JP3914815B2 - 光ケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、加入者系に用いられる光ケーブルの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加入者系に用いられる光ケーブルとして、特開２０００−１２１８９０号公報に記載された光ケーブルは、単心線の両側に抗張力体を配し、単心線および抗張力体と支持線とを一括被覆したものである。この光ケーブルのように、ケーブル中心から対称位置に２本の抗張力体を有する光ケーブルでは、ケーブルを曲げる方向が規定される。
【０００３】
かかる構造の光ケーブルを多心化するには、光ファイバ心線を螺旋状に撚りあわせるか、全ての光ファイバ心線を曲げ中心軸上に位置させる必要があった。なぜならは、そうしないと、例えばケーブルをドラムに巻いた際に、曲げの外側にある光ファイバ心線は、内側にある光ファイバ心線よりも常に長い軌跡を通ることになる。このため、ケーブル中において、外側の光ファイバ心線は長く、内側の光ファイバ心線は短く実装される。すなわち、線長差を生じる。かかる状態の光ケーブルが、布設されて直線状態になったときには、外側の光ファイバ心線が余り、内側の光ファイバ心線が張られることになる。このため、光ファイバ心線の弛みによるロス増や、ガラスの歪みによる信頼性の低下などの問題が生じる。
【０００４】
曲げに対して、単心線の光ケーブルでは、光ファイバ心線が受ける影響は小さいが、複数本の光ファイバ心線を平行に並べて一括被覆を施したテープ状光ファイバ心線を用いた光ケーブルでは、上述した線長差の問題が大きい。例えば、特開２０００−２３５６６３号公報に記載されているような、複数枚のテープ心線を積層し、その両側に配した抗張力体と一括被覆した光ケーブルにおいても、線長差の問題がある。
【０００５】
この問題を回避する方法として、特開平６−２０１９５６号公報には、複数枚のテープ状光ファイバ心線を平面上に一列に並べ、同一平面上に配した抗張力体と共に一括被覆した光ケーブルの構造が開示されている。しかしながら、この構造では、ケーブルに実装する心数が増えると、その分だけケーブルの幅が広くなってしまう。このことは、限られたスペース（例えば既設の建物内の配管中）に布設する場合に、布設できるケーブル条数や距離が限られることになり、好ましくない。
【０００６】
また、同じく線長差を解消する方法として、特開２００１−４２１７６号公報には、複数枚のテープ状光ファイバ心線を積層し、その両側に配した抗張力体とを一括被覆した光ケーブルであって、全てのテープ状光ファイバ心線の中心が、２本の抗張力体を結ぶ線上にある光ケーブルの構造が開示されている。しかし、この構造では、同一テープ状光ファイバ心線内において、曲げの外側にくる光ファイバ心線と内側にくる光ファイバ心線が存在することになる。このことは、前述の場合と同様に、光ファイバ心線の張りや弛みを生じさせる原因となることを考慮して、テープ状光ファイバ心線の周囲に空間を持たせた、ルース構造としている。このため、ケーブル内に余分な空間を持たせる必要が生じ、光ケーブルの細経化の妨げとなるという新たな問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、テープ状光ファイバ心線間の線長差を小さくしてロス増を抑え、しかも、細径化ができる光ケーブルを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直線状態において１つの平面を決定するように配置された複数本の抗張力体と、光ファイバ心線の心数が等しい複数枚のテープ状光ファイバ心線とをタイトに一括被覆してなる光ケーブルであって、前記テープ状光ファイバ心線は、前記平面に対して傾斜して積層されているとともに、隣り合うテープ状光ファイバ心線同士がテープ状光ファイバ心線の幅よりも小さい幅方向のずれをもって積層されており、かつ、前記テープ状光ファイバ心線の幅Ｗの１／２の位置、かつ、厚さｔの１／２の位置にある剛性中心と前記平面との距離δと、前記テープ状光ファイバ心線の前記平面に対する傾斜角θが、下式を満足することを特徴とするものである。
δ＜（Ｄ（Ｉ−１）／２）・（１−ｓｉｎθ）
ただし、Ｉはテープ状光ファイバ心線における光ファイバ心線の数、Ｄは光ファイバ心線の外径である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の光ケーブルの第１の実施の形態を説明するための断面図である。図中、１は本体部、２は支持線部、３は首部、４はテープ状光ファイバ心線、５は抗張力線、６はノッチ、７は支持線、８，９は被覆層である。
【００１０】
この実施の形態の光ケーブルは、本体部１，支持線部２，首部３より構成されており、加入者系の引き落としケーブルに適した構成である。屋内用など、支持線部２を必要としない場合は、本体部１のみで、光ケーブルが構成される。
【００１１】
本体部１には、中央部に複数枚のテープ状光ファイバ心線４が配置され、その両側の対称位置に抗張力線５が配置されている。したがって、抗張力線５を直線状態としたときの抗張力線５の中心軸により１つの平面が決定される。支持線部２が設けられたこの実施の形態では、抗張力線５の中心軸も、直線状態においてこの平面内にあるようにされている。この平面を水平においた状態でいえば、光ケーブルが曲げを受けた場合は、この平面が上下方向に曲がりやすいから、この平面を曲げ面と呼ぶことができ、この平面を長手方向と直角に横切る軸を曲げ中心軸と呼ぶことができる。換言すれば、この曲がりやすい方向は、ケーブル全体の曲げ剛性が最小となる曲げ方向であるということができる。
【００１２】
テープ状光ファイバ心線４は、上記平面に対して傾斜するように配置されている。また、隣り合うテープ状光ファイバ心線同士は、ずれをもって積層されている。かかる積層構造のテープ状光ファイバ心線４と２本の抗張力線５は、合成樹脂の被覆層８でタイトに一括被覆されている。被覆層８には、テープ状光ファイバ心線４を取り出しやすくするためのノッチ６が形成されている。支持線７も合成樹脂の被覆層９で被覆されている。光ケーブルの製造にあたっては、被覆層８，被覆層９，首部３は一体的に形成される。
【００１３】
図２は、図１におけるテープ状光ファイバ心線の配置の説明図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付した。１０は曲げ中心軸、１１は剛性中心である。図１に示す実施の形態では、すべてのテープ状光ファイバ心線４は、その剛性中心１１が上記平面上にあるように配置されている。したがって、図２の断面図では、テープ状光ファイバ心線４の剛性中心１１が曲げ中心軸１０上にあることになる。テープ状光ファイバ心線４の剛性中心１１は、テープ状光ファイバ心線の幅Ｗの１／２の位置、かつ、厚さｔの１／２の位置である。
【００１４】
ここで、Ｎ枚のテープ状光ファイバ心線４の断面を幅Ｗ、厚さｔの長方形とみて、重ね合わせのずれをｄ_i （ｉ枚目に対する（ｉ＋１）枚目のずれをｄ_i とした。）、曲げ中心軸に対するテープ状光ファイバ心線の傾斜角（曲げ面に対する傾斜角といっても同じである。）をθ、テープ状光ファイバ心線の積層体全体の曲げ面と平行方向の幅をＬとすれば、
Ｌ＝Ｗ・ｃｏｓθ＋Σｄ_i ・ｃｏｓθ＋Ｎｔ・ｓｉｎθ
となる。ただし、Σはｉ＝１からｉ＝Ｎ−１までのｓｕｍである。
Ｎ＝２
であれば、
Ｌ＝Ｗ・ｃｏｓθ＋ｄ・ｃｏｓθ＋２ｔ・ｓｉｎθ
となる。
【００１５】
なお、すべてのテープ状光ファイバ心線４の剛性中心１１が曲げ中心軸１０上（または、曲げ中心軸１０に平行な直線上）にある場合では、
ｄ＝ｔ／ｔａｎθ
であるから（図２では、２枚のテープ状光ファイバ心線４の剛性中心１１が曲げ中心軸１０上にある。）、
Ｌ＝Ｗ・ｃｏｓθ＋ｔ／ｓｉｎθ＋２ｔ・ｓｉｎθ
となる。
【００１６】
積層するテープ状光ファイバ心線４の枚数は、２枚に限られるものではなく、Ｎ枚を積層した場合は、
Ｌ＝Ｗ・ｃｏｓθ＋（Ｎ−１）ｔ／ｓｉｎθ＋Ｎｔ・ｓｉｎθ
となる。
【００１７】
傾斜角θを小さくすればＬは大きくなるが、テープ状光ファイバ心線における外側の光ファイバ心線の曲げ中心軸からからの距離が小さくでき、ロス増を小さくする観点からは有利となる、逆に、傾斜角θを大きくすればＬは小さくなるが、テープ状光ファイバ心線における外側の光ファイバ心線の曲げ中心軸からからの距離が大きくなり、ロス増の観点から好ましくない。実用上は、θは、５゜以上、４５゜以内、より好ましくは、５゜以上、３０゜以内とするのがよい。
【００１８】
なお、この実施の形態における一実施例では、４心のテープ状光ファイバ心線２本を収納し、θ＝３０゜とした。抗張力線５は外径０．４ｍｍの鋼線とし、支持線７は外径１．２ｍｍの鋼線とした。本体部の幅は５ｍｍ、厚さは２ｍｍであり、被覆層８，９はポリエチレンを用いた。
【００１９】
図３は、本発明の光ケーブルの第２の実施の形態を説明するための断面図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図１で説明した実施の形態では、図２で説明したように、すべてのテープ状光ファイバ心線４の剛性中心が曲げ中心軸上にあるようにしたが、本発明におけるテープ状光ファイバ心線の配置は、第１の実施の形態に限られるものではない。第２の実施の形態では、テープ状光ファイバ心線４の剛性中心が、所定の範囲、すなわち、δの範囲内において、曲げ中心軸からずれていてもよい。もちろん、この実施の形態においても、支持線部２を設けなくてもよい。
【００２１】
図４は、図３におけるテープ状光ファイバ心線の配置の説明図である。図中、図２と同様の部分には同じ符号を付した。
【００２２】
積層されたテープ状光ファイバ心線の幅Ｌは、図２で説明したとおりであるが、テープ状光ファイバ心線４の剛性中心のずれδは、曲げ中心軸１０から最も離れた光ファイバ心線の中心軸の距離が、テープ状光ファイバ心線を曲げ中心軸に垂直に配置した場合でその剛性中心が曲げ中心軸上にある配置の場合の曲げ中心軸から最も離れた光ファイバ心線の中心軸の距離よりも小さくする条件、すなわち、
δ＋（Ｄ（Ｉ−１）／２）ｓｉｎθ＜（Ｄ（Ｉ−１）／２）
を満足するようにすれば、ロス増を抑えることができるから、
δ＜（Ｄ（Ｉ−１）／２）・（１−ｓｉｎθ）
となるように、δを設定すればよい。
【００２３】
なお、この実施の形態における一実施例では、４心のテープ状光ファイバ心線２本を収納し、θ＝３０゜とした。抗張力線５は外径０．４ｍｍの鋼線とし、支持線７は外径１．２ｍｍの鋼撚線または鋼線とした。δは、０．１ｍｍとした。本体部の幅は５ｍｍ、厚さは２ｍｍであり、被覆層８，９はポリエチレンを用いた。
【００２４】
図５は、比較例の光ケーブルの断面図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。この比較例は、テープ状光ファイバ心線の幅方向を曲げ中心軸に対して直角となるようにしたものであり、テープ状光ファイバ心線４の剛性中心は、曲げ中心軸上にある。４心のテープ状光ファイバ心線２本を収納し、抗張力線５は外径０．４ｍｍの鋼線とし、支持線７は外径１．２ｍｍの鋼撚線とした。本体部の幅は３ｍｍ、厚さは２．５ｍｍであり、被覆層９はポリエチレンを用いた。
【００２５】
表に、試作した実施例１，２及び比較例の評価結果を図６に示す。実施例１は、第１図，第２図で説明した実施例の光ケーブルであり、実施例２は、第３図，第４図で説明した実施例の光ケーブルである。伝送損失、温度特性は、波長１５５０ｎｍで測定した。温度特性は、−３０℃〜＋７０℃の温度変化を３サイクル行ない、＋２０℃での伝送損失からの変動量で評価した。ファイバ歪み（ドラム巻き）は、胴径３００ｍｍのドラムに巻いた状態で、ＢＯＴＤＲで長手方向の分布を測定し、長手方向の平均値を、その心の歪みの値とした。最大、平均、最小は、８心の長手方向の平均値の中での統計値である。
【００２６】
図６に示すとおり、比較例では光ファイバ心線に発生する歪みが大きく、そのためと思われる初期伝送損失の増大、温度特性の劣化が見られる。これに対して実施例１，２では、歪みも発生せず、伝送損失、温度特性も良好であることが分かった。
【００２７】
なお、上述の実施の形態においては、テープ状光ファイバ心線の積層状態における隣り合うテープ状光ファイバ心線同士のずれの値が長手方向に変わらないものとして説明したが、このずれの値を長手方向に沿って規則的または不規則的に変動させてもよい。
【００２８】
また、テープ状光ファイバ心線の剛性中心と曲げ面との距離δの値も長手方向に変わらないものとして説明したが、この距離δの値を長手方向に沿って規則的または不規則的に変動させてもよい。
【００２９】
さらに、上記ずれの値、および、距離δの値の双方を長手方向に沿って規則的または不規則的に変動させてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、テープ状光ファイバ心線を横一列に並べたときよりも細径にでき、タイトに一括被覆することで、テープ状光ファイバ心線の蛇行を制限できる。さらに、テープ状光ファイバ心線の剛性中心と前記平面との距離δと、前記テープ状光ファイバ心線の前記平面に対する傾斜角θを、
δ＜（Ｄ（Ｉ−１）／２）・（１−ｓｉｎθ）
を満足する構造とすることで、テープ状光ファイバ心線をケーブルの曲げ中心軸と垂直に収納した場合よりも、同一テープ心線内のファイバ間の軌跡長差を小さくすることができる。
【００３３】
また、請求項２に記載の発明によれば、テープ心線の収納位置、形態をランダムになることで、光ファイバ心線に残留する歪みを低減することができる。
【００３４】
また、請求項３に記載の発明によれば、自己支持型構造への応用が可能となり、引き落としケーブルとして、取扱いが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ケーブルの第１の実施の形態を説明するための断面図である。
【図２】図１におけるテープ状光ファイバ心線の配置の説明図である。
【図３】本発明の光ケーブルの第２の実施の形態を説明するための断面図である。
【図４】図３におけるテープ状光ファイバ心線の配置の説明図である。
【図５】比較例の光ケーブルの断面図である。
【図６】試作した実施例１，２及び比較例の評価結果を示す図である。
【符号の説明】
１…本体部、２…支持線部、３…首部、４…テープ状光ファイバ心線、５…抗張力線、６…ノッチ、７…支持線、８，９…被覆層、１０…曲げ中心軸、１１…剛性中心。

Claims (3)

1. 直線状態において１つの平面を決定するように配置された複数本の抗張力体と、光ファイバ心線の心数が等しい複数枚のテープ状光ファイバ心線とをタイトに一括被覆してなる光ケーブルであって、
   前記テープ状光ファイバ心線は、前記平面に対して傾斜して積層されているとともに、隣り合うテープ状光ファイバ心線同士がテープ状光ファイバ心線の幅よりも小さい幅方向のずれをもって積層されており、
   かつ、前記テープ状光ファイバ心線の幅Ｗの１／２の位置、かつ、厚さｔの１／２の位置にある剛性中心と前記平面との距離δと、前記テープ状光ファイバ心線の前記平面に対する傾斜角θが、下式を満足することを特徴とする光ケーブル。
   δ＜（Ｄ（Ｉ−１）／２）・（１−ｓｉｎθ）
   ただし、Ｉはテープ状光ファイバ心線における光ファイバ心線の数、Ｄは光ファイバ心線の外径である。
2. 前記ずれおよび／または前記δが光ケーブルの長手方向に沿って規則的または不規則的に変動していることを特徴とする請求項１に記載の光ケーブル。
3. 支持線も一括被覆され、かつ、前記支持線が直線状態において前記平面内にあることを特徴とする請求項１または２に記載の光ケーブル。

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