JP4116935B2

JP4116935B2 - 光ファイバカールコード

Info

Publication number: JP4116935B2
Application number: JP2003189729A
Authority: JP
Inventors: 和正大薗; 正男立蔵; 芳宣黒沢; 嘉一滑川; 賢司川瀬; 利雄倉嶋; 栄次荒木; 克美平松
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-07-01
Also published as: WO2005003833A1; US7349610B2; CN1791821B; US20060257086A1; JP2005024851A; CN1791821A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英系光ファイバによる光ファイバコードに係り、特に、光ファイバカールコードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
メタル芯線によるカールコードは伸縮性があり、収縮時の収納性に優れることから、旧来型の電話機（受話器が有線で本体と接続されているもの）のコードを始めとして広く使用されている。
【０００３】
光ファイバによるカールコードも、以前から実施されている。
【０００４】
従来、光ファイバは、短波長帯用のマルチモードファイバが主流であった（非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００５】
カールコードの製造方法は、巻き芯に光ファイバコードを巻き付けた状態で高温加熱して、加熱変形によりカール形状を保持するものである。石英系光ファイバにおいては、光ファイバ被覆及びコード被覆に加熱変形を与え、プラスチックファイバにおいては、光ファイバ自身も含めて変形を与えることにより、カール形状を保持している。
【０００６】
コード芯線をメタルから光ファイバに置き換えるにあたり問題となるのが、光ファイバを曲げたり、捩った場合に発生する光伝送損失の増加であるが、最近曲げ損失に関して従来の光ファイバ以上に耐性を持った光ファイバが報告されている。
【０００７】
例えば、ホーリーファイバ（以下、ＨＦと称する）は、コアの周辺に複数の空孔を持ち、光ファイバの実効的な屈折率を下げることで、光の閉じ込め効果を増強し、従来の光ファイバよりも小さな曲げ径で曲げても光の損失が少ない。例として、直径１０ｍｍで曲げても光損失が０．００１ｄＢのものもある。そのため、ＨＦを光ファイバカールコード用の光ファイバとして使用すれば、小さい曲げが螺旋状に連なるカールコード形状にしても、光の損失の増加はほとんど生じない（非特許文献３参照）。
【０００８】
カールコードの目的は、コードが繋ぐ２点間の間隔を自由に設定したり、変化させることである。小さく曲げても損失が増加しないＨＦを用いた光ファイバカールコードを使用すれば、そのコードを伸縮させても損失変動が発生しないことを意味し、伸縮に対して損失特性が非常に安定した光ファイバカールコードを得ることができる。
【０００９】
【非特許文献１】
昭和６０年度電子情報通信学会総合全国大会、２１１６、「光カールコードの開発」、太宰他、ｐ．９−１０６
【非特許文献２】
昭和６０年度電子情報通信学会総合全国大会、２１１７、「光カールコードの試作検討」、小林他、ｐ．９−１０７
【非特許文献３】
２００３年度電子情報通信学会、Ｃ−３−９０、「ホーリーファイバの実用化に関する一検討」、姚兵他
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カールコードはその特長である伸縮性を保つために、コードの端末間の距離を可変できるが、可変の際にコードを完全に伸ばしきる（曲げがなく直線状になる）ところまで伸ばしてしまう恐れがある。
【００１１】
通常、光ファイバコードの両端末部は機械的な接続が可能なように光コネクタが装着されている。光ファイバは、石英製のものが多く使用されているが、その直径は通常１２５μｍと非常に細い。そのため、光コネクタに光ファイバを実装固定する際の光ファイバ保持力は大きくなく、光コネクタと光ファイバコードとをあまり強い力で引っ張ることはできない。ＪＩＳＣ６８２１（光ファイバ機械特性試験方法）には、引っ張り試験の規格があり、カールコードを引っ張ることで光コネクタにかかる力は５ｋｇ以下と規定されている。カールコードを引っ張る力が規定の５ｋｇよりも小さく、カールコードの伸びに充分な余裕がある範囲でのコードの伸びは問題ない。
【００１２】
しかしながら、光ファイバカールコードの場合、光コネクタ間の間隔を自由に設定する条件下で使用される機会が多く、規定（５ｋｇ以下）よりも強い力で引っ張られカールコードが伸びきった状態が度重なると、光ファイバカールコードの破損が生じたり、光コネクタに過剰な引っ張り荷重が掛かり破損する。このように、光コネクタ間の間隔を変更する際に５ｋｇを超える過剰な力が光ファイバコードと光コネクタ間に掛かる可能性は充分に考えられる。
【００１３】
即ち、光ファイバカールコードでは通常の光ファイバコード以上の頻度で、光ファイバコードから光コネクタに引っ張り荷重を受ける機会が多いと予想され、最悪の場合、光コネクタと光ファイバコードが破損してしまう恐れがある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、伸びを制限する機構を備える光ファイバカールコードを引張った際に、光コネクタと光ファイバカールコードに損傷を与えない光ファイバカールコードを提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、光ファイバコードを螺旋状に曲げ、長手方向に伸縮性をもつカール構造を有する光ファイバカールコードにおいて、上記光ファイバコードの両端部に接続用の光ファイバコネクタが実装され、該両コネクタに、該両コネクタの間隔が一定距離以上にならないように長手方向の伸びに制限を加える伸縮長規制部材が螺旋状の光ファイバコードの螺旋の内側に挿通して連結されており、上記伸縮長規制部材は、伸縮可能なボールチェーンからなる長さ規制部材と、上記長さ規制部材が最も縮んだ状態のときに上記長さ規制部材の表面に被せた伸縮性部材とで構成され、伸縮性があり引っ張り時の剛性が高いものである。
【００１８】
請求項２の発明は、コードに内蔵する光ファイバが、コアの周囲に複数の空孔を有するホーリー光ファイバである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２１】
図１は、本発明の好適実施の形態で用いる光ファイバコード２の断面構造図を示す。
【００２２】
図示した光ファイバコード２は、０．２５ｍｍＵＶ被覆のＨＦ６にナイロン被覆７を施し、ｄ＝０．９ｍｍのナイロン芯線７とした。更に、ナイロン芯線７を合計約４０００デニールのケブラー繊維８で囲繞して、外径ｄ＝２．０ｍｍ／内径ｄ＝１．５ｍｍの難燃剤入りハイトレル（東レ・デュポン社製）のコード外被９で被覆した。本光ファイバコード２は、宅内で使用されることを前提としたもので、無機リン系の難燃剤を重量比で約２５％配合し、６０°傾斜難燃試験をクリアした。
【００２３】
次に光ファイバコード２に使用するＨＦ６について説明する。
【００２４】
図２は、光ファイバコード２に使用するＨＦ６の断面図である。ＨＦ６は、光を伝送するコア１０と、コア１０よりも屈折率の低いクラッド１２と、コア１０の周囲に設けられた空孔１１とを備えて構成される。ＨＦ６のクラッド１２の直径は、ｄ＝１２５μｍ、中心のコア１０は、通常のシングルモードファイバ（以下、ＳＭＦと称する）同様にゲルマニウムが添加されている。
【００２５】
コア１０の直径は、約９μｍ、周囲の純粋石英クラッド１２に対する比屈折率差は０．３５％である。コア１０の周囲には内径ｄ＝８μｍの６個の空孔１１が円周方向に等間隔に光ファイバ全長にわたって形成されている。
【００２６】
ＨＦ６の特徴は、コア１０周囲に設けられた空孔１１周辺部の実効的な屈折率が石英クラッド１２よりも低くなるので、コア１０とクラッド１２との間の実効的な比屈折率が通常のＳＭＦよりはるかに大きくなり、その結果コア１０への光閉じ込め効果が高くなり、曲げ特性が格段に向上することになる。
【００２７】
光ファイバカールコード１に使用したＨＦ６の曲げ特性をＳＭＦの曲げ特性と比較したものを、図３に示す。
【００２８】
光ファイバの曲げ損失特性は、コアの比屈折率差、コア径、屈折率分布の形状によって異なる。数種類の通常ＳＭＦの曲げ特性の実測値を図示する。
【００２９】
図３は、横軸を曲げ直径（ｍｍ）とし、縦軸を曲げ損失（ｄＢ／ｍ、＠１．５５μｍ）とし、通常ＳＭＦを、直径１５、２０、２５、３０ｍｍのマンドレル（図示せず）に１ｍ巻き付けた際に発生した１．５５μｍ帯での損失を示したものである。
【００３０】
この図中のＳＭＦ曲げ特性において、曲げ損失が最低のＳＭＦ（黒ひし形印６０で示した折れ線）でも、直径２５ｍｍ曲げにおいて、１ｍあたり０．３５ｄＢの損失が発生している。
【００３１】
従って、１０ｍのカールコードでは約３．５ｄＢの損失が発生することになり、光ファイバコードの実用上の伝送損失を１〜２ｄＢとすると、それを超えてしまう。
【００３２】
これに対して図中に示すように、ＨＦ６の曲げ特性（白ひし形印６１で示した折れ線）は、曲げ直径２５ｍｍで、ほとんど損失増加はなく、曲げ直径２０ｍｍで、０．００３ｄＢ／ｍ、曲げ直径１５ｍｍで、０．０２ｄＢ／ｍであり、通常ＳＭＦより格段に損失増加がないのが分かった。通常ＳＭＦに比べてＨＦ６の曲げ損失は小さく、ＨＦ６においては曲げ径２５ｍｍ以上では、光損失の増加量は零となっている。
【００３３】
図４に示す光ファイバカールコード１の成形は例えば、長さ１０ｍの上記光ファイバコード２を、直径１０ｍｍ、長さ６００ｍｍのステンレス製丸棒（図示せず）に、螺旋状に巻き付けた後、両端末部を固定し、さらにこれを、１００℃のオーブンに３０分間投入して、熱処理を行い、光ファイバコード２のパーマネント加工を施した。
【００３４】
その後、丸棒から光ファイバコード２を取り外して図に示すような光ファイバカールコード１を得た。
【００３５】
この光ファイバカールコード１は、コード外径ｄは２ｍｍであり、丸棒に巻き付け時の外径は１２ｍｍであるが、丸棒から取り外した後の外径は１６ｍｍに拡大した。なお、光ファイバカールコード１のコード中心での巻き直径Ｄは、光ファイバカールコード１の外径Ｄｔから光ファイバコード２の外径ｄを差し引いた値であり、本実施形態における光ファイバカールコード１を構成する光ファイバコード２の中心での巻き直径Ｄは１８ｍｍ−２ｍｍ＝１６ｍｍである。
【００３６】
この図示した状態での光ファイバカールコード１の波長１．５５μｍの伝送損失をカットバック法によって測定したところ、測定誤差も含め０．０１ｄＢ以下であった。
【００３７】
次に、図５に示すように上記光ファイバカールコード１の螺旋部から略直線状に伸びた両端部に光コネクタ２０を取り付けた。光コネクタ２０の形状は使用目的に応じて選択するが、本実施の形態では広く使用されているＳＣ型コネクタを実装した光ファイバカールコード１の例を図示した。
【００３８】
光コネクタ２０の筐体には、光ファイバカールコード１の伸びを抑制する伸縮長規制部材２１を固定するための治具２２が設けられている。伸縮長規制部材２１は光ファイバカールコード１の螺旋の内側に挿通して設けられている。伸縮長規制部材２１はそれ自身が柔軟で、伸縮性があり、引っ張り時の剛性が高いものである。
【００３９】
光ファイバカールコード１の伸びを規制する伸縮長規制部材２１をカール螺旋を形成するカールの内側に位置させるのは、伸縮長規制部材２１（ボールチェーン）の長さは、光ファイバカールコード１の収縮時の長さよりも長くなることが多く、このため伸縮長規制部材２１がカール螺旋の外側に存在すると、伸縮長規制部材２１が光ファイバカールコード１以外の障害物から拘束を受け、光ファイバカールコード１の想定した伸縮規制長さが充分得られなくなる可能性が生じ、更に美観上の観点からも伸縮長規制部材２１はカール螺旋の内側に存在することが望ましいからである。
【００４０】
光ファイバカールコード１を伸縮させると、光ファイバコード２全体に捻れが発生するが、捻れによる損失変動は全く観測されず、また、捻れにより発生する応力が光ファイバ２の信頼性に与える影響は、殆どないことを確認している。
【００４１】
光ファイバカールコード１の伸びを抑制する伸縮長規制部材２１の一例を、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。図６（ａ）は、伸縮長規制部材２１の伸び時の状態を示し、図６（ｂ）は、伸縮長規制部材２１の縮み時の状態（定常時の状態）を示す。
【００４２】
図示したように伸縮長規制部材２１は、長さ規制部材としての金属製のボールチェーン２３に伸縮性部材としてのゴムシース２４を被せてある。ボールチェーン２３は、中空のボールにパイプ（若しくは、棒）が抜けないように挿し込まれており、ボールチェーン２３が縮んだ状態では、パイプがボール内に隠れ、伸びた状態ではパイプがボールから露出する。ゴムシース２４は、ボールチェーン２３が最も縮んだ状態のときに被せたものである。
【００４３】
この伸縮長規制部材２１は引っ張られることにより引っ張り力に応じて伸びる。引っ張り力が増して行くと、ボールチェーン２３の最大伸び時の抗力で伸縮長規制部材２１の伸びが制限されるまで伸びる。最大伸び以上には伸縮長規制部材２１は伸びず、伸縮長規制部材２１の最大伸び長は、光ファイバカールコード１の許容される伸びの長さより短く設定されている。
【００４４】
伸縮長規制部材２１と共に引っ張られているカールコード１はそれ以上に伸びず、従来のような光ファイバカールコードの過剰な伸びを生じることはない。最大伸びに達しない場合では、ボールチェーン２３外周に設けられたゴムシース２４による収縮力と引っ張り力との均衡が保たれた状態の長さとなり、光ファイバカールコード１自体の収縮力と相俟って、光ファイバカールコード１の伸びは光ファイバコード２に過剰な荷重を与えない充分な余裕をもった状態となっている。
【００４５】
この伸縮長規制部材２１は、光ファイバカールコード１の伸びを制限する。伸縮長規制部材２１が備えられていない光ファイバカールコードでは、光ファイバカールコードは使用時に引っ張られただけ伸びるのに対して、伸縮長規制部材２１があることにより、伸縮長規制部材２１の最大伸び長以上には伸びないことから、伸縮長規制部材２１と共に伸びる光ファイバカールコード１の引き伸ばしも制限される効果がある。
【００４６】
また、伸縮長規制部材２１の最大伸び長まで伸びた状態では、光ファイバカールコード１が引っ張られる力は、伸縮長規制部材２１とコネクタ２０とで受け、光ファイバカールコード１を構成する光ファイバコード２に過剰な力が加わらない。このため、光ファイバカールコード１や光コネクタ２０を引き伸ばし過ぎによる破損から守ることができる優れた効果を得られる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、光ファイバカールコードにおいて、その伸びを制限する機構を備え、光ファイバカールコードを引っ張った際に光コネクタと光ファイバカールコードに損傷を与えないという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に用いる光ファイバカールコードの断面図である。
【図２】クラッド径１２５μｍの６穴タイプホーリー光ファイバの断面図である。
【図３】ホーリー光ファイバ及び通常シングルモードファイバの曲げ特性を示す特性図である。
【図４】本発明の実施の形態を示す光ファイバカールコードの外観図である。
【図５】本発明の実施の形態を示す伸縮長規制部材を備えた光ファイバカールコードの断面図である。
【図６】図６（ａ）は、光ファイバカールコードに用いる伸縮長規制部材の伸び時の状態を示す説明図である。図６（ｂ）は、光ファイバカールコードに用いる伸縮長規制部材の縮み時の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１光ファイバカールコード
２光ファイバコード
６ホーリー光ファイバ
７ φ０．９ナイロン芯線
８ケブラー繊維
９コード外被（難燃ハイトレル）

Claims

光ファイバコードを螺旋状に曲げ、長手方向に伸縮性をもつカール構造を有する光ファイバカールコードにおいて、上記光ファイバコードの両端部に接続用の光ファイバコネクタが実装され、該両コネクタに、該両コネクタの間隔が一定距離以上にならないように長手方向の伸びに制限を加える伸縮長規制部材が螺旋状の光ファイバコードの螺旋の内側に挿通して連結されており、上記伸縮長規制部材は、伸縮可能なボールチェーンからなる長さ規制部材と、上記長さ規制部材が最も縮んだ状態のときに上記長さ規制部材の表面に被せた伸縮性部材とで構成され、伸縮性があり引っ張り時の剛性が高いことを特徴とする光ファイバカールコード。
コードに内蔵する光ファイバが、コアの周囲に複数の空孔を有するホーリー光ファイバである請求項１記載の光ファイバカールコード。