分と、を備え、コアの径が２０μｍ〜８０μｍの範囲内であり、非剥離性樹脂層の外径が１２０μｍ〜１２７μｍの範囲内であり、ガラス部分の曲げ剛性をＥＩ（ｇ）とし、樹脂部分の曲げ剛性をＥＩ（ｒ）としたときに、
ＥＩ（ｇ）≧ＥＩ（ｒ）
を満たしている。

この光ファイバでは、コア及びクラッドによって構成されるガラス部分の外径を従来よりも小さくして良好な破断特性を得るとともに、クラッドを覆う非剥離性樹脂により１２０μｍ〜１２７μｍの外径を保つことができる。また、コアの径が２０μｍ〜８０μｍであることにより、光源やフォトディテクタ（ＰＤ）などの受光部との結合損失も低減できる。加えて、この光ファイバでは、
ＥＩ（ｇ）≧ＥＩ（ｒ）
であることによって、紫外線硬化樹脂の硬化収縮や低温下での樹脂部分の収縮などによるガラス部分の蛇行が低減され、良好な破断特性及び優れた光学特性が得られる。

（２）上記の光ファイバは、非剥離性樹脂層の２３℃でのヤング率が６００ＭＰａ以上であることが好ましい。この光ファイバでは、非剥離性樹脂層の２３℃でのヤング率が６００ＭＰａ以上であると、光ファイバ端面研磨時に、非剥離性樹脂層の削られ過ぎが減少する。ガラス部分の露出が低減し、コネクタ部での光ファイバの破断が起こり難くなり、破断特性が良好となる。

（３）上記の光ファイバは、バッファ層が、プライマリ樹脂層およびセカンダリ樹脂層を含み、プライマリ樹脂層の２３℃でのヤング率が０．１ＭＰａ〜３．０ＭＰａの範囲内であり、セカンダリ樹脂層の２３℃でのヤング率が１００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲内であることが好ましい。この光ファイバでは、低ヤング率のプライマリ樹脂層と高ヤング率のセカンダリ樹脂層とがバッファ層に含まれることによって、側圧が加えられた際にも、マイクロベンド損失やガラス部分の外傷が低減し、良好な破断特性が維持される。

（４）上記の光ファイバは、ガラス部分及び非剥離性樹脂層の１０ｍｍ長を５ｍｍ／ｍｉｎの引張速度でバッファ層から引き抜くプルアウト力測定を行った場合に、プルアウト力が２５０ｇ〜１７００ｇの範囲内であることが好ましい。この光ファイバでは、プルアウト力が２５０ｇ以上であることによって、低温時にも非剥離性樹脂層とバッファ層とが剥離し難くなる。また、１７００ｇ以下であることによって、バッファ層が除去される際に強い力を必要とせず、非剥離性樹脂層の表面に傷が入ることを低減できる。

（５）上記の光ファイバは、非剥離性樹脂層の８５℃でのヤング率をＥ［ＭＰａ］とし、非剥離性樹脂層の８５℃での９０度ピール試験におけるガラス密着力をＡ［Ｎ／ｍ］としたときに、８５℃でのＥとＡとの積であるＥＡが、
ＥＡ≧５００
を満たすことが好ましい。コネクタ付けされた光ファイバは−４０℃〜８５℃の温度範囲で使用されることがあるが、特に８５℃などの高温下においては、フェルール孔内に非剥離性樹脂を接着するために使用される接着剤が熱膨張して非剥離性樹脂を圧迫し、非剥離性樹脂がフェルール端面から飛び出して光ファイバがその端面で結合している状態を変化させて光伝送に影響を及ぼすおそれがある。この光ファイバによれば、上式を満たすことにより、例えば８５℃などの高温下であっても、非剥離性樹脂層の飛び出しが低減し、光伝送への影響を抑えることができる。

（６）上記の光ケーブルは、上記いずれかの光ファイバと、光ファイバを覆う外被と、を備えることが好ましい。この光ケーブルによれば、上記いずれかの光ファイバを備えることにより、良好な破断特性および優れた光学特性が得られる。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態にかかる光ファイバおよび光ケーブルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、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。

図１および図９は、光ファイバの構造例を示す図である。図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本実施形態の光ファイバＢ１およびＢ２の軸方向に垂直な断面の構造例を示す図であり、図９は、従来の（本発明ではない）光ファイバＢ３の軸方向に垂直な断面の構造例を示す図である。光ファイバＢ１およびＢ２は、コア１１およびクラッド１２を含むガラス部分１８と、非剥離性樹脂層１３及びバッファ層１６を含む樹脂部分１９とを備える。コア１１およびクラッド１２はガラスを主に含み、クラッド１２はコア１１を取り囲んでいる。一実施例では、コア１１およびクラッド１２は例えば石英ガラスなどのガラスから成る。ガラス部分１８の詳細な構造は後述する（図３を参照）。非剥離性樹脂層１３は、紫外線硬化樹脂を主に含む。非剥離性樹脂層１３は、ガラス部分１８の表面（本実施形態ではクラッド１２の表面）を密着して覆っており、コネクタ接続等の際にも非剥離性樹脂層１３は除去されない。光ファイバＢ１では、非剥離性樹脂層１３は、プライマリ樹脂層１４とセカンダリ樹脂層１５とによって覆われている。プライマリ樹脂層１４とセカンダリ樹脂層１５とはバッファ層１６を構成しており、紫外線硬化樹脂を主に含む。光ファイバＢ２では、非剥離性樹脂層１３は、樹脂層１７によって覆われている。樹脂層１７は、単層でバッファ層１６を構成しており、紫外線硬化樹脂を主に含む。これらのように、バッファ層１６は、例えば、樹脂層１７などの単層から成ってもよく、プライマリ樹脂層１４およびセカンダリ樹脂層１５などの複数層から成ってもよい。なお、光ファイバＢ３のコア１１およびクラッド１２もまた、ガラスから成る。但し、光ファイバＢ３では、クラッド１２とプライマリ樹脂層１４との間に非剥離性樹脂層は設けられていない。

図２は、光ファイバＢ１およびＢ２の屈折率プロファイルの例を示す図である。図２（ａ）の屈折率プロファイルＣ１は、ＧＩ（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）プロファイルである。このＧＩプロファイルは、コア１１の屈折率分布であるコア屈折率分布１１Ｃと、クラッド１２の屈折率分布であるクラッド屈折率分布１２Ｃとを有する。クラッド屈折率分布１２Ｃは、コア屈折率分布１１Ｃの周囲に隣接して配置され、コア屈折率分布１１Ｃよりも屈折率が小さい。図２（ｂ）の屈折率プロファイルＣ２は、ディプレスト部１８Ｃがコア屈折率分布１１Ｃに隣接している構造を有する。ディプレスト部１８Ｃは、クラッド屈折率分布１２Ｃよりも屈折率が小さい部分である。図２（ｃ）の屈折率プロファイルＣ３は、コア屈折率分布１１Ｃとディプレスト部１８Ｃとの間にインナークラッド１２Ｄが存在する構造を有する。屈折率プロファイルＣ２及びＣ３のように、光ファイバＢ１およびＢ２は、クラッド１２において、ディプレスト部１８Ｃを有してもよい。本実施形態の光ファイバＢ１およびＢ２では、小径曲げ時の破断特性だけでなく、曲げ特性も良好であるほうが好ましい。クラッド１２にディプレスト部１８Ｃが設けられることにより、曲げ特性を改善することができる。図３は、本実施形態の光ファイバＢ１およびＢ２のガラス部分の詳細な構造例を示す断面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）〜（ｃ）に示された屈折率プロファイルを有するガラス部分の構造を示している。すなわち、図３（ａ）に示されるガラス部分１８は、図２（ａ）に示されたコア屈折率分布１１Ｃに対応するコア１１を有し、クラッド屈折率分布１２Ｃに対応するクラッド１２を有している。また、ガラス部分１８は、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示されるガラス部分１８Ａ及び１８Ｂの何れかと置き換えられることができる。ガラス部分１８Ａは、コア１１及びクラッド１２Ａを有している。クラッド１２Ａは、図２（ｂ）に示されたディプレスト部１８Ｃに対応するクラッド１２ｐ、およびクラッド屈折率分布１２Ｃに対応するクラッド１２ｑを有している。ガラス部分１８Ｂは、コア１１及びクラッド１２Ｂを有している。クラッド１２Ｂは、図２（ｃ）に示されたインナークラッド１２Ｄに対応するクラッド１２ｒ、ディプレスト部１８Ｃに対応するクラッド１２ｓ、およびクラッド屈折率分布１２Ｃに対応するクラッド１２ｔを有している。

本発明者は、光ファイバＢ１およびＢ２において、コア１１の径、非剥離性樹脂層１３の外径、および曲げ剛性が特定の範囲内にあることによって、光ファイバＢ１およびＢ２の破断特性および光学特性が優れることを見い出した。具体的には、コア１１の径が２０μｍ〜８０μｍの範囲内であり、非剥離性樹脂層１３の外径が１２０μｍ〜１２７μｍの範囲内であり、ガラス部分１８の曲げ剛性をＥＩ（ｇ）とし、樹脂部分１９の曲げ剛性をＥＩ（ｒ）としたときに、
ＥＩ（ｇ）≧ＥＩ（ｒ）
が満たされると、光ファイバＢ１およびＢ２の破断特性および光学特性が優れることを見出した。以下、これらの条件とその作用効果について詳細に説明する。コア１１の径が２０μｍ〜８０μｍの範囲内の値を有することにより、光源や受光部との結合損失を効果的に低減し、優れた光学特性に寄与することができる。コア１１の径は、例えば２５μｍ〜６０μｍの範囲内であってもよい。ガラスから成るコア１１は、例えば図２（ａ）〜図２（ｃ）に示されたコア屈折率分布１１ＣのようなＧＩの屈折率プロファイルを有してもよく、その屈折率αは例えば１．８〜２．２であり、また、クラッド１２に対するコア１１の比屈折率差は例えば０．５％〜２．０％の範囲内である。コア１１の屈折率プロファイルがＧＩ型であることにより、ＳＩ（ＳｔｅｐＩｎｄｅｘ）型と比べて、光伝送の波長帯域を拡げることができる。光ファイバＢ１およびＢ２の波長帯域は、例えば１０００ＭＨｚ・ｋｍ以上である。

また、前述したように、良好な破断特性を得るためには光ファイバのガラス径を細径化することが効果的である。本実施形態では、ガラス部分１８の外径を従来よりも小さくすることによって良好な破断特性を得るとともに、ガラス部分１８を覆う非剥離性樹脂層１３によって外径の大きさを保つことができる。非剥離性樹脂層１３の外径については、１２０μｍ〜１２７μｍの範囲内の値を有することが好ましい。光ファイバＢ１およびＢ２はバッファ層１６が除去された状態でフェルール孔に挿入されるが、その際、光ファイバＢ１およびＢ２の非剥離性樹脂層１３とフェルールとは接着剤を介して固定される。通常、フェルールの孔径は１２５．５μｍ〜１２８μｍ程度であることから、挿入容易性を考慮すると、非剥離性樹脂層１３の外径は、例えばフェルールの孔径より若干細い１２７μｍ以下とされる。一方、非剥離性樹脂層１３の外径が１２０μｍ以上であることにより、コア１１の中心とフェルールの孔の中心とのずれが小さくなり、光源やフォトディテクタ（ＰＤ）などの受光部との結合損失が低減され、優れた光学特性に寄与することができる。

曲げ剛性については、ガラス部分１８の曲げ剛性をＥＩ（ｇ）、樹脂部分１９の曲げ剛性をＥＩ（ｒ）としたとき、ＥＩ（ｇ）がＥＩ（ｒ）以上となると、光ファイバＢ１およびＢ２の光学特性が良好になる。すなわち、ＥＩ（ｇ）がＥＩ（ｒ）を下回ると、樹脂部分１９の曲げ剛性が支配的となるため、例えば光ファイバＢ１およびＢ２のヒートサイクル試験が行われると、樹脂の収縮によりガラス部分１８が蛇行し、伝搬損失が増大する。また、製造時の紫外線硬化樹脂の硬化収縮による、ガラス部分１８の蛇行も発生し、初期光学特性が低下する。ただし、
ＥＩ（ｇ）≧ＥＩ（ｒ）
となる場合は、ガラス部分１８の剛性の方が大きいため、そのような現象は抑制される。つまり、光ファイバＢ２およびＢ３では、上式を満たすことにより、樹脂部分１９の硬化収縮や低温下での収縮などによるガラス部分１８の蛇行が低減されて伝送損失の増加が抑えられ、優れた光学特性が得られる。

なお、ガラス部分１８の曲げ剛性ＥＩ（ｇ）は、ガラスのヤング率（７３ＧＰａ）及びガラス部分１８の外径から計算される。樹脂部分１９の曲げ剛性ＥＩ（ｒ）は、樹脂部分１９に含まれる各樹脂層のヤング率と各樹脂層の外径から計算される。層構造を有する円柱（もしくは円筒）構造物の曲げ剛性Ｄは、ｉ番目の層のヤング率をＧ_ｉとし、ｉ番目の層の断面二次モーメントをＩ_ｉとすると、下記の式で計算される。
Ｄ＝ΣＧ_ｉ×Ｉ_ｉ
ここで、ｉ番目の層の断面二次モーメントＩ_ｉは、ｉ番目の層の半径をＲ_ｉとし、（ｉ−１）番目の層の半径をＲ_ｉ−１とすると、
Ｉ_ｉ＝π（Ｒ_ｉ ^４−Ｒ_ｉ−１ ^４）/６４
で表される。

本実施形態では、非剥離性樹脂層１３およびバッファ層１６は、紫外線硬化樹脂から成る。紫外線硬化樹脂は、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレートなどのオリゴマー、単官能または多官能の（メタ）アクリレートモノマー、アミン含有モノマー、ビニルモノマー、脂環式エポキシモノマー、単官能または多官能エポキシモノマー、オキセタンモノマー、光ラジカル開始剤、光酸発生剤、光増感剤、シランカップリング剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤などから成る。ガラス部分１８と密着する非剥離性樹脂層１３は、例えば、シランカップリング剤を含有することができる。シランカップリング剤の添加によって、非剥離性樹脂層１３とガラス部分１８との密着力が向上する。シランカップリング剤は、ガラス界面の微小傷を修復し、ガラスの破断特性を向上させる効果も有している。

シランカップリング剤の反応性向上のために、紫外線硬化樹脂は酸性物質を含有してもよい。酸性物質としては、例えば、（メタ）アクリル酸などのカルボン酸、光酸発生剤などが例として挙げられる。光酸発生剤は、Ａ^＋Ｂ⁻の構造をとるオニウム塩であることが好ましい。このオニウム塩としては、スルフォニウム塩やヨードニウム塩などが例として挙げられる。動疲労特性が高いと、破断特性が改善される効果があるため、動疲労特性は、例えば１８以上であり、或いは２２以上である。動疲労特性は、ＦＯＴＰ−２８（米国電気通信工業会（ＴＩＡ）の規格）の試験方法に従って測定される。

なお、非剥離性樹脂層１３は、その上に被覆される樹脂被覆層が光ファイバの被覆除去治具（例えば住友電工製ＪＲ−２５など）によって除去される場合に、当該非剥離性樹脂層１３の内側の層（本実施形態ではガラス部分１８）に密着した状態が保たれ、当該非剥離性樹脂層１３の上の層（本実施形態ではバッファ層１６）のみが除去される被覆層をいう。ガラス部分１８と非剥離性樹脂層１３との密着力は、９０度ピール試験で例えば３Ｎ/ｍ以上であり、或いは１５Ｎ/ｍ以上である。

光ファイバＢ１およびＢ２の破断特性および光学特性は、クラッド１２の外径（クラッド径）や開口数（ＮＡ）の調整によっても、良好なものとなることができる。クラッド径は、光学的特性及び機械強度の確保のため、例えば８０μｍ〜１１０μｍの範囲内とされ、或いは、８０μｍ〜１００μｍの範囲内とされる。クラッド径（すなわちガラス部分１８の外径）が１１０μｍ以下であることにより、小径曲げ時の破断特性が更に改善する。クラッド径（ガラス部分１８の外径）が８０μｍ以上であることにより、光ファイバＢ１およびＢ２に、十分なしなやかさや丈夫さが生じ、フェルール孔に挿入されることが容易となる。このため、コネクタ取り付け時の作業性が良好となり、製造上好適となる。

ＮＡ値は、例えば０．１５〜０．３０の範囲内とされる。ＮＡ値が０．１５以上であることによって、例えば半径５ｍｍ程度といった光ファイバＢ１およびＢ２の取扱いの際に起こりうる曲げ半径においても、伝送損失の悪化を抑制することができる。従って、通信が途切れることを低減し、インターコネクト分野に適した光ファイバを提供できる。また、ＮＡ値が０．３０以下であることによって、光源やＰＤなどの受光部との結合損失を低減し、優れた光学特性に寄与することができる。

光ファイバＢ１およびＢ２の更なる破断特性の向上のために、非剥離性樹脂層１３のヤング率が調整されてもよい。光ファイバＢ１およびＢ２は、最終的にケーブル化され、光ケーブル端末がコネクタ付けされて使用される。この際、光ケーブル端末では、光ファイバＢ１およびＢ２のバッファ層１６が除去されたのち、ガラス部分１８及び非剥離性樹脂層１３がフェルールに挿入され、両者が接着剤で固定された後に、光ファイバ端面が平滑化のために研磨される。ガラス部分１８のヤング率（約７３ＧＰａ）と比べて、非剥離性樹脂層１３のヤング率は小さいので、この研磨の際、非剥離性樹脂層１３が削られる量は、ガラス部分１８が削られる量よりも多くなる。そして、非剥離性樹脂層１３が削られる量が多いほど、ガラス部分１８の露出領域が拡がってしまう。

本発明者は、光ファイバＢ１およびＢ２において、非剥離性樹脂層１３の２３℃でのヤング率が６００ＭＰａ以上であることにより、光ファイバＢ１およびＢ２の破断特性を更に向上させ得ることを見出した。すなわち、クラッド１２を収容する非剥離性樹脂層１３のヤング率が６００ＭＰａ以上になると、非剥離性樹脂層１３の削られる量が抑えられ、ガラス部分１８の露出領域を、例えば２μｍ以下といった小さな領域とすることができる。従って、コネクタ部での光ファイバの破断が効果的に低減される。非剥離性樹脂層１３の２３℃でのヤング率は、１０００ＭＰａ以上であってもよい。これにより、上記効果を顕著に奏することができる。

また、光ファイバＢ１およびＢ２において、バッファ層１６が、プライマリ樹脂層１４とセカンダリ樹脂層１５とを含む場合、プライマリ樹脂層１４の２３℃でのヤング率は例えば０．１ＭＰａ〜３．０ＭＰａの範囲内であり、セカンダリ樹脂層１５の２３℃でのヤング率は例えば１００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲内である。

光ファイバＢ１およびＢ２に側圧が加えられた際に、バッファ層１６が上記のような低ヤング率のプライマリ樹脂層１４と高ヤング率のセカンダリ樹脂層１５とを含むことによって、マイクロベンド損失やガラス部分１８の外傷を低減することができる。また、バッファ層１６が単層（樹脂層１７）からなる場合、バッファ層１６の２３℃でのヤング率は例えば１０ＭＰａ〜２０００ＭＰａの範囲内である。なお、セカンダリ樹脂層１５の表面に着色層（インク層、不図示）がコーティングされてもよく、或いは、セカンダリ樹脂層１５の周囲に他の樹脂層が設けられてもよい。ただし、上述の通り、ガラス部分１８の曲げ剛性をＥＩ（ｇ）、着色層や他の樹脂層を含む樹脂部分１９の曲げ剛性をＥＩ（ｒ）としたとき、
ＥＩ（ｇ）≧ＥＩ（ｒ）
となることが好ましい。

図４は、光ファイバＢ１について、非剥離性樹脂層１３とバッファ層１６との密着力の測定方法を説明する図である（光ファイバＢ２についても、同様である）。本実施形態では、密着力は、ガラス部分１８及び非剥離性樹脂層１３の１０ｍｍ長を５ｍｍ／ｍｉｎの引張速度でバッファ層１６から引き抜くプルアウト力測定によって評価される。なお、プルアウト力測定については、特開２００１−１９４５６５号公報に記載された測定方法を採用することができる。図４（ａ）は、型紙３２への光ファイバ接着時の平面図であり、図４（ｂ）は、切断部形成時の平面図であり、図４（ｃ）は、切断部折り曲げ時の斜視図である。

プルアウト力の測定に際しては、始めに、１０ｍｍ長の光ファイバＢ１と、型紙３２とが用意される。次に、図４（ａ）に示されるように、光ファイバＢ１の両端が各型紙３２から若干突出した状態で、光ファイバＢ１の両端部が各型紙３２に対して接着部材３３によって固定される。このとき、接着部材３３の縁部の位置は、各型紙３２の内側（光ファイバＢ１の中央側）の一辺に一致させられる。接着部材３３には、硬化した際に容易に変形しないもの、具体的には、例えば、東亞合成株式会社製の「ゼリー状アロンアルファ（登録商標）」などが用いられる。

光ファイバＢ１の型紙３２への固定後、図４（ｂ）に示されるように、一方の型紙３２の上述した一辺から適当な距離に位置する切断部３４ａにおいて、接着部材３３及び光ファイバＢ１が切断される。それとともに、一方の型紙３２の内側の一辺上に位置する切断部３４ｂにおいて、光ファイバＢ１のバッファ層１６のみが切断される。このとき、切断部３４ａでは、図４（ｃ）に示されように、型紙３２が９０度折り曲げられることにより確実に切断が行われる。切断部３４ｂでは、光ファイバ３１のバッファ層１６のみが切断され、非剥離性樹脂層１３に傷が付かないように注意が払われる。

光ファイバ３１の両端の型紙３２は、試験装置でチャッキングされる。切断部３４ａと切断部３４ｂとの間がチャッキングしないように注意が払われる。プルアウト力の測定時には、速度５ｍｍ/ｍｉｎで型紙３２同士が引き離され、その結果、切断部３４ａと切断部３４ｂとの間の非剥離性樹脂層１３および、これより内側の部材（ガラス部分１８）が、バッファ層１６から引き抜かれる。非剥離性樹脂層１３等の部材がバッファ層１６から完全に引き抜かれるまで、型紙３２同士が引き離され続け、その間に測定された引抜耐力の最大値がプルアウト力である。

光ファイバＢ１およびＢ２において、光ファイバ長を１０ｍｍとし、引張速度を５ｍｍ／ｍｉｎとしたときに、非剥離性樹脂層１３のバッファ層１６に対するプルアウト力は例えば２５０ｇ〜１７００ｇの範囲内である。このようなプルアウト力を有することにより、非剥離性樹脂層１３とバッファ層１６との密着力が適正に保たれ、低温時にもバッファ層１６が剥離し難くなる。具体的には、プルアウト力が２５０ｇ以上であることにより、非剥離性樹脂層１３とバッファ層１６との間の密着力が大きくなり、低温時に非剥離性樹脂層１３とバッファ層１６との剥離が抑えられる。従って、剥離により生じる隙間の気泡が、光ファイバＢ１およびＢ２に側圧を与えることを防ぎ、伝搬損失の増加を抑制できる。一方、プルアウト力が１７００ｇ以下であることにより、バッファ層１６が除去し易くなって、バッファ層１６が除去される際に非剥離性樹脂層１３の表面に傷が入ることを低減できる。プルアウト力は、例えば３００ｇ〜１５００ｇの範囲内であってもよい。プルアウト値の低減には、非剥離性樹脂層１３またはバッファ層１６に、例えば紫外線硬化性を有する反応性シリコーンやシリコーンオイルなどの剥離剤が添加されればよい。

また、コネクタ付けされた光ファイバＢ１およびＢ２は、−４０〜８５℃の温度範囲で使用されることがある。このため、特に、８５℃などの高温下では、バッファ層１６が除去されて露出した非剥離性樹脂層１３とフェルールとを接着する接着剤がフェルール孔内において熱膨張し、非剥離性樹脂層１３を圧迫して、非剥離性樹脂層１３がフェルール端面から飛び出すことがある。この飛び出し量が大きいと、光を遮断し、光伝送に影響を及ぼすことがある。

本発明者は、非剥離性樹脂層１３の８５℃でのヤング率をＥ［ＭＰａ］とし、非剥離性樹脂層１３の８５℃での９０度ピール試験におけるガラス密着力をＡ［Ｎ／ｍ］としたときに、８５℃でのＥとＡとの積であるＥＡが、
ＥＡ≧５００
を満たすとき、光ファイバＢ１およびＢ２の光学特性が良好になることを見出した。すなわち、ＥＡがこの条件を満たせば、非剥離性樹脂層１３の高温でのヤング率あるいはガラス密着力が高くなり、非剥離性樹脂層１３のフェルール端面からの飛び出しが抑えられる。このＥＡは、例えば９００以上であってもよい。なお、ＥＡ値は、ヒートサイクルの後の低温特性改善にはあまり影響を与えない。

また、光ケーブルに本実施形態の光ファイバＢ１およびＢ２が用いられることによって、光ケーブルの破断特性および光学特性が良好になる。図５は、光ケーブルＡ１の構成例を示す断面図であって、光ケーブルＡ１の軸方向に垂直な断面を示している。図５に示されるように、光ケーブルＡ１は、一又は複数（図には複数を例示）の光ファイバＢ１（またはＢ２）と、光ファイバＢ１（またはＢ２）を覆う外被２１とを備える。外被２１は、略円筒状を呈しており、複数の光ファイバＢ１（またはＢ２）を保護するために設けられる。複数の光ファイバＢ１（またはＢ２）を除く外被２１の内部空間には、繊維状のケブラー２２が配置されている。ケブラー２２は、光ケーブルＡ１の抗張力を高めて光ファイバＢ１（またはＢ２）の断線を防止する。光ファイバの数は用途に応じて決定される。光ファイバは図５に示す単心線に限らず光ファイバテープ心線としてもよい。

以上、本実施形態にかかる光ファイバＢ１およびＢ２によれば、ガラス径の小径化による良好な破断特性が得られた上で、光源やフォトディテクタ（ＰＤ）などの受光部との結合損失も低減できる。加えて、光ファイバＢ１およびＢ２では、
ＥＩ（ｇ）≧ＥＩ（ｒ）
であると、紫外線硬化樹脂の硬化収縮などによる光ファイバＢ１およびＢ２のガラス部分の蛇行が防止され、良好な初期光学特性が得られる。

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、光ファイバのコア径（コアの外径）、クラッド径（クラッドの外径）、非剥離性樹脂径（非剥離性樹脂層の外径）、プライマリ径（プライマリ樹脂層の外径）、およびセカンダリ径（セカンダリ樹脂層の外径）などは、下記の実施例に限定されない。

図６は、実施例１〜５について、光ファイバの各パラメーターおよび諸特性をまとめた表である。図７は、実施例６〜１０について、光ファイバの各パラメーターおよび諸特性をまとめた表である。図８は、比較例１〜５について、光ファイバの各パラメーターおよび諸特性をまとめた表である。本実施例および本比較例では、各光ファイバは屈折率プロファイルＣ１（図２（ａ）を参照）を有し、コアの比屈折率差Δは１．１％であった。

光ファイバの各樹脂層のヤング率の測定にあたっては、樹脂厚２００μｍの硬化シートが作製された。紫外線光量は、１Ｊ／ｃｍ^２とした。ヤング率の測定にあたっては、ＪＩＳ Ｋ７１１３に基づき、２号型試験片のダンベルが使用され、引張速度１ｍｍ/ｍｉｎでの引張試験が実施された。ヤング率は、２．５％歪の割線式により算出された。

ガラス密着力の測定にあたっては、平板ガラスの上に樹脂がコーティングされ、光量１Ｊ／ｃｍ^２の紫外線が照射された。厚み２００μｍの樹脂層が形成された。ガラス密着力［Ｎ/ｍ］の測定は、９０度ピール試験により行われた。

初期光学特性の評価にあたっては、長さ１０００ｍの光ファイバの初期の伝送損失が、波長８５０ｎｍの光パルス試験器（ＯＴＤＲ）によって測定された。測定温度は２３℃とした。ダミーファイバ、すなわち、光源から測定試料の光ファイバまで光を伝える光ファイバとしては、評価対象の光ファイバと同種の光ファイバが用いられた。ダミーファイバの長さは、１ｋｍとした。初期光学特性は、初期の伝送損失［ｄＢ／ｋｍ］によって評価された。初期光学特性の評価基準は、下記の通りである。
○・・・５ｄＢ／ｋｍ未満
△・・・５ｄＢ／ｋｍ以上〜８ｄＢ／ｋｍ未満
×・・・８ｄＢ／ｋｍ以上

温度特性の評価にあたっては、長さ１０００ｍの光ファイバが、−４０℃下に２時間置かれ、その後、８５℃下に２時間置かれ、再び−４０℃下に２時間置かれるというヒートサイクルが５回繰り返された。光ファイバの伝送損失が、波長８５０ｎｍの光パルス試験器（ＯＴＤＲ）によって測定された。ヒートサイクル前の２３℃下の初期値との比較において、伝送損失の増加量の最大値［ｄＢ／ｋｍ］が評価された。ダミーファイバとして、被測定ファイバと同種の１ｋｍ長の光ファイバが用いられた。温度特性の評価基準は、下記の通りである。
○・・・０．１ｄＢ／ｋｍ未満
△・・・０．１ｄＢ／ｋｍ以上〜０．３ｄＢ／ｋｍ未満
×・・・０．３ｄＢ／ｋｍ以上

破断特性の評価にあたっては、光ファイバが直径３ｍｍのマンドレルに１ターン巻き付けられた。破断特性は、光ファイバが破断するまでの時間によって評価された。破断特性の評価基準は、下記の通りである。
○・・・１ヵ月（３０日）以上
△・・・１週間以上〜１ヵ月未満
×・・・１週間未満

研磨特性の評価にあたっては、光ファイバがＦＣコネクタに固定された。固定後、表面粗さ１〜１０μｍの研磨紙が用いられ、ＰＣ研磨が実施された。研磨後の光ファイバ端面が、顕微鏡観察された。研磨特性は、非剥離性樹脂層が削れ、ガラスの側面がむき出しになっている長さ［μｍ］によって評価された。破断特性の評価基準は、下記の通りである。
○・・・１μｍ未満
△・・・１μｍ以上２μｍ未満
×・・・２μｍ以上

被覆除去性の評価にあたっては、住友電気工業製ストリッパーにより、プライマリ樹脂層およびセカンダリ樹脂層が除去された。被覆除去性は、密着している被覆が露出した際に、非剥離性樹脂層の表面に生じる傷の深さ［μｍ］によって評価された。
○・・・傷の深さが１μｍ未満
△・・・傷の深さが１μｍ以上２μｍ未満
×・・・傷の深さが２μｍ以上

樹脂の変動特性の評価にあたっては、光ファイバが、ジルコニア製フェルールに挿入され、エポキシ系接着剤によってＦＣコネクタに固定された。固定後、表面粗さ１〜１０μｍの研磨紙が用いられ、ＰＣ研磨（端面を凸球面状に研磨する）が実施された。コネクタは、温度８５℃、相対湿度８５％下で３０日間エージングされた。樹脂の変動特性は、コネクタ端面が顕微鏡観察され、初期状態に対する非剥離性樹脂層の変動量［μｍ］によって評価された。樹脂の変動特性の評価基準は、下記の通りである。
○・・・変動量５μｍ以下
△・・・変動量５μｍ以上１０μｍ以下
×・・・変動量１０μｍ以上

なお、上記の評価基準においては、「○（良好）」の光ファイバが信頼性上好ましいが、「△（標準）」の光ファイバであっても実用上は使用可能であるため、「△（標準）」以上を合格とした。

図６及び図７に示される実施例１〜１０に関しては、
ＥＩ（ｇ）≧ＥＩ（ｒ）
が満たされており、その結果、初期光学特性及び温度特性が良好または標準となっている。また、実施例１〜１０において非剥離性樹脂層の２３℃でのヤング率が６００ＭＰａ以上であり、その結果、研磨特性が良好または標準となっている。また、実施例１〜１０においてプルアウト力が２５０ｇ〜１７００ｇの範囲内であり、その結果、被覆除去性が良好または標準となっている。更に、実施例１〜１０では積ＥＡの値が５００以上となっており、その結果、樹脂の変動特性が良好または標準となっている。

上記に対し、図８に示される比較例１〜５のうち、比較例１〜４の光ファイバでは、
ＥＩ（ｇ）＜ＥＩ（ｒ）
となっているため、初期光学特性と温度特性は「×（不良）」である。また、比較例３の光ファイバでは、非剥離性樹脂層のヤング率（２３℃）が６００ＭＰａよりも小さいため、研磨特性は「×（不良）」である。更に、比較例３の光ファイバでは、ＥＡ（８５℃）の値が小さいため、樹脂の変動特性は「×（不良）」である。また、比較例５の光ファイバは、非剥離性樹脂層を備えておらず、クラッド径が従来と同じ１２５μｍであるため、破断特性は「×（不良）」である。

Ｂ１〜Ｂ３…光ファイバ、１１…コア、１２…クラッド、１３…非剥離性樹脂層、１４…プライマリ樹脂層、１５…セカンダリ樹脂層、１６…バッファ層、１７…樹脂層、１８…ガラス部分、１９…樹脂部分、３２…型紙、３３…接着部材、３４ａ…切断部、３４ｂ…切断部

Claims (6)

1. コア及び前記コアを取り囲むクラッドを含むガラス部分と、
   前記ガラス部分の表面を密着して覆っており紫外線硬化樹脂を含む非剥離性樹脂層、及び前記非剥離性樹脂層を覆い紫外線硬化樹脂を含むバッファ層を含む樹脂部分と、
   を備え、
   前記コアの径が２０μｍ〜８０μｍの範囲内であり、
   前記非剥離性樹脂層の外径が１２０μｍ〜１２７μｍの範囲内であり、
   前記ガラス部分の曲げ剛性をＥＩ（ｇ）とし、前記樹脂部分の曲げ剛性をＥＩ（ｒ）としたときに、
   ＥＩ（ｇ）≧ＥＩ（ｒ）
   を満たす、光ファイバ。
2. 前記非剥離性樹脂層の２３℃でのヤング率が６００ＭＰａ以上である、請求項１に記載の光ファイバ。
3. 前記バッファ層が、プライマリ樹脂層およびセカンダリ樹脂層を含み、
   前記プライマリ樹脂層の２３℃でのヤング率が０．１ＭＰａ〜３．０ＭＰａの範囲内であり、
   前記セカンダリ樹脂層の２３℃でのヤング率が１００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲内である、請求項１又は２に記載の光ファイバ。
4. 前記ガラス部分及び前記非剥離性樹脂層の１０ｍｍ長を５ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で前記バッファ層から引き抜くプルアウト力測定を行った場合に、
   プルアウト力が２５０ｇ〜１７００ｇの範囲内である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバ。
5. 前記非剥離性樹脂層の８５℃でのヤング率をＥ［ＭＰａ］とし、
   前記非剥離性樹脂層の８５℃での９０度ピール試験におけるガラス密着力をＡ［Ｎ／ｍ］としたときに、
   ８５℃でのＥとＡとの積であるＥＡが、
   ＥＡ≧５００
   を満たす、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ファイバ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ファイバと、
   前記光ファイバを覆う外被と、
   を備える、光ケーブル。
   

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