JP2021189231A - 光ファイバ心線、光ファイバテープ心線及び光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ力が付与された際にも損失増加の小さな光ファイバ心線等を提供する。【解決手段】光ファイバ心線３の中心には、コア１７とクラッド１９からなるガラスファイバが配置される。ガラスファイバの外周には樹脂製のプライマリ２１が配置され、プライマリの外周には樹脂製のセカンダリ２３が配置される。光ファイバ心線は、光ファイバ素線２５の最外周に、着色層２７が配置されて構成される。光ファイバ心線の着色層の厚さが５μｍ以上である場合に、着色層のヤング率が８００ＭＰａ以上であることが望ましい。なお、光ファイバ心線の着色層の厚さが７μｍ以上である場合には、着色層のヤング率が６５０ＭＰａ以上であればよい。【選択図】図３

Description

本発明は、曲げ力が付与された際にも損失増加の小さな光ファイバ心線等に関するものである。

光ファイバケーブルとしては、多数の光ファイバ心線およびテンションメンバが外被で被覆されたものが用いられている。

このような、光ファイバケーブルとしては、例えば、複数の光ファイバ心線が撚り合わせられてコアが形成され、コア両側にテンションメンバ（抗張力体）が配置され、それらが一括してシースで覆われた光ファイバケーブルがある（例えば特許文献１）。

特開２０１９−１０９４００号公報

特許文献１のような光ファイバケーブルは、例えば、長距離伝送やデータセンター間などの大量の情報を高密度に伝送するために用いられる。このため、光ファイバケーブルとしては、例えば光ファイバケーブルが曲げられた際の伝送損失の増加が少ないことが望ましい。このため、曲げられた際の損失増加が少ない、ＩＴＵ−Ｔ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ） Ｇ．６５７にカテゴライズされる光ファイバが主に用いられてきた。

これに対し、比較的コストが安価なＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２にカテゴライズされる光ファイバ、あるいは、長距離伝送を可能とするコア径を大きくしたＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５４にカテゴライズされる光ファイバは、光ファイバが曲げられた際の損失増加が比較的大きい。このため、これらの光ファイバを撚り合わせて光ファイバケーブルを製造すると、大きな損失増加が発生するおそれがある。

このように、損失増加を抑制するためには、比較的高価なＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５７にカテゴライズされる光ファイバを用いる必要があるが、より低コストで損失増加の小さな光ファイバケーブルが求められている。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、曲げ力が付与された際にも損失増加の小さな光ファイバ心線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、光ファイバ素線の最外周に着色層が配置された光ファイバ心線であって、前記着色層は、厚みが５μｍ以上であり、かつ、ヤング率が８００ＭＰａ以上であることを特徴とする光ファイバ心線である。

又は、光ファイバ素線の最外周に着色層が配置された光ファイバ心線であって、前記着色層は、厚みが７μｍ以上であり、かつ、ヤング率が６５０ＭＰａ以上であることを特徴とする光ファイバ心線であってもよい。

前記着色層は、厚みが７μｍ以上であり、かつ、ヤング率が８００ＭＰａ以上であることが望ましい。さらに、前記着色層のヤング率が１０００ＭＰａ以上であることが望ましい。

第１の発明によれば、着色層の厚みが所定以上であり、着色層のヤング率を所定以上とすることで、光ファイバ心線に曲げ力が加わった際の損失増加を抑制することができる。この際、特殊な光ファイバ素線を用いる必要がなく、比較的安価な光ファイバ素線を用いることができるため、コストを低減することができる。

第２の発明は、第１の発明にかかる光ファイバ心線が用いられ、前記光ファイバ心線が複数併設され、隣り合う前記光ファイバ心線同士が、長手方向に間欠的に接着されていることを特徴とする光ファイバテープ心線である。

第２の発明によれば、光ファイバ心線同士が間欠的に接着されているため、撚り合わせた状態で曲げた場合にも、光ファイバ心線同士が非接着部において自由に移動可能である。このため、損失増加を抑制することができる。

第３の発明は、第２の発明にかかる光ファイバテープ心線が用いられ、前記光ファイバテープ心線が複数本より合わせられたコアと、前記コアを覆うように設けられる外被と、を具備することを特徴とする光ファイバケーブルである。

第３の発明によれば、例えば超多芯の光ファイバケーブルであっても、曲げ力が加わった際の損失増加を抑制することができる。このため、比較的安価な光ファイバ素線を用いることができ、コストを低減することができる。

本発明によれば、曲げ力が付与された際にも損失増加の小さな光ファイバ心線等を提供することができる。

光ファイバケーブル１の断面図。 光ファイバテープ心線１５を示す図。 光ファイバ心線３の断面図。

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の断面図である。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ケーブルであり、コア４、テンションメンバ９、外被１３等により構成される。

コア４は、複数の光ファイバユニット５が撚り合わせられて形成される。また、光ファイバユニット５は、複数の光ファイバ心線３が撚り合わせられて形成される。なお、光ファイバ心線３は、例えば、長手方向に対して間欠的に接着された、間欠接着型の光ファイバテープ心線である。すなわち、コア４は、複数本の光ファイバテープ心線が撚り合わせられて形成される。

図２は、間欠接着型の光ファイバテープ心線１５を示す斜視図である。光ファイバテープ心線１５は、複数の単心の光ファイバ心線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが併設され、互いに接着されて形成される。なお、光ファイバ心線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを合わせて単に光ファイバ心線３とする。また、光ファイバテープ心線１５を構成する光ファイバの本数は、図示した例には限られない。

図２に示すように、本実施形態では、それぞれ隣り合う光ファイバ心線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ同士が、光ファイバテープ心線１５の長手方向に所定の間隔をあけて間欠的に接着部６で接着される。また、幅方向に隣り合う接着部６同士は、光ファイバテープ心線１５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、光ファイバテープ心線１５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を光ファイバテープ心線１５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心線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ同士を、光ファイバ心線３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、伝送損失の増大を抑制することができる。

図１に示すように、複数の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、テープ状の部材や不織布等であり、例えば縦添えによって複数の光ファイバユニット５の外周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複数の光ファイバユニット５の外周に縦添えされる。なお、押さえ巻き７は必ずしも必須ではなく、また、押さえ巻き７を含めてコア４と呼ぶ場合がある。

光ファイバケーブル１の長手方向に垂直な断面図において、コア４の両側方にはテンションメンバ９が設けられる。すなわち、一対のテンションメンバ９がコア４を挟んで対向する位置に設けられる。テンションメンバ９の詳細については後述する。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、コア４を挟んで対向するように引き裂き紐１１が設けられる。

コア４の外周には、外被１３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。すなわち、コア４（複数の光ファイバ心線３又は複数の光ファイバテープ心線１５）及びテンションメンバ９等を覆うように外被１３が設けられる。外被１３の外形は略円形である。外被１３は、例えばポリオレフィン系の樹脂である。

図３は、光ファイバ心線３の断面図である。光ファイバ心線３の中心には、コア１７とクラッド１９からなるガラスファイバが配置される。なお、ガラスファイバの外径は、通常約１２５μｍである。

ガラスファイバの外周には樹脂製のプライマリ２１が配置され、プライマリ２１の外周には樹脂製のセカンダリ２３が配置される。プライマリ２１及びセカンダリ２３の厚さは、それぞれ、通常１０〜６５μｍ程度である。なお、ガラスファイバ、プライマリ２１、セカンダリ２３を含めて光ファイバ素線２５とする。

光ファイバ心線３は、光ファイバ素線２５の最外周に、着色層２７が配置されて構成される。着色層２７は、一般的には数μｍ〜５μｍ程度の樹脂製であるが、本実施形態では、着色層２７は５μｍ以上であり、７μｍ以上であることがさらに望ましい。着色層２７の厚みを厚くする方法として、光ファイバ素線２５の外周に、着色材を複数回塗布して着色層２７を形成することが望ましい。

なお、着色層２７の厚みが厚くなりすぎると、光ファイバ心線３の外径が大きくなりすぎる。このため、光ファイバ心線３の外径が、全体として２５０μｍ±１５μｍの範囲に入るように、着色層２７の厚みの上限が設定されることが望ましい。

また、本実施形態において、光ファイバ心線３の着色層２７の厚さが５μｍ以上である場合に、着色層２７のヤング率が８００ＭＰａ以上であることが望ましい。

なお、一般的に、プライマリ２１のヤング率は、０．３〜１ＭＰａ程度であり、セカンダリ２３のヤング率は８００〜１０００ＭＰａ程度である。また、通常は、着色層２７には高いヤング率は要求されていないため、製造が容易な低ヤング率の樹脂が使用されることが多い。これに対し、本実施形態では、着色層２７は、セカンダリ２３とほぼ同じヤング率である。このように、着色層２７の厚みを厚くしてヤング率を高くすることで、従来の光ファイバ素線２５をそのまま用いつつ、より剛性の高い光ファイバ心線３を得ることができる。

ここで、本実施形態のように着色層２７のヤング率を高くすると、例えば、光ファイバテープ心線を高線速（例えば５００ｍ／分）で製造する際に、接着材を塗布するための金属製の治工具等との摩擦により、治工具等が摩耗する恐れがある。このため、着色層２７に非反応性のシリコーンを混ぜ込むことで、治工具等が摩耗しない程度に摩擦抵抗を低くすることができる。また、光ファイバテープ心線１５を分岐する際にも、接着剤の剥離も容易となる。

なお、光ファイバ心線３の着色層２７の厚さが７μｍ以上である場合には、着色層２７のヤング率が６５０ＭＰａ以上であればよい。さらに望ましくは、着色層２７は、厚みが７μｍ以上であり、かつ、ヤング率が８００ＭＰａ以上であることが望ましく、さらに着色層２７のヤング率は１０００ＭＰａ以上であることが望ましい。

なお、光ファイバケーブル１は、従来と同様の製造方法で製造することができる。この際、着色層２７として塗布する着色材として、ヤング率の高いものを選択し、所定以上の厚みとなるように、必要に応じて複数回の塗布によって着色層２７を形成すればよい。この際、着色材を用いて後述する方法でシートを作成して、シートを用いてヤング率を測定して、着色層２７のヤング率が所定のヤング率であることを確認することで、ヤング率の測定も容易である。このため、所定のヤング率の着色層２７を有する光ファイバケーブル１を確実に製造することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、着色層２７の厚みを厚くしてヤング率を高くするため、光ファイバ心線３の剛性を高めて、曲げ力に対する損失増加を抑制することができる。この際、光ファイバ素線２５は従来のものを使用することができる。このため、光ファイバ素線２５の製造ラインはそのまま使用することができ、光学特性にも影響はない。

また、着色層２７に非反応性のシリコーンが添加されていれば、着色層２７のヤング率を高くしても、治工具等の摩耗を抑制することができる。また、光ファイバ心線３をテープ化した後、分岐作業時において接着部６の剥離も容易となる。

着色層の構成を変化させて、光ファイバケーブルを作成し、それぞれの光ファイバケーブルの伝送損失の評価を行った。

まず、ＩＴＵ-Ｔ Ｇ．６５４にカテゴライズされる、モードフィールド径１２．４μｍで、直径２４５ｕｍの光ファイバ素線（ＯＦＳ社製Ｔｅｒａｗａｖｅ ＵＬＬファイバ）にヤング率を異ならせた複数の紫外線硬化樹脂からなる着色材を所定の厚さに塗布して着色層を形成した複数の光ファイバ心線を作成した。８本の光ファイバ心線を間欠的に接着し８心の光ファイバテープ心線を作成し、それを１０本の光ファイバテープ心線を撚り合わせ、２ｍｍ幅のプラスチックテープを巻付けた８０心の光ファイバユニットを構成した。

この８０心の光ファイバユニットを２５本サプライし、撚り合わせた上で、吸水性不織布を縦添えし、フォーミング治具で丸めた上に、ナイロン製の押え糸を巻付け、２０００心のコアを作成した。こうして作成したコアと、φ１．８ｍｍの鋼線を使用したテンションメンバと、外被を切裂く切裂き紐を外被材にて円筒状にシースしケーブルを作成した。外被材はＬＬＤＰＥとした。外被厚は３．０ｍｍとした。

得られたそれぞれの光ファイバケーブル１０００ｍを胴径１４００ｍｍのドラムに巻いた状態で伝送損失を測定した。結果を表１に示す。

着色層のヤング率は以下のように測定した。1０ｃｍ角のガラス基板をスピンコータに設置しその上に塗布する着色材を広げ、５〜１０μｍ程度になるように回転スピードをコントロールして塗布した。そのガラス基板をパージボックスに入れ、窒素雰囲気を作り、紫外線ランプを用いて紫外線光を照度１０００ｍＷ／ｃｍ^２で、照射量１０００ｍＪ／ｃｍで照射しシートを作成した。

シートは２５度５０％ＲＨ雰囲気下で１２時間状態調整した後、長さ７５ｍｍ、幅１０ｍｍのストレートダンベル状にサンプルを打ち抜き、標線２５ｍｍで引張り速度１ｍｍ／ｍｉｎで引張、２．５％歪みにおける引っ張り力から計算した。なお、各層のヤング率は、例えば特開２０１３−１６７７６２に記載の方法などの他の公知の方法でも測定可能である。

実施例１〜実施例５は、着色層の厚みが５μｍ以上かつヤング率が８００ＭＰａ以上又は、着色層の厚みが７μｍ以上かつヤング率が６５０ＭＰａ以上のいずれかを満たすため、いずれも、０．３ｄＢ／ｋｍ以上の最大伝送損失が生じることはなかった。

特に、着色層の厚みが５μｍ以上かつヤング率が１０００ＭＰａ以上を満たす実施例２及び、着色層の厚みが７μｍ以上かつヤング率が８００ＭＰａ以上を満たす実施例３は、いずれも、最大伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ未満となった。

さらに、着色層の厚みが７μｍ以上かつヤング率が１０００ＭＰａ以上を満たす実施例１は、最大伝送損失が０．２０ｄＢ／ｋｍ未満となった。

一方、着色層の厚みが５μｍ以上かつヤング率が８００ＭＰａ以上又は、着色層の厚みが７μｍ以上かつヤング率が６５０ＭＰａ以上のいずれも満たさない比較例１は、最大伝送損失が０．３０ｄＢ／ｋｍ以上となった。

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………光ファイバケーブル
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ………光ファイバ心線
４………コア
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………光ファイバテープ心線
１７………コア
１９………クラッド
２１………プライマリ
２３………セカンダリ
２５………光ファイバ素線
２７………着色層

Claims (6)

1. 光ファイバ素線の最外周に着色層が配置された光ファイバ心線であって、
   前記着色層は、厚みが５μｍ以上であり、かつ、ヤング率が８００ＭＰａ以上であることを特徴とする光ファイバ心線。
2. 光ファイバ素線の最外周に着色層が配置された光ファイバ心線であって、
   前記着色層は、厚みが７μｍ以上であり、かつ、ヤング率が６５０ＭＰａ以上であることを特徴とする光ファイバ心線。
3. 前記着色層は、厚みが７μｍ以上であり、かつ、ヤング率が８００ＭＰａ以上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心線。
4. 前記着色層のヤング率が１０００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ファイバ心線。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の光ファイバ心線が用いられ、
   前記光ファイバ心線が複数併設され、
   隣り合う前記光ファイバ心線同士が、長手方向に間欠的に接着されていることを特徴とする光ファイバテープ心線。
6. 請求項５記載の光ファイバテープ心線が用いられ、
   複数本の前記光ファイバテープ心線が撚り合わせられたコアと、
   前記コアを覆うように設けられる外被と、
   を具備することを特徴とする光ファイバケーブル。

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