JP3912333B2 - 光ファイバケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の光ファイバ心線を被覆樹脂体で被覆し、屋内外の配線、或いは引落とし等に用いる光ファイバケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速、広帯域情報通信を可能にする光通信サービスの需要が高まっている。集合住宅やオフィスビル等への引落とし用光ファイバケーブルは、屋内のＭＤＦ（Main Distributing Frame）や、ＭＣ(Media Converter)等に接続されるが、光ファイバケーブル内の光ファイバ心線は、単心状態で接続する場合が殆どである。このため、このような光ファイバケーブルでは、テープ化されたリボン状或いはテープ心線は単心分離作業が別途必要となるため、単心光ファイバ心線を１心〜複数心収容して形成したものが多くなってきている。一個所で引き落とされる光ファイバの心数は限られているので、引落とし用光ファイバケーブルに収容する光ファイバの心数は、殆どが１心〜１０数心である。
【０００３】
このような、光ファイバケーブルとして、例えば、ファイバ取出し性を考慮して繊維状の介在物と単心線８本を収納した多心の光ドロップケーブルが知られている（例えば、非特許文献１参照）。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、上記非特許文献１に開示されているような光ファイバケーブルの一例を説明する図である。図中、１は光ファイバ心線、２は介在物、３は抗張力線、４はケーブル本体の被覆樹脂体、５は空隙部、６は切裂きノッチ、７は支持線被覆、８は首部、９は支持線、１０，１０’は光ファイバケーブルを示す。
【０００４】
図５（Ａ）の支持線無しの光ファイバケーブル１０は、ケーブル本体の被覆樹脂体４の中央部に円形の空隙部５を有し、この空隙部５内に繊維状の介在物２を介して複数本の光ファイバ心線１を収納した形状となっている。光ファイバ心線１の周囲を覆う繊維状の介在物２は、ケーブル本体に加わる側圧で光ファイバ心線１同士が互いに押合って微小な曲がりを生じ、伝送損失増加（マイクロベンドロス）が発生するのを抑制している。空隙部５の両側には抗張力線３が一体に埋設され、また、光ファイバ心線１を取出すためのＶ字状の切裂きノッチ６が形成されている。この切裂きノッチ６に切込みを入れ、引き裂くことにより内部の光ファイバ心線１を取出すことができる。
【０００５】
図５（Ｂ）の光ファイバケーブル１０’は、自己支持型光ファイバケーブルとして構成されたもので、支持線９を備えている以外は、図５（Ａ）の光ファイバケーブル１０と同じ構成である。支持線９は、例えば、１.２ｍｍφの鋼線からなり、支持線被覆７を首部８を介してケーブル本体の被覆樹脂体４と一体に成形している。通常、支持線部分は、ケーブル本体の被覆樹脂体４の抗張力線３−３間を結んだ軸線の延長上に設けられる。
【０００６】
【非特許文献１】
２００２年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、２００２年９月１０日、Ｂ−１０−１１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した種類の光ファイバケーブルで、支線用（４０心以下）、ドロップ用（１２心以下）の用途が考えられ、最大４０心程度まで収納することが必要とされる。収納される光ファイバ心線は、通常、介在物によって側圧が緩和され、また心線同士が押合うことによるマイクロベンドの発生を抑制しているが、介在物による弊害もある。光ファイバケーブルの振動等により、ケーブル内で光ファイバ心線が移動するという現象がある。この現象は、ケーブル接続部に光ファイバ心線がそれぞれ突き出してきて、光ファイバ心線が急峻に曲がって大きな伝送損失増加を生じたり、光ファイバが破断したりする等の問題を起こす。
【０００８】
光ファイバ心線の移動を防ぐためは、介在物を一定密度以上に詰め込んで光ファイバ心線に側圧を与え、それらの間の摩擦で光ファイバ心線の移動を防止することが必要となる。しかし、介在物の充填密度を上げ、光ファイバ心線との側圧を大きくすると、側圧抑制のための介在物そのものがマイクロベンドロスを発生させてしまうという問題があった。介在物としてケブラー（登録商標）等の細い繊維の束を用いることで、光ファイバに対する側圧を小さく均一に分散させて、マイクロベンドロスをある程度低減することが可能であるが、それでも光ファイバの移動防止とマイクロベンドロスの排除はトレードオフの関係にあり、完全な両立は困難であった。
【０００９】
また、光ファイバケーブルを所定の区間毎にループ状にして輪取りを行ない、光ファイバ心線の移動を抑制するという方法も提案されているが、信頼性や輪取りのスペースを必要とする等での問題がある。さらに、このような細径の繊維の束を用いる場合、ケーブルの端末から所定の光ファイバ心線を取り出す際に、いずれも細径の光ファイバと繊維とを分離するのに時間を要し、この作業性の悪さから、光ファイバに不用意にダメージを与えてしまうという問題もあった。
【００１０】
また、収納される光ファイバ心線の心数が多くなると、横列に並ぶ光ファイバ心線の本数も多くなり、Ｖ字形の切裂きノッチを引裂いたときに、列の端に位置する光ファイバ心線が取出しにくくなるという問題がある。Ｖ字形の切裂きノッチは、切裂きやすさを期待したものであるが、切裂き口より奥まった位置の光ファイバ心線は埋まったまま引裂け、さらに介在物が邪魔になって埋まったままの光ファイバ心線の取出しは容易でない。
【００１１】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、収納された光ファイバ心線の移動を抑制すると共に損失増加が抑制でき、また、切裂きノッチによる全光ファイバ心線の取出しが容易な光ファイバケーブルを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバケーブルは、公称外径０.１２５ｍｍのガラスファイバに外径０.２５ｍｍ±０.０１５ｍｍのファイバ被覆を施した３心以上の光ファイバ心線が、２段以上で撚らずに束ねられて光ファイバ心線束を構成し、その外側に密着成型された被覆樹脂体により直接被覆されており、前記被覆樹脂体の外側軸方向に、前記光ファイバ心線束を挟んで切裂きノッチが形成され、前記切裂きノッチは断面形状が溝底部に短い線条部分を有する台形状に形成されており、光ファイバケーブルの許容曲げ半径をＲとし、光ファイバ心線束の上下端段の光ファイバとケーブル曲げ中立線との離間距離をＤとしたとき、Ｄ／Ｒ≦０.０１２５とする。
【００１３】
また、本発明による光ファイバケーブルで、上記の切裂き用ノッチの短い線状部分Ｅは、横列１段に並ぶ光ファイバ心線数をＮとしたとき、０ . ２５Ｎ／３≦Ｅ≦０ . ２５Ｎとする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の対象範囲とする光ファイバケーブルの使用形態を示す図である。図中、１１は幹線光ケーブル、１２は支線光ケーブル、１３はドロップ光ケーブル、１４はクロージャ、１５は集合住宅、１６は一般住宅、１７は支柱を示す。
【００１５】
光ファイバケーブル（以下、単に光ケーブルという）を用いた光アクセス網において、一般住宅への引き込みを最終目標としたＦＴＴＨ（Fiber To The Home）が進展している。このＦＴＴＨは、図１に示すように、架空又は地下とう道に敷設された幹線光ケーブル１１から、街路に適当な間隔で配設された支柱１７等を用いて支線光ケーブル１２が一般住宅区域に敷設される。集合住宅１５或いは一般住宅１６には、この支線光ケーブル１２の適当な個所からクロージャ１４により分岐（又は分離）された光ファイバを、ドロップ光ケーブル１３に接続して引落としている。
【００１６】
個人用の一般住宅に対しては、１〜２心のドロップ光ケーブル１３を用いることが多いが、マンション等の集合住宅では数十心のドロップ光ケーブル１３が用いられる。また、屋内の光配線においても、単心〜十数心の種々の光ケーブルを用いられる。本発明は、上記の１〜２心の光ケーブルを除く、３心〜数十心の心数を有する支線用、ドロップ用、屋内配線用の光ケーブルを対象とするものである。
【００１７】
図２及び図３は、本発明の実施の形態を説明する図である。図中、２０は光ファイバケーブル（光ケーブル）、２１は光ファイバ心線束、２１ａは光ファイバ心線、２２は被覆樹脂体、２３は抗張力線、２４は支持線、２５は支持線被覆、２６は首部、２７は切裂きノッチ、Ｄは離間距離、Ｅは線状部分、Ｒは曲げ半径（許容曲げ半径）、Ｘは中立線を示す。
【００１８】
本発明は、３心以上の光ファイバ心線束２１ａを収容する光ケーブルで、ケーブル外被となる被覆樹脂体２２で、光ファイバ心線束２１を密着成形した樹脂被覆体で直接被覆した構成を用いている。すなわち、光ファイバ心線束２１と被覆樹脂体２２との間に、従来のような繊維状の介在物や間隙を有しない構成である。光ケーブル２０内に収納される光ファイバ心線２１ａには、標準規格とされている公称外径０.１２５ｍｍのガラスファイバに、外径０.２５±０.０１５ｍｍのファイバ被覆を施した光ファイバ心線（光ファイバ素線という場合も含む）が用いられる。
【００１９】
被覆樹脂体２２の形成に関して、一般に線条体に被覆を形成する場合、成形ダイスの構造により被覆樹脂を線条体に密着するように被覆する被覆方法と、被覆樹脂を線条体に軽く接する程度で被覆する被覆方法が知られている。本発明では、前者の被覆方法で、複数本の光ファイバ心線２１ａを束状にして光ファイバ心線束２１とし、その外周に被覆樹脂体２２を密着成形している。また、束状にされた光ファイバ心線２１ａ間の隙間にも、被覆樹脂体２２の一部が浸透されているのが望ましい。
【００２０】
光ファイバ心線２１ａ間の隙間にも被覆樹脂体２２を浸透させるには、被覆樹脂を押出す被覆成形装置で、被覆される光ファイバ心線束２１の部分を減圧して、心線束の隙間部分にも被覆樹脂が浸透するようにする。具体的には、成形用のクロスヘッド内を走行する光ファイバ心線束２１の周りの空気をポンプで吸引し、被覆樹脂の内表面が光ファイバ心線束２１の外表面に倣う程度に減圧するだけで良く、容易に実施することができる。
【００２１】
新たな知見によれば、光ファイバ心線束２１に被覆樹脂体２２を密着させることにより、光ファイバ心線束２１と被覆樹脂体２２との接触面積が多くなり、被覆樹脂体２２の外面から加えられる側圧を複数本の光ファイバに均一に分散させることができる。この結果、繊維状の介在物がなくてもマイクロベンドの発生を低減し、ロスの発生を抑制することができる。
【００２２】
一方、それぞれの光ファイバ心線２１ａは、被覆樹脂体２２に密着して摩擦力が増大しているため、ケーブル内での移動が抑制されている。また、光ファイバ心線２１ａの心数が多くなって、中心部に位置して被覆樹脂体２２と直接には接していないものもあるが、複数本の光ファイバ心線２１ａは、被覆樹脂体２２により全体が互いに密接するように束ねられ、心線間の摩擦力が大きくなっているので、ケーブル内での移動が抑制される。
【００２３】
本発明において、光ケーブル２０の形状自体は、複数本の光ファイバ心線２１ａの周囲に、空隙や介在物がない以外は、従来のケーブル構造とほぼ同じに構成することができる。図２（Ａ）に示すように、光ファイバケーブル２０は、ケーブル本体の被覆樹脂体２２の中央部に複数本の光ファイバ心線２１ａを束状にして埋設された形状とされる。光ファイバ心線束２１の形状は、円形状や矩形状になるように束ねることを意図して集線し、被覆成形装置に通すようにしても、多少の変形が生じ正確な形状に束ねることは難しい。例えば、図２（Ａ）のように４列５段の矩形状に２０本の光ファイバ心線２１ａを束ねて収納しようとしても、図２（Ｃ）のように形状が崩れてしまう。
【００２４】
しかしながら、光ファイバ心線束２１がバラバラになったり、大幅に崩れるようなことはなく、横列の本数が１〜２本程度部分的に増減し、積層段も１段程度増減する程度である。したがって、収納しようとする光ファイバ心線２１ａの心数を、予め所定の横列本数と積層段となるように集線して被覆することにより、それに近い配列形状で束ねることは可能である。また、光ファイバ心線束２１に撚りをかけて樹脂被覆すると、撚りのため光ファイバ心線毎に接続トレイに収納しにくい等、作業性面でよくないので、撚りなしで収納する。
【００２５】
光ファイバ心線束２１の両側には抗張力線２３が一体に埋設され、両側の抗張力線２３を通る軸線の延長線上に支持線２４が埋設される。支持線２４は、例えば、１.２ｍｍφの鋼線からなり、支持線被覆２５を首部２６を介してケーブル本体の被覆樹脂体２２と一体に成形している。なお、図２〜３においては、自己支持型の光ケーブルとして支持線２６を設けた例を示したが、支持線なしの場合は、首部２６から除去した形状のものとなる。また、被覆樹脂体２２の両側面には、光ファイバ心線束２１を取出すための切裂きノッチ２７が形成されている。
【００２６】
以上のように構成された光ケーブル２０は、光ファイバ心線束２１とその両側に埋設される抗張力線２３とが一列に並ぶため、ケーブル断面に異方性が生じる。このため、光ケーブル２０を曲げるとき、抗張力線３−３間を結んだ軸線を中心に曲げるのが最も曲げ易くなる。以下、このような最も曲げ易い軸線を曲げの中立線Ｘという。また、光ケーブル２０を図２（Ｂ）に示すように、曲げ半径Ｒで曲げたとき、曲げの中立線Ｘ上では伸び歪も圧縮歪も発生しないが、曲げの中立線Ｘより外側では伸び歪、内側では圧縮歪が発生する。この場合、特に内側に配され圧縮歪を受ける光ファイバ心線に曲げ損失が発生する。
【００２７】
したがって、光ファイバ心線束２１の中心が中立線Ｘ上に位置するように束ねられるとして、光ファイバ心線束２１の上下端段に位置する光ファイバ心線２１ａとケーブル曲げ中立線Ｘとの離間距離Ｄによって、曲げ損失が変化する。これについて、外径０.１２５ｍｍのガラスファイバに外径０.２５ｍｍのファイバ被覆を施した光ファイバ心線２１ａを曲げ径方向（中立線Ｘから離間する方向）に５段以上に積層して、曲げ径と積層段による曲げ損失の関係を調べた。なお、実際上は図２（Ｃ）のような積層状態になることが予想されるが、調査に際しては図２（Ａ）の積層状態を想定した。
【００２８】
この結果、曲げ半径Ｒが５０ｍｍの場合は、曲げ損失を０.１ｄＢ以下とするには、積層段数は５段以内であった。積層段が５段の場合、上記の離間距離Ｄは、ほぼ０.６２５ｍｍ以下であり、その歪率（Ｄ／Ｒ×１００％）は１.２５％以下である。また、曲げ半径Ｒが４０ｍｍの場合は、曲げ損失を０.１ｄＢ以下とするには、積層段数は４段以内であった。この積層段が４段の場合、同離間距離Ｄは、ほぼ０.５ｍｍ以下であり、同歪率は１.２５％以下である。また、曲げ半径３０ｍｍの場合は、曲げ損失を０.１ｄＢ以下とするには、積層段数は３段以内であった。積層段が３段の場合、同離間距離Ｄは、ほぼ０.３７５ｍｍ以下であり、同歪率は１.２５％以下である。
【００２９】
以上のことから、光ケーブルの許容曲げ半径がＲであるとき、上下端段に位置する光ファイバ心線２１ａが中立線Ｘから最も離間し、歪が大きいこの離間距離をＤとしたとき、その歪率（Ｄ／Ｒ×１００％）が、１.２５％以下である必要がある。すなわち、光ケーブルの曲げ損失を０.１ｄＢ以下に抑えるには、Ｄ／Ｒ≦０.０１２５であることが望ましい。
【００３０】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、光ファイバ心線束２１の積層段を４段、３段、２段とした例を示す図である。積層段数は、Ｄ／Ｒ≦０.０１２５の範囲において、上述の曲げ損失の関係から光ケーブル２０の許容曲げ半径によって異ならせることができる。大よその目安として、図２（Ａ）の曲げ許容半径が５０ｍｍに設定されている光ケーブルの場合は、５段以下の積層段であれば、曲げ損失を０.１ｄＢ以下に抑えることができる。図３（Ａ）の許容曲げ半径が４０ｍｍに設定されている場合は４段以下の積層段であれば、曲げ損失を０.１ｄＢ以下に抑えることができる。また、図３（Ｂ），（Ｃ）のように許容曲げ半径が３０ｍｍに設定されている場合は３段、本数が少ない場合は２段の積層段であれば、曲げ損失を０.１ｄＢ以下に抑えることができる。
【００３１】
なお、光ファイバ心線束２１の中心位置が、中立線Ｘから内側又は外側にずれる場合がある。このような場合は、あくまで、中立線Ｘからの離間距離Ｄで、許容曲げ半径が設定されていることが望ましい。また、収納される光ファイバ心線２１ａの心数が少ない場合は、中立線Ｘに沿って、横一列の１段で構成される場合がある。しかし、この場合、収納する光ファイバ心線２１ａの心数によっては、ケーブル断面の横列方向の寸法が大きくなり、また、次に述べる切裂きノッチ２７からの光ファイバ心線２１ａの取出しが難しくなることがある。
【００３２】
光ケーブル２０の中立線Ｘに平行な両側面には、軸方向に沿って被覆樹脂体２２を容易に切裂いて、光ファイバ心線２１ａを取出しやすくするための切裂きノッチ２７が設けられている。本発明では、切裂きノッチ２７の断面形状を、溝底部に短い線状部分Ｅを有する台形状のノッチ形状としている。切裂きノッチ２７の短い線状部分Ｅは、中立線Ｘに平行で、収納される光ファイバ心線束２１の横列の中央部に位置するように形成される。線状部分Ｅは、種々実験を行なってみると、光ファイバ心線２１ａのファイバ被覆外径が０.２５ｍｍで、Ｎ本の光ファイバ心線が並んでいるとすると、０.２５Ｎ／３≦Ｅ（mm）≦０.２５Ｎとすることで良好な結果が得られている。
【００３３】
図５に示す従来のＶ字状ノッチでは、線状部分Ｅが実質的にゼロで、切裂き口から奥まった位置にある光ファイバ心線の取出しが容易でない場合がある。しかし、図２，３のように、台形状の切裂きノッチ２７の線状部分Ｅが収納された光ファイバ心線２１ａの横列線幅の１／３以上あると、切裂いた際に光ファイバ心線束２１の全体を比較的容易に取出すことができる。その理由や詳細なメカニズムは解明しきれていないが、現象的には被覆樹脂のネッキング現象の範疇であると推定され、引裂く際に線状部分が伸びて中の光ファイバ心線を被覆樹脂の接着面から引離すように作用すると考えられる。
【００３４】
また、上述したように、光ファイバ心線２１ａの周囲には繊維状の介在物が存在しないため、介在物からのより分けが不要で、その作業性はさらに向上する。なお、線状部分Ｅが長すぎると、被覆樹脂体２２を引裂くのに大きな力を要するため作業性が悪くなり、場合によっては裂いた勢いでファイバ断線に至ることもあり、光ファイバ心線２１ａの横列線幅以下とするのが望ましい。
【００３５】
図４は、上述した光ケーブルの製造方法の概略を説明する図である。図中、２８は光ファイバ心線供給リール、２９は集線装置、３０は鋼線供給リール、３１は被覆成形装置、３２は被覆冷却装置、３３はキャプスタンホイール、３４は巻取りドラムを示す。その他の符号は、図２に用いたのと同じ符号を用い説明を省略する。
【００３６】
図４に示されるように、光ケーブル２０は、光ファイバ心線供給リール２８から複数本の光ファイバ心線２１ａが供給される。光ファイバ心線２１ａは、公称外径０.１２５ｍｍのガラスファイバに外径０.２５ｍｍ±０.０１５ｍｍのファイバ被覆が施されたものである。この光ファイバ心線２１ａは、集線装置２９により所定の心数列と積層段の光ファイバ心線束となるように集線される。また、抗張力線２３には、例えば、直径０.４ｍｍの鋼線が鋼線供給リール３０から供給されて、被覆成形装置３１により光ファイバ心線束の外周に被覆樹脂体が押出し成形され、被覆冷却装置３２により硬化される。
【００３７】
被覆成形装置３１では、被覆樹脂が光ファイバ心線束の外面に密着成形される。また、必要に応じて光ファイバ心線束の通路の減圧を減圧して、光ファイバ心線束の隙間部分にも被覆樹脂が十分浸透するようにする。光ケーブル２０の被覆樹脂体が成形され、冷却された後は、キャプスタンホイール３３に巻付けて引取られ、巻取りドラム３４に巻取られる。
【００３８】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、光ファイバ心線束を被覆樹脂体により直接被覆して、光ケーブルに加わる側圧を複数の光ファイバ心線に分散させることで側圧緩衝の介在物を不要とし、光ファイバの移動を抑制することができる。また、許容曲げ半径と光ファイバ心線束の積層段を所定の範囲に抑えることにより、曲げによる損失増加を抑制することができる。さらに、切裂きノッチを溝底部に線状部分を有する台形状とすることにより、光ファイバ心線の取出しを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象範囲とする光ファイバケーブルの使用形態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を説明する図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明する図である。
【図４】本発明による光ケーブルの製造方法の概略を説明する図である。
【図５】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１１…幹線光ケーブル、１２…支線光ケーブル、１３…ドロップ光ケーブル、１４…クロージャ、１５…集合住宅、１６…一般住宅、１７…支柱、２０…光ファイバケーブル（光ケーブル）、２１…光ファイバ心線束、２１ａ…光ファイバ心線、２２…被覆樹脂体、２３…抗張力線、２４…支持線、２５…支持線被覆、２６…首部、２７…切裂きノッチ、２８…光ファイバ心線供給リール、２９…集線装置、３０…鋼線供給リール、３１…被覆成形装置、３２…被覆冷却装置、３３…キャプスタンホイール、３４…巻取りドラム、Ｄ…離間距離、Ｅ…線状部分、Ｒ…曲げ半径（許容曲げ半径）、Ｘ…中立線。

Claims (2)

1. 公称外径０.１２５ｍｍのガラスファイバに外径０.２５ｍｍ±０.０１５ｍｍのファイバ被覆を施した３心以上の光ファイバ心線が、２段以上で撚らずに束ねられて光ファイバ心線束を構成し、その外側に密着成形された被覆樹脂体により直接被覆されており、前記被覆樹脂体の外側軸方向に、前記光ファイバ心線束を挟んで切裂きノッチが形成され、前記切裂きノッチは断面形状が溝底部に短い線条部分を有する台形状に形成されており、光ファイバケーブルの許容曲げ半径をＲとし、光ファイバ心線束の上下端段の光ファイバとケーブル曲げ中立線との離間距離をＤとしたとき、Ｄ／Ｒ≦０.０１２５であることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記切裂きノッチの溝底部の線状部分Ｅ（ｍｍ）は、横列１段に並ぶ光ファイバ心線数をＮとしたとき、０.２５Ｎ／３≦Ｅ≦０.２５Ｎであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。

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