JP4136052B2 - 光ファイバケーブル用の光ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外装中にまとめられた、および場合によっては外装の内部で一つまたは複数のリボン形として組み付けられた複数の光ファイバを含む、一般に遠距離通信において使用される光ファイバケーブル用の光ユニットに関する。本発明はより詳細には光ファイバを含むこのようなユニットの外装の材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような光ユニットを含むケーブルは、遠距離通信の分野において使用され、また特に、配線網の出発点に光ファイバの高密度マクロケーブルを形成するためにこれらのケーブルが複数本まとめられた、高度の分岐部を有する配線において使用される。
【０００３】
図１と図２はそれぞれ、いわゆるＵｎｉｔｕｂｅ（登録商標）構造（図１）およびいわゆる「ストランデッドルーズチューブ（stranded loose tube）」構造（図２）の周知のケーブルを断面図として示す。「ストランデッドルーズチューブ」構造の周知のケーブルは、例えば資料ＦＲ−Ａ−２２８０９１１に記載されている。
【０００４】
光ファイバケーブル１０、２０は、ケーブルの長軸と同じ長軸を有する管３の形の一つの外装中に（Ｕｎｉｔｕｂｅ（登録商標）構造）、または誘電性材料中央補強エレメント１の周りに巻かれた複数の外装３中に（「ストランデッドルーズチューブ」構造）、自由に収納された束またはリボンの形で光ファイバ２を含む。光ユニット５は、一つの外装３と、これが含む一つまたは複数の光ファイバ２を含む。
【０００５】
Ｕｎｉｔｕｂｅ（登録商標）構造のケーブル１０のユニット５の周囲、または「ストランデッドルーズチューブ」構造のケーブル２０のユニット５のアセンブリの周囲には、例えば誘電性補強エレメントからなる機械的補強層６と絶縁材料からなる外部保護外装７とが相次いで配置されている。さらに、ケーブル２０のユニット５の間の自由空間は、縦方向の気密を保証する充てん材料、例えば充てんゲル４によって充填されるか、またはこの気密を保証するために液体中で膨張するエレメントを含むことができる。
【０００６】
光ファイバ２を収納するユニット５の一つまたは複数の外装３は、高密度ポリエチレン（ＰＥＨＤ）またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの硬質で剛性の材料によって周知の方法で作られる。これらの外装はまた、ポリブチレンテレフタレート／ポリカーボネート（ＰＢＴ／ＰＣ）の二重層で構成することもできる。資料ＦＲ−２２８０９１１によれば、「ストランデッドルーズチューブ」構造の管の形状を持つ外装もまた、ポリエチレンまたはポリプロピレンで作ることができる。
【０００７】
周知のケーブル１０または２０中の外装３を構成する材料のヤング率は一般に高く、２０℃で２４００〜２６００ＭＰａ程度である。このような外装は、特に半径方向の圧縮応力に対する良好な機械的保護を光ファイバ２にもたらす。このヤング率が低すぎるときには、このような材料でできた管形の外装は、半径方向の圧縮に対する良好な抵抗をケーブルに保証するために十分な寸法の厚さを持たなければならない。この場合、外装３の厚さは比較的大きい（一般的に、「ストランデッドルーズチューブ」構造では０．５ｍｍ程度、Ｕｎｉｔｕｂｅ（登録商標）構造では０．７５ｍｍ）。したがって、得られるケーブル１０、２０は非常にかさばるか、または剛性であるか、もしくはこの両方であり、したがって取り扱いが困難である。
【０００８】
この理由で、欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０７６９７１１は、一つまたは複数の光ファイバユニットの外装に柔軟で弾性の材料を使用することを提案している。この特許出願は特に、少なくとも一つの光ファイバが自由に収納されているプラスチック材料でできた管形の外装を含む、光ファイバ遠距離通信ケーブル用の光ユニットであって、前記の外装が厚さ０．５ｍｍもしくはそれ以下であり、前記の材料のヤング率が２０℃で１５００ＭＰａ以下であり、またこの材料が流動限界のない応力／伸長曲線を有することを特徴とする、光ユニットを提唱している。このような材料によって、前述の従来の技術によるケーブルよりもはるかにかさばらず、さらに取り扱いが容易なケーブルを製造することができる。
【０００９】
それに加えて、光ファイバを外装の中に閉じ込めることは、微小彎曲による減衰増加の問題を招く。機械的または熱的な原因による外部応力の影響によって、外装は、外装の内部で締め付けられる光ファイバに微小彎曲を生じないように変形できなければならない。
【００１０】
またこのような光ユニットを含むケーブルの接続では、外装の切断という問題がある。外装の内部で締め付けられる光ファイバのために、切断は容易であって、破損の恐れのないことが必要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、主として単一材料を含む、一つの外装中にまとめられた、場合によっては外装の内部で一つまたは複数のリボンの形に組み付けられた複数の光ファイバを含む、光ファイバケーブル用の光ユニットを提供することである。このようなケーブルの製造は簡単で、費用も安く、外装は改善された光学的性能、改善された機械的耐性、および光ファイバへの改善されたアクセス容易性を有する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明が対象とするものは、一つの外装の中にまとめられた、場合によっては外装の内部で一つまたは複数のリボン形として組み立てられた複数の光ファイバを含む、一般に遠距離通信において使用される光ファイバケーブル用の光ユニットであって、外装が摂氏約２０度の温度において２００ＭＰａ以下のヤング率と９０単位以下のショアＡ硬度を示し、また摂氏約−４０度の温度において２０００ＭＰａ以下のヤング率を示すことを特徴とする、光ユニットである。
【００１３】
ファイバは外装中にまとめられており、このことは、ファイバが外装中で自由である従来の技術の状況に対して、光ユニットの寸法で得する容積の点で特に有利である。したがって外装は、場合によっては外装の内部で一つまたは複数のリボンの形に組み付けられた光ファイバに非常に近い。こうして外装は、外装によってまとめられる光ファイバまたは光ファイバの一つまたは複数のリボンと接触することができ、この場合、実用面では接着剤のないことが好ましい。しかし外装はまた、光ファイバまたは光ファイバの一つまたは複数のリボンと、０．１ｍｍまで接近可能な距離を置くことができる。
【００１４】
本発明による光ユニットは、場合によっては、シリコーンベースまたはポリアルファオレフィンベースでありことが多い、一般には油を基にしたグリースを含む充てんゲルなどの充てん材料を含むことができる。
【００１５】
テストによって、本発明による光ユニットの光学的性能は外装の構成材料の柔軟性と相関することを示すことができた。
【００１６】
光学的性能の第一テストは、ユニットのファイバの自由状態におけるファイバの減衰値に対するファイバの減衰増加を測定することからなる。
【００１７】
光学的性能の第二テストは、温度の変化に応じたユニットの光ファイバの減衰変化を測定することからなる。配線網におけるこのようなユニットを含む遠距離通信ケーブルが実際に受ける温度間隔をシミュレートするために、温度推移を摂氏−４０度と摂氏＋７０度の範囲とした。
【００１８】
一般に重合体であるさまざまな材料、特にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの熱可塑性重合体、およびエラストマーについてテストを行った。
【００１９】
それから、テストされたユニットの減衰値の、外装を構成するこれらの材料の一つ、および別々に測定されたこの材料のヤング率との相関を行った。ある減衰規準から、温度に応じたヤング率の二つの上限を定義することが可能となった。すなわち、摂氏約＋２０度の温度における２００ＭＰａおよび摂氏約−４０度の温度における２０００ＭＰａである。
【００２０】
こうして、本発明による光ユニットは、応力の作用を受けたとき変形して、外装の中にまとめられた光ファイバの微小彎曲による減衰効果を減少させることのできる柔軟性が得られるヤング率を有する外装を含む。
【００２１】
また別のテストによって、本発明による光ユニットの外装の開放は容易であり、この容易性は外装を構成する材料の堅さと相関関係にあることが示された。
【００２２】
こうして、前述と同じ材料について、切断器具を使用して外装を切断するテストを行った。光ユニットの外装の開放容易性と、個別に測定された外装の構成材料の堅さとの間に、一つの相関関係が確立された。外装の開放容易性規準から、外装の構成材料の堅さの上限を定義することができた。すなわち摂氏約＋２０度の温度において９０単位のショアＡ堅さである。
【００２３】
こうして、前述のテストによって実験的に確立された上限より低いヤング率と堅さを有する材料によって構成される外装が、本発明によるケーブルに、改善された光学的性能と光ケーブルへの改善されたアクセス容易性をもたらす。
【００２４】
本発明による光ユニットは一般に、１５５０ｎｍの波長で０．１ｄＢ／ｋｍ前後の減衰変化を示す。
【００２５】
本発明のその他の特徴と利点は、添付の対応する図面を参照して次の説明を読むことによってさらに明確になろう。
【００２６】
【発明の実施の形態】
すべての図において、共通の要素には同じ参照番号を付けた。図３と図４の光ユニットは、図１と図２に示した光ユニット３の代わりに、図１と図２に示すような光ファイバケーブル中に挿入されるものとする。
【００２７】
図１と図２は技術の現状に関連して示したものである。
【００２８】
図３では、光ユニットは外装３ａ中にまとめられた複数の光ファイバを含む。一つの光ユニット５ａは、光ファイバの非常に近くにはめ込まれたマイクロチューブ形式の外装３ａ中にまとめられた８本の光ファイバ２ａによって表されている。当業者には知られている充てんゲルなどの充てん材料７が外装３ａの内部の光ファイバ２ａの周りに存在する。
【００２９】
例として、光ユニット５ａは下記の特性を有する。
【００３０】
ケーブルの直径 ：１．２（ｍｍ）
外装の厚さ ：０．２（ｍｍ）
光ファイバの直径 ：０．２５０（ｍｍ）
光ファイバの本数 ：８
本発明の第一実施形態の対象である光ユニット１ａは、Ｕｎｉｔｕｂｅ（登録商標）構造、または「ストランデッドルーズチューブ」構造の遠距離通信ケーブルに使用され、特に、複数のこのようなケーブルのアセンブリが高密度の光ファイバからなるマクロケーブルを形成する、高度の分岐を有する配線網において使用される。
【００３１】
本発明の第二実施形態では、図４において、光ファイバ２ｂがそれぞれ４本の光ファイバを有する二つのリボン９、１１として組み付けられている。光ユニット５ｂは、図４の断面図の中に矩形の内部収納部１２を有する外装３ｂを含む。二つのリボン９、１１は矩形収納部１２の内部に締めつけられて配置されている。
【００３２】
リボン形に組み付けることによって、光ファイバの互いの位置決定が容易になり、特に前記の光ユニットを含むケーブルの接続作業の場合に有利である。単一のリボンのみならず複数のリボンも計画することができ、また各リボンは６本、８本、または１２本の光ファイバを含むことができることに留意すべきである。さらにまた本発明の範囲内で、第一実施形態と第二実施形態とを組み合わせること、すなわち同じ光ユニットの中に個別の光ファイバと少なくとも一つの光ファイバリボンを組み合わせることも可能である。
【００３３】
光ユニット５ｂは、例えば下記の特性を有する。
【００３４】
ケーブルの直径 ：２．０（ｍｍ）
収納部の長さと幅 ：１．２×０．７（ｍｍ）
光ファイバの直径 ：０．２５０（ｍｍ）
光ファイバの本数 ：８
本発明による光ユニットを含むケーブルは、例えば押出し成形によって製造される。押出し機のヘッドに向かって、外装の構成材料と、場合によってはケーブルの充てん材料と、光ファイバまたは光ファイバリボンとが同時に集中する。一つまたは複数の光ユニットとケーブルの外装との間に存在する間隙を充てんするため、ケーブルを湿気から保護するため、または光ユニットの滑りを容易にするために、充てん材料は例えばゲルにする。
【００３５】
本発明による光ユニットを含むケーブルはまた、外部保護層（外装、シースなど）のようないかなるエレメントも、または補強エレメント、すなわちＦＲＰ（英語でＦｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）、または熱可塑性または網状の有機マトリクスの中に包まれたグラスファイバまたはアラミドファイバなどの連続補強繊維を含むことができ、したがってこのことは当業者には周知である。
【００３６】
本発明による光ユニットの外装は、例えば可塑化されたポリ塩化ビニルなどの熱可塑性物質といった重合体で構成される。エラストマーも同様に適合可能である。外装の材料は、摂氏約＋２０度の温度で２００ＭＰａ以下のヤング率と９０単位のショアＡ堅さを有し、摂氏約−４０度の温度で２０００ＭＰａ以下のヤング率を有する。
【００３７】
図５には、光ユニット中に収納された光ファイバの、波長１５５０ナノメートルでの温度と減衰変化との関係を示す。光ファイバの基準減衰を摂氏＋２０度の温度でとる。
【００３８】
光ユニットＡは、可塑化されたポリ塩化ビニルでできた本発明による外装から構成されており、この材料の特性は次の通りである。
【００３９】
− ２０℃において７８単位のショアＡ堅さ
− ２０℃においてング率は２０ＭＰａ
− −４０℃におけるヤング率は１９００ＭＰａ
光ユニットＢの外装はポリプロピレンとエチレンの共重合体であり、摂氏約＋２０度の温度で１２００ＭＰａに近いヤング率と９８単位以上のショアＡ硬さ（したがってショアＡスケール外）を有し、摂氏約−４０度の温度で３０００ＭＰａに近いヤング率を有する。
【００４０】
光ユニットＡの減衰変化は、摂氏−４０度から＋７０度までの温度の推移幅全体にわたって０．１０ｄＢ／ｋｍ前後に決められた規準を満足する。これとは反対に、光ユニットＢは、摂氏−５度と＋７０度の間に含まれる温度についてのみ、０．１０ｄＢ／ｋｍ前後に決められた規準を満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術によるＵｎｉｔｕｂｅ（登録商標）構造のケーブルの部分概略断面図である。
【図２】従来の技術による「ストランデッドルーズチューブ」構造のケーブルの部分概略断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態による光ユニットの極めて概略的な横断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態による光ユニットの極めて概略的な横断面図である。
【図５】二つの光ユニット（うち一つは本発明の第一実施形態による光ユニット）中に収納されたファイバの減衰に対する温度の効果を比較したグラフである。
【符号の説明】
１ 中央補強エレメント
２、２ａ 光ファイバ
３、５、５ａ、５ｂ 光ユニット
３ａ、３ｂ 外装
６ 機械的補強層
７ 外部保護外装
９、１１ リボン
１０ Ｕｎｉｔｕｂｅ（登録商標）構造のケーブル
１２ 矩形の内部収納部
２０ 「ストランデッドルーズチューブ」構造のケーブル

Claims (9)

1. 一つの外装（３ａ、３ｂ）中にまとめられた複数の光ファイバ（２）を含む光ファイバケーブル（１０、２０）用の光ユニット（５ａ、５ｂ）であって、外装が摂氏約２０度の温度において２００ＭＰａ以下のヤング率と９０単位以下のショアＡ硬度を示し、また摂氏約−４０度の温度において２０００ＭＰａ以下のヤング率を示すことを特徴とする光ユニット（５ａ、５ｂ）。
2. 光ファイバが外装（３ｂ）中に一つまたは複数のリボン（９、１１）の形に組み付けられた、請求項１に記載の光ユニット。
3. 外装が熱可塑性材料で作られた請求項１または２に記載の光ユニット。
4. 外装が可塑化されたポリ塩化ビニルで作られた、請求項３に記載の光ユニット。
5. 外装がエラストマーで作られた請求項１または２に記載の光ユニット。
6. 光ファイバが外装から０〜０．１ｍｍの距離をおいた、請求項１から５のいずれか一項に記載の光ユニット。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の光ユニットを含む、Ｕｎｉｔｕｂｅ（登録商標）型構造のケーブル。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の光ユニットを少なくとも一つ含む、「ストランデッドルーズチューブ」型構造のケーブル。
9. 請求項７または８に記載のケーブルの遠距離通信への適用。

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