JP4916948B2

JP4916948B2 - Ｓｚスロット及びその製造方法

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Publication number: JP4916948B2
Application number: JP2007124498A
Authority: JP
Inventors: 憲治伊藤; 賢一藤野; 賢原田
Original assignee: Ube-Nitto Kasei Co Ltd
Current assignee: Ube-Nitto Kasei Co Ltd
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: JP2008281687A

Description

本発明は、ＳＺスロット及びその製造方法に関する。より詳しくは、収納する光ファイバの伝送損失が少ないＳＺスロットに関する。

光ファイバを担持するスロットとしてＳＺスロットが用いられている。スロットの外周表面に光ファイバ心線等を収納するためにＳＺ溝を形成し、このＳＺ溝に光ファイバ心線等を収納するものである。ＳＺ溝とは、スロット外周上にＳ方向の螺旋とＺ方向の螺旋が一定のピッチ（周期）で反転するよう形成された溝である。

ＳＺスロットは、一方向の螺旋ではなく、一定のピッチで螺旋を反転させながら光ファイバ心線を撚っているため、スロットの中間領域の各反転部等では光ファイバ心線を容易に取り出すことができる。そのため、ＳＺスロットは光ファイバの敷設作業時の接続作業や端末処理作業等を容易に行なうことができるスロットとして汎用されている。

そして、特に近年、ＦＴＴＯ（Fiber to the office）やＦＴＴＨ（Fiber to the home）等の光アクセス方式の増加等といった情報化社会からの要請から、限られた空間を有効活用すべく、ケーブル外径を細径化することや、光ファイバ心線の実装密度を上げること等が行なわれている。

一方で、ＳＺスロットは光ファイバの伝送損失の問題がある。一定のピッチで反転するＳＺ溝のため、前記反転部の近傍等で光ファイバ心線がうねり易く、光ファイバ心線の歪みが生じ易い。そのため、光ファイバの伝送損失（光損失）が発生してしまう。

このようなＳＺスロットの伝送損失を軽減する技術に関するものとして、例えば、特許文献１には、ＳＺ溝の溝軌跡の波形が、スロット全長にわたって反転角を２７５°とする正弦波からの乖離がないようにＳＺスロットを形成する技術等が開示されている。また、特許文献２には、ＳＺ溝を平面に展開した場合に、ＳＺ溝の反転部間の中央部と、次なる反転部との間に、蛇行部を設ける技術等が開示されている。

特開２００２−３３３５６２号公報。特開２０００―７５１７６号公報。

しかし、従来より提案されているＳＺスロットに関する技術等についてはまだ改善の余地がある。例えば、ＳＺ溝を正弦波等に近づけるだけでは、実際にＳＺスロットの溝に光ファイバを担持させた際に発生するうねりや歪み等を解消できない。特に、細径化したＳＺスロットや、光ファイバ心線の実装密度が高いＳＺスロット等では溝容積と光ファイバ実装面積が近いので、かかる現象が顕著に起こり得ること等が考えられる。

また、光ファイバのうねりや歪み等はＳＺ溝の反転部に起こり易いため、ＳＺ溝の反転部の軌跡を直線的にし、反転部の溝傾斜を緩和する対策を取る場合があるが、反転部から少し位相がずれた部位等で溝傾斜が起こってしまうといった問題等がある。

そこで、本発明は、伝送損失が少ないＳＺスロットを提供することを主な目的とする。

本発明は、まず、光ファイバを収納する溝がＳＺ撚り状に形成されたＳＺスロットであって、前記ＳＺスロットを断面視した状態において、前記ＳＺスロット外径を直径とする円の面積が、前記溝の断面積の総和に対して１．９９倍以上２．３倍未満であり、前記ＳＺスロットを断面視した状態において、前記溝の断面積の総和が、前記溝に収納される光ファイバの断面積の総和に対して１．３倍以上２．５倍未満であり、前記溝の歪み率が３％未満であり、前記溝に３０１心以上の光ファイバ素線からなる光ファイバテープ心線を担持した場合に、前記溝内に前記心線が外力や外圧に対応して自由に動き得る空間が存在し、前記心線が自由度をもって前記溝内を回転移動するＳＺスロットを提供する。
これにより、光ファイバを収納する溝の螺旋方向が反転する反転部近傍等において、光ファイバのうねりや歪み等の変形を防止することができる。
なお、「前記溝に収納される光ファイバの断面積」とは、テープ型光ファイバならばテープを積層した対角線を直径とする円の断面積であり、単心線であればその外径の断面積をいう。
また、「歪み率」は、ＳＺスロットに形成された溝の１条の軌跡を平面に展開し、この軌跡が理想正弦波に対してどれだけ歪んでいるのかを示すものである。この歪み率は、ＳＺスロットの長手方向に対して、溝の撚り角度がどのように推移しているかを測定することにより評価する。具体的には、ＳＺスロットの溝にピンゲージを当てて、それを１ｍｍ毎移動させた時の角度変化を測定する。そして、その反転部−反転部間の値をプロットした図形を正弦曲線と対比して歪み率を測定する。
特に、光ファイバ素線の合計数が３０１心以上のＳＺスロットでは、光ファイバテープ心線をＳＺスロットの溝に担持する際の実装密度が高くなるが、かかるＳＺスロットとすることで、より実装密度が高いＳＺスロットでありながら、効果的に伝送損失を抑えることができる。
また、本発明は、光ファイバを収納する溝を備えるＳＺスロットの製造方法であって、前記溝の断面積の総和に対し、ＳＺスロット外径を直径とする円の面積が１．９９倍以上２．３倍未満であり、前記溝の断面積が、前記溝に収納する光ファイバの断面積に対し、１．３倍以上２．５倍未満であり、前記溝の歪み率が３％未満であり、３０１心以上の光ファイバ素線からなる光ファイバテープ心線を担持したときに、前記溝内に前記心線が外力や外圧に対応して自由に動き得る空間が存在し、前記心線が自由度をもって前記溝内を回転移動可能となるように、前記溝を形成するＳＺスロットの製造方法を提供する。
かかるＳＺスロットの製造方法によれば、伝送損失の少ないＳＺスロットを効率よく製造することができる。

本発明によれば、伝送損失が少ないＳＺスロットとすることができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係るＳＺスロットの好適な実施形態について説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明に係わる代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

図１は、本発明に係るＳＺスペーサの一実施形態に光ファイバを担持した状態の断面視した概念図である。図２は、同実施形態を正面視した概念図である。図１、図２の符号１は、ＳＺスロットを示している。該ＳＺスロット１は、中央にテンションメンバ１０が配置され、該テンションメンバ１０の外周に、スペーサ層１２が被覆されている。

前記スペーサ層１２は、ＳＺ螺旋の溝Ｘが形成されており、溝Ｘに光ファイバＦを担持することができる。該溝Ｘは、スペーサ層１２の外周表面にＳＺ方向に形成されている（図２参照）。溝Ｘは反転部Ａで螺旋が反転するように形成されている。

このＳＺスロット１は、光ファイバＦを担持させている。ＳＺスロット１は、いわゆる８心テープ心線を担持した６４０心型ＳＺスロットを例示したものである。

光ファイバＦは、テープ心線ｆ１を１０層積層したものである。このテープ心線ｆ１は、８本の光ファイバ素線ｆ１１を被覆層ｆ１２で一括被覆したものである。かかる構造により、ＳＺスロット１は６４０心線の光ファイバ素線ｆ１１を担持する（８心線×１０層×８溝＝６４０心線）。また、本発明に係るＳＺスロットは、６４０心線に限定されないことは勿論である。

テンションメンバ１０は、適宜、複数束からなるテンションメンバ１０を用いてもよいし、さらに、その外周に予備被覆層等を設けてもよい。また、テンションメンバ１０には、従来公知の材料を用いることができ、例えば、鋼線や鋼撚線等の金属線材等を用いることができる。また、予備被覆層については、例えば、熱可塑性樹脂等を用いることができ、例えば、ポリエチレン樹脂等を押出成形することによって得ることができる。

なお、ＳＺスロット１は、その外周にシース等を設けることで、敷設環境から光ファイバを保護することができるが、図１、図２ではシース等については省略している。

ＳＺスペーサ１は、以下の条件（１）〜（３）を具備するようにして設計されている。
条件（１）（断面積比）
ＳＺスロットを断面視した状態で、「溝Ｘの断面積の総和」が「ＳＺスロット外径Ｒ１を直径とする円の面積」に対して１．９９倍以上２．３倍未満であること（式１参照）。
条件（２）（溝容積比）
ＳＺスロットを断面視した状態で、「溝Ｘの断面積」が、「溝Ｘに収納される光ファイバＦの断面積」に対して１．３倍以上２．５倍未満であること（式２参照）。
条件（３）（歪み率）
溝の軌跡波形は、螺旋溝の基本波に対する歪み率が３％未満であること。
以下、前記条件（１）〜（３）について、ＳＺスロット１を例にしてそれぞれ説明する。

条件（１）について
「光ファイバＦを収納する溝Ｘの断面積の総和」は、８条の溝Ｘが形成されているので、溝Ｘの断面積Ｓ_１を８倍した面積である。即ち、溝Ｘの断面積Ｓ_１を溝数で乗じた面積である。

「スロット外径Ｒ_１を直径とする円の面積」は、ＳＺスロット１の外径Ｒ_１を直径とする円の面積である。従って、条件（１）は、下記式１で表すことができる。

本発明では、条件（１）について、「溝Ｘの断面積の総和」が「ＳＺスロット外径Ｒ１を直径とする円の面積」に対して１．９９倍以上２．３倍未満であればよいが、好適には、２．２倍以下であることが望ましい。

条件（２）について
「光ファイバＦを収納する溝Ｘの断面積の総和」は、条件（１）と同様である。
そして、「溝Ｘに収納される光ファイバＦの断面積」は、テープスロット型であれば単体あるいは積層時の対角線を直径とする円の断面積であり、単心線であればその外径の断面積と近似することができる。従って、ＳＺスペーサ１の如きテープ型光ファイバならば、テープを積層した対角線を直径とする円の断面積の総和とすることができる。このように、本発明では、ＳＺスペーサ１の如きテープ心線ｆ１を担持するテープスロット型のＳＺスロットとしてもよいし、単心線型のＳＺスロットとしてもよい。

ＳＺスロット１では、テープ心線ｆ１を積層した状態を断面視した場合の対角線Ｒ_２を直径とする円面積を面積Ｓ_２と近似できる。そして、ＳＺスロット１は光ファイバＦを８溝で担持しているので、「溝Ｘに収納される光ファイバＦの断面積の総和」は、面積Ｓ_２を８倍した面積である。

従って、前記条件（２）は、以下の式２で表すことができる。

本発明では、条件（２）について、「溝Ｘの断面積の総和」が、「溝Ｘに収納される光ファイバの断面積の総和」に対して１．３倍以上２．５倍未満であればよいが、下限値については１．４倍以上、上限値については２．1倍未満であることが望ましい。

条件（３）について
「歪み率」は、ＳＺスロットに設けられた溝Ｘの１条の軌跡を平面に展開し、この軌跡が理想正弦波に対してどの程度歪んでいるのかを示すものである。この歪み率は、ＳＺスロットの長手方向に対して、溝Ｘの撚り角度がどのように推移しているかを測定する。そして、その反転部−反転部間の値をプロットした図形を正弦曲線と対比してどの程度歪んでいるかを評価する。ＳＺスロット１は、歪み率が３％以内のＳＺ溝Ｘをスロット層１２の外周に形成されたものである（図２参照）。

ＳＺスロット１の溝ＸはＳＺ方向で反転しているため（図２参照）、実際にＳＺスロット１に光ファイバＦを担持させた際に、光ファイバＦが前記溝Ｘ内部の反転部Ａの前後等で少しずつ回転移動する現象が起こり得る。従来のＳＺスロットでは、担持した光ファイバに望ましくない側圧抵抗を受けることがあり、その結果、伝送損失が発生してしまう。

本願発明者らはこのような伝送損失が発生する原因等について鋭意研究し、溝Ｘの溝軌跡波形を正弦波に近づける等といった溝軌跡波形の改良にのみ着目するのではなく、溝Ｘの溝容積等の概念にも着目した。即ち、光ファイバＦの前記回転移動を妨げることがないように、溝Ｘの断面積Ｓ_１を一定以上とするとともに、担持させる光ファイバＦの対角線Ｒ_２を直径とした近似円を想定し、これらに基づいて本発明を完成させたものである。

溝Ｘが基本波である正弦波からずれる（歪む）現象は、反転部Ａの軌跡が鋭角よりに変形している場合（図２の矢印Ｓ参照）と、鈍角よりに変形している場合（即ち、軌跡がより直線的になる）場合（図２の矢印Ｔ参照）とがある。

前記反転部Ａの軌跡が鋭角よりになる場合には、溝Ｘの反転角がきつくなったり反転部Ａの溝傾斜が大きくなってしまう。一方、前記反転部Ａの軌跡が鈍角よりになる場合には、反転部Ａの溝傾斜は小さくなるが、反転部Ａから位相が少しずれた部位（例えば、図２の符号Ｂ参照）での回転角がきつくなるため、前記部位Ｂ等の溝傾斜が大きくなってしまう。

このような場合、光ファイバＦをＳＺスロット１の溝Ｘに担持した際に、外部から何らかの外力や外圧等が加わった場合に、溝容積が変化しているため、光ファイバＦが自由度をもって溝Ｘ内で動くことができなくなり、その結果、光ファイバＦが歪んだり変形したりしてしまう。

これに対して、前記条件（１）〜（３）を具備するＳＺスロットであれば、光ファイバＦは自由度をもって溝Ｘ内を回転移動することができるため、光ファイバＦが歪んだり変形したりすることを防止できる。その結果、伝送損失の小さいＳＺスロット１とすることができる。

即ち、本発明の前記条件（１）〜（３）を兼ね備えることで、光ファイバＦが高密度でありながら、光ファイバＦを担持した場合に適切な隙間を溝Ｘ内に形成することができる。この適切な隙間とは、光ファイバＦに何らかの外力や外圧が加わった場合に、この外力や外圧に対応して自由に動き得る空間であり、この空間のおかげで伝送損失の原因となり得る歪みや変形等の発生を防止することができる。

本発明では、前記スロット層１２等の材料等は限定されないが、好適には、合成樹脂を用いることが望ましく、例えば、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いることが望ましい。前記スロット層１２が合成樹脂からなるＳＺスロット１である場合には、前記合成樹脂を押出成形することでスペーサ層１２を形成することができる。

前記合成樹脂を押出成形してスペーサ層１２を形成することで得られるＳＺスロット１である場合には、材料である合成樹脂類特有の冷却による固化収縮によって反転部Ａが変形し易く、伝送損失が発生しやすい。このような場合であっても、前記条件（１）〜（３）を兼ね備えるＳＺスペーサ１であれば、前記光ファイバＦにとって適切な隙間を溝Ｘ内に設けることができるため、成形や加工が容易な合成樹脂製でありながら、伝送損失の少ないＳＺスロット１とできる点で望ましい。

このように、本発明ではＳＺスロット１の構造等については、特に限定されない。例えば、中央にテンションメンバ１０が配置され、該テンションメンバ１０の外周を被覆する予備被覆層と、該予備被覆層の長手方向に沿って延び、前記予備被覆層の外周表面を被覆するスペーサ層１２と、からなるＳＺスロット１とすることができる。

また、ＳＺスロット１の溝Ｘの設置数等は限定されず、本発明の効果を損なわない範囲内で適宜決定することができる。そして、溝Ｘの形状も図１に示す形状等に限定されず、好適な形状とすることができるが、その場合、必要に応じて断面積を近似したりしてもよい。

そして、本発明において、テープ心線ｆ１を用いる際の被覆の形態等については特に限定されず、本発明の本発明の効果を損なわない範囲内で適宜好適なものを選択でき、例えば、一括被覆してもよいし、分割被覆してもよい。

さらに、ＳＺスロット１で担持される光ファイバ素線数やテープ心線数等は、本発明の効果を損なわない範囲内で適宜好適な条件に決定することができるが、３０１心以上の多心用ＳＺスロットにおいてより効果的である。光ファイバ心線の実装密度が高いＳＺスロットであっても伝送損失が少ないＳＺスロットとすることができる点でより好適である。

次に、本発明は、光ファイバを収納する溝を備えるＳＺスロットの製造方法を提供する。光ファイバを収納する溝の断面積の総和に対し、ＳＺスロット外径を直径とする円の面積が１．９９倍以上２．３倍未満であり、前記溝の断面積が前記溝に収納する光ファイバの断面積に対して、１．３倍以上２．５倍未満であり、前記溝の歪み率が３％未満となるようにスロットを形成するＳＺスロットの製造方法である。

本発明に係るＳＺスロット１の製造方法は、上記条件（１）〜（３）を具備するようＳＺスロットを形成すればよく、例えば、中央にテンションメンバ１０を配置し、該テンションメンバ１０の外周に、熱可塑性樹脂を押出成形すること等により形成された予備被覆層により被覆する工程を行い、該予備被覆層の長手方向に沿って延びる複数の光ファイバ収納溝Ｘを有するスペーサ層１２を押出成形等によって形成させる工程を行なうこと等によって製造することができる。この製造工程において、少なくとも、前記スペーサ層１２を押出成形する際に前記条件（１）〜（３）を具備するようにすればよい。

特に、合成樹脂を押出成形してスペーサ層１２を形成することで得られるＳＺスロットの場合には、材料である合成樹脂類特有の冷却による固化収縮によって反転部Ａが変形しやすい。その結果、溝Ｘを形成するリブ１２が傾斜してしまい、溝容積が減少する現象が起こり易い。これに対しても、本発明に係る製造方法によれば、かかる現象等に基づく伝送損失の低下も効果的に防止でき、本発明の効果をより顕著に得ることができる。

本発明に係る製造方法の効果を検証するために、以下の試験を実施した。本試験では、
種々の条件のＳＺスロットの伝送損失を検証した。

＜歪み率の測定＞
各ＳＺスロットの溝にピンゲージを当てて、それを１ｍｍ毎移動させた時の角度変化を測定した。その反転部−反転部間の値をプロットした図形を正弦曲線と対比して歪み率を測定した。

＜伝送損失の評価＞
光ケーブルを担持させた各ＳＺスロットの１番（心）線について、ＯＴＤＲ法測定波長１．５５μｍの条件でヒートサイクル試験（−３０℃〜＋７０℃の３サイクル）を行い、伝送損失の変化を確認した。

＜実施例１＞
スロット外径φ１８．６ｍｍ、光ファイバ対角線に近似した直径３．６６ｍｍ、溝断面積の総和１２２．０ｍｍ^２、歪み率１．７％のＳＺ６４０Ｃスロットを用いた。実施例１は、スロット溝を８条形成した６４０心型ＳＺスロットである。そして、スロット溝には、８心のテープ心線を１０層積層した光ファイバを収納している。

＜実施例２＞
スロット外径φ１４．４ｍｍ、光ファイバ対角線に近似した直径３．６６ｍｍ、溝断面積の総和７７．５ｍｍ^２、歪み率１．９％のＳＺ４００Ｃスロットを用いた。実施例２は、スロット溝を５条形成した４００心型ＳＺスロットである。そして、スロット溝には、８心のテープ心線を１０層積層した光ファイバを収納している。

＜実施例３＞
スロット外径φ１８．６ｍｍ、光ファイバ対角線に近似した直径３．６６ｍｍ、溝断面積の総和１３６．４ｍｍ^２、歪み率１．８％のＳＺ６４０Ｃスロットを用いた。実施例３は、スロット溝を８条形成した６４０心型ＳＺスロットである。そして、スロット溝には、８心のテープ心線を１０層積層した光ファイバを収納している。

＜実施例４＞
スロット外径φ１８．６ｍｍ、光ファイバ対角線に近似した直径３．６６ｍｍ、溝断面積の総和１３５．５ｍｍ^２、歪み率１．７％のＳＺ６４０Ｃスロットを用いた。実施例４は、スロット溝を８条形成した６４０心型ＳＺスロットである。そして、スロット溝には、８心のテープ心線を１０層積層した光ファイバを収納している。

＜比較例１＞
スロット外径φ１８．６ｍｍ、光ファイバ対角線に近似した直径３．６６ｍｍ、溝断面積の総和９２．５ｍｍ^２、歪み率４．５％のＳＺ６４０Ｃスロットを用いた。比較例１は、スロット溝を８条形成した６４０心型ＳＺスロットである。そして、スロット溝には、８心のテープ心線を１０層積層した光ファイバを収納している。

＜比較例２＞
スロット外径φ１８．６ｍｍ、光ファイバ対角線に近似した直径３．６６ｍｍ、溝断面積の総和１０５．１ｍｍ^２、歪み率３．０％のＳＺ６４０Ｃスロットを用いた。比較例２は、スロット溝を８条形成した６４０心型ＳＺスロットである。そして、スロット溝には、８心のテープ心線を１０層積層した光ファイバを収納している。

＜比較例３＞
スロット外径φ１７．６ｍｍ、光ファイバ対角線に近似した直径３．６６ｍｍ、溝断面積の総和１０７．０ｍｍ^２、歪み率２．１％のＳＺ６４０Ｃスロットを用いた。比較例３は、スロット溝を８条形成した６４０心型ＳＺスロットである。そして、スロット溝には、８心のテープ心線を１０層積層した光ファイバを収納している。

＜比較例４＞
スロット外径φ１８．６ｍｍ、光ファイバ対角線に近似した直径３．６６ｍｍ、溝断面積の総和１２０．０ｍｍ^２、歪み率３．２％のＳＺ６４０Ｃスロットを用いた。比較例４は、スロット溝を８条形成した６４０心型ＳＺスロットである。そして、スロット溝には、８心のテープ心線を１０層積層した光ファイバを収納している。

＜比較例５＞
比較例５では、Ｘ／Ｙ値が２．３未満であり、Ｚ／Ｙ値が２．５以上となる６４０心型ＳＺスロットを成形しようとしたが、溝割合が大きいためリブ厚みが薄くなりすぎてしまうため、良好な形状のＳＺスロットを得ることができなかった。

実施例１〜実施例４、比較例１〜比較例５の条件を表１に示し、その評価結果を表２に示す。

＜考察＞
実施例１〜４は、いずれも伝送損失の増加量が０．１５ｄＢ／ｋｍを下回る結果となった。実施例のなかで最も高い実施例４でも、０．１２ｄＢ／ｋｍであった。即ち、前記条件（１）〜（３）を全て具備するＳＺスロットは、伝送損失が少ないＳＺスロットであることが示された。一方、比較例１〜４は、いずれも伝送損失の増加量が高い結果となった。

以上より、本実施例によれば、本発明に係るＳＺスロットは伝送損失が少ないスロットであることが示された。

本発明に係るＳＺスロットの一実施形態に光ファイバを担持した状態を断面視した概念図である。同実施形態の正面図である。

符号の説明

１ＳＺスロット
１０テンションメンバ
１２スロット層
Ｆ光ファイバ

Claims

光ファイバを収納する溝がＳＺ撚り状に複数形成されたＳＺスロットであって、
前記ＳＺスロットを断面視した状態において、前記ＳＺスロット外径を直径とする円の面積が、前記溝の断面積の総和に対して１．９９倍以上２．３倍未満であり、
前記ＳＺスロットを断面視した状態において、前記溝の断面積の総和が、前記溝に収納される光ファイバの断面積の総和に対して１．３倍以上２．５倍未満であり、
前記溝の歪み率が３％未満であり、
前記溝に３０１心以上の光ファイバ素線からなる光ファイバテープ心線を担持した場合に、前記溝内に前記心線が外力や外圧に対応して自由に動き得る空間が存在し、前記心線が自由度をもって前記溝内を回転移動するＳＺスロット。
光ファイバを収納する溝を備えるＳＺスロットの製造方法であって、
前記溝の断面積の総和に対し、ＳＺスロット外径を直径とする円の面積が１．９９倍以上２．３倍未満であり、
前記溝の断面積が、前記溝に収納する光ファイバの断面積に対し、１．３倍以上２．５倍未満であり、
前記溝の歪み率が３％未満であり、
３０１心以上の光ファイバ素線からなる光ファイバテープ心線を担持したときに、前記溝内に前記心線が外力や外圧に対応して自由に動き得る空間が存在し、前記心線が自由度をもって前記溝内を回転移動可能となるように、前記溝を形成するＳＺスロットの製造方法。