JPH02163711A - 曲げ特性にすぐれた光伝送用ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は透明なガラスまたはシリカからなる芯と屈折率
の小さいさやを有する１本の光学フィラメントを含む光
伝送用ケーブルに関する。

〔従来の技術〕

光学フィラメントが、フィラメントの長さに沿って何回
も光を内部反射させることによって光を伝送するのは当
業界では周知である。フィラメントの長さに沿う光の損
失を最小にするのに大きな注意が払われている。換言す
れば光学フィラメントの一端に当てられた光が反射側の
端へと効率的に伝送されるように、できるだけ全反射を
起すように内部反射がおこなわなければならない、光学
フィラメントの光伝送部分、すなわち芯を屈折率の低い
さやで取巻き、このさやが、フィラメントの長さに沿う
光の逃散又は吸収を最小にする。このさやは通常透明で
あるが、これは不透明なさやが光を吸収し光の伝送距離
を短くしてしまう、このさやはガラスや重合体が用いら
れるが、従来は靭性を増加させるために重合体を用いる
ことが好ましい。

〔発明が解決しようとする課Ｂ］ ガラスまたはシリカの芯を存する光学フィラメントの場
合の欠点として、芯材の脆さが原因で芯が壊れ易い点が
あげられる。そこでこの欠点を改良するこめに、補強材
料や保護材を使用して、芯材を包みこむ方法が種々検討
されているが、いまだ満足すべき結果は得られていない
のが現状である。

たとえば、補強材として、デュポン社のケブラー等に代
表される、高強力繊維が通常用いられるが、これらの高
強力繊維はその弾性率が高く伸度が低く有機繊維の中で
は比較的脆い繊維であるため、しなやかな光伝送用ケー
ブルを製造することは困難であり、光伝送用ケーブルの
製造に適した引張強度が高く、弾性率の低い繊維が望ま
れている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは光学的に透明なガラスから
なる実質的に円柱形の芯１と該芯の屈折率より少なくと
も０゜１％小さい屈折率を有し、かつ該芯を囲む透明な
さや２とを有する光学フィラメントをジャケット材４で
被覆した光伝送用ケーブルにおいて、補強繊維として引
張強度１０ｇ／ｄ以上、弾性率１５０　ｇ／ｄ以上のア
クリロニトリル系繊維を、その長手方向に張力をかけた
状態で、芯に実質的に平行に配置したことを特徴とする
光伝送用ケーブルにある。

光を伝送するための光学的に透明な円柱形の芯は光学的
に透明なガラスまたはシリカで作られる。

シリカの芯は純粋なシリカ（ドーピングしないもの）で
もよく、或は適当な成分、例えばゲルマニウム又はホウ
素でドーピングしたものでもよい。

本明細書で用いられる「光学的に透明な」という言葉は
５５０ｒｖ＋〜１ｌ１００ｎの光スペクトル領域におい
て３０ＣＩ＋当り少なくとも５０％の光透過性を有する
ことを意味する。この透過度は全スペクトルに及ぶ必要
はない、芯材料の適切な開示の例は米国特許第３４８０
４５８及び３５０８５８９号に見られる。シリカを高温
で延伸して芯材料にする。

シリカの延伸温度は２０００°Ｃ以上が好ましく、特に
２０４０〜２１２０°Ｃの範囲が好ましい。延伸温度を
低下すると、得られる延伸シリカ芯材料の脆さが増加す
ることが見出されている。温度範囲の上限をこえるとカ
リバーをコントロールすることが困難になる０円柱形の
光学的に透明な芯の直径は１０〜４００−が好ましい。

４００−を越える場合には光源が大きい場合、例えばＬ
ＥＤ　（発光ダイオード）を用いる場合には、入射光の
大部分を捕捉できる点で有利であるが、曲げ半径が大き
いことが不利となる。また光源が小さい場合には、例え
ばレーザーを光源として用いた場合に入射光を偏揺する
のに通しているが１０μ未満の場合にはその取扱いが困
難になる。

一方、本発明の光伝送用ケーブルに用いるさやは透明で
あり、芯の屈折率より少なくとも０．１％小さな屈折率
を有するもので、ガラス、シリカ又は実質的に無定形の
光学的に透明な熱可塑性重合体材料からなるものであっ
てもよい。

純粋なシリカは通常のガラスよりも低い屈折率を有する
。またシリカを芯とさやの両方に用いる場合にはシリカ
の芯をドーピングして、その屈折率を、さやよりも少な
くとも０，１％高い水準に引き上げる。このようにする
ことによって芯を通る光をさやにより反射させ、光の逃
散を防止することができる。さや材として最も好ましく
は実質的に無定形の透明な熱可塑性重合体である。それ
はこのような重合体はガラス又はシリカに特有な脆さを
持たないためである。

このようなさや材料の具体例として英国特許第１０３７
４９８号に記載のもの、例えば弗化ビニル、弗化ビニリ
デン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピ
レン、トリフルオロメチルトリフルオロビニルエーテル
、パーフルオロプロビルトリフルオロビニルエーテル及
び式％式％ （但し式中ＸはＦ、Ｈ又はＣＬから成る群から選ばれ、
ｎは２〜ｌＯの整数、騰は１〜６の整数、ＹはＣ）Ｉｆ
ｆ又はＨである） の構造をもつアクリル酸又はメタクリル酸の弗素化エス
テルの重合体及び共重合体が含まれる。

さや材の厚さは、−船釣には重要でないが、２〜５００
　μの範囲が好ましい、５００μを越えるさや材をつけ
た場合、ケーブルの可とう性が減少し、一方、２μ未満
の場合には芯材を通る光を反射することができなくなる
本発明においては光学フィラメントと保護ジャケットの
間に引張強度１０　ｇ　／ｄ以上、弾性率１５０　ｇ／
ｄ以上のアクリル繊維を補強材として挿入することが必
要である。

本発明のケーブルにおいては、少なくとも２本の別個の
フィラメントヤーンを用いこれをジャケット材料により
ケーブル中に保持する。これらの繊維は間隔を置いて互
に接触しないように配置してもよいが、互に接触してい
てもよい。

この繊維は芯の長手軸に沿って芯に対し実質的に平行に
なるように配置される。芯の長手軸との関係において、
繊維は実質的にゼロの撚を有する。「ゼロの撚り」とい
う術語は繊維が芯材料の長さに無間係に芯材料のまわり
に巻きついていないことを意味する。

芯の長手軸に実質的に平行に配置され、且つ実質的にゼ
ロの撚りを有する繊維を用いる目的は、補強材用の繊維
が光学繊維ケーブル中で張力下に保持されることを確実
にするためである。

もし補強材用の繊維が芯材料に巻きついているならば、
この補強材に対する張力の弛緩が容易に起こるため好ま
しくない。このように補強用のアクリル繊維をケーブル
中に張力上保持するためには、光学フィラメントに対し
、補強用のアクリル繊維を平行に配置させ、そこに保護
材を溶融して被覆すればよい。一般に保護材を被覆する
際には、補強繊維に１５０〜２５０　’Ｃの熱が加わる
。このような雰囲気下では本発明で用いるアクリル繊維
は５〜１５％程度の収縮を生じる。

しかしながら実質的に無限長のケーブルの場合、アクリ
ル繊維は光学フィラメントと保護材との間で強く固定さ
れているため、フリーで熱処理した場合と同様に収縮す
ることはできず、したがって、そのときの収縮力は補強
繊維の張力として残留する。このように本発明のケーブ
ルでは補強材として用いたアクリル繊維が張力上保持さ
れていることを確認するためには、ケーブルを横方向に
切断すると補強用アクリル繊維に加わっている張力に基
づきガラス又はシリカの芯とそのさやからなる光学フィ
ラメントはケーブルの切断端かられずかに突出するのが
認められる。

また、このケーブルのＳ−８曲線を測定すると破断伸度
は、光学フィラメント単独で測定した場合よりも高くな
る。これは補強用アクリル繊維の張力のため、ケーブル
中で光学フィラメントが圧縮された状態にあることを示
しており、本発明で用いたアクリル繊維が補強繊維とし
て十分効果を発輝していることを示している。

次にここで用いる保護材は通常熱可塑性重合体を用い、
具体的にはポリアミド、ポリエーテルエステル共重合体
、ポリウレタン、ポリオレフィン（単独重合体及びイオ
ノマーを含む共重合体）、例えばポリエチレン及びポリ
プロピレン及び溶融押出可能な弗化炭素、例えばテトラ
フルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体
、及び溶融押出可能な含塩素重合体、例えばポリ塩化ビ
ニルなどが挙げられる。

ジャケット用材料はケーブルに要求される強度、伸度、
難燃性、はくり性などの要因を考慮して決められる。

本発明の光伝送用ケーブルは、引張強度だけでなく曲げ
強度もすぐれている。この曲げ強度の向上は通常の高弾
性率の繊維を、ケーブルの補強繊維として用いた場合に
はなし得ない。光伝送用ケーブルが曲げられるとケーブ
ルの曲げの内側部分は圧縮され、外側の部分には引張力
が作用する。このときでも本発明のケーブルにおいては
、張力をかけられた補強用重合体繊維が引張力が作用す
るケーブルの外側部分の損傷を防止するのに効果がある
。

本発明の光学繊維のケーブルの構造により、それを傷つ
けることなく鋭く曲げられ得るケーブル構造物を得るこ
とができる。すなわち少な（とも約６ｍｏ＋、好ましく
は少なくとも約４ｍｍの最小曲げ直径を得ることができ
る。すなわち、本発明のケーブルは、ケーブルの普通の
形式における光伝達能力を失うことなく、少なくとも約
４閣までの最小曲げ直径で固い一つ結びに結ぶことがで
きる。

以上光学フィラメントのさやとジャケットとの間に張力
下に保持された補強材を介在させることを主に本発明を
説明してきたが、補強材は必ずしもさやに直接接触する
必要はない。補強材とさやとの間に保護層が形成されて
いてもよい。このような場合でも、補強用の繊維の張力
下に保つことが必要である。

フィラメント状ケーブルが、少なくとも２本の補強繊維
糸からなる独立の補強材を有する限り、ケーブル中に２
本以上の光学フィラメントを含めることもできる。

第１図は、本発明の光伝達用ケーブルの一例を断面図に
よって示したものである。第１図において、１は円柱状
の尼−２２は透明なさや、３は補強材用の繊維糸、４は
外側のジャケットである。第１図では６本の補強材用の
繊維糸が押しつぶされ、各糸の両端が互いに接触してい
る実施Ｊ！ｌ＋＃が示されている。

第２図は、本発明の光伝達用ケーブルの別の一例を断面
図によって示したものであり、第１図で示した光伝達用
ケーブルと異なる点は、芯１とさや２から成る光学フィ
ラメントが、保護層４′によって被覆されていること、
及び４本の補強材用の繊維糸３が使用され、これらの補
強材用の繊維糸３は保護層４”と外側のジャケット４と
の間に存在しており、そして互いに接触しないで分離し
ていることである。

以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。

〔実施例〕

実施例工 外径３０ｍφの石英棒をカーボン抵抗加熱炉中で２００
０°Ｃに加熱して、外径２００−のファイバを線引きし
て芯材ファイバを得た。鞘材としてトリフルオロエチル
アクリレート７０重量部、■、１゜２．２−テトラヒド
ロへブタデカフルオロデシルアクリレート２０重量部、
１．６−ヘキサンシオールジアクリレー）１０重量部、
光重合開始剤として１−ヒドロキシシクロへキシルフェ
ニルケトン（チバガイギー社製　商品名イルガキュア１
８４）　１重量部およびトリフルオロエチルメタクリレ
ート重合体５重量部からなる樹脂組成物を上記芯線ファ
イバ表面上に、コーティングダイスを用いて塗布した後
、高圧水銀灯を内蔵した紫外線照射装置を用いて８０Ｗ
／Ｃｍの射出エネルギーで照射して重合し、外径２３０
ｐの芯−鞘構造のプラスチッククラッドシリカ光ファイ
バを得た。

この光ファイバの８５０ｎｍにおける伝送損失は６．５
　ｄＢ／Ｋｍであった。この光ファイバを４８０デニー
ルのポリアクリロニトリルのストランド６本で補強し、
これをエチレン−プロピレン共重合体で被覆して、外径
２．２　ｒｒｍの光フアイバケーブルを得た。

ポリアクリロニトリル単繊維強度は１３．０　ｇ　／ｄ
また弾性率は２００ｇ／ｄであった。

この光フアイバケーブルは、８５０ｎｓにおける光伝送
損失が７．８６Ｂ／Ｋｍであり、引張り試験を行ったと
ころ、２８ｋｇという引張り破断強度を示した。又、こ
の光フアイバケーブルを直径３■のマンドレルに巻き付
けても破断することはなかった。

実施例２ 実施例１において作成した芯−鞘構造からなる光ファイ
バの外層に１２−ナイロン重合体からなる被覆層を外径
５００ｐになるように形成した。

この光ファイバを７２０デニールのポリアクリロニトリ
ルのストランド６本で補強し、これをエチレン−プロピ
レン共重合体で被覆して、外径３．０　ｍの光フアイバ
ケーブルを得た。

この光フアイバケーブルは、８５０ｎｎ＋波長における
光伝送損失が７．５　ｄＢ／Ｋｍであり、　その引張り
破断強度は４０ｋｇであった。またこの光フアイバケー
ブルを直径３ＩＩｆｉのマンドレルに巻き付けても破断
することはなく、さらにかたく一つ結びにしても芯線の
破断は生じなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光伝送用ケーブルの一例の断面図であ
り、第２図は本発明の他の一例を示す断面図である。 特許出願人　三菱レイヨン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学的に透明なガラスまたはシリカからなる実質的に円
   柱形の芯１と該芯の屈折率より少なくとも０．１％小さ
   い屈折率を有し、かつ該芯を囲む透明なさや２とを有す
   る光学フィラメントをジャケット材４で被覆した光伝送
   用ケーブルにおいて、補強繊維として引張強度１０ｇ／
   ｄ以上、弾性率１５０ｇ／ｄ以上のアクリロニトリル系
   繊維をその長手軸方向に張力をかけた状態で、芯に実質
   的に平行に配置したことを特徴とする光伝送用ケーブル
   。