JP4258653B2 - 光ファイバケーブル用スロットおよび光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は、略円筒形状の外表面に光ファイバ心線を収容する複数のスロット溝が長手方向に捻回して設けられている光ファイバケーブル用スロットおよび光ファイバケーブルに関するものである。

近年、複数本の光ファイバ心線を収容して、多数の光ファイバを有するスロット型が光ファイバケーブルの主流となってきた（例えば特許文献１参照）。
すなわち、図８に示すように、特許文献１に開示の光ファイバケーブル用スロット１００は、円筒形状のスロットロッド１００ａの表面に、複数（ここでは例えば５個）のリブ１０１によって円周方向に区画された複数のスロット溝１０２が、長手方向に沿って捻回して設けられている。また、スロットロッド１００ａの中心には、長手方向に強度部材であるテンションメンバ１０３が設けられている。また、スロット溝１０２の内面には、長手方向に間欠的に粘着性樹脂１０４が設けられている。
これにより、スロット溝１０２に収容される図示せぬ光ファイバ心線の移動を抑えて保持性を高めるようになっている。

また、地域情報化やＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）に向けて加入者周辺地域への光ケーブル網の整備が活発に行われている。この光ケーブル網には、一旦、光ケーブルを敷設した後に、ケーブルの任意のポイントからケーブルを切断することなく所望の光ファイバを分岐して、加入者までの光ファイバ配線を容易に行うことができるように、特にＳＺ捻回スロットを用いた光ファイバケーブルの使用が多くなっている。
特開２００３−３２９９０７号公報

ところで、最近のインターネットを中心とする情報通信の普及で、大容量化のニーズに応えるために波長分割多重(ＷＤＭ)による一層の高密度化と並んで、伝送速度の高速化が進められている。次世代の伝送速度とされている４０Ｇｂｉｔ／ｓにおいては、これまでの１０Ｇｂｉｔ／ｓ以下のシステムではあまり問題とされなかった偏波モード分散(Polarization Mode Dispersion:ＰＭＤ)が、伝送特性悪化の要因となってくる。
このＰＭＤは、光ファイバ断面内の直交する２偏波モード成分間に伝搬時間差を生じ、光信号波形の劣化を引き起こす現象である。この現象が生じる主な原因として、光ファイバのコア及びクラッドの断面形状を完全な真円形で同心形状とすることが難しく、僅かに楕円あるいは歪んだ円となるため屈折率分布が完全な同心円状とならないことにある。さらに、ケーブル化において光ファイバに加わる規則性や方向性を有する力学的歪みもＰＭＤを劣化させる。

スロット型光ファイバケーブルにおいて、ＰＭＤを低減するためには、光ファイバ心線を収容するスロット溝の捻回ピッチを長くして光ファイバの曲率半径を大きくすることが有利であることがわかっているが、単にピッチを長くするだけでは、スロット溝に収容された光ファイバのスロット溝からの引抜き力（以下、心線引抜き力と言う）が低下し、また、ピッチが長いと中間分岐する際に必要な十分な光ファイバの余長を取り出すことができないという不都合がある。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、偏波モード分散（ＰＭＤ）を減少させるとともに心線引抜き力を低下させない光ファイバケーブル用スロットおよび光ファイバケーブルを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバケーブル用スロットは、略円筒形状の外表面に光ファイバ心線を収容する複数のスロット溝が長手方向に捻回して設けられている光ファイバケーブル用スロットであって、前記スロット溝の深さが長手方向に変化し、前記複数のスロット溝における最深部が、互いに長手方向にずれて設けられていることを特徴としている。

このように構成された光ファイバケーブル用スロットにおいては、円筒形状のスロットロッドの表面に、長手方向に捻回して設けられているスロット溝の深さを、長手方向に変化させたので、スロット溝に収容される光ファイバ心線に曲率半径が大きな部分を設けることができる。これにより、光ファイバケーブルのＰＭＤを改善するとともに、曲率半径が変化することにより引抜き力を大きくすることができる。
特に、各スロット溝における最深部を長手方向にずらしたので、スロット溝の深さを深くしたことによるスロットロッドの横断面積の減少を小さくして、強度が均一となるようにした。つまり、隣接スロット溝が同じ断面で深くなると、リブの付け根の肉厚が著しく薄くなって機械強度を損なうが、最深部を長手方向にずらすことによって、このような不具合は生じない。
なお、スロット溝の深さの変化は、連続的であるのが望ましいが、小さな段差で階段状に変化するもの（カスケード型）であってもよい。また、この深さの変化とは、表面粗さや製造上の寸法精度程度のものではなく、それらよりも大きな変化を言う。

また、本発明にかかる光ファイバケーブル用スロットは、前述したように、スロット溝の深さを長手方向に変化させ、スロット溝における深い部分を長手方向にずらしたものであって、前記複数のスロット溝の深さは長手方向に同一周期で変化しており、各スロット溝の周期は位相がずれていることを特徴としている。

このように構成された光ファイバケーブル用スロットにおいては、スロット溝の深さの変化を長手方向に同一周期としたので、スロット溝の加工が容易になる。また、各スロット溝における周期の位相をずらすことにより、各スロット溝の深い部分の位置を容易にずらすことができる。

また、本発明にかかる光ファイバケーブル用スロットは、前述したように、スロット溝の深さを長手方向に同一周期で変化させ、各スロット溝の周期は位相をずらしたものであって、前記各スロット溝の深さの変化パターンが、正弦波または正弦波を成分として波状変化するする曲線であることを特徴としている。なお、スロット全長には少なくとも１周期以上の変化パターンが含まれることが望ましい。

このように構成された光ファイバケーブル用スロットにおいては、スロット溝の深さの変化パターンを正弦波または正弦波を成分として波状変化する曲線としたので、各スロット溝の深さ変化への追従が容易になり、スロット溝への光ファイバの収容が容易になる。

また、本発明にかかる光ファイバケーブル用スロットは、前述したように、スロット溝の深さを長手方向に同一周期で変化させ、各スロット溝の周期は位相をずらしたものであって、前記複数のスロット溝がＮ本であるとき、隣接するスロット溝における深さの変化の周期は、２π／Ｎ （rad）だけ位相がずれていることを特徴としている。

このように構成された光ファイバケーブル用スロットにおいては、各スロット溝の深さの変化の周期の位相が、隣接するスロット溝に対して均等にずれることになるので、機械的強度が均一化して、リブ厚さが著しく薄くなるような極端に弱い部分ができるのを防止することができる。また、各スロット溝の深さの変化がスロットロッドの外周面に沿って規則正しくなるので、スロット溝の加工およびその後の光ファイバ収容が容易になる。

また、本発明にかかる光ファイバケーブル用スロットは、前述したように、スロット溝の深さが長手方向に変化するものであって、前記スロット溝の長手方向の捻回ピッチが、長手方向に変化していることを特徴としている。

このように構成された光ファイバケーブル用スロットにおいては、スロット溝の長手方向の捻回ピッチを変化させることにより、曲率半径の長手方向の変化が更に顕著になるため、光ファイバの心線引抜き力を大きくすることができるとともに、捻回ピッチだけを変化させるよりも更にＰＭＤを改善することができる。

また、本発明にかかる光ファイバケーブルは、前述したように、スロット溝の深さを長手方向に変化させた光ファイバケーブル用スロットに光ファイバを収容したことを特徴としている。

このように構成された光ファイバケーブルにおいては、円筒形状のスロットロッドの表面に長手方向に捻回して設けられているスロット溝の深さを、長手方向に変化させたので、スロット溝に収容される光ファイバ心線に曲率半径が大きな部分を設けることができる。これにより、光ファイバケーブルのＰＭＤを改善するとともに、曲率半径が変化していることより引抜き力を大きくすることができる。

また、本発明にかかる光ファイバケーブルは、前述したように、円筒形状のスロットロッドの表面に、長手方向に捻回して設けられているスロット溝の深さを、長手方向に変化させたスロット溝に光ファイバ心線を収容したものであって、前記光ファイバがシングルモード光ファイバであることを特徴としている。

このように構成された光ファイバケーブルにおいては、伝搬可能な導波モードを一つのみに制限したシングルモード光ファイバで問題となるＰＭＤを低減できるため特に有効なものとなる。

ＰＭＤを改善するために、全長一様にスロット溝の捻回ピッチを長くして曲率半径を大きくすれば、心線引抜き力が低下するが、本発明によれば、光ファイバケーブルのＰＭＤを改善するとともに、引抜き力低下を防止することができる。

以下、本発明に係る好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る光ファイバケーブル用スロットを示す斜視図、図２は反転角の説明図、図３は光ファイバケーブル用スロットの断面図、図４はスロット溝の拡大図、図５はスロット溝の深さの変化を示すグラフ、図６は本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの斜視図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態である光ファイバケーブル用スロット１０は、略円筒形状の外表面に光ファイバ心線２１（図４参照）を収容する複数のスロット溝１１が長手方向にＳＺ型に捻回して設けられている。そして、スロット溝１１の深さＹ（図４参照）が長手方向（図１において左右方向）に変化している。

すなわち、光ファイバケーブル用スロット１０は、中心に例えば１．６ｍｍφのテンションメンバ１２を有する直径円筒形状をした樹脂製のスロットロッド１３の外周面に、複数（例えばここでは３個）のリブ１４により区画された複数（例えばここでは３個）のスロット溝１１が設けられている。スロット溝１１は、略矩形あるいは台形の形状をしており、長手方向に所定の捻回ピッチＬで設けられている。捻回方向は、例えば反転ピッチＬ／２でＳ方向あるいはＺ方向に反転していて、いわゆるＳＺ型のスロットを形成している。また、図２に示すように、スロット溝１１は、スロットロッド１３の中心に対する反転角θで捻回している。

図３および図４に示すように、スロット溝１１の断面は、深さＹ、底面の幅Ｗ１、外側の開口幅Ｗ２で台形となっている。深さＹは、長手方向に沿って変化しており、各スロット溝１１における最深部Ｙｍａｘ（図５参照）が、互いに長手方向にずれるように設けるのが望ましい。このように最深部Ｙｍａｘをずらすことにより、スロット溝１１の深さＹを深くしたことによるスロットロッド１３の断面積の減少を小さくして、強度が均一となるようにすることができる。
なお、深さＹは、従来設けられているスロット溝の深さから、テンションメンバ１２の直上まで変化させることが可能である。また、スロット溝１１の深さＹの変化は、連続的であるのが望ましいが、小さな段差で階段状に変化するもの（カスケード型）であってもよい。

従って、各スロット溝１１の深さＹは長手方向に同一周期で変化させ、各スロット溝１１の周期は位相がずれるように設けるのが望ましい。このように同一周期とすることにより、スロット溝１１の加工が容易になる。また、各スロット溝１１における周期の位相をずらすことにより、各スロット溝１１の最深部Ｙｍａｘの位置を容易、且つ、確実にずらすことができる。

図５に示すように、各スロット溝１１の深さＹの変化パターンは、正弦波または正弦波を成分として波状変化する曲線とすることができる。
また、隣接するスロット溝１１における深さＹの変化の周期は、スロット溝１１の本数がＮ本のとき、２π／Ｎ （rad）だけ位相がずれるようにする。図５中、ｎは何番目のスロット溝１１かを示している。
これにより、各スロット溝１１の深さＹの変化の周期の位相が、隣接するスロット溝１１に対して均等にずれることになるので、スロット１０の機械的強度が均一化して、リブ厚さが著しく薄くなるような極端に弱い部分ができるのを防止することができる。また、各スロット溝１１の深さＹの変化がスロットロッド１３の外周面に沿って規則正しくなるので、スロット溝１１の加工が容易になり、光ファイバの溝への収容も容易になる。

以上の条件を満足する深さＹの変化を式で示すと、ｎ番目のスロット溝１１の位置Ｘにおける深さＹｎ（Ｘ）は、例えば次式のようになる。
Ｙｎ（Ｘ）＝Ａ−Ｂ・ｓｉｎ（２・π・Ｘ／λ−２・π・（ｎ−１）／Ｎ）
ここで、Ａはスロット溝１１の平均深さ、Ｂは深さＹの変化幅、Ｘはスロットロッド１３の一端からの距離、λは深さＹの周期である。

以上、前述した光ファイバケーブル用スロット１０によれば、円筒形状のスロットロッド１３の表面に、長手方向に捻回して設けられているスロット溝１１の深さＹを、長手方向に変化させたので、スロット溝１１に収容される光ファイバ心線２１に曲率半径が大きな部分を設けることができる。これにより、光ファイバ心線２１をスロット溝１１に収容した際に、光ファイバケーブル２０のＰＭＤを改善するとともに、曲率半径の変化により、心線引抜き力を大きくすることができる。

図６には、本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブル２０が示されている。
この光ファイバケーブル２０は、前述した光ファイバケーブル用スロット１０を用いて、図４に示すように、スロット溝１１に例えばテープ心線のような光ファイバ心線２１を積層して収容したものである。
従って、スロット溝１１に収容された光ファイバ心線２１には、スロット溝１１の深さＹの変化に応じて曲率半径が大きな部分と小さな部分を設けることができるので、光ファイバケーブル２０のＰＭＤを改善するとともに、心線引抜き力を大きくすることができる。なお、光ファイバ心線２１を構成する光ファイバは、シングルモード光ファイバであることが望ましい。シングルモード光ファイバでは、ＰＭＤの低減が強く要求されるために、本発明の効果が甚大である。

なお、本発明の光ファイバケーブル用スロットおよび光ファイバケーブルは、前述した実施の形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施の形態においては、３本のスロット溝１１を有する光ファイバケーブル用スロット１０について例示したが、２本あるいは４本以上のスロット溝１１を有する光ファイバケーブル用スロット１０にも同様に適用可能である。更に本発明はＳＺ型のスロットに限定するものではなく、一方向捻回型のスロットにも適用できる。一方向捻回型スロットは、ＳＺ型スロットよりも規則性のある応力が加わる傾向があるため、スロット溝の深さを変化させる効果は大きい。また、スロット溝に収容する光ファイバは、テープ心線状でも単心線状でも良く、心線数も収容可能な範囲で限定されない。

また、前述した実施の形態においては、スロット溝１１の長手方向の捻回ピッチＬを長手方向に一定値としたが、捻回ピッチＬを長手方向に変化させるようにすることもできる。これにより、スロット溝１１に収容される光ファイバ心線２１の曲率半径が大きな部分と小さな部分を顕著に設けることができるので、心線引抜き力を低減せずにＰＭＤを改善することができる。
なお、このような溝深さを変化させるスロットを製造するには、押出し法の場合、溝形状を決めるダイの溝底位置に対応する部位を出し入れすることにより可能であり、切削法の場合は、溝深さを決める切削量を長さ方向に変化させることにより可能である。

次に、本発明に係る光ファイバケーブル用スロットおよび光ファイバケーブルの具体的な実施例について説明する。
上述した式や、説明において、捻回ピッチ；Ｌ＝７００ｍｍ、反転ピッチ；Ｌ／２＝３５０ｍｍ、反転角；θ＝２９０度、テンションメンバ径；１．６ｍｍ、スロット溝数；３溝、スロット溝１１の底面の幅；Ｗ１＝１．３ｍｍ、スロット溝１１の外側の開口幅；Ｗ２＝２ｍｍ、スロット溝の深さの式において、Ａ＝１．８５ｍｍ、Ｂ＝０．３５、隣接するスロット溝１１との位相のずれは、２π／Ｎ＝２π／３＝１２０度、スロット溝の深さＹの変化のピッチ;λ＝３００ｍｍとする。

このときの、ＰＭＤ、取出し長、引抜き力を求め、従来の光ファイバケーブルと比較して図７に示した。なお、従来の光ファイバケーブルにおいては、スロット溝の深さは、本実施例におけるスロット溝１１の深さＹの平均値で一定のものを用いた。また、スロット溝に収容する光ファイバは同じものを使用した。

以上の結果から、ＰＭＤについては、従来の０．６０９(ｐｓ／ｋｍ^１／２）から０．４８１(ｐｓ／ｋｍ^１／２）に変化し、本発明に係る光ファイバケーブル用スロットおよび光ファイバケーブルを用いることにより大幅に改善されたことがわかる。また、心線引抜き力については、光ファイバケーブル１０ｍ当たり、従来の１．６２ｋｇｆから２．８ｋｇｆに変化しており、大幅に改善されたといえる。なお、取出し長さについては、光ファイバケーブル１ｍ当たり、従来の１１５ｃｍが１１０ｃｍに変化しており、略同じものとなった。

以上のように、本発明に係る光ファイバケーブル用スロットおよび光ファイバケーブルは、光ファイバケーブルのＰＭＤを改善するとともに、心線引抜き力を大きくして機械的強度を増すことができるという効果を得るための、略円筒形状の外表面に光ファイバ心線を収容する複数のスロット溝が長手方向に捻回して設けられている全ての光ファイバケーブル用スロットおよび光ファイバケーブルに適用して有用である。

本発明の実施形態にかかる光ファイバケーブル用スロットを示す斜視図である。 反転角の説明図である。 光ファイバケーブル用スロットの断面図である。 スロット溝の拡大図である。 スロット溝の深さの変化を示すグラフである。 本発明の実施形態にかかる光ファイバケーブルの斜視図である。 本発明に係る光ファイバケーブル用スロットおよび光ファイバケーブルを用いた場合の諸特性を示す表である。 従来の光ファイバケーブル用スロットを示す断面図である。

符号の説明

１０ 光ファイバケーブル用スロット
１１ スロット溝
２０ 光ファイバケーブル
２１ 光ファイバ心線
Ｙ 深さ
Ｙｍａｘ 最深部
Ｌ 捻回ピッチ

Claims (7)

1. 略円筒形状の外表面に光ファイバ心線を収容する複数のスロット溝が長手方向に捻回して設けられている光ファイバケーブル用スロットであって、
   前記スロット溝の深さが長手方向に変化し、前記複数のスロット溝における最深部が、互いに長手方向にずれて設けられていることを特徴とする光ファイバケーブル用スロット。
2. 前記複数のスロット溝の深さは長手方向に同一周期で変化しており、各スロット溝の周期は位相がずれてい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用スロット。
3. 前記各スロット溝の深さの変化パターンが、正弦波または正弦波を成分として波状変化する曲線であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバケーブル用スロット。
4. 前記複数のスロット溝がＮ本であるとき、隣接するスロット溝における深さの変化の周期は、２π／Ｎ （rad）だけ位相がずれていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光ファイバケーブル用スロット。
5. 前記スロット溝の長手方向の捻回ピッチが、長手方向に変化していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光ファイバケーブル用スロット。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の光ファイバケーブル用スロットに光ファイバを収容したことを特徴とする光ファイバケーブル。
7. 前記光ファイバがシングルモード光ファイバであることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバケーブル。
   

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