JP3373980B2 - 光ファイバケーブル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外周にらせん方向
が周期的に反転するＳＺらせん溝を有する溝付きスペー
サの溝に、テープ状光ファイバ心線を収納してなる光フ
ァイバケーブルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】外周にＳＺらせん溝を形成した溝付きス
ペーサを使用し、その溝内に光ファイバ心線を収納した
光ファイバケーブルは、接続や端末処理などの際、溝か
ら光ファイバ心線を取り出すことが容易であるという利
点がある。このタイプのケーブルで、光ファイバ心線と
して、テープ状光ファイバ心線を使用したものとしては
従来、複数枚のテープ状光ファイバ心線を、溝の深さ方
向に積層して溝内に収納したもの（特開平２−８３５０
７号公報）と、溝の幅方向に積層して溝内に収納したも
の（特開平４−５５８０３号公報）とが公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】テープ状光ファイバ心
線は、複数本の光ファイバを同一平面に平行に並べ、共
通被覆を施してテープ状にしたものである。このためテ
ープ面を湾曲させる方向の曲げに対しては各光ファイバ
が一様に曲がり、伝送ロス増がほとんど発生しないが、
テープ側縁を湾曲させる方向の曲げ（エッジワイズ曲
げ）が加わると、曲げの内側になる方の光ファイバには
圧縮方向の歪みが生じ、曲げの外側になる方の光ファイ
バには引張方向の歪みが生じることになり、大きな伝送
ロス増が発生する。

【０００４】従来の光ファイバケーブルは、溝付きスペ
ーサのＳＺらせん溝に、複数枚のテープ状光ファイバ心
線が、溝の向きに対して一定の方向に積層された状態で
収納されているため、各テープ状光ファイバ心線に必ず
テープ側縁を湾曲させる方向の曲げが加わる部分が生じ
る。例えば複数枚のテープ状光ファイバ心線が溝の深さ
方向に積層されているケーブルでは、各テープ状光ファ
イバ心線は溝の反転部（らせん方向が反転する部分）で
主としてテープ側縁を湾曲させる方向の曲げを受ける。
また複数枚のテープ状光ファイバ心線が溝の幅方向に積
層されているケーブルでは、溝の反転部間（１つの反転
部から次の反転部までの間）の中間部で主としてテープ
側縁を湾曲させる方向の曲げを受ける。

【０００５】このように、ＳＺらせん溝を有する溝付き
スペーサを使用し、その溝にテープ状光ファイバ心線を
収納するタイプの光ファイバケーブルは、どうしてもテ
ープ状光ファイバ心線に無理な曲げ応力が加わり、光フ
ァイバの伝送ロス増が大きくなるだけでなく、長期信頼
性の点でも問題があり、実用化が難しいとされていた。

【０００６】本発明の目的は、以上のような問題点に鑑
み、溝付きスペーサのＳＺ溝にテープ状光ファイバ心線
を収納するタイプの光ファイバケーブルで、光ファイバ
の伝送ロス増を十分小さくできるケーブル構造を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、外周にらせん方向が周期的に反転するＳＺら
せん溝を有する溝付きスペーサと、その溝付きスペーサ
の溝の中に収納されたテープ状光ファイバ心線とを備え
た光ファイバケーブルにおいて、溝付きスペーサの溝の
反転角（溝の１つの反転部から次の反転部までの溝付き
スペーサ周方向における回転角）θが１８０°以上で、
テープ状光ファイバ心線が、溝の反転部間中央部（溝の
１つの反転部から次の反転部までの間の中央部）ではテ
ープ面が溝底を向くように、溝の反転部ではテープ面を
溝底に向けたまま溝に収納したと仮定したときに反転部
における溝の曲がりの外側に位置する方のテープ側縁が
溝底を向くように、溝に収納されている、ことを特徴と
するものである（請求項１）。

【０００８】ＳＺらせん溝にテープ状光ファイバ心線を
上記のように収納すると、テープ状光ファイバ心線の弾
性により溝の反転部でテープ状光ファイバ心線が溝から
飛び出しやすくなるので、溝付きスペーサの外周には、
テープ状光ファイバ心線が溝から飛び出すのを防止する
押さえ巻きを施しておくことが望ましい。

【０００９】また本発明において、１つの溝に複数枚の
テープ状光ファイバ心線が収納される場合には、その複
数枚のテープ状光ファイバ心線は、溝の反転部間中央部
では溝の深さ方向に積層され、溝の反転部では溝の幅方
向に積層された状態となるようにすることが望ましい
（請求項２）。

【００１０】また本発明において、溝に収納されるテー
プ状光ファイバ心線の幅をＷ、厚さをＴ、積層枚数をＮ
としたとき、溝付きスペーサの溝の幅Ｂと深さＤはそれ
ぞれ次式を満足するように設定することが望ましい（請
求項３）。

【００１１】

【数２】Ｂ、Ｄ≧｛Ｗ² ＋（ＮＴ）² ｝^1/2

【００１２】溝付きスペーサの溝の向き（開口の向き）
は溝付きスペーサの長手方向で常に変化している。本発
明のケーブルにおいては、溝の中で、溝の向きに対する
テープ状光ファイバ心線の向きが変化する。すなわちテ
ープ状光ファイバ心線は、溝の反転部間中央部ではテー
プ面が溝底に向いているが、溝の反転部ではテープ面を
溝底に向けたまま溝に収納した場合に溝の曲がりの外側
になる方のテープ側縁が溝底を向く（溝内でテープが立
つ）ように、溝内で向きが変わる。

【００１３】このように溝内でテープ状光ファイバ心線
の向きが変わると、一つの反転部間中央部から次の反転
部間中央部までの間で、同一テープ状光ファイバ心線内
の曲げの内側に位置する光ファイバと曲げの外側に位置
する光ファイバとの間に生じる層心径の違いによる光フ
ァイバの歪みを緩和できる。このためテープ状光ファイ
バ心線内の光ファイバの伝送ロス増を小さくできる。

【００１４】なお溝の反転角を１８０°以上とするの
は、溝付きスペーサに対するテープ状光ファイバ心線の
長さを長くして、溝付きスペーサ中間部で溝からのテー
プ状光ファイバ心線を取り出しを容易にするためであ
る。溝の反転角が３６０°より大きくなると、溝からの
テープ状光ファイバ心線の取り出し易さが損なわれる。
したがって溝の反転角は通常１８０°以上３６０°以下
の範囲内で選定される。溝の反転角の好ましい範囲は２
１０°〜３３０°、さらに好ましい範囲は２７０°〜３
００°である。

【００１５】また一つの溝に複数枚のテープ状光ファイ
バ心線を収納する場合には、複数枚のテープ状光ファイ
バ心線を積層した状態で収納することにより、局所的に
生じるテープ状光ファイバ心線の曲がりによるロス等の
問題を少なくすることができる。

【００１６】また溝の幅Ｂと深さＤを数２式のように設
定しておくと、テープ状光ファイバ心線の積層体（１枚
の場合を含む）の対角線の長さより溝の幅および深さが
大きくなり、テープ状光ファイバ心線の積層体が溝の中
で無理なく向きを変えられる。またこれによりテープ状
光ファイバ心線が屈曲や捻じりを受けた状態で発生する
内部応力が分散されやすくなる。したがって溝の寸法を
上記のように設定することも光ファイバの伝送ロス増を
抑制するのに有効である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。図１および図２は本発明に係
る光ファイバケーブルの基本的な構成を示す説明図であ
る。図１（Ａ）は溝付きスペーサ１１の断面を、（Ｂ）
は溝付きスペーサ１１の側面を模式的に示している。１
３′は溝付きスペーサ１１の外周に形成されたＳＺらせ
ん溝の軌跡である。図２（ａ）〜（ｋ）はそれぞれ図１
（Ｂ）のａ−ａ線〜ｋ−ｋ線における断面図である。

【００１８】符号１１は溝付きスペーサ、１３はその外
周に形成されたＳＺらせん溝、１５は溝１３の中に収納
されたテープ状光ファイバ心線である。この例では溝１
３に３枚のテープ状光ファイバ心線１５が積層状態で収
納されている。３枚のテープ状光ファイバ心線１５の１
枚１枚と、その向きを識別するため、外側２枚のテープ
状光ファイバ心線１５の片側に○印と×印をつけてあ
る。

【００１９】溝１３は図１（Ｂ）に示すように溝付きス
ペーサ１１の外周にらせん方向が周期的に反転するよう
に形成されている。符号１７は溝のらせん方向の反転
部、１９は溝の反転部間中央部（溝の１つの反転部１７
から次の反転部１７までの間の中央部）、Ｐは溝の反転
ピッチ（１つの反転部１７から次の反転部１７までの溝
付きスペーサの中心軸線距離）である。また図１（Ａ）
において、θは溝の反転角（溝の１つの反転部１７から
次の反転部１７までの溝付きスペーサ周方向における回
転角）である。この例ではθ＝ 300°としてある。図２
では（ａ）から（ｋ）までの１反転ピッチだけが示され
ているが、これに続く次の１反転ピッチでは逆に（ｋ）
から（ａ）までの状態となり、以下これが繰り返される
ことになる。

【００２０】溝１３の反転部間中央部１９では、図２
（ｆ）に示すようにテープ状光ファイバ心線１５がテー
プ面を溝底に向けた状態で溝１３に収納されている。ま
た溝１３の反転部１７では、図２（ａ）（ｋ）に示すよ
うにテープ状光ファイバ心線１５がテープ側縁を溝底に
向けた状態で（テープが溝の中で立つような状態で）溝
１３に収納されている。ただし図２（ａ）と（ｋ）では
溝１３の向きに対するテープ状光ファイバ心線１５の向
きが反対である。すなわち図２（ａ）ではテープ状光フ
ァイバ心線１５の○印・×印側の側縁が溝底に向いてい
るが、（ｋ）ではテープ状光ファイバ心線１５の○印・
×印と反対側の側縁が溝底に向いている。この状態は、
いずれの反転部でもテープ状光ファイバ心線１５が、テ
ープ面を溝底に向けたまま溝に収納したと仮定したとき
に「反転部における溝の曲がりの外側」に位置する方の
テープ側縁が溝底を向くように、配置されているという
ことである。

【００２１】なお「反転部における溝の曲がりの外側」
とは図３の１７ｂの部分である。図３は１本のＳＺらせ
ん溝１３を有する溝付きスペーサ１１の側面を示してい
る。１７は溝１３の反転部、１７ａは反転部１７におけ
る溝の曲がりの内側、１７ｂは反転部１７における溝の
曲がりの外側、１９は反転部間中央部である。

【００２２】溝１３内に前記のように収納されたテープ
状光ファイバ心線１５は、反転部間中央部１９から反転
部１７までの溝１３の曲がりに対しては、曲がりの内側
に位置するテープ側縁と曲がりの外側に位置するテープ
側縁が、反転部間中央部から反転部までの間で入れ替わ
るため、テープ状光ファイバ心線を構成するそれぞれの
光ファイバの（特に両端の光ファイバの）層心径の違い
により生じる光ファイバ間の歪みを緩和できる。

【００２３】また、溝の反転部においては、テープ状光
ファイバ心線が溝底に対し立ったような状態に収納され
るため、反転部における溝の曲がりに対しても、テープ
状光ファイバ心線を構成するそれぞれの光ファイバの層
心径の長短の差が、テープ面を溝底に向けて収納した場
合に比較して、十分小さくなる。

【００２４】次に溝付きスペーサの溝の反転角θについ
て説明する。溝付きスペーサの溝の反転角θは、溝１３
からのテープ状光ファイバ心線１５の取り出し易さとい
う観点から、１８０°≦θ≦３６０°の範囲内の適当な
値に設定される。

【００２５】図２（ａ）〜（ｋ）に示した、溝１３の向
きとテープ状光ファイバ心線１５の向きとの関係は一例
である。本発明は溝１３内でテープ状光ファイバ心線１
５の積層状態が崩れている場合も含むものであり、図４
（ａ）〜（ｋ）にその具体例を示す。図４（ａ）〜
（ｋ）はそれぞれ図１（Ｂ）のａ−ａ線〜ｋ−ｋ線にお
ける断面図である。本発明の光ファイバケーブルを実際
に製造すると、図４のようにテープ状光ファイバ心線１
５の積層状態が崩れた状態になる場合が多い。

【００２６】次に、溝付きスペーサの溝の寸法について
説明する。テープ状光ファイバ心線が溝付きスペーサの
溝の中で、テープ面を溝底に向けた状態と、テープ側縁
を溝底に向けた状態を得るためには、テープ状光ファイ
バ心線の積層体が溝の中で、積層状態を崩すことなく、
相対的に向きを変えられるようにすることが好ましい。
そのためには図５に示すように、テープ状光ファイバ心
線１５の幅をＷ、厚さをＴ、積層枚数をＮとしたとき、
溝付きスペーサ１１の溝１３の幅Ｂおよび深さＤをそれ
ぞれ次式を満足するように設定するとよい。

【００２７】

【数３】Ｂ、Ｄ≧｛Ｗ² ＋（ＮＴ）² ｝^1/2

【００２８】このようにすると、テープ状光ファイバ心
線１５の積層体の対角線の長さＬより溝１３の幅Ｂおよ
び深さＤが大きくなるから、溝１３の中でテープ状光フ
ァイバ心線１５の積層体が無理なく向きを変えることが
できる。

【００２９】なお、溝付きスペーサを押出成形で製造す
ると、溝の反転部およびその近傍で溝の両側壁が、反転
部の曲がりの内側の方へ傾くことがあるが、溝の反転部
およびその近傍で溝の傾きが発生する場合は、溝の反転
部およびその近傍以外のところで溝の幅Ｂと深さＤが数
３式を満足するように設定すればよい。

【００３０】図６（Ａ）（Ｂ）は本発明に係る光ファイ
バケーブルの一実施例を示す。（Ａ）は溝１３の反転部
間中央部における断面図（図１のｆ−ｆ線断面に相
当）、（Ｂ）は溝１３の反転部における断面図（図１の
ａ−ａ線またはｋ−ｋ線断面に相当）である。溝付きス
ペーサ１１はポリエチレンの押出成形体で、中心に鋼撚
線のテンションメンバー２１を有している。溝付きスペ
ーサ１１の外径は１５．８mmである。溝１３の断面寸法
は溝底幅が１．２mm、溝上端幅が４．２mm、溝深さが
２．４mmである。溝１３の反転角θは約３００°、反転
ピッチＰは約２４０mmである。

【００３１】溝付きスペーサ１１には８本の溝１３を形
成し、そのうちの４本の溝１３に６枚の４心テープ状光
ファイバ心線１５を収納した。テープ状光ファイバ心線
１５の積層体は、溝１３の反転部間中央部では図６
（Ａ）のようにテープ面が溝底を向くように、反転部で
は図６（Ｂ）のようにテープ側縁が溝底を向くように、
溝１３内に収納した。なお反転部でのテープ側縁の向き
は、一方の反転部（例えばＳからＺへの反転部）では図
４（ａ）のように、他方の反転部（例えばＺからＳへの
反転部）では図４（ｋ）のようにした。各テープ状光フ
ァイバ心線１５は溝１３内に収納された状態で張力がか
からないようにした。なお２３は押さえ巻き、２５はシ
ースである。押さえ巻き２３は、溝１３からテープ状光
ファイバ心線１５が飛び出すのを防止するため、溝１３
にテープ状光ファイバ心線１５を収納した直後に施す。

【００３２】各テープ状光ファイバ心線１５は図７
（Ａ）に示すように平行配置された４心の光ファイバ２
７に共通被覆２９を施したもので、その断面寸法は幅
１．１mm、厚さ０．４mmである。６枚のテープ状光ファ
イバ心線１５の積層体の断面寸法は図７（Ｃ）のとおり
である。

【００３３】以上のような光ファイバケーブルを試作
し、シース２５を施した後に、各テープ状光ファイバ心
線１５の伝送ロスを測定した。測定波長λは１．５５μ
m である。その結果は、平均０．２４dB／km、最大０．
２５dB／km、最小０．２１dB／kmであった。伝送ロスの
目標値は平均０．２５dB／km以下であるので、このケー
ブルは十分な性能を有することが確認された。

【００３４】図８（Ａ）〜（Ｃ）は本発明に係る光ファ
イバケーブルの他の実施例を示す。（Ａ）は溝１３の一
方の反転部における断面図（図１のａ−ａ線断面に相
当）、（Ｂ）は溝１３の反転部間中央部における断面図
（図１のｆ−ｆ線断面に相当）、（Ｃ）は溝１３の他方
の反転部における断面図（図１のｋ−ｋ線断面に相当）
である。溝付きスペーサ１１はポリエチレンの押出成形
体で、中心に鋼単線のテンションメンバー２１を有して
いる。溝付きスペーサ１１の外径は１１．３mmである。
溝１３の断面寸法は溝幅が２．０mm、溝深さが１．６mm
である。溝１３の反転角θは約２９０°、反転ピッチＰ
は約２５０mmである。

【００３５】溝付きスペーサ１１には５本の溝１３を形
成し、溝番号１番と３番の溝１３にそれぞれ３枚の４心
テープ状光ファイバ心線１５の積層体を収納した。テー
プ状光ファイバ心線１５の積層体は、溝１３の反転部間
中央部では図８（Ｂ）のようにテープ面が溝底を向くよ
うに、反転部では図８（Ａ）（Ｃ）のように傾いた状態
でテープ側縁が溝底を向くように、溝１３内に収納し
た。なお反転部でのテープ側縁の向きは、一方の反転部
（例えばＳからＺへの反転部）では図４（ａ）のよう
に、他方の反転部（例えばＺからＳへの反転部）では図
４（ｋ）のようにした。各テープ状光ファイバ心線１５
は溝１３内に収納された状態で張力がかからないように
した。なお２３は押さえ巻き、２５はシースである。

【００３６】３枚の４心テープ状光ファイバ心線１５を
積層した場合の断面寸法は図７（Ｂ）のとおりである。

【００３７】以上のような光ファイバケーブルを試作
し、シース２５を施した後に、各テープ状光ファイバ心
線１５の伝送ロスを測定した。測定波長λは１．５５μ
m である。その結果は、平均０．２３dB／km、最大０．
２４dB／km、最小０．２１dB／kmであった。伝送ロスの
目標値（平均０．２５dB／km以下）からみて、このケー
ブルも十分な性能を有することが確認された。

【００３８】なお本発明の光ファイバケーブルでは、溝
の深さをテープ状光ファイバ心線の幅より大きくしてお
くと、溝の反転部で、テープ状光ファイバ心線がそれ自
体の弾性により溝底から浮いた状態となる（図４、図
６、図８参照）。テープ状光ファイバ心線がこのように
収納されていると、ケーブルが振動したときなどに、テ
ープ状光ファイバ心線がダメージを受け難くなる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
周にらせん方向が周期的に反転するＳＺらせん溝を有す
る溝付きスペーサの溝内にテープ状光ファイバ心線を収
納した光ファイバケーブルにおいて、テープ状光ファイ
バ心線に加わる歪みを小さくできるため、テープ状光フ
ァイバ心線の伝送ロスを十分小さく抑えることができ
る。したがって本発明は、この種のケーブルの実用化に
大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る光ファイバケーブルを説明する
ための（Ａ）は断面を、（Ｂ）は側面を示す模式図。

【図２】 （ａ）〜（ｋ）はそれぞれ、溝の向きとテー
プ状光ファイバ心線の向きとの関係の一例を示す、図１
のａ−ａ線〜ｋ−ｋ線における断面図。

【図３】 本発明に用いる溝付きスペーサの一例を示す
側面図。

【図４】 （ａ）〜（ｋ）はそれぞれ、溝の向きとテー
プ状光ファイバ心線の向きとの関係の他の例を示す、図
１のａ−ａ線〜ｋ−ｋ線における断面図。

【図５】 本発明に係る光ファイバケーブルの、テープ
状光ファイバ心線の寸法と溝付きスペーサの溝の寸法と
の関係を示す断面図。

【図６】 本発明の一実施例に係る光ファイバケーブル
の、（Ａ）は溝の反転部間中央部における断面図、
（Ｂ）は溝の反転部における断面図。

【図７】 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれテープ状光ファイ
バ心線の積層状態を示す断面図。

【図８】 本発明の他の実施例に係る光ファイバケーブ
ルの、（Ａ）（Ｃ）は溝の反転部における断面図、
（Ｂ）は溝の反転部間中央部における断面図。

【符号の説明】

１１：溝付きスペーサ １３：ＳＺらせん溝 １３′：溝１３の軌跡 １５：テープ状光ファイバ心線 １７：溝１３の反転部 １９：溝１３の反転部間中央部 ２７：光ファイバ ２９：共通被覆

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 雅之 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (72)発明者 速水 茂和 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 岩田 秀行 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 野澤 優 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−211262（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−211263（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−227031（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−234064（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/44

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周にらせん方向が周期的に反転するＳＺ
   らせん溝を有する溝付きスペーサと、その溝付きスペー
   サの溝の中に収納されたテープ状光ファイバ心線とを備
   えた光ファイバケーブルにおいて、 溝付きスペーサの溝の反転角（溝の１つの反転部から次
   の反転部までの溝付きスペーサ周方向における回転角）
   θが１８０°以上で、 テープ状光ファイバ心線が、溝の反転部間中央部（溝の
   １つの反転部から次の反転部までの間の中央部）ではテ
   ープ面が溝底を向くように、溝の反転部ではテープ面を
   溝底に向けたまま溝に収納したと仮定したときに反転部
   における溝の曲がりの外側に位置する方のテープ側縁が
   溝底を向くように、溝に収納されている、 ことを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 【請求項２】請求項１記載の光ファイバケーブルであっ
   て、同じ溝に収納された複数枚のテープ状光ファイバ心
   線が、溝の反転部間中央部では溝の深さ方向に積層さ
   れ、溝の反転部では溝の幅方向に積層されていることを
   特徴とするもの。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の光ファイバケーブ
   ルであって、テープ状光ファイバ心線の幅をＷ、厚さを
   Ｔ、積層枚数をＮとしたとき、溝付きスペーサの溝の幅
   Ｂおよび深さＤがそれぞれ次式を満足することを特徴と
   するもの。 【数１】Ｂ、Ｄ≧｛Ｗ² ＋（ＮＴ）² ｝^1/2