JP7370995B2 - 光ファイバ心線及び光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は光ファイバ心線及び光ファイバケーブルに関する。さらに詳しくは、マイクロベンドによる伝送損失（マイクロベンドロス）を抑制することができる光ファイバ心線及び光ファイバケーブルに関する。

近年、インターネットの普及に伴い、光ファイバを一般家庭に直接引き込んで高速通信サービスを実現するＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）が急速に拡大している。

光ファイバは、様々な外的応力やそれによって発生するマイクロベンド等によって伝送損失（光伝送損失）が増加する一方、光ファイバの伝送損失を低減させるべく、光ファイバの耐マイクロベンド特性の向上が求められている。 外的応力から光ファイバを保護するために、ガラス光ファイバ等の光ファイバには、プライマリ層（一次被覆層とも呼ばれる。）及びセカンダリ層（二次被覆層とも呼ばれる。）といった少なくとも２つの被覆層が形成され、これを光ファイバ心線として用いている。

マイクロベンドが原因で生じる伝送損失（本発明において「マイクロベンドロス」と同視する。以下同じ。）についてかかる被覆層を形成して抑制するためには、プライマリ層の弾性率を小さく、かつセカンダリ層の弾性率を大きくすることが一般的であった。また、光ケーブルを高密度多心化するために光ファイバにおける被覆層の被覆厚を薄くする一方、側圧特性等を補償するために、セカンダリ層の弾性率（ヤング率）をさらに大きくするような技術が提供されている（例えば、特許文献１等を参照。）。

特開平６－１１６３４号公報（［請求項２］～［請求項４］等。）

しかしながら、例えば、光ファイバの有効コア断面積Ａ_ｅｆｆが大きい、ＢＩ（Ｂｅｎｄ ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ：曲げ不感、曲げ強）ファイバ等のマイクロベンド感度が高い光ファイバにあっては、前記した特許文献１に記載されるような弾性率の調整だけでは伝送損失を抑えることが困難であった。

本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、マイクロベンド感度が高い光ファイバでも、伝送損失（マイクロベンドロス）を抑制することができる光ファイバ心線及び光ファイバケーブルを提供することにある。

前記の課題を解決するために、本発明に係る光ファイバ心線は、光ファイバの周囲に当該光ファイバを被覆するプライマリ層、前記プライマリ層の周囲に当該プライマリ層を被覆するセカンダリ層がこの順で形成された光ファイバ心線であって、
前記プライマリ層の被覆厚さをＰ（μｍ）、
前記セカンダリ層の被覆厚さをＳ（μｍ）、
前記プライマリ層の熱膨張係数をβ_Ｐ（／Ｋ）、
前記プライマリ層の弾性率（プライマリ弾性率）をＰ_ＩＳＭ（ＭＰａ）、
前記セカンダリ層の弾性率（セカンダリ弾性率）をＳ_ＩＳＭ（ＭＰａ）、
とした場合に、
前記Ｐ _ＩＳＭ （ＭＰａ）が０．２～３．０ＭＰａであり、
下記式（Ｉ）及び式（II）の関係が成り立つことを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ心線は、前記した本発明において、前記光ファイバの有効コア
断面積Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２より大きいことを特徴とする。
本発明に係る光ファイバ心線は、前記した本発明において、前記光ファイバの有効コア断面積Ａ _ｅｆｆ が１３０μｍ ^２ より大きいことを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ心線は、前記した本発明において、前記プライマリ層の被覆厚さＰ及び前記セカンダリ層の被覆厚さＳの比（Ｓ／Ｐ）が１未満であることを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ心線は、前記した本発明において、前記セカンダリ層の弾性率（セカンダリ弾性率）Ｓ_ＩＳＭが２０００ＭＰａ以下であることを特徴とする。

本発明に係る光ファイバケーブルは、前記した本発明に係る光ファイバ心線を備えたことを特徴とする。

本発明は、式（Ｉ）に示したプライマリ層の自由度、及び式（II）に示したセカンダリ層の剛直性をそれぞれ特定範囲としているので、光ファイバの有効コア断面積Ａ_ｅｆｆが大きい、ＢＩファイバ等のマイクロベンド感度が高い光ファイバを用いた場合であっても、伝送損失（マイクロベンドロス）を抑えることができる光ファイバ心線を提供する。

また、本発明に係る光ファイバ心線を備えた光ファイバケーブルは、前記した光ファイバ心線が奏する効果を享受する。

光ファイバ心線の構造の一例を示した断面図である。 光ファイバ心線の構造の他の例を示した断面図である。

以下、本発明の一態様を説明する。本発明に係る光ファイバ心線１は、光ファイバ１０の周囲にかかる光ファイバ１０を被覆する少なくとも２つの被覆層（プライマリ層１１及びセカンダリ層１２）が形成されている。

（１）光ファイバ心線１の構造：
図１は、光ファイバ心線１の構造の一例を示した断面図である。図１中、１は光ファイバ心線、１０は光ファイバ、１１はプライマリ層（一次被覆層）、１２はセカンダリ層（二次被覆層）、をそれぞれ示す。

図１の構成にあっては、光ファイバ１０の周囲にプライマリ層（一次被覆層）１１、プライマリ層１１の周囲にセカンダリ層（二次被覆層）１２が形成されている。光ファイバ１０は、様々な外的応力やそれによって発生するマイクロベンド等によって伝送損失が増加するため、そのような外的応力から光ファイバ１０を保護する必要があり、一般的には、保護層として、プライマリ層１１とセカンダリ層１２との二層構造からなる被覆が施されている。

ガラス光ファイバ等の光ファイバ１０は、特に制限はないが、本発明にあっては、光ファイバの有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ（詳しくは後記する。）が大きい、ＢＩ（Ｂｅｎｄ ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ：曲げ不感）ファイバ等のマイクロベンド感度が高い光ファイバ１０を好ましく使用することができる。

プライマリ層１１は、例えば、光ファイバ１０がガラス光ファイバの場合は、ガラス光ファイバを構成する石英ガラスと接触する内層となり、一般には、比較的弾性率の小さい軟質の樹脂が用いられ、プライマリ層１１の外層には、一般には、比較的弾性率の大きい硬質の樹脂を用いたセカンダリ層１２が被覆される。

プライマリ層１１及びセカンダリ層１２の構成材料としては、紫外線硬化樹脂である、例えば、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、シランカップリング剤、増感剤、滑剤等、前記した各種の添加剤等の成分を好ましく使用することができる（なお、添加剤はこれらに限定されず、紫外線硬化樹脂等に対して使用される従来公知の添加剤等を広く用いることができる。）。例えば、オリゴマーとしては、ポリエーテル系ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、シリコーンアクリレート等、従来公知の材料を用いることができる。また、希釈モノマーとしては、単官能モノマーもしくは多官能モノマー等を用いることができる。

本発明に係る光ファイバ心線１にあっては、かかるプライマリ層１１及びセカンダリ層１２について、
プライマリ層１１の被覆厚さをＰ（μｍ）、
セカンダリ層１２の被覆厚さをＳ（μｍ）、
プライマリ層１１の熱膨張係数をβ_Ｐ（／Ｋ）、
プライマリ層１１の弾性率（プライマリ弾性率）をＰ_ＩＳＭ（ＭＰａ）、
セカンダリ層１２の弾性率（セカンダリ弾性率）をＳ_ＩＳＭ（ＭＰａ）、
とした場合に、下記式（Ｉ）及び式（II）の関係が成り立つ。

まず、式（Ｉ）は、プライマリ層１１の熱膨張係数β_Ｐとプライマリ層１１の弾性率Ｐ_ＩＳＭを乗じたものであり、プライマリ層１１の自由度（動きやすさ）の指標となる（なお、単位はＭＰａ／Ｋとなるが、式（Ｉ）には特に載せていない。）。式（Ｉ）で求められる自由度が大きく、光ファイバ心線１の内部（光ファイバ１０とセカンダリ層１２の間）でプライマリ層１１が動きやすい状態であれば、光ファイバ心線１に微細な曲げが生じた場合であっても、微細な曲げをプライマリ層１１により緩和することができる。その結果、光ファイバ１０に微細な曲げ挙動を伝えにくくなるので、伝送損失（マイクロベンドロス）を抑えることができる。

本発明にあっては、式（Ｉ）にあるように、かかる自由度を６００×１０ ^－６ ＭＰａ／Ｋ以上（≧６００×１０ ^－６ ＭＰａ／Ｋ）とすることにより、プライマリ層１１の動きやすさが適度となり、伝送損失を抑えることができる。一方、自由度が６００×１０ ^－６ ＭＰａ／Ｋより小さい場合には、プライマリ層１１が動きにくくなり、光ファイバ心線１に微細な曲げが生じた場合に微細な曲げをプライマリ層１１により緩和することが難しくなり、伝送損失が大きくなる。式（Ｉ）で示される自由度は、６００×１０ ^－６ ～７５００×１０ ^－６ ＭＰａ／Ｋとすることが好ましい。

次に、式（II）は、プライマリ層を基準とした被覆厚さの比（Ｓ／Ｐ）と弾性率の比（Ｓ_ＩＳＭ／Ｐ_ＩＳＭ）を乗じたものであり、セカンダリ層１２の剛直性を示す。プライマリ層１１の自由度（動きやすさ）については前記したとおりであるが、式（II）で求められるセカンダリ層１２の剛直性が比較的大きい場合にあっては、その内層となるプライマリ層１１も動きにくくなり、光ファイバ心線１に微細な曲げが生じた場合には、光ファイバ１０の微細な曲げをプライマリ層１１により緩和することが難しくなる。よって、式（II）で示されるセカンダリ層１２の剛直性は、ある程度の大きさに抑えておく必要がある。

本発明にあっては、式（II）にあるように、かかるセカンダリ層１２の剛直性を１０００以下（≦１０００）とすることで、内部のプライマリ層１１の動きやすさを適度に維持することが可能となるので、光ファイバ１０でなくセカンダリ層１２にストレスを逃がすことができ、伝送損失を抑えることができる。一方、剛直性が１０００を超えると、セカンダリ層１２を屈曲させることが困難となるためプライマリ層１１が動きにくくなる場合がある。よって、光ファイバ心線１に微細な曲げが生じた場合に微細な曲げをプライマリ層１１により緩和することが難しくなり、伝送損失が大きくなる。式（II）で示されるセカンダリ層１２の剛直性は、２５～１０００とすることが好ましい。

なお、式（Ｉ）で求められるプライマリ層１１の自由度と伝送損失（マイクロベンドロス）の関係は、自由度が大きければプライマリ層１１が動きやすくなるため、伝送損失は小さくなると考えられる。また、かかるプライマリ層１１の自由度、及び式（II）で求められるセカンダリ層１２の剛直性が前記した範囲にある光ファイバ心線１にあっては、式（II）で表されるセカンダリ層１２の剛直性を横軸、式（Ｉ）で表されるプライマリ層１１の自由度を縦軸の範囲では、概ね、セカンダリ層１２の剛直性が大きくなるにつれてプライマリ層１１の自由度が小さくなる傾向にある。

そして、本発明にあっては、伝送損失の抑制については、有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ（後記する。）の違いにより決定された１５５０ｎｍの波長での伝送損失のロスレベルの基準（１．０ｄＢ／ｋｍ以下あるいは０．１ｄＢ／ｋｍ以下。詳しくは後記する。）を設けているが、これらの基準を目安として、前記したプライマリ層１１の自由度と伝送損失の関係よりプライマリ層１１の自由度を選定し、及びそれにより選択されるセカンダリ層１２の剛直性を、前記した範囲として選定している。

前記式（Ｉ）のパラメータを具備するため等の理由で、プライマリ層１１の熱膨張係数β_Ｐは、２５０×１０ ^－６ ～２５００×１０ ^－６ ／Ｋとすることが好ましい。プライマリ層１１の熱膨張係数をかかる範囲とすることにより、式（Ｉ）で示されるプライマリ層１１の自由度を適正範囲とすることができる。なお、プライマリ層１１の熱膨張係数は、例えば、下記［実施例］に載せた方法等により測定すればよい。

また、前記の式（Ｉ）及び式（II）で表されるパラメータを具備するためのプライマリ層１１の弾性率（プライマリ弾性率）Ｐ_ＩＳＭは、０．２～３．０ＭＰａとすることが好ましいが、かかる範囲には特には限定されない。なお、一般に、弾性率を高くすると熱膨張係数は低くなり、両者のバランスを考慮してプライマリ層１１の弾性率Ｐ_ＩＳＭを決定することが好ましい。

また、式（II）で表されるパラメータを具備するためのセカンダリ層１２の弾性率（セカンダリ弾性率）Ｓ_ＩＳＭは、２０００ＭＰａ以下（≦２０００ＭＰａ）とすることが好ましい。セカンダリ層１２の弾性率を２０００ＭＰａ以下とすることにより、セカンダリ層１２の剛直性を適正範囲とすることができる。セカンダリ層１２の弾性率は、５００～２０００ＭＰａとすることが特に好ましい。なお、プライマリ層１１及びセカンダリ層１２のそれぞれの弾性率は、例えば、下記［実施例］に載せた方法等により測定すればよい。プライマリ層１１の弾性率は、いわゆるＩｎ－ｓｉｔｕ Ｍｏｄｕｌｕｓ（ＩＳＭ）に相当し、セカンダリ層１２の弾性率は、いわゆる２．５％セカント弾性率（Ｓｅｃａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ）に相当する。

本発明にあっては、光ファイバ１０の有効コア断面積（実効コア断面積）Ａ_ｅｆｆは、１００μｍ^２より大きい（＞１００μｍ^２）ことが好ましい。光ファイバ１０においてＡ_ｅｆｆはマイクロベンド感度の指標となり、大きいほどマイクロベンド感度が高いことを示す（一般に、Ａ_ｅｆｆ＞１００μｍ^２であればマイクロベンド感度が高いといわれている。）。よって、Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２より大きいことは、マイクロベンド感度が高い光ファイバ１０となり、本発明はそのようなものにも対応できる。有効コア断面積（実効コア断面積）Ａ_ｅｆｆは、１３０μｍ^２以上（≧１３０μｍ^２）であることが特に好ましい。

なお、有効コア断面積（実効コア断面積）Ａ_ｅｆｆとは、（ＭＦＤ）^２×π×ｋ／４の式で示されるものであり（なお、ＭＦＤはモードフィールド径（μｍ）、ｋは定数である。）、例えば、１９９９年 電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会予稿集のＣ－３－７６及びＣ－３－７７等に記載されている。

本発明にあっては、前記したように、式（Ｉ）及び式（II）を具備することにより、マイクロベンド感度が高い光ファイバを用いた場合であっても、伝送損失を抑えることができるが、伝送損失（マイクロベンドロス）の抑制については、波長１５５０ｎｍ（１．５５μｍ）において、後記する有効コア断面積Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２より大きい光ファイバ１０（すなわち、マイクロベンド感度が高い光ファイバ１０）を用いた場合にあっては、１５５０ｎｍの波長での伝送損失のロスレベルを１．０ｄＢ／ｋｍ以下とすることができ、有効コア断面積Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２以下の光ファイバ１０を用いた場合にあっては、伝送損失のロスレベルを０．１ｄＢ／ｋｍ以下とすることができる。

プライマリ層１１の被覆厚さＰは、１０～６０μｍとすることが好ましく、セカンダリ層１２の被覆厚さＳは、１０～６０μｍとすることが好ましい。なお、各層の厚さはこれらの値に制限されず、任意に変更することができる。

プライマリ層１１の被覆厚さＰとセカンダリ層１２の被覆厚さＳについては、その比（Ｓ／Ｐ）が１未満（＜１）であることが好ましい。比が１未満（すなわち、プライマリ層１１がセカンダリ層１２より厚い。）であれば、セカンダリ層１２が比較的屈曲性があり、プライマリ層１１が動きやすくなることに繋がり、伝送損失の抑制を効率よく図ることができる。

なお、プライマリ層１１やセカンダリ層１２の弾性率やプライマリ層１１の熱膨張係数の調整は、例えば、プライマリ層１１やセカンダリ層１２を構成する紫外線硬化樹脂等の成分や、これらの層の製造条件等を調整することによって実施することができる。

具体的には、プライマリ層１１やセカンダリ層１２を構成する紫外線硬化樹脂等におけるオリゴマーの種類、分子量や含有量、希釈モノマーの種類と添加量、あるいはその他の成分の種類や含有量、照射強度等の紫外線硬化の条件等によって、プライマリ層１１やセカンダリ層１２の弾性率等を調整することができる。

例えば、オリゴマーの分子量を小さくすることや、添加する希釈モノマーの含有量や官能基を増やすことで、弾性率を高くすることができるので、これらをパラメータにして調整するようにしてもよい。一方、このようにすると、架橋密度が高くなり、収縮も多くなるので、バランスを考慮して調整するようにすることが好ましい。

（２）光ファイバ心線１の製造方法：
本発明に係る光ファイバ心線１の製造方法の一例を説明する。なお、以下において、光ファイバ１０としてガラス光ファイバ１０を例に挙げて説明している。

光ファイバ心線１を製造するには、例えば、まず、石英ガラスを主成分とするプリフォームを図示しない線引炉によって加熱溶融して、石英ガラス製光ファイバ（ガラス光ファイバ１０）とする。

次に、このガラス光ファイバ１０にコーティングダイスを用いて液状の紫外線硬化樹脂を塗布し、続いて、図示しない紫外線照射装置（ＵＶ照射装置）で塗布された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射してかかる成分を硬化させる。このようにして、ガラス光ファイバ１０にプライマリ層１１とセカンダリ層１２が被覆された光ファイバ心線１が製造される。なお、線引き後、ガラス光ファイバ１０の外周に直ちに紫外線硬化樹脂を被覆してプライマリ層１１及びセカンダリ層１２を形成することにより、得られる光ファイバ心線１の強度低下を防止することができる。

本発明にあっては、プライマリ層１１の熱膨張係数や弾性率、セカンダリ層１２の弾性率等が所定の範囲となるように、紫外線硬化樹脂の種類等や硬化処理時の紫外線照射強度等を適宜制御することが好ましい。

（３）発明の効果：
以上説明した本発明に係る光ファイバ心線１は、式（Ｉ）に示したプライマリ層１１の自由度、及び式（II）に示したセカンダリ層１２の剛直性をそれぞれ特定範囲としているので、光ファイバの有効コア断面積Ａ_ｅｆｆが大きい、ＢＩファイバ等のマイクロベンド感度が高い光ファイバ１０を用いた場合であっても、伝送損失を抑えることができる光ファイバ心線１を提供する。本発明は、光ファイバテープ心線を構成する光ファイバ心線１や、光ファイバケーブルに収納される光ファイバ心線１として広く利用することができる。

本発明に係る光ファイバ心線１を備えることにより構成される光ファイバケーブルは、前記した光ファイバ心線１が奏する効果を享受する。すなわち、本発明は、光ファイバの有効コア断面積Ａ_ｅｆｆが大きい、ＢＩファイバ等のマイクロベンド感度が高い光ファイバ１０を用いた場合であっても、伝送損失を抑えることができる光ファイバ心線１を備えた光ファイバケーブルを提供する。

光ファイバケーブルの構成は、特に図示しないが、例えば、本発明に係る光ファイバ心線１を備え、その外周に外皮（シース）を被覆した構成等、従来公知の光ファイバケーブルとすることができ、その構成は特に限定はない。例えば、光ファイバ心線１と、かかる光ファイバ心線１の両側に光ファイバ心線１と長手方向に平行に並んで配置されたテンションメンバと、光ファイバ心線１等の外周を外皮（シース）により被覆した光ファイバケーブル等の構成等、その構成は任意である。よって、前記した構成以外の構成も含め、従来公知の光ファイバケーブルの構成とすることができる。

また、例えば、光ファイバケーブルの両脇に、長手方向に亘って形成された一対のノッチが形成され、必要により支持線を内蔵した支持部を配設した、いわゆる光ファイバドロップケーブルの構成としても構わない。

なお、光ファイバケーブルの構成は前記の構成に限定されないことに加え、例えば、外皮（シース）を構成する材料の種類、厚さ等や、光ファイバ心線１の数やサイズ、テンションメンバの種類、数やサイズ等についても、自由に選定することができる。また、光ファイバケーブルの外径や断面形状、ノッチの形状やサイズ、ノッチの形成の有無等も、自由に選定することができる。

（４）実施形態の変形：
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記した実施形態では、光ファイバ心線１の構成について、光ファイバ１０の周囲にプライマリ層１１、プライマリ層１１の周囲にセカンダリ層１２がこの順で形成されている構成を示して説明したが、セカンダリ層１２の周囲に着色された着色層１３を形成する（光ファイバ着色心線１とする。）ようにしてもよい。

図２は、光ファイバ心線１の構造の他の例を示した断面図である。図２に示した、セカンダリ層１２の周囲に着色層１３を形成して光ファイバ着色心線１とした構成において、着色層１３の構成材料としては、前記したプライマリ層１１やセカンダリ層１２を構成する成分として挙げた紫外線硬化樹脂である、例えば、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、シランカップリング剤、増感剤、顔料、滑剤等、前記した各種の添加剤等の成分を好ましく使用することができる。

なお、図１に示した構成にあっても、セカンダリ層１２を着色して、着色されたセカンダリ層１２として、光ファイバ心線１の最外層としてもよい。セカンダリ層１２が着色される場合には、顔料や滑剤等を混合した着色材をセカンダリ層１２に添加することにより、着色されたセカンダリ層１２とすることができる。

着色されたセカンダリ層１２における着色材の含有量は、着色材に含まれる顔料の含有量や、紫外線硬化樹脂等他の成分の種類等により適宜決定すればよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

以下、本発明を実施例及び比較例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施例１ないし実施例７、比較例１及び比較例２］
光ファイバ心線の製造：
表１に示したファイバ有効断面積Ａ_ｅｆｆ（μｍ^２）、プライマリ層の被覆厚さＰ（μｍ）、セカンダリ層の被覆厚さＳ（μｍ）として、光ファイバとしてマイクロベンド感度が高いと考えられる光ファイバ（Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２より大きい実施例１ないし実施例６，比較例１）を含む３種類の光ファイバを用いて、かかる石英ガラスからなるガラス光ファイバの周囲に、プライマリ層及びセカンダリ層を表１に示した被覆厚さ（Ｐ（μｍ）、Ｓ（μｍ））となるようにこの順で被覆して、図１に示した構成の光ファイバ心線を製造した。

なお、プライマリ層及びセカンダリ層は、市販の紫外線硬化樹脂（オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、シランカップリング剤、増感剤、滑剤等。）を用いて製造した。なお、パラメータとなる、プライマリ層及びセカンダリ層の弾性率、プライマリ層の熱膨張係数の調整については、それぞれが表１に示した値となるように、紫外線硬化樹脂の種類や紫外線照射条件（例えば、紫外線硬化樹脂を構成するオリゴマー等の重量平均分子量、含有量、希釈性モノマーにおける官能基の種類や数、含有量、光開始剤の種類、紫外線の照射強度等）により紫外線硬化の条件等をそれぞれ変更することにより実施した。

具体的には、実施例１ないし実施例４、及び比較例１は、プライマリ層及びセカンダリ層は共通する材料を用いて、プライマリ層及びセカンダリ層の被覆厚さ及び製造条件（紫外線の照射強度等。製造条件について以下同じ。）をそれぞれ変更（調整）して製造した。実施例５及び実施例６は、プライマリ層の材料を共通させ、セカンダリ層の材料及び被覆厚さをそれぞれ変え、製造条件をそれぞれ変更して製造した。実施例７及び比較例２は、プライマリ層及びセカンダリ層の材料及び被覆厚さをそれぞれ変え、製造条件は共通として製造した。

［試験例１］
得られた実施例１ないし実施例７、比較例１及び比較例２の光ファイバ心線について、下記に示した測定方法等を用いて、「（１）プライマリ層の弾性率」、「（２）セカンダリ層の弾性率」、「（３）プライマリ層の熱膨張係数」及び「（４）伝送損失（マイクロベンドロス）」を測定した。結果を表１に示す。

（１）プライマリ層の弾性率：
プライマリ層の弾性率（Ｉｎ－ｓｉｔｕ Ｍｏｄｕｌｕｓ：ＩＳＭ）を下記の方法で測定した。まず、市販のストリッパーを用いて光ファイバの中間部のプライマリ層及びセカンダリ層を数ｍｍ剥ぎ取った後、被覆が形成されている光ファイバの一端を接着剤でスライドガラス上に固定するとともに、被覆が形成されている光ファイバの他端に荷重Ｆを印加する。この状態において、被覆を剥ぎ取った部分と被覆が形成されている部分の境目におけるプライマリ層の変位δを顕微鏡で読み取った。また、負荷の荷重を１０、２０、３０、５０及び７０ｇｆ（順に、９８、１９６、２９４、４９０、６８６（ｍＮ）。）とすることで、荷重に対する変位のグラフを作成した。そして、グラフから得られる傾きと、下記式（Ｘ）を用いてプライマリ層の弾性率（プライマリ弾性率）Ｐ_ＩＳＭを算出した。

ここで、Ｐ_ＩＳＭはプライマリ層の弾性率（ＭＰａ）、Ｆ／δは荷重（Ｆ）に対する変位（δ）のグラフが示す傾き、ｌはサンプル長（例えば１０ｍｍ）、Ｄ_Ｐ／Ｄ_Ｇはプライマリ層の外径（Ｄ_Ｐ）（μｍ）と光ファイバの外径（Ｄ_Ｇ）（μｍ）の比である。なお、プライマリ層の外径及び光ファイバの外径は、ファイバカッターにより切断した光ファイバの断面を顕微鏡で観察することにより計測した（後記する（３）も参照。）。

（２）セカンダリ層の弾性率：
液体窒素中に光ファイバを浸漬し、ストリッパーにより被覆を剥ぐことで光ファイバからガラス光ファイバを引き抜いた被覆のみの試料を作成し、かかる試料の末端部分を接着剤でアルミ板に固定した。温度２３℃、相対湿度５０％の雰囲気中で、テンシロン万能引張試験機を用いて、アルミ板部分をチャックした。次に、標線間隔２５ｍｍ、引張速度１ｍｍ／分で試料を引張り、２．５％伸張時における力を測定することで、セカンダリ層の弾性率（セカンダリ弾性率）Ｓ_ＩＳＭ（２．５％セカント弾性率（Ｓｅｃａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ））を算出した。

（３）プライマリ層の熱膨張係数：
プライマリ層の熱膨張係数（－５０℃～２５℃の体積熱膨張係数）の算出方法を以下に説明する（具体的には、古河電工時報 第１２２号（平成２０年９月）、「光ファイバ被覆層に発生する熱ひずみ・熱応力の測定方法」、「４－３」の記載に従って行った。以下、概要を示す。）。まず、プライマリ層について、２種類の被覆サンプルを作製した。１つは、ガラス光ファイバ上にプライマリ層及びセカンダリ層を被覆したサンプル（以下、「ファイバサンプル」とする。）であり、もう１つは、光ファイバ心線からガラス光ファイバを抜いた被覆層のみからなるサンプル（以下、「チューブ被覆サンプル（チューブサンプル）」とする。）である。

熱膨張係数測定には市販のＴＭＡ熱機械分析（Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ ＴＭＡ ４０）を用いて長手方向と外径方向の測定を行った。測定条件は、印加荷重：０荷重、温度範囲：２５℃～－１００℃における冷却温度は－１０℃／分、－１００℃における保持時間は１０分、－１００℃～１００℃における昇温速度は１０℃／分とした。

また、長手方向については引張モードによりチューブ被覆サンプル（チューブサンプル）を用いて測定を行い、外径方向については圧縮モードによりファイバサンプル及びチューブ被覆サンプル（チューブサンプル）を用いて測定を行った。

そして、測定された長手方向の温度と線膨張率の関係、外径方向の温度と線膨張率の関係をそれぞれグラフ化した。なお、被覆層の線膨張係数は、被覆層のガラス転移温度（Ｔ_ｇ）近傍で大きく変化するため、本測定では、プライマリ層のガラス転移温度近傍である－５０℃を基準とし、それぞれの線膨張係数は測定結果が直線的に変化する範囲である－５０℃～２５℃の温度範囲の傾きから線膨張係数を求めるようにした。

プライマリ層とセカンダリ層の熱膨張係数（－５０℃～２５℃の体積熱膨張係数）は、チューブ被覆サンプル（チューブサンプル）の引張モード（長手方向）及びファイバサンプル及びチューブサンプルそれぞれの圧縮モード（外径方向）の線膨張係数から推定した。

また、プライマリ層の熱膨張係数（－５０℃～２５℃の体積熱膨張係数。以下、セカンダリ層も含め、単に「熱膨張係数」とする。）を算出するため、まず、セカンダリ層の熱膨張係数を算出した。通常、プライマリ層のガラス転移温度は－５０℃程度と低い。温度範囲が－５０℃～２５℃といったガラス転移温度以上の温度範囲においてはチューブ被覆サンプル（チューブサンプル）のプライマリ層はゴム状態であり、弾性率がセカンダリ層に比べて著しく小さいことから、セカンダリ層は自由に伸縮することができる。

セカンダリ層の熱膨張係数は、外径方向の線膨張係数を２倍したものに長手方向の線膨張係数を加えたものとなり、セカンダリ層の熱膨張係数は下記式（Ｙ）により求められる。ここで、β_Ｓはセカンダリ層の熱膨張係数（体積熱膨張係数）（／Ｋ）、α_ＳＬはセカンダリ層の長手方向の線膨張係数（／Ｋ）、α_ＳＲはセカンダリ層の外径方向の線膨張係数（／Ｋ）、をそれぞれ示す。

得られたファイバサンプルに関しては、プライマリ層が光ファイバに接着しているためにセカンダリ層は自由に伸縮できないので、被覆層の熱膨張は光ファイバによって拘束される。また、光ファイバを構成する石英ガラスの熱膨張係数は被覆層に比べると著しく小さいので熱膨張を無視することができる。以上より、プライマリ層の熱膨張係数（－５０℃～２５℃の体積熱膨張係数）は下記式（Ｚ）から算出した。

なお、式（Ｚ）中、β_Ｐ はプライマリ層の熱膨張係数（体積熱膨張係数）（／Ｋ）、β_Ｓはセカンダリ層の熱膨張係数（体積熱膨張係数）（／Ｋ）（式（Ｙ）により算出。）、α_ＦＲはファイバサンプルの外径方向の線膨張係数（／Ｋ）、Ｄ_Ｇは光ファイバの外径（約１２５μｍ）、Ｄ_Ｐはプライマリ層の外径（μｍ）、Ｄ_Ｓはセカンダリ層の外径（μｍ）、をそれぞれ示す（プライマリ層の外径は、「光ファイバの外径＋（プライマリ層の被覆厚さ×２）」、セカンダリ層の外径は、「プライマリ層の外径＋（セカンダリ層の被覆厚さ×２）」としてそれぞれ算出した。）。

（４）伝送損失（マイクロベンドロス）：
伝送損失を測定し、耐マイクロベンド特性を評価した。伝送損失の測定方法として、ＩＥＣ ＴＲ６２２２１（固定ドラム法）を用いた。具体的には、まず、φ４００ｍｍのドラムに♯１５０のメッシュを巻き、その上に８５０ｍの光ファイバ心線を１Ｎの張力で単層巻きし、２４時間放置後の伝送損失を測定した。そして、得られた伝送損失から束状態（ドラムに巻いていない状態）での伝送損失を差し引いた値を伝送損失（マイクロベンドロス）とした。

なお、伝送損失の測定は、波長１５５０ｎｍ（１．５５μｍ）の伝送ロスを測定することにより行い、１５５０ｎｍの波長でマイクロベンドによる伝送損失（マイクロベンドロス）が、光ファイバの有効コア断面積Ａ_ｅｆｆが１５０μｍ^２である実施例１ないし実施例４、比較例１、並びに光ファイバの有効コア断面積Ａ_ｅｆｆが１３０μｍ^２である実施例５及び実施例６は、１．０ｄＢ／ｋｍ以下であること（１．０ｄＢ／ ｋｍ以下を合格、１．０ｄＢ／ｋｍを超えると不合格。）とした。また、光ファイバの有効コア断面積Ａ_ｅｆｆが８５μｍ^２である実施例７及び比較例２は、０．１ｄＢ／ｋｍ以下であること（０．１ｄＢ／ ｋｍ以下を合格、０．１ｄＢ／ｋｍを超えると不合格。）として、それぞれ判定基準とした。

（構成及び結果）

表１に示すように、式（Ｉ）及び式（II）を具備する実施例１ないし実施例７の光ファイバ心線は、光ファイバとしてマイクロベンド感度が高い光ファイバを用いた場合であっても、伝送損失（マイクロベンドロス）が実施例１ないし実施例６は１．０ｄＢ／ｋｍ以下と伝送損失を抑えることができ、また、実施例７は伝送損失が０．１ｄＢ／ｋｍ以下であり、こちらも伝送損失を抑えることができた。一方、式（Ｉ）及び式（II）を具備しない比較例１及び比較例２の光ファイバ心線は、比較例１は伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍを超え、また、比較例２は０．１ｄＢ／ｋｍを超え、伝送損失を抑えることができなかった。

なお、本実施の形態として、光ファイバの外径が１２５μｍの場合について説明したが、本発明はこれによらず、例えば外径が８０～１２５μｍの光ファイバにおいても適用が可能である。

本発明は、マイクロベンド感度が高い光ファイバを備えた光ファイバ心線及びかかる光ファイバ心線を備えた光ファイバケーブルを提供する手段として有効に利用することができ、産業上の利用可能性は高い。

１ …… 光ファイバ心線（光ファイバ着色心線）
１０ …… 光ファイバ
１１ …… プライマリ層（一次被覆層）
１２ …… セカンダリ層（二次被覆層）
１３ …… 着色層

Claims (6)

1. 光ファイバの周囲に当該光ファイバを被覆するプライマリ層、前記プライマリ層の周囲に当該プライマリ層を被覆するセカンダリ層がこの順で形成された光ファイバ心線であって、
   前記プライマリ層の被覆厚さをＰ（μｍ）、
   前記セカンダリ層の被覆厚さをＳ（μｍ）、
   前記プライマリ層の熱膨張係数をβ_Ｐ（／Ｋ）、
   前記プライマリ層の弾性率（プライマリ弾性率）をＰ_ＩＳＭ（ＭＰａ）、
   前記セカンダリ層の弾性率（セカンダリ弾性率）をＳ_ＩＳＭ（ＭＰａ）、
   とした場合に、
   前記Ｐ _ＩＳＭ （ＭＰａ）が０．２～３．０ＭＰａであり、
   下記式（Ｉ）及び式（II）の関係が成り立つことを特徴とする光ファイバ心線。
   

   
2. 前記光ファイバの有効コア断面積Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２より大きいことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ心線。
3. 前記光ファイバの有効コア断面積Ａ _ｅｆｆ が１３０μｍ ^２ より大きいことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ心線。
4. 前記プライマリ層の被覆厚さＰ及び前記セカンダリ層の被覆厚さＳの比（Ｓ／Ｐ）が１未満であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光ファイバ心線。
5. 前記セカンダリ層の弾性率（セカンダリ弾性率）Ｓ_ＩＳＭが２０００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光ファイバ心線。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光ファイバ心線を備えたことを特徴とする光ファイバケーブル。

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