JP7135744B2

JP7135744B2 - 光ファイバケーブル

Info

Publication number: JP7135744B2
Application number: JP2018209242A
Authority: JP
Inventors: 文昭佐藤; 國雄梁; 太郎藤田; 奈侑梁川; 遼太福本
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: JP2020076842A

Description

本発明は、光ファイバケーブルに関する。

インターネット等の情報通信の普及に伴い、双方向通信と大容量通信に対応するために、光ネットワークの構築が進展している。この光ネットワークでは、通信事業者と各家庭とを光ファイバで直接結び、高速通信サービスを提供するＦＴＴＨ（Fiber To The Home）が開始されている。ＦＴＴＨの配線網を効率よく構築するためには、細径で軽量化した高密度の光ファイバケーブルが求められている。

従来、ＦＴＴＨの幹線光ファイバケーブルとしては、例えば、海外で主に使用されているルースチューブ型光ファイバケーブル（特許文献１参照。）や、間欠的な切込みを有する光ファイバテープ心線を実装したスロット型光ケーブル（特許文献２参照。）、あるいは、間欠的な切込みを有する光ファイバテープ心線を実装したスロットレス型光ケーブル（特許文献３参照。）が用いられてきた。

特表２０１５－５１７６７９号公報特開２０１４－７１４４１号公報特許第４６１９４２４号公報

従来のルースチューブケーブルでは、光ファイバ心線を中間分岐する際には色分けされたチューブを容易に取り出すことができるが、チューブの厚み分、高密度化し難いという課題があった。また、スロット型光ケーブルでは、ケーブル外被厚は薄くでき、内部に骨格があるため、キンク（よじれ）は生じにくいが、スロット部材の占有面積分、高密度化、軽量化し難いという課題があった。一方、スロットレス型光ケーブルでは、光ファイバテープ心線を高密度に収納することにより、比較的、高密度実装が可能であるが、ケーブル外被の両サイドに鋼線やＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics：繊維強化プラスチック）等のテンションメンバを有するため、曲げ方向性があり、ケーブルの余長収納がし難いという課題があった。さらに、テンションメンバと対角方向に曲げられる場合は曲げ剛性が小さくなるため、ケーブル内径が大きい場合は布設時にキンク等が生じやすい等の課題があった。また、内部に骨格がないため、低温収縮しやすく、低温ロス増しやすい、という課題もあった。

本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、低温収縮による影響を抑制し、細径で軽量化、高密度化されたスロットレス型の光ファイバケーブルを提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、ケーブルコアの内部に複数本の間欠接着型光ファイバテープ心線を有し、前記ケーブルコアの外側にケーブル外被を被せた光ファイバケーブルであって、前記ケーブル外被の内部には、略直交する対角２方向の内、少なくとも対角１対にテンションメンバとしての役割を果たす第１の繊維状介在物または該第１の繊維状介在物を用いたＦＲＰを配し、他の対角１対に引き裂き紐としての役割を果たす第２の繊維状介在物を配し、前記ケーブル外被のヤング率Ｅと前記ケーブル外被の断面積Ｓとを掛け合わせたＥＳ積が、１３２０～１４４００ｋｇｆであり、前記テンションメンバとしての役割を果たす第１の繊維状介在物の－４０～＋７０℃における平均線膨張係数が、前記ケーブル外被の－４０～＋７０℃における平均線膨張係数よりも小さく、前記第２の繊維状介在物の材料が、前記第１の繊維状介在物の材料と同じである。

本発明によれば、低温収縮による影響を抑制し、細径で軽量化、高密度化されたスロットレス型の光ファイバケーブルを得ることができる。

本発明の実施形態に係る光ファイバケーブルの一例の断面を示す図である。光ファイバケーブルに収納される間欠接着型光ファイバテープ心線の例を示す図である。各種ケーブル外被条件と特性評価結果を示す図である。

（本発明の実施形態の説明）
最初に本発明の実施形態を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、ケーブルコアの内部に複数本の間欠接着型光ファイバテープ心線を有し、前記ケーブルコアの外側にケーブル外被を被せた光ファイバケーブルであって、前記ケーブル外被の内部には、略直交する対角２方向の内、少なくとも対角１対にテンションメンバとしての役割を果たす第１の繊維状介在物または該第１の繊維状介在物を用いたＦＲＰを配し、他の対角１対に引き裂き紐としての役割を果たす第２の繊維状介在物を配し、前記ケーブル外被のヤング率Ｅと前記ケーブル外被の断面積Ｓとを掛け合わせたＥＳ積が、１３２０～１４４００ｋｇｆであり、前記テンションメンバとしての役割を果たす第１の繊維状介在物の－４０～＋７０℃における平均線膨張係数が、前記ケーブル外被の－４０～＋７０℃における平均線膨張係数よりも小さく、前記第２の繊維状介在物の材料が、前記第１の繊維状介在物の材料と同じである。

この構成により、スロットレス型の光ファイバケーブルにおいて、低温収縮による影響を抑制し、細径で軽量化、高密度化された光ファイバケーブルを得ることができる。
また、ケーブル外被のヤング率Ｅと前記ケーブル外被の断面積Ｓとを掛け合わせたＥＳ積が、１３２０～１４４００ｋｇｆであることにより、側圧特性が良好な光ファイバケーブルを得ることができる。
さらに、第２の繊維状介在物の材料が、第１の繊維状介在物の材料と同じであることにより、対角２対の４カ所に同じ材料の繊維状介在物が存在するため、ケーブル曲げ時に曲げ方向の異方性を抑制され、曲げ方向性が改善され、光ファイバケーブルの敷設時のキンクを抑えることができる。

（２）前記第１の繊維状介在物の－４０～＋７０℃における平均線膨張係数が、１×１０^－５／℃未満であることが望ましい。また、（３）前記第１の繊維状介在物が、負の線膨張係数を有することが望ましく、（４）前記第１の繊維状介在物が、少なくともアラミド繊維、液晶ポリマー、またはガラス繊維のいずれか１つであってよい。
この構成により、繊維状介在物として平均線膨張係数が小さいものを用いているため、光ファイバケーブルの低温時におけるケーブル外被の収縮を抑えることができる。

（５）前記ケーブル外被の－４０～＋７０°Ｃにおける平均線膨張係数が４．５×１０^-4／℃以下であることが望ましい。
この構成により、ケーブル外被として平均線膨張係数が小さいものを用いているため、光ファイバケーブルの低温収縮時のケーブル外被収縮を抑えることができる。

（６）前記ケーブル外被の厚さが０．５ｍｍ以上であることが望ましい。
この構成により、ケーブル外被を押出成形する際にケーブル外被の形状を良好に維持することができる。

（本発明の実施形態の詳細）
以下、図面を参照しながら、本発明の光ファイバテープ心線に係る好適な実施形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。なお、本発明はこれらの実施形態での例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内および均等の範囲内におけるすべての変更を含む。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本発明は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。

図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバケーブルの一例の断面を示す図であり、図２は、光ファイバケーブルに収納される間欠接着型光ファイバテープ心線の一例を示す図である。図１に示した光ファイバケーブル１はスロットレス型であり、例えば丸型のケーブルコア２０と、このケーブルコア２０の周囲に形成されたケーブル外被３０とを有する。ケーブルコア２０には、例えば１２心の間欠接着型光ファイバテープ心線（以下、「間欠テープ心線」ともいう。）１０を１５０枚使用して１８００心としたものが収容されている。図示の例では、間欠テープ心線１０を３０枚ずつ粗巻き紐（図示省略）等で束ねてユニットにされ、そのユニットが５本形成されている。

間欠テープ心線１０とは、図２に示すように複数本の光ファイバ心線１１が平行一列に配列され、隣り合う光ファイバ心線同士を連結部１２と非連結部１３により間欠的に連結してなるものである。具体的には、図２に示す例では、間欠テープ心線１０を配列方向に開いた状態を示しており、間欠テープ心線１０は、１２心の光ファイバ心線１１が平行一列に配列され、２心毎に間欠的に接着されて構成されている。なお、間欠テープ心線１０は、２心毎に連結部１２と非連結部１３を設けなくてもよく、例えば１心毎に連結部１２と非連結部１３で間欠的に連結してもよい。

この間欠テープ心線１０として配列される光ファイバ心線１１は、標準外径１２５μｍのガラスファイバに被覆外径２５０μｍ前後の被覆を施した光ファイバ素線と称されるものの外側に、さらに着色被覆を施したものである。なお、光ファイバ心線１１はこれに限られるものではなく、被覆外径が１３５μｍから２２０μｍの範囲、例えば、１６５μｍや２００μｍ程度の細径ファイバであってもよい。細径ファイバを用いれば、高密度実装がより一層容易になる。

図１に示すように、ケーブルコア２０は、例えば、間欠テープ心線１０を３０枚束ねた５本のユニットを、押さえ巻きテープ２１で縦添えまたは横巻きして丸型にまとめられている。各ユニット同士は、一方向もしくはＳＺ撚りで撚られた構造となっている。この場合、間欠テープ心線１０はケーブルコア２０内で自由に変形できるため、高密度化に有効である。

押さえ巻きテープ２１の外側は、例えば、Ｌ－ＬＤＰＥ（リニア低密度ポリエチレン：Linear Low Density Polyethylene）あるいはＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン：High Density Polyethylene）等で構成されたケーブル外被３０で覆われている。ケーブル外被３０自体の線膨張係数は使用温度範囲－４０～＋７０℃において４．５×１０^-4／℃以下が望ましい。また、ケーブル外被３０内には、略直交する対角２方向の内、少なくとも対角１対には第１の繊維状介在物３１がケーブル外被３０の押出成形時に縦添えされて埋設される。また、他の対角１対にはケーブル外被３０を切り裂く際の切り裂き紐としての役割を果たす第２の繊維状介在物３２が、ケーブル外被３０の押出成形時に縦添えされて埋設される。なお、本開示において、略直交とは、９０°で直交する状態から数度ずれた状態を含むものである。

第１の繊維状介在物３１は、テンションメンバとしての役割の他、低温収縮時の外被収縮を抑える役目を果たしており、ケーブル外被３０自体の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料であることが望ましい。第１の繊維状介在物３１の材料としては、負の線膨張係数を持つアラミド繊維や、線膨張係数が低い（約０．５×１０^-5／℃）液晶ポリマー、ガラス繊維等が挙げられ、第１の繊維状介在物３１の－４０～＋７０℃における線膨張係数は１×１０^-5／℃未満が望ましい。また、第１の繊維状介在物３１はＦＲＰ（繊維強化プラスチック）の形態で繊維として埋設されていてもよい。本発明において、繊維状介在物を用いたＦＲＰとは、繊維状介在物を繊維として用いたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）を意味する。この場合、第１の繊維状介在物の一部が、アラミド繊維、液晶ポリマー、またはガラス繊維のいずれか１つであればよい。

第２の繊維状介在物３２は、ケーブル外被３０を切り裂く際の切り裂き紐としての役割を果たすために、押さえ巻きテープ２１に接するか押さえ巻きテープ２１に近い箇所に埋設することが望ましい。第２の繊維状介在物３２の材料についても、例えば第１の繊維状介在物３１と同じ材料を用いることができ、この場合、対角２対の４カ所に同じ材料の繊維状介在物が存在するため、ケーブル曲げ時に曲げ方向の異方性を抑制され、曲げ方向性が改善される。これにより、光ファイバケーブルの敷設時のキンクを抑えることができる。なお、第２の繊維状介在物３２は、可撓性を必要とするためＦＲＰの形態にはしない

図３は、各種ケーブル外被条件と特性評価結果を示す図である。光ファイバケーブルの良好な側圧特性を得ることと低温収縮による影響を抑制することを両立させるために、ケーブル外被３０部分の断面積をＳ、ヤング率をＥとした場合のＥＳ積を種々変更した際における、平板側圧と外被収縮による損失増について評価を行った。平板側圧として、伸ばした光ファイバケーブルを１００ｍｍの長さに亘って、５００Ｎの加重を加えた際の伝送損失の増加量［ｄＢ］を求めた。また、外被収縮による損失増として、室温から－４０℃にした場合の伝送損失の増加量［ｄＢ］を求めた。なお、外被のＥＳ積は平板側圧と関係し、ＥＳ積が小さいほど、光ファイバケーブルが柔らかく薄いので側圧に弱くなる。また、ＥＳ積は低温損失とも関係し、ＥＳ積が大きいほど、外被の収縮の影響が大きくなるため低温特性が悪くなる。

光ファイバケーブルとしては試料１～７の７つの例について、対角１対の第１の繊維状介在物として、直径０．５ｍｍのアラミドＦＲＰを使用した。また、ケーブル外被の厚さは、ケーブル外被３０を押出成形する際に良好なケーブル外被３０の形状を維持するために０．５ｍｍ以上とし、光ファイバケーブル１の細径化の観点から２．０ｍｍ以下とした。試料１、３、４のケーブル外被３０の材料としては、ヤング率が９０（ｋｇｆ／ｍｍ²）の低密度ポリエチレンであり、－４０～＋７０℃における平均線膨張係数が、４．５×１０^-4／℃であり、また、試料２のケーブル外被３０の材料としては、ヤング率が１１０（ｋｇｆ／ｍｍ²）の中密度ポリエチレンであり、－４０～＋７０℃における平均線膨張係数が、４．０×１０^-4／℃であり、さらに、試料５、６、７のケーブル外被３０の材料としては、ヤング率が２４０（ｋｇｆ／ｍｍ²）の高密度ポリエチレンであり、－４０～＋７０℃における平均線膨張係数が、３．７×１０^-4／℃である。

そして、平板側圧試験は０．１ｄＢ以下は「良」と判断し、この値を超えるものを「不可」とした。また、収縮による損失増は０．１５ｄＢ／ｋｍ以下を「良」と判断し、この値を超えるものを「不可」とした。その結果、図３に示したように、試料１は、ケーブル外被３０の断面積が小さいために外被収縮による損失増は最も小さかったが、ＥＳ積が小さいために応力に対するひずみが大きくなり、平均側圧による損失が０．１ｄＢを超えたため不可となった。また、試料７については、ＥＳ積が大きいため応力に対するひずみが小さく、側圧特性は良好であるが、外被部分の断面積が大きいことから、ケーブル外被３０の収縮による損失増が大きくなり、不可となった。

そして、試料１、７を除く試料２～６については、平板側圧による損失増と外被収縮による損失増は良好であった。これにより、ＥＳ積が１３２０～１２０００ｋｇｆの間であれば、ケーブルの側圧強度を確保しつつ、低温収縮による損失増を抑制できることが分かった。

１…光ファイバケーブル、
１０…間欠テープ心線、
１１…光ファイバ心線、
１２…連結部、
１３…非連結部、
２０…ケーブルコア、
２１…押さえ巻きテープ、
３０…ケーブル外被、
３１…第１の繊維状介在物、
３２…第２の繊維状介在物。

Claims

ケーブルコアの内部に複数本の間欠接着型光ファイバテープ心線を有し、前記ケーブルコアの外側にケーブル外被を被せた光ファイバケーブルであって、
前記ケーブル外被の内部には、略直交する対角２方向の内、少なくとも対角１対にテンションメンバとしての役割を果たす第１の繊維状介在物または該第１の繊維状介在物を用いたＦＲＰを配し、他の対角１対に引き裂き紐としての役割を果たす第２の繊維状介在物を配し、
前記ケーブル外被のヤング率Ｅと前記ケーブル外被の断面積Ｓとを掛け合わせたＥＳ積が、１３２０～１４４００ｋｇｆであり、
前記テンションメンバとしての役割を果たす第１の繊維状介在物の－４０～＋７０℃における平均線膨張係数が、前記ケーブル外被の－４０～＋７０℃における平均線膨張係数よりも小さく、
前記第２の繊維状介在物の材料が、前記第１の繊維状介在物の材料と同じである、光ファイバケーブル。
前記第１の繊維状介在物の－４０～＋７０℃における平均線膨張係数が、１×１０^－５／℃未満である、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
前記第１の繊維状介在物が、負の線膨張係数を有する、請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。
前記第１の繊維状介在物が、少なくともアラミド繊維、液晶ポリマー、またはガラス繊維のいずれか１つである、請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。
前記ケーブル外被の－４０～＋７０℃における平均線膨張係数が４．５×１０^－５／℃以下である、請求項１から４のいずれか１に記載の光ファイバケーブル。
前記ケーブル外被の厚さが０．５ｍｍ以上である、請求項１から５のいずれか１に記載の光ファイバケーブル。