JP7084449B2 - 光ファイバテープ心線、光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は、伝送損失の小さな光ファイバテープ心線等に関するものである。

大容量のデータを高速で伝送するための光ファイバとして、ケーブルへの収納や作業の簡易化のため、複数本の光ファイバが並列に配置されて接着された光ファイバテープ心線が用いられている。光ファイバテープ心線は、並列した光ファイバを全長にわたって樹脂で固着されたものが用いられている他、光ファイバ同士が長手方向に間欠的に接着されたものがある（例えば特許文献１）。

また、このような光ファイバテープ心線を製造する方法として、複数の塗布孔を有する塗布ロールから樹脂を押出して光ファイバ間に接着樹脂を塗布する方法がある（例えば特許文献２）。

特開２０１０－８９２３号公報 特開２０１６－８０８４９号公報

特許文献２に記載の方法では、塗布ロールが用いられる。塗布ロールは、内部が中空のロールであり、塗布ロールの外周面には、複数の塗布孔が形成される。塗布孔は、例えば、連続した一つの長穴ではなく、複数の小孔が周方向に一列に整列して構成される。塗布孔は、塗布ロールの内部の空間と外部とを連通する。

塗布ロールの内部には、接着樹脂が連続的に供給される。塗布ロールの内部には、ダイスが設けられる。塗布ロールが回転することで、塗布ロールの内面に保持された接着樹脂が、ダイスと塗布ロールの内面との隙間に押し込まれ、ダイスの外周側に塗布孔が位置すると、ダイスによって、接着樹脂が塗布孔から外部に押し出される。

塗布孔から押し出された接着樹脂は、塗布ロールと接触して送られる光ファイバ同士の間に塗布される。この際、光ファイバの上部から塗布された接着樹脂は、重力や表面張力等によって、光ファイバの下部側に流れる。したがって、光ファイバの表裏に接着樹脂が塗布される。このように、光ファイバを並列させて、その片側から接着樹脂を塗布しても、光ファイバの隙間を接着樹脂が流れて反対側にも接着樹脂が回るため、光ファイバ同士を確実に連結することができる。

塗布ロールを通過した光ファイバに、例えば紫外線を照射することにより、塗布ロールで塗布された接着樹脂が硬化する。以上により光ファイバテープ心線が製造される。

しかし、上記の方法では、光ファイバの上下面で樹脂の塗布量に差が生じる。接着樹脂は、紫外線で硬化する際に、体積がわずかに収縮するため、光ファイバテープ心線の上下面で接着樹脂の塗布量に差があると、樹脂の収縮量の違いが発生する。このように、接着樹脂が多い面側の収縮量が大きくなると、光ファイバテープ心線に曲げ力が生じる。

また、塗布孔を有する塗布ロールから接着樹脂を押出して光ファイバ間に接着樹脂を塗布すると、連結部の長手方向に対して、接着樹脂が一定の塗布量とはならず、塗布量が長手方向に不均一となりやすい。このように接着樹脂の塗布量が不均一となると、連結部の長手方向に対しても収縮量が不均一となるため、曲げ力の要因となりやすい。

一方、従来の光ファイバケーブルにはＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７にカテゴライズされる光ファイバが用いられてきた。この光ファイバは、曲げられた際の損失増加が少ないため、上述したような曲げ力の影響がほぼなく、伝送損失の悪化は小さかった。

これに対し、比較的コストが安価なＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５２にカテゴライズされる光ファイバ、あるいは、長距離伝送を可能とするコア径を大きくしたＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５４.Ｅにカテゴライズされる光ファイバは、曲げに対する伝送損失の増加がＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７にカテゴライズされる光ファイバと比較して大きい。このため、これらの光ファイバを用いると、上述した曲げ力によって、伝送損失が高くなるという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、曲げに対する伝送損失の増加が比較的大きな光ファイバを用いても、損失増加を抑制することが可能な光ファイバテープ心線等を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために第１の発明は、複数の光ファイバが並列して連結された光ファイバテープ心線であって、隣接する光ファイバが、長手方向に間欠的に連結部で連結されており、前記連結部で前記光ファイバテープ心線の上下両面から樹脂で連結されており、前記連結部は、隣接する光ファイバの間において、樹脂量が、前記光ファイバの長手方向に均一でなく、前記連結部は、隣接する光ファイバの間において複数の小接着部によって構成され、前記複数の小接着部はつながって連続しており、少なくとも一部は前記小接着部の樹脂の幅広部と、前記小接着部同士がつながっている樹脂の幅狭部とが交互に繰り返され、前記連結部において、樹脂量が、前記光ファイバの上下方向に均一でなく、前記連結部の樹脂のヤング率が１３０ＭＰａ以下であり、前記光ファイバは、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５４．Ｅ、またはＧ６５２にカテゴライズされる光ファイバであることを特徴とする光ファイバテープ心線である。

前記連結部の樹脂のヤング率が８０ＭＰａ以下であることがさらに望ましい。
前記光ファイバテープ心線の幅方向に隣り合う前記連結部同士は、前記光ファイバテープ心線の長手方向に対してずれて配置されていることが望ましい。

第１の発明によれば、あえて連結部の樹脂のヤング率を小さくすることで、部位による樹脂の収縮量の不均一を起因とする、光ファイバへの曲げ応力の影響を小さくすることができる。このため、より安価な光ファイバも適用が可能となる。

第２の発明は、第１の発明にかかる光ファイバテープ心線が用いられ、複数本の前記光ファイバテープ心線が撚り合わせられたケーブルコアと、前記ケーブルコアを覆うように設けられる外被と、を具備することを特徴とする光ファイバケーブルである。

第２の発明によれば、部位による連結部の樹脂の収縮量の不均一に起因する損失増加を抑制することができる。このため、比較的安価な光ファイバや、より長距離伝送を可能とする光ファイバも用いることができる。

本発明によれば、曲げに対する伝送損失の増加が比較的大きな光ファイバを用いても、損失増加を抑制することが可能な光ファイバテープ心線等を提供することができる。

光ファイバケーブル１の断面図。 光ファイバテープ心線３を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図。 （ａ）は、連結部１９の拡大図、（ｂ）は、図２（ｂ）のＡ－Ａ線断面図。 （ａ）は光ファイバテープ心線３ａを示す平面図であり、（ｂ）は、連結部１９の拡大図。 光ファイバテープ心線３ｂを示す平面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、光ファイバケーブル１の断面図である。光ファイバケーブル１は、スロットを用いないスロットレス型ケーブルであり、テンションメンバ９、外被１３、ケーブルコア１５等により構成される。

ケーブルコア１５は、複数の光ファイバユニット５が撚り合わせられて形成される。また、光ファイバユニット５は、複数本の光ファイバテープ心線３が撚り合わせられて形成される。なお、光ファイバテープ心線３は、長手方向に対して間欠的に接着された、間欠接着型の光ファイバテープ心線である。光ファイバテープ心線３の詳細については後述する。

複数の光ファイバテープ心線３の外周には、押さえ巻き７が設けられる。押さえ巻き７は、テープ状の部材や不織布等であり、例えば縦添えによって複数の光ファイバテープ心線３の外周を一括して覆うように配置される。すなわち、押さえ巻き７の長手方向が光ファイバケーブル１の軸方向と略一致し、押さえ巻き７の幅方向が光ファイバケーブル１の周方向となるように複数の光ファイバテープ心線３の外周に縦添えされる。なお、複数本の光ファイバテープ心線３の周囲に巻き付けられた押さえ巻き７を含めてケーブルコア１５とする。

光ファイバケーブル１の長手方向に垂直な断面図において、ケーブルコア１５の両側方にはテンションメンバ９が設けられる。すなわち、一対のテンションメンバ９がケーブルコア１５を挟んで対向する位置に設けられるまた、テンションメンバ９の対向方向と略直交する方向に、ケーブルコア１５を挟んで対向するように引き裂き紐１１が設けられる。

ケーブルコア１５の外周には、外被１３が設けられる。テンションメンバ９および引き裂き紐１１は、外被１３に埋設される。すなわち、ケーブルコア１５及びテンションメンバ９等を覆うように外被１３が設けられる。外被１３の外形は略円形である。外被１３は、例えばポリオレフィン系の樹脂である。

図２（ａ）は、間欠接着型の光ファイバテープ心線３を示す斜視図であり、図２（ｂ）は平面図である。光ファイバテープ心線３は、複数の単心の光ファイバ４が並列した状態で連結されて構成される。光ファイバテープ心線３は、例えば、特開２０１６－８０８４９号に記載されたように、塗布ロールに塗布孔を形成し、接着樹脂を塗布ロールの内部から押し出すことで、並列された光ファイバ４の上面から光ファイバ４同士の間に、所定の間隔で接着される。なお、光ファイバテープ心線３を構成する光ファイバの本数は、図示した例には限られない。

それぞれ隣り合う光ファイバ４同士が、光ファイバテープ心線３の長手方向に所定の間隔をあけて間欠的に連結部１９で接着される。また、幅方向に隣り合う連結部１９同士は、光ファイバテープ心線３の長手方向に対してずれて配置されることが望ましい。例えば、互いに隣り合う連結部１９が、光ファイバテープ心線３の長手方向に半ピッチずれて形成されることが望ましい。なお、連結部１９の長さおよびピッチは図示した例には限られない。

図３（ａ）は、連結部１９近傍の拡大図である。連結部１９は、複数の小接着部１７によって構成される。小接着部１７は、例えば点状に所定のピッチで光ファイバテープ心線３の長手方向に断続的に形成される。

なお、光ファイバテープ心線３の長手方向に対するそれぞれの小接着部１７の接着長さは、連結部１９内における小接着部１７のピッチよりも小さい。したがって、小接着部１７同士は、光ファイバ４の長手方向に分離され、小接着部１７同士の間には、非接着部が形成される。すなわち、光ファイバテープ心線３は、隣接する光ファイバ４が、長手方向に間欠的に連結部１９で連結されており、連結部１９の樹脂量が、光ファイバ４の長手方向に均一ではない。

図３（ｂ）は、図２（ｂ）のＡ－Ａ線断面図である。連結部１９にいて、光ファイバテープ心線３の上面側と下面側とで、樹脂の塗布量が異なる。すなわち、連結部１９の樹脂量は、光ファイバ４の長手方向に対して部位によって不均一であるだけでなく、光ファイバテープ心線３の上下面でも不均一である。

なお、連結部１９を構成する樹脂は、例えば紫外線硬化樹脂である。また、連結部１９を構成する樹脂の連結部の樹脂のヤング率は１３０ＭＰａ以下であることが望ましく、８０ＭＰａ以下であることがさらに望ましい。樹脂のヤング率が高すぎると、連結部１９の剛性が大きくなるため、樹脂が収縮した際の光ファイバ４への応力が大きくなる。

一方、連結部１９を構成する樹脂のヤング率が低ければ、連結部１９自体の変形が容易であるため、光ファイバ４への応力を低く抑制することができる。しかし、連結部１９を構成する樹脂のヤング率が低すぎると、連結部１９（小接着部１７）の割れ等の恐れがある。このため、連結部１９を構成する樹脂としては、ヤング率が４０ＭＰａ以上であることが望ましい。

以上説明したように、本実施形態によれば、連結部１９を構成する樹脂のヤング率が所定以下であるため、連結部１９の長手方向の部位や、表裏によって、樹脂の収縮量にばらつきが生じるような場合でも、光ファイバ４への影響を小さくすることができる。このため、安価な光ファイバ４を用いても、伝送損失の増加を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、連結部１９の長手方向に対して、小接着部１７が断続的に配置される例を示したが、これには限られない。例えば、図４（ａ）に示す光ファイバテープ心線３ａのように、連結部１９において、複数の小接着部１７がつながって連続していてもよい。このような光ファイバテープ心線３でも連結部１９の樹脂量は、光ファイバ４の長手方向で不均一であるが、連結部１９を構成する樹脂のヤング率が低ければ、連結部１９自体の変形が容易であるため、光ファイバ４への応力を低く抑制することができる。

なお、このような光ファイバテープ心線３ａは、前述した光ファイバテープ心線３と同様の方法で製造することができる。例えば、塗布ロールに形成される塗布孔の形態を変更してもよいし、複数の小孔を有する塗布ロールを用いて、樹脂の塗布量を多くすることで、隣り合う小接着部１７同士がつながるようにしてもよい。

また、連結部１９において、必ずしも複数の小接着部１７が互い分離又は連続するように樹脂が塗布されていなくてもよい。例えば、図５に示す光ファイバテープ心線３ｂのように、連結部１９を複数の小接着部１７で構成せずに、略一定の幅で構成してもよい。この場合でも、連結部１９の前後端において、連結部１９の幅が狭くなり、連結部１９の樹脂量は、光ファイバ４の長手方向で不均一であるが、連結部１９を構成する樹脂のヤング率が低ければ、連結部１９自体の変形が容易であるため、光ファイバ４への応力を低く抑制することができる。

複数の間欠接着型の光ファイバテープ心線を作成し、最大伝送損失と連結部の割れについて評価した。光ファイバテープ心線を構成する光ファイバとしては、２つのタイプを用いた。

応力に対する伝送損失の増加量が少ない光ファイバとしては、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７にカテゴライズ光ファイバを用いた。ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７にカテゴライズされる光ファイバは、モードフィールド径が８．６μｍであり、２４５ｕｍ径の光ファイバ素線を着色した直径２５５ｕｍの着色心線である。

これに対し、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５４.Ｅにカテゴライズされる光ファイバ（ＯＦＳ社製Ｔｅｒａｗａｖｅ ＵＬＬファイバ）を用いた。ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５４.Ｅにカテゴライズされる光ファイバは、モードフィールド径は１２．４μｍであり、２４５ｕｍ径の光ファイバ素線を着色した、直径２５５ｕｍの着色心線である。

着色心線８本を間欠的に接着し、８心の間欠接着型の光ファイバテープ心線を作成した。なお、光ファイバテープ心線は、前述した特開２０１６－８０８４９号公報に記載されたように、塗布ロールを用いて接着樹脂を塗布する方法で作成した。

なお、塗布ロール上の吐出穴は、径を０．３ｍｍとし、穴ピッチを０．４ｍｍとした。また、樹脂量を調整することで、連結樹脂が塗布されたテープ上面から見た際に、小接着部が互いに分離したもの（図２参照）と、小接着部同士が連続したもの（図４）とを作成した。

なお、小接着部同士が分離する場合には、塗布された樹脂の最大幅（図３（ａ）のＷ）は約０．１５ｍｍであった。一方、長手方向に隣り合う小接着部同士が連続する場合には、塗布された樹脂の最大幅（図４（ｂ）のＷ１）が約０．２ｍｍであり、隣り合って塗布された樹脂がつながっている部位の幅（図３（ｂ）のＷ２）が約０．１２ｍｍであった。

光ファイバ同士を接着するための接着樹脂として、ヤング率の水準を振ったものを用いて、それぞれ８心の光ファイバテープ心線を作成した。接着樹脂のヤング率は以下のように測定した。

まず、1０ｃｍ角のガラス基板をスピンコータに設置しその上に原材料を広げ、５～１０ｕｍ程度になるように回転スピードをコントロールして塗布した。そのガラス基板をパージボックスに入れ、窒素雰囲気を作り、紫外線ランプを用いて紫外線光を照度１０００ｍＷ／ｃｍ^２で、照射量１０００ｍＪ／ｃｍ^２で照射し、シートを作成した。シートは、２５℃５０％ＲＨ雰囲気下で１２時間状態調整した中で保持した後、長さ７５ｍｍ、幅１０ｍｍのストレートダンベル状にサンプルを打ち抜いた。得られたサンプルを、標線２５ｍｍで引張り速度１ｍｍ／ｍｉｎで引張り、２．５％歪みにおける引っ張り力からヤング率を計算した。

得られた光ファイバテープ心線を１０本撚り合わせ、２ｍｍ幅のプラスチックテープを巻付けた８０心の光ファイバユニットを構成した。また、８０心の光ファイバユニットを２５本サプライし、撚り合わせた上で、吸水性不織布を縦添えし、フォーミング治具で丸めた上に、ナイロン製の押え糸を巻付け、２０００心のケーブルコアを作成した。

こうして作成したケーブルコアと、φ１．８ｍｍの鋼線を使用したテンションメンバと、外被を切裂く切裂き紐とを、外被材にて円筒状にシースし、光ファイバケーブルを作成した。外被材は低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）とした。なお、外被厚は３．０ｍｍとした。

上述した光ファイバユニットの製造時における光ファイバテープ心線の通過するパスライン中のターンシーブと、ケーブルコア製造時に光ファイバユニットが通過するパスライン中のターンシーブの最小径はφ１００ｍｍとした。なお、このターンシーブの最小径が小さくなるほど、製造工程における光ファイバテープ心線に大きな曲げ力が生じ、連結部の割れが生じやすくなる。

得られたそれぞれの光ファイバケーブルについて、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失を測定した。また、光ファイバケーブル内から光ファイバテープ心線を取り出して、光ファイバテープ心線１０ｍのなかの、連結部の割れの有無を確認した。長手方向で同じ列の連結部が２連続以上で割れているものを不合格とした。結果を表１、表２に示す。

実施例１～実施例６は、いずれも、接着樹脂の２連続割れが生じず、曲げに対する伝送損失の増加の大きいＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５４.Ｅにカテゴライズされる光ファイバを用いても、０．２７ｄＢ／ｋｍ以上の最大伝送損失の発生も見られなかった。特に、接着樹脂のヤング率が８０ＭＰａ以下である実施例１、２、４、５は、０．２３ｄＢ／ｋｍ以上の最大伝送損失の発生も見られなかった。

一方、接着樹脂のヤング率が４０ＭＰａ未満の比較例１、２は、接着樹脂の２連続割れが生じた。また、比較例３、４は、接着樹脂の２連続割れは生じないが、接着樹脂のヤング率が１３０ＭＰａを超えているため、最大伝送損失が０．２７ｄＢ／ｋｍ以上となった。なお、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７にカテゴライズ光ファイバであれば、接着樹脂のヤング率が１３０ＭＰａを超えていても、最大伝送損失は０．２３ｄＢ／ｋｍ未満となった。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………光ファイバケーブル
３、３ａ、３ｂ………光ファイバテープ心線
４………光ファイバ
５………光ファイバユニット
７………押さえ巻き
９………テンションメンバ
１１………引き裂き紐
１３………外被
１５………ケーブルコア
１７………小接着部
１９………連結部

Claims (5)

1. 複数の光ファイバが並列して連結された光ファイバテープ心線であって、
   隣接する光ファイバが、長手方向に間欠的に連結部で連結されており、
   前記連結部で前記光ファイバテープ心線の上下両面から樹脂で連結されており、
   前記連結部は、隣接する光ファイバの間において、樹脂量が、前記光ファイバの長手方向に均一でなく、
   前記連結部は、隣接する光ファイバの間において複数の小接着部によって構成され、前記複数の小接着部はつながって連続しており、少なくとも一部は前記小接着部の樹脂の幅広部と、前記小接着部同士がつながっている樹脂の幅狭部とが交互に繰り返され、
   前記連結部において、樹脂量が、前記光ファイバの上下方向に均一でなく、
   前記連結部の樹脂のヤング率が１３０ＭＰａ以下であり、
   前記光ファイバは、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５４．Ｅ、またはＧ６５２にカテゴライズされる光ファイバであることを特徴とする光ファイバテープ心線。
2. 前記連結部の樹脂のヤング率が８０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバテープ心線。
3. 前記光ファイバテープ心線の幅方向に隣り合う前記連結部同士は、前記光ファイバテープ心線の長手方向に対してずれて配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ファイバテープ心線。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ファイバテープ心線が用いられ、
   複数本の前記光ファイバテープ心線が撚り合わせられたケーブルコアと、
   前記ケーブルコアを覆うように設けられる外被と、
   を具備することを特徴とする光ファイバケーブル。
5. 波長１５５０ｎｍにおける最大伝送損失が、０．２７ｄＢ／ｋｍ未満であることを特徴とする請求項４記載の光ファイバケーブル。

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