JP6858739B2 - 意図した撚り合わせのない、セントラルチューブに含まれるロール可能リボンを有する光ファイバケーブル - Google Patents

Description

光ファイバケーブルは、一般的に、シース又はジャケットで包囲された２本以上の光ファイバを備える。ケーブル径を実質的に増加させることなく帯域幅の増加要求に対応するには、ファイバ数及びファイバパッキング密度が増加され得る。高いファイバ数及び高いパッキング密度を有する光ファイバケーブルは、製造上の課題を提起し得る。

光ファイバケーブル内で、ファイバ又はファイバ群は通常、歪みを均一化するようにともに撚られる（「撚り合わせられる」ともいう）。緩んだ、又はばらばらのファイバは、局所的な小半径の曲げを生じ得るケーブル製造中及び処理中に望ましくない相互作用の影響を受けやすく、結果として望ましくない信号減衰をもたらす。撚られていないファイバのみを有する光ファイバケーブルは一般的ではなく、通常は低いファイバ数、低いパッキング密度及び歪みを最小化するのに役立つ構成の特性を併せ持つケーブルに限られる。撚られていないファイバのみを有するケーブルの例は、Ｇａｒｔｓｉｄｅ他による米国特許第４９７１４１９号に開示される。

光ファイバリボンは２本以上の平行な光ファイバを備え、それらはその長さに沿ってともに接合される。一般的にマトリックスといわれる材料は、ファイバをともに接着する。「フラットな」（「カプセル化された」ともいわれる）タイプの光ファイバリボンにおいて、ファイバは、マトリックス材料内に完全にカプセル化され得る。カプセル化された光ファイバリボンの剛性は、ケーブル内の高いファイバパッキング密度を実現するのに課題がある。いわゆる「ロール可能」光ファイバリボンが、ケーブル内の高いファイバパッキング密度を実現するために開発された。ロール可能リボンにおいて、マトリックス材料は、ファイバに沿って間欠的に分布され、ファイバに平行な軸に対して各個々のリボンを巻くか、又は略円筒形のファイバ束でリボンをコンパクトにするのに十分な柔軟性を提供する。２本以上のロール可能リボンは、ファイバの軸に平行なコンパクトな束にともにまとめられ得る。

大規模融着スプライサとして知られる機械は、リボンの個々のファイバをオペレータが分離することを要さずに２つのリボンをスプライシングすることができ、そのため時間を短縮することができる。大規模融着スプライシングの利便性のために、通常、高いファイバ数のリボンに対して分離した（すなわち、緩んだ）ファイバよりもリボンが好ましい。

従来の光ファイバケーブル構造体は、ともに撚られた２本以上の光ファイバリボンを備え得る。当技術分野で周知の高いパッキング密度を実現する技術が採用可能であり、例えば、撚られたリボン又は撚られたリボンの束をセントラルチューブ又はスロットケーブル構造体にパッキングすることを含む。

発明の実施形態は、セントラルチューブ、及びセントラルチューブ内の複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンを有する光ファイバケーブルに関する。複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンが、１平方ミリメートル当たり６．５〜８．５本のファイバのセントラルチューブ内のファイバパッキング密度を規定する。

他のシステム、方法、構成及び効果が、後述の図面及び詳細な説明を検討することで当業者には明らかとなるであろう。それらすべての更なるシステム、方法、構成及び効果は、この説明中に含まれるものであり、明細書の範囲内であり、付随する特許請求の範囲により保護されるものである。

後述の図面を参照することによって、発明をより良く理解することができる。図中の構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を明確に図示するように配置されていることを強調する。

図１は、発明の例示の実施形態による光ファイバケーブルの斜視図である。 図２Ａは、図１の線２−２による断面図である。 図２Ｂは、図２Ａと同様であり、代替の例示の実施形態を示す。 図３は、発明の例示の実施形態による、ロール可能光ファイバリボンの一部の上面図である。 図４は、発明の例示の実施形態による、ロール可能光ファイバリボンの一部の端面図である。 図５は、発明の例示の実施形態による、光ファイバケーブルの一部を結合する光ファイバケーブル製造装置のキャプスタンを一般化された様式で示す側面図である。 図６は、図５における光ファイバケーブルの一部について、セントラルチューブの断面内の光ファイバの概念図である。 図７は、図６の光ファイバの重心を計算するための幾何的配置を示す。

図１〜２Ａに示すように（縮尺通りではない）、発明の説明又は例示の実施形態において、光ファイバケーブル１０は、セントラルチューブ１４内に撚られていないロール可能光ファイバリボン束１２を含む。束１２は複数のロール可能光ファイバリボン１６を備え、それらの例示的なものを図３〜４に示す。「ロール可能」光ファイバリボンの意味は当業者によく理解されているので、ロール可能光ファイバリボン１６（図３〜４）はその長さに沿ってマトリックス材料２０と一般的にいわれる接着剤のパッチを用いて間欠的に相互接合される複数の光ファイバ１８を備えることに留意することを除き、ここでは詳細に説明しない。図３〜４に示すマトリックス材料２０のパターン又はここで説明するロール可能光ファイバリボン１６の他の特徴は単なる例示を目的とし、他のタイプのロール可能光ファイバリボンが適切であるということを当業者は認識することになる。

各ロール可能光ファイバリボン１６は、その光ファイバ１８を互いに平行に並べてフラットに布設する場合、図３〜４に示すリボン形状を有するが、光ファイバ１８はまた、コンパクトな束の形状にロールし、又はコンパクトな束の形状とすることも可能である。例えば、複数のロール可能光ファイバリボン１６の個々の複数の光ファイバ１８はともに、図１〜２の束１２で通常表されるコンパクトな形状となり得る。

ここで用いられるように、用語「撚られていない」とは、ロール可能光ファイバリボン１６について撚り又は撚り合わせが、光ファイバケーブル１０の製造において用いられていないことを意味する。したがって、ロール可能光ファイバリボン１６は、基本的に光ファイバケーブル１０の長さ全体に沿って互いに平行に布設される。基本的にランダムで稀な間隔で、ロール可能光ファイバリボン１６又はその光ファイバ１８の少量の意図しない交差が製造又は処理の間に自然に生じ得るが、それはここで説明する特性に影響を及ぼすものではない。

撚られていないロール可能光ファイバリボン束１２が、１平方ミリメートル当たり６．５〜８．５本（ファイバ数／ｍｍ^２）のセントラルチューブ１４内のファイバパッキング密度を規定する。すなわち、セントラルチューブ１４の断面積について１平方ミリメートル当たり６．５〜８．５本の光ファイバ１８がある。

光ファイバケーブル１０の第１の例において、セントラルチューブ１４内に含まれる１４４本の光ファイバ１８は、約７．８本／ｍｍ^２のパッキング密度で存在する。例えば、１２本のロール可能光ファイバリボン１６があり、各々は１２本の光ファイバ１８を含み得る。

光ファイバケーブル１０の第２の例において、セントラルチューブ１４内に含まれる２８８本の光ファイバ１８は、約８．２本／ｍｍ^２のパッキング密度で存在する。例えば、２４本のロール可能光ファイバリボン１６があり、各々は１２本の光ファイバ１８を含み得る。

光ファイバケーブル１０の第３の例において、セントラルチューブ１４内に含まれる４３２本の光ファイバ１８は、約８．０本／ｍｍ^２のパッキング密度で存在する。例えば、３６本のロール可能光ファイバリボン１６があり、各々は１２本の光ファイバ１８を含み得る。

光ファイバケーブル１０の第４の例において、セントラルチューブ１４内に含まれる５７６本の光ファイバ１８は、約８．１本／ｍｍ^２のパッキング密度で存在する。例えば、４８本のロール可能光ファイバリボン１６があり、各々は１２本の光ファイバ１８を含み得る。

光ファイバケーブル１０の第５の例において、セントラルチューブ１４内に含まれる８６４本の光ファイバ１８は、約７．８本／ｍｍ^２のパッキング密度で存在する。例えば、７２本のロール可能光ファイバリボン１６があり、各々は１２本の光ファイバ１８を含み得る。

上述の第１から第５の例において、セントラルチューブ１４内に１４４本以上、８６４本以下の光ファイバ１８を備える、複数の撚られていないロール可能光ファイバリボン１６が存在する。上述の第１から第５の例において、複数の撚られていないロール可能光ファイバリボン１６が、１平方ミリメートル当たり７．８〜８．２本のファイバのセントラルチューブ１４内のファイバパッキング密度を規定する。

光ファイバ１８の数はパッキング密度に実質的に影響を与えることなく上述の例から若干外れることがあるということが理解されるべきである。光ファイバ１８の総数は、各ロール可能光ファイバリボン１６におけるファイバの数の倍数となり得る。４、６、８、１２及び２４本の光ファイバ１８を有する光ファイバリボン１６が既知であるので、光ファイバ１８の総数（例えば、１４４、２８８、４３２、５７６、８６４等）は、４、６、８、１２又は２４の倍数となり得る。

なお、ロール可能光ファイバリボン１６は、セントラルチューブ構造体内に含まれるロール可能リボンを有する従来の光ファイバケーブルに比べてセントラルチューブ１４内で相対的に「緩んだ状態で」、すなわち低ファイバパッキング密度でパッキングされる。例えば、セントラルチューブ内でともに撚られた複数のロール可能リボンを有する従来の光ファイバケーブル（不図示）は、約１０．５本／ｍｍ^２のパッキング密度を一般的に実現し得る。一方、ロール可能光ファイバリボン１６は、セントラルチューブ構造体内に含まれるフラット又はカプセル化された（すなわち、ロール可能ではない）リボンを有する従来の光ファイバケーブルよりも高いファイバパッキング密度でセントラルチューブ１４内においてパッキングされる。例えば、セントラルチューブ内でともに撚られたフラットな又はカプセル化された複数のリボンを有する従来の光ファイバケーブル（不図示）は、一般的に約３．３本／ｍｍ^２のパッキング密度を実現し得る。

図１及び２Ａに示す例示の実施形態において、ロール可能光ファイバリボン１６は、セントラルチューブ１４内を自由に、又は妨げられずに浮動する。図１及び２Ａに示す例示の実施形態において、ロール可能光ファイバリボン１６は、それらの動きを妨げるいかなる構造体又は材料にも接触しない。例えば、ロール可能光ファイバリボン１６は、当技術分野で通常使用される揺変性ゲルなどのいずれの充填材料の中でも浮遊しない。実際に、セントラルチューブ１４の内部は、そのような構造体又は材料が何もない。すなわち、図１及び２Ａに示す例示の実施形態において、セントラルチューブ１４の内部は、ロール可能光ファイバリボン１６だけで占有される。また、図１及び２Ａに示す例示の実施形態において、光ファイバケーブル１０は、上述の複数の撚られていないロール可能光ファイバリボン１６のもの以外の光ファイバを含まない。

一方、代替の実施形態では、付加的な糸又は繊維２１（図２Ｂ）が、セントラルチューブ１４内にロール可能光ファイバリボン１６の動きを妨げないように十分に緩んだ状態で含まれてもよい。例えば、光ファイバケーブル１０が屋外の環境で使用される実施形態において、そのような付加的な糸又は繊維２１は、超吸収性繊維などの乾燥状態の水膨潤性材料をセントラルチューブ１４内に備え、光ファイバケーブル１０の長さに沿って水の浸入を防ぐことができる。代替的に又は追加で、そのような付加的な糸又は繊維２１は、緩んだ状態で適用された色別編成の糸又は繊維（例えばポリエステル）を備え、ロール可能光ファイバリボン１６をサブユニットに編成又は細分することができる。例えば、４３２本以上の光ファイバ１８のような非常に多いファイバ数の光ファイバケーブル１０の例において、ロール可能光ファイバリボン１６をサブユニットに編成又は細分するのが望ましいものとなる。図２Ｂに示す例示の実施形態において、セントラルチューブの内部は、ロール可能光ファイバリボン１６及び付加的な糸又は繊維２１だけで占有され、セントラルチューブ１４の内部は他のいかなる構造体又は材料も有していない。また図２Ｂに示す例示の実施形態において、光ファイバケーブル１０は、上述の複数の撚られていないロール可能光ファイバリボン１６のもの以外の光ファイバを含まない。

光ファイバケーブル１０は、難燃性材料で作製された外側ジャケット２２、及び外側ジャケット２２とセントラルチューブ１４の間の複数の補強部材２４などの付加的な構成を含むことができる。補強部材２４は、例えば、らせん状に配列されたガラス繊維撚線を備えてもよい。また、セントラルチューブ１４と補強部材２４の間に水遮断テープの層２６を含んでもよい。

光ファイバケーブル１０を製造する技術を、ここでの説明を鑑みて当業者は容易に想到することになる。例えば、複数のロール可能光ファイバリボン１６は、従来の方法で円形のダイ（不図示）に挿通されて、図１〜２の束１２で一般的に表されるコンパクトな形状でそれらを保持し得るということがわかる。また、ドラムキャプスタン（図５）は、通常の従来の方法で束１２をケーブル構造体の残部に結合させるのに使用され得る。それでもなお、束１２上の歪み目標レベルを実現することに関する製造上の課題は、以下の方法で対処することができる。

図６に示すように、束１２はセントラルチューブ１４内の相対的に低いファイバパッキング密度を規定する、すなわち、束１２はセントラルチューブ１４の断面積の相対的に小さな部分だけを占有するので、束１２はケーブル構造体（すなわち、セントラルチューブ１４など）の残部より短いドラムキャプスタン３０の周りの経路を辿る。ドラムキャプスタン３０によって加えられる張力が、ドラムキャプスタン３０と接するセントラルチューブ１４の側部へ束１２を引っ張る傾向がある。当業者ならわかるように、束１２上の歪み目標レベルを実現するのに、ドラムキャプスタン３０に関連する１個以上のテンショニング素子（不図示）を調節する必要がある。より具体的には、そのようなテンショニング素子は、歪み目標レベルを実現するのに必要とされるケーブル構造体周囲に対して余剰なファイバ長（ＥＦＬ）を束１２に与える。

当業者によく理解されるように、ドラムキャプスタン３０及び関連するテンショニング素子は、調整可能な有効径（Ｄ）をキャプスタン３０に与える。束１２を構成するロール可能光ファイバリボン１６は、容易に計算可能な断面積（Ａ）を占有する。図６に示すように、計算の一般化のため、束１２で占有される面積Ａは、ドラムキャプスタン３０と接するセントラルチューブ１４の側部で円形セグメントの幾何的形状をとるとみなすことができる。面積Ａの円状セグメントは、角度θに対する弦３２で区切られる。なお、ドラムキャプスタン３０が光ファイバケーブル１０を製造するのに使用される代わりに、従来の光ファイバケーブルを製造するのに使用された場合、より高密度にパッキングされたそのような従来の光ファイバケーブルのファイバ束３４（破線で示す）は、はるかに大きな、より円状の面積の、おそらくはセントラルチューブ１４のほぼ全体を占有することになり、撚られたリボンを共通して備えることになる。面積Ａを以下のように計算することができる。

・・・（式１）
ここで、Ｒは、セントラルチューブ１４の内部の半径である。

図７に示すように、面積Ａの円形セグメントの重心３６の位置を以下のように計算できる。

・・・（式２）
ここで、α＝（１／２）θである。

はセントラルチューブ１４の中心から重心３６への半径方向距離であるので、重心３６の位置が確定する。ドラムキャプスタン３０の周りのセントラルチューブ１４の（その中心での）長さはπＤである。ドラムキャプスタン３０の周りの束１２の（その重心３６での）長さは、

である。したがって、πＤに対する

の比率は、束１２が受ける歪みに直接関係する。

・・・（式３）
は束１２が受ける歪みレベルに略等しい。

ドラムキャプスタン３０と関連付けられたテンショニング素子は、歪み目標レベルを生じる有効径Ｄを与えるのに調整可能である。上記を鑑みて、光ファイバケーブル１０は、ロール可能光ファイバリボン１６がセントラルチューブ１４内で緩んだ状態でパッキングされ、自由に浮動するにもかかわらず、従来の技術を用いて容易に製造可能となる。

発明の１以上の説明又は例示の実施形態が以上で説明された。しかしながら、発明は付随する特許請求の範囲によって定義され、説明される具体的な実施形態に限定されないことを理解すべきである。

Claims (14)

1. セントラルチューブ、及び
   前記セントラルチューブ内の複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンであって、１平方ミリメートル当たり６．５〜８．５本のファイバの前記セントラルチューブ内のファイバパッキング密度を規定する複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンを備え、
   前記セントラルチューブの内部には、前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンに接する材料が存在しない、
   光ファイバケーブル。
2. 前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンが前記セントラルチューブ内で妨げられずに浮動する、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンが少なくとも１４４本の光ファイバを備える、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
4. 前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンが少なくとも１２本のロール可能光ファイバリボンを備える、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
5. 前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンはそれぞれが１２本の光ファイバを有する１２本のロール可能光ファイバリボンから構成され、前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンは１平方ミリメートル当たり約７．８本の前記セントラルチューブ内のファイバパッキング密度を規定する、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
6. 前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンはそれぞれが１２本の光ファイバを有する２４本のロール可能光ファイバリボンから構成され、前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンは１平方ミリメートル当たり約８．２本の前記セントラルチューブ内のファイバパッキング密度を規定する、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
7. 前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンはそれぞれが１２本の光ファイバを有する３６本のロール可能光ファイバリボンから構成され、前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンは１平方ミリメートル当たり約８．０本の前記セントラルチューブ内のファイバパッキング密度を規定する、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
8. 前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンはそれぞれが１２本の光ファイバを有する４８本のロール可能光ファイバリボンから構成され、前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンは１平方ミリメートル当たり約８．１本の前記セントラルチューブ内のファイバパッキング密度を規定する、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
9. 前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンはそれぞれが１２本の光ファイバを有する７２本のロール可能光ファイバリボンから構成され、前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンは１平方ミリメートル当たり約７．８本の前記セントラルチューブ内のファイバパッキング密度を規定する、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
10. 外側ジャケット、及び
    前記外側ジャケットと前記セントラルチューブの間の複数の補強部材
    をさらに備える請求項１に記載の光ファイバケーブル。
11. 前記セントラルチューブと前記補強部材の間に水遮断テープをさらに備える請求項１０に記載の光ファイバケーブル。
12. 前記補強部材は、らせん状に配列されたガラス繊維撚線を備える、請求項１１に記載の光ファイバケーブル。
13. セントラルチューブ、及び
    前記セントラルチューブ内に１４４本以上、８６４本以下の光ファイバを備える複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンであって、１平方ミリメートル当たり７．８〜８．２本のファイバの前記セントラルチューブ内のファイバパッキング密度を規定する複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンを備え、
    前記セントラルチューブの内部には、前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンに接する材料が存在しない、
    光ファイバケーブル。
14. 前記複数の撚られていないロール可能光ファイバリボンが前記セントラルチューブ内で妨げられずに浮動する、請求項１３に記載の光ファイバケーブル。

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