JP2017009922A - 光ファイバケーブル、光ファイバケーブルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げた際の損失増加を抑制することが可能な光ファイバケーブル等を提供する。
【解決手段】光ファイバユニット５は、複数層に配置される。光ファイバケーブル１の長手方向に垂直な断面において、内層外接円１５よりも中心側を内層１５ａとし、内層外接円１５よりも外側であって、押さえ巻き７の内面側を外層１７ａとする。内層１５ａにおける光ファイバ心線３の占積率よりも、外層１７ａにおける光ファイバ心線３の占積率の方が低く、内層１５ａにおける光ファイバ心線３同士の間隔よりも、外層１７ａにおける光ファイバ心線３同士の間隔が広い。このため、内層１５ａにおける光ファイバ心線３と比較して、外層１７ａにおける光ファイバ心線３の方が、外層１７ａ内においてより自由に移動しやすい。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光ファイバ心線からなる光ファイバケーブル等に関するものである。

近年、インターネットの普及に伴い、光ファイバを一般家庭に直接引き込んで高速通信サービスを実現するＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）が急速に拡大している。一般に、ＦＴＴＨに用いられる光ファイバケーブルには、大容量のデータ通信に対応すべく光ファイバの集合体が収容されている。

このような光ファイバケーブルとしては、スロットロッドを使用せず、２本のテンションメンバが備えられた外被で覆った光ファイバケーブルが提案されている。例えば、光ファイバテープ心線の外周に、緩衝材としてヤーン（ポリエステル繊維、アラミド繊維、ＰＰ繊維など）が集合され、その外周にシースが被覆されたものがある（特許文献１）。

また、光ファイバテープ心線の外周に、押さえ巻きテープを縦添えし、その外周にシースが被覆された光ファイバケーブルがある（特許文献２）。

特開２００６−３３７５８１号公報 特開２００１−３４３５７１号公報

このようなスロットロッドを用いず、２本のテンションメンバを構成する光ファイバケーブルは、光ファイバケーブルの曲げ方向性がある。すなわち、２本のテンションメンバを結ぶ線を中立軸とする曲げ方向に対しては、光ファイバケーブルを容易に曲げることができる。一方、それと直交する側には光ファイバケーブルを曲げることができず、無理に光ファイバケーブルを曲げようとすると、テンションメンバが外被を突き破ってしまう場合もある。これは、テンションメンバの剛性が強く、極端な圧縮、伸びができないためである。

このように光ファイバケーブルの曲げ方向が決まっている場合、光ファイバケーブルを曲げたときの曲げの中立軸に近い位置にある光ファイバと中立軸から大きく外れた位置にある光ファイバとでは、光ファイバにかかる歪みが異なる。このため、光ファイバケーブルを曲げた際の伝送特性が異なる。

このように、光ファイバケーブルを曲げた際に、中立軸の中心に近い位置にある光ファイバは歪みが小さく損失増加も小さいが、中立軸から離れた位置にある光ファイバには、引張り歪みや圧縮歪が加わり、損失増加が発生する。この損失増加は、特に、中立軸から離れるほど顕著となる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、曲げた際の損失増加を抑制することが可能な光ファイバケーブル等を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために第１の発明は、複数の光ファイバ心線からなる光ファイバユニットと、前記光ファイバ心線の長手方向に垂直な断面において、複数の前記光ファイバユニットの外周側に設けられるテンションメンバと、前記テンションメンバおよび前記光ファイバユニットを覆うように設けられる外被と、を具備し、複数の前記光ファイバユニットは、少なくとも、前記断面における中心近傍の内層に配置される前記光ファイバユニットと、前記内層の外周側に形成される外層に配置される前記光ファイバユニットと、の複数層に区分され、前記断面において、前記内層における前記光ファイバ心線が占める占積率よりも、前記外層における前記光ファイバ心線が占める占積率の方が低いことを特徴とする光ファイバケーブルである。

複数の前記光ファイバユニットは、３層以上の複数層に区分され、前記内層から、最外層に行くにつれて、各層における前記光ファイバ心線が占める占積率が小さくなってもよい。

前記光ファイバ心線は、複数の光ファイバ素線が整列して形成され、隣り合う光ファイバ素線同士が、光ファイバ素線の長手方向に対して間欠的に接着された光ファイバテープ心線であることが望ましい。

第１の発明によれば、光ファイバユニットが光ファイバケーブルの中心側から複数層に形成され、内層における光ファイバ心線が占める占積率よりも、外層における光ファイバ心線が占める占積率の方が低い。このため、内層と比較して、外層の光ファイバ心線同士の間の隙間が大きく、層内で光ファイバ心線が移動しやすい。この結果、曲げに伴う引張り歪みや圧縮歪が加わった際に、光ファイバ心線が移動することで、この応力を緩和することができる。また、全体の占積率を小さくする場合と比較して、内層の占積率が高いため、占積率の低下を最小限に抑えることが可能である。

このような効果は、３層以上の場合であっても、外層側に行くにつれて占積率を小さくすることで同様の効果を得ることができる。

また、光ファイバ心線が光ファイバテープ心線であって、各光ファイバ素線が、長手方向に対して間欠的に接着されれば、非接着部において、光ファイバ素線が自由に動くことができる。したがって、光ファイバ心線の形状が容易に変化することができる。

第２の発明は、中心部の内層を形成する複数の前記光ファイバユニットまたは複数の光ファイバ心線を所定の張力で撚り合わせる工程と、前記内層の外周側の外層を形成する複数の前記光ファイバユニットまたは複数の光ファイバ心線を所定の張力で撚り合わせる工程と、前記外層の複数の前記光ファイバユニットまたは複数の光ファイバ心線の外周に押さえ巻き部材を巻き付ける工程と、前記光ファイバ心線の長手方向に垂直な断面において、前記押さえ巻き部材の外周側にテンションメンバを配置するとともに、前記テンションメンバおよび前記押さえ巻き部材を覆うように外被を設ける工程と、を具備し、前記内層を形成する複数の前記光ファイバユニットまたは複数の光ファイバ心線を撚り合わせる際の張力よりも、前記外層を形成する複数の前記光ファイバユニットまたは複数の光ファイバ心線を撚り合わせる張力を小さくすることで、前記光ファイバ心線の長手方向に垂直な断面において、前記内層における前記光ファイバ心線が占める占積率よりも、前記外層における前記光ファイバ心線が占める占積率の方を低くすることを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法である。

本発明によれば、曲げた際の損失増加を抑制することが可能な光ファイバケーブル等を提供することができる。

光ファイバケーブル１を示す断面図。 光ファイバ心線３を示す斜視図。 光ファイバユニット５を撚り合わせる工程を示す概念図。 （ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線断面図。 光ファイバケーブル１ａを示す断面図。 光ファイバケーブル３０を示す断面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、光ファイバケーブル１を示す断面図である。光ファイバケーブル１は、スロットを用いないスロットレス型光ファイバケーブルであり、複数の光ファイバ心線３、押さえ巻き７、テンションメンバ９、引き裂き紐１１、外被１３等から構成される。なお、以下の説明において、複数の光ファイバ心線３の集合体を、単に光ファイバユニット５と称し、例えばバンドル材によって複数の光ファイバ心線３が束ねられたものであってもよく、バンドル材を有さずに、単に光ファイバ心線同士が撚り合わせられたものであってもよい。

光ファイバユニット５の外周には、押さえ巻き７が設けられる。押さえ巻き７は、縦添え巻きによって複数の光ファイバユニット５を一括して覆うように配置される。すなわち、押さえ巻き７の長手方向が光ファイバケーブル１の軸方向と略一致し、押さえ巻き７の幅方向が光ファイバケーブル１の周方向となるように光ファイバユニット５の外周に縦添え巻きされる。

押さえ巻き７の外周には、外被１３が設けられる。外被１３は、光ファイバケーブル１を被覆して保護するための層である。光ファイバケーブル１の長手方向に垂直な断面において、外被１３の内部には、光ファイバユニット５を挟んで対向する位置に一対のテンションメンバ９が設けられる。また、テンションメンバ９の対向方向と略直交する方向に、押さえ巻き７を挟んで対向するように引き裂き紐１１が設けられる。テンションメンバ９および引き裂き紐１１は、外被１３に埋設される。

光ファイバユニット５は、複数層に配置される。具体的には、光ファイバケーブル１の長手方向に垂直な断面において、内層外接円１５よりも中心側を内層１５ａとし、内層外接円１５よりも外側であって、押さえ巻き７の内面側を外層１７ａとする。すなわち、複数の光ファイバユニット５は、内層１５ａに配置される光ファイバユニット５と外層１７ａに配置される光ファイバユニット５に区分されるように複数層に積層されて配置される。なお、各層における光ファイバユニット５の配置数等は図示した例には限られず、各層に少なくとも一つの光ファイバユニット５が配置されればよい。

内層外接円１５は、内層１５ａを構成する光ファイバユニット５の束の外接円である。内層１５ａと外層１７ａは、別々に光ファイバユニット５が撚り合わせられて構成される。光ファイバユニット５の撚り合わせ工程については詳細を後述する。

本発明では、内層１５ａにおける光ファイバ心線３の占積率よりも、外層１７ａにおける光ファイバ心線３の占積率の方が低い。すなわち、内層１５ａにおける光ファイバ心線３同士の間隔よりも、外層１７ａにおける光ファイバ心線３同士の間隔が広い。このため、内層１５ａにおける光ファイバ心線３と比較して、外層１７ａにおける光ファイバ心線３の方が、外層１７ａ内においてより自由に移動しやすい。

なお、各層における光ファイバ心線３の移動をより容易にするためには、光ファイバ心線３が、間欠的に接合されたテープ心線であることが望ましい。

図２は、光ファイバ心線３を示す斜視図である。光ファイバ心線３は、光ファイバ素線２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが並列に接着されて構成される。なお、光ファイバ心線３を構成する光ファイバ素線の本数は、図示した例には限られない。

図２に示すように、本発明では、それぞれ隣り合う光ファイバ素線２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ同士が、所定の間隔をあけて間欠的に接着部６で接着されることが望ましい。また、隣り合う光ファイバ素線同士の接着部６は、光ファイバ心線３の長手方向に対してずれて配置されることが望ましい。例えば、互いに隣り合う接着部６が、光ファイバ心線３の長手方向に半ピッチずれて形成されることが望ましい。なお、接着部６の長さおよびピッチは図示した例には限られない。

このように、接着部６を光ファイバ心線３の長手方向に対して間欠的に配置することで、非接着部においては、隣り合う光ファイバ素線２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ同士を、光ファイバ素線２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの並列方向に対して、容易に折り畳む（折り曲げる）ことができる。このため、各層において、光ファイバ心線３が容易に移動することができる。

なお、内層１５ａの占積率とは、内層外接円１５の面積に対する、内層１５ａを構成する全ての光ファイバ心線３の断面積の総和の比である。同様に、外層１７ａの占積率とは、外層外接円（押さえ巻き７の内周面）であって、内層１５ａの面積を差し引いたドーナツ部分の面積に対する、外層１７ａを構成する全ての光ファイバ心線３の断面積の総和の比である。

次に、光ファイバユニット５の撚り合わせ工程について説明する。図３は、光ファイバユニット５を撚り合わせる工程を示す概念図である。なお、以下に示す例では、複数の光ファイバユニット５を撚り合わせる方法について説明するが、各層が複数の光ファイバユニットで構成されるのではなく、複数の光ファイバ心線で構成される場合（すなわち、単一の光ファイバユニットで構成される場合）には、複数の光ファイバ心線を同様に撚り合わせればよい。まず、予め、光ファイバ心線３を撚り合わせ、必要によりバンドル材等で束ねることで、光ファイバユニット５を製造する。得られた光ファイバユニット５は、例えばボビン等に巻き付けられる。

次に、光ファイバユニット５を撚り合わせて内層１５ａを構成する。図４（ａ）は、図３のＡ−Ａ線断面図である。複数の光ファイバユニット５をボビンより供給しながら、所定の張力で互いに撚り合わせることで、内層１５ａが構成される。この際、撚り合わせられた光ファイバユニット５の外接円が内層外接円１５となる。

次に、撚り合わせられた内層１５ａの外周には、さらに複数の光ファイバユニット５をボビンより供給しながら、所定の張力で互いに撚り合わせる。図４（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ線断面図である。これにより、外層１７ａが構成される。この際、撚り合わせられた光ファイバユニット５の外接円が外層外接円１７となる。なお、光ファイバユニット５を内層１５ａと外層１７ａの２層構造とする場合には、外層外接円１７は、外層１７ａの外周に巻き付けられる押さえ巻き７の内面とほぼ一致する。

ここで、内層１５ａを撚り合わせる際の張力よりも、外層１７ａを撚り合わせる際の張力を弱めることで、外層１７ａにおける占積率を内層１５ａにおける占積率よりも小さくすることができる。すなわち、各層を構成する光ファイバユニット５を撚り合わせる際の張力を適正に設定することで、各層の占積率を制御することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、外層１７ａの占積率が、内層１５ａの占積率よりも低い。このため、外層１７ａの光ファイバ心線３は断面内で移動しやすい。この結果、光ファイバケーブル１を曲げた際、光ファイバ心線３に引張応力や圧縮応力が生じても、光ファイバ心線３が移動することで、応力を緩和することができる。

また、内層１５ａの占積率は十分に高く、特に引張応力や圧縮応力が大きくなる外層１７ａの応力を緩和するため、効率よく光ファイバケーブル１を曲げた際の損失を低減することができるとともに、全体の占積率の低下を抑制することができる。

次に、第２の実施形態について説明する。図５は、光ファイバケーブル１ａを示す図である。なお、以下の説明において、光ファイバケーブル１と同様の機能を奏する構成については、図１等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図５において、簡単のため、光ファイバ心線３（光ファイバユニット５）の図示を省略する。

光ファイバケーブル１ａは、光ファイバケーブル１とほぼ同様の構成であるが、光ファイバユニット５（図示せず）が、３層構造である点で異なる。すなわち、光ファイバユニット５が、中心側から順に、内層１５ａ、中層１９ａ、外層１７ａの３層で配置される。

なお、内層１５ａは、内層外接円１５の内側であり、中層１９ａは、中層外接円１９の内側であって内層１５ａを除く部分であり、外層１７ａは、押さえ巻き７の内側であって、内層１５ａおよび中層１９ａを除く部分である。

この場合、内層１５ａにおける光ファイバ心線３の占積率よりも、中層１９ａにおける光ファイバ心線３の占積率の方が低い。また、中層１９ａにおける光ファイバ心線３の占積率よりも、外層１７ａにおける光ファイバ心線３の占積率の方が低い。すなわち、光ファイバケーブル１ａの外周側に行くにつれて、占積率が低くなる。

このように占積率を変えるためには、内層１５ａを撚り合わせる際の張力よりも、中層１９ａを撚り合わせる際の張力を弱め、さらに、中層１９ａを撚り合わせる際の張力よりも、外層１７ａを撚り合わせる際の張力を弱めればよい。このように、本発明では、複数層に撚り合わせられた光ファイバユニットに対して、中心から外側に行くにつれて、各層の占積率を低くすることで、全体の占積率の低下を抑制しつつ、光ファイバケーブルを曲げた際の損失の増加を抑制することができる。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、本発明では、光ファイバユニットの層数は限定されない。

次に、第３の実施形態について説明する。図６は、光ファイバケーブル３０を示す図である。光ファイバケーブル３０は、光ファイバケーブル１とほぼ同様の構成であるが、支持線３１が設けられる点で異なる。光ファイバケーブル３０は、自己支持型の光ファイバケーブルであり、首部を介して、支持線３１とケーブル部とが連結される。支持線３１は、例えば鋼線等であり、ケーブル部（光ファイバケーブル１と同様の構成）とは、外被１３によって一体で構成される。

光ファイバケーブル３０においても、内層１５ａにおける光ファイバ心線３の占積率よりも、外層１７ａにおける光ファイバ心線３の占積率の方が低い。すなわち、内層１５ａにおける光ファイバ心線３同士の間隔よりも、外層１７ａにおける光ファイバ心線３同士の間隔が広い。このため、内層１５ａにおける光ファイバ心線３と比較して、外層１７ａにおける光ファイバ心線３の方が、外層１７ａ内においてより自由に移動しやすい。なお、光ファイバケーブル３０においても、光ファイバユニット５の層数は、図示した例には限られない。

第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、本発明では、光ファイバケーブルの断面構造は、限定されることはない。

実際に、光ファイバケーブルを作成し、各層の占積率と曲げ時の損失増加について評価した。まず、４心の間欠光ファイバテープ心線を５枚束ねた光ファイバユニットを、内層に２ユニット、その外層に８ユニット撚り合わせた２層構造の光ファイバケーブルを製造した。なお、各層の光ファイバユニットを所定の張力で撚り合わせた後、不織布にて押さえ巻きし、ポリエステル撚糸を引き裂き紐とし、φ０．７ｍｍの鋼線をテンションメンバとして、図１に示す光ファイバケーブルを製造した。なお、外径は１２ｍｍであった。

また、同様に、８心の間欠光ファイバテープ心線を１０枚束ねた光ファイバユニットを、内層に４ユニット、その外層に９ユニット、さらにその外層に１２ユニット撚り合わせた３層構造の光ファイバケーブルを製造した。なお、各層の光ファイバユニットを所定の張力で撚り合わせた後、不織布にて押さえ巻きし、ポリエステル撚糸を引き裂き紐とし、φ０．７ｍｍの鋼線をテンションメンバとして、図５に示す光ファイバケーブルを製造した。なお、外径は２３ｍｍであった。

各層の占積率と曲げ時の損失増加評価結果を表１に示す。

各層の占積率は、光ファイバユニットの撚り合わせる際の張力を変更することで調整した。損失増加は、ＪＩＳ Ｃ ６８５１に規定される曲げ試験を実施し、損失の増加が見られたものを×とし、損失増加のなかったものを○とした。なお、曲げ直径とは、表に示した直径の円形部材に光ファイバケーブルを巻き付けることで曲げ試験を行った。

Ｎｏ．１、２は、前述した２層構造の光ファイバケーブルであり、Ｎｏ．３、４は前述した３層構造の光ファイバケーブルである。Ｎｏ．１の全体の占積率は５２％であり、Ｎｏ．２の全体の占積率は略５２％で、Ｎｏ．１と同等である。また、Ｎｏ．３の全体の占積率は５０％であり、Ｎｏ．４の全体の占積率は略５０％で、Ｎｏ．３と同等である。

結果より、外層側の占積率を小さくすることで、曲げ時の損失の増加を抑制することができることが分かる。この際、内層の占積率が高いため、全体の占積率を落とすことなく、損失増加を防止することができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、３０………光ファイバケーブル
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ………光ファイバ素線
３………光ファイバ心線
５………光ファイバユニット
６………接着部
７………押さえ巻き
９………テンションメンバ
１１………引き裂き紐
１３………外被
１５………内層外接円
１５ａ………内層
１７………外層外接円
１７ａ………外層
１９………中層外接円
１９ａ………中層
３１………支持線

Claims (4)

1. 複数の光ファイバ心線からなる光ファイバユニットと、
   前記光ファイバ心線の長手方向に垂直な断面において、複数の前記光ファイバユニットの外周側に設けられるテンションメンバと、
   前記テンションメンバおよび前記光ファイバユニットを覆うように設けられる外被と、
   を具備し、
   複数の前記光ファイバユニットは、少なくとも、前記断面における中心近傍の内層に配置される前記光ファイバユニットと、前記内層の外周側に形成される外層に配置される前記光ファイバユニットと、の複数層に区分され、
   前記断面において、前記内層における前記光ファイバ心線が占める占積率よりも、前記外層における前記光ファイバ心線が占める占積率の方が低いことを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 複数の前記光ファイバユニットは、３層以上の複数層に区分され、
   前記内層から、最外層に行くにつれて、各層における前記光ファイバ心線が占める占積率が小さくなることを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル。
3. 前記光ファイバ心線は、複数の光ファイバ素線が整列して形成され、
   隣り合う光ファイバ素線同士が、光ファイバ素線の長手方向に対して間欠的に接着された光ファイバテープ心線であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバケーブル。
4. 中心部の内層を形成する複数の前記光ファイバユニットまたは複数の光ファイバ心線を所定の張力で撚り合わせる工程と、
   前記内層の外周側の外層を形成する複数の前記光ファイバユニットまたは複数の光ファイバ心線を所定の張力で撚り合わせる工程と、
   前記外層の複数の前記光ファイバユニットまたは複数の光ファイバ心線の外周に押さえ巻き部材を巻き付ける工程と、
   前記光ファイバ心線の長手方向に垂直な断面において、前記押さえ巻き部材の外周側にテンションメンバを配置するとともに、前記テンションメンバおよび前記押さえ巻き部材を覆うように外被を設ける工程と、
   を具備し、
   前記内層を形成する複数の前記光ファイバユニットまたは複数の光ファイバ心線を撚り合わせる際の張力よりも、前記外層を形成する複数の前記光ファイバユニットまたは複数の光ファイバ心線を撚り合わせる張力を小さくすることで、前記光ファイバ心線の長手方向に垂直な断面において、前記内層における前記光ファイバ心線が占める占積率よりも、前記外層における前記光ファイバ心線が占める占積率の方を低くすることを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。

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