JPH0511152A - 光フアイバケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバの余長を片寄りなく常に全長に均
等に分布させることを可能とする。 【構成】 パイプ２の孔３内に光ファイバ４を収納して
なる光ファイバケーブルにおいて、前記孔３内に捻回を
施した光ファイバ４を収納するか、又はパイプの孔を螺
旋状あるいは周期的に反転する螺旋状に形成したことを
特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パイプに光ファイバを
収納した光ファイバケーブルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバは、プラスチック被覆外径が
0.25mm又は0.4mmのものが多く使われており、強度的に
弱く、また耐環境性に劣ることから、プラスチックや金
属のパイプ（内径 0.6〜0.8mm 、肉厚 0.1〜0.2mm 等の
パイプ）に、光ファイバが隙間をもって緩く収納された
光ファイバケーブルがある。例えば、外径 0.9mm、肉厚
0.1mmのステンレス金属パイプ内に被覆外径0.25mmの光
ファイバを収納したものがある。

【０００３】光ファイバケーブルは、細径でかつ側圧や
引張に対する強度があり、また、密閉性や耐食性がよい
ため、粉塵、ガスなどの発生する悪環境、水中高圧下な
どでの使用の検討が進められている。

【０００４】製造方法としては、所定の肉厚、板幅の金
属テープを用意し、フォーミング、溶接すると同時に光
ファイバを挿入していく方法が一般的である。

【０００５】この種の光ファイバケーブルの製造に当た
っては、パイプ内の光ファイバに適度な余長（光ファイ
バと、収納体であるパイプとの長さの差）をもたせるこ
ことが伝送特性、信頼性の面で重要である。これは、光
ファイバがパイプ内で過度に引張られたまま収納される
と長期的に疲労破断する可能性があり、また、余長が入
り過ぎるとパイプ内で光ファイバが蛇行し、小曲りとな
って伝送特性の劣化を招くからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の光フ
ァイバケーブルでは、製造当初全長に均一に余長を分布
させるが、この余長は製造後の光ファイバケーブルに加
わる外力や熱履歴によって変わってくるため、光ファイ
バが片寄りを起す可能性がある。すなわち、図８に示す
ように、パイプ２０内の光ファイバ２１が局部的に小曲
りを起して伝送損失や光ファイバ２１の寿命に悪影響を
及ぼす虞がある。

【０００７】本発明の目的は、前記した従来技術の課題
を解消し、光ファイバの余長を片寄りなく常に全長に均
等に分布させることを可能にした光ファイバケーブルを
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、パイプの孔内に光ファイバを収納してな
る光ファイバケーブルにおいて、前記孔内に捻回を施し
た光ファイバを収納したものである。

【０００９】また、パイプの孔内に光ファイバを収納し
てなる光ファイバケーブルにおいて、前記孔を螺旋状又
は周期的に反転する螺旋状に形成したものである。

【００１０】

【作用】パイプの孔内に捻回を施した光ファイバを収納
したことで、その余長が外力等によって変わっても、捻
回の反力によって光ファイバは均一なスパイラル状（螺
旋状）になるので、光ファイバの余長を片寄りなく常に
全長に均等に分布させることが可能になる。

【００１１】また、パイプの孔を螺旋状又は周期的に反
転する螺旋状に形成したことで、外力等によってパイプ
が伸縮すると、その移動と共に光ファイバが移動するた
めに、その余長の増加分が孔のうねりに吸収されること
になり、光ファイバの余長を片寄りなく常に全長に均等
に分布させることが可能になる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１３】図１において、１はパイプ２の孔３内に捻
回を施した光ファイバ４を収納してなる光ファイバケー
ブルを示し、この光ファイバケーブル１は、図２に示す
ような製造装置５によって製造される。

【００１４】図２において、６はテープ送り出しボビ
ン、７はローラダイス、８は光ファイバ送り出しボビ
ン、９はＣＯ₂ レーザ等のレーザ発生器、１０はキャプ
スタン、１１は巻取リールをそれぞれ示し、この製造装
置５は、従来とほとんど同じ構成であり、異るところ
は、光ファイバ送り出しボビン６が、光ファイバ４に捻
回を施すべく回転可能に形成されているところである。
その回転数は、捻回のピッチと光ファイバ送り出しのス
ピードで任意に決められるようになっている。

【００１５】パイプの素材となるステンレス製等のテー
プ１２が、テープ送り出しボビン６から所定の張力でガ
イドローラ１３を介してローラダイス７に送られ、そこ
で円筒状にフォーミングされ、その突合せ部がレーザ発
生器９からのＣＯ₂ レーザで溶接される。光ファイバ４
は、溶接直前にパイプ２内に収納され、このとき、光フ
ァイバ送り出しボビン８を適宜回転させ、光ファイバ４
に捻回を施す。これにより、パイプ２の孔３内に捻回を
施した光ファイバ４を収納してなる光ファイバケーブル
１が製造され、これがキャプスタン１０によって所定の
張力、速度で引き取られ巻取リール１１に巻き取られ
る。その余長のコントロールは、テープおよび光ファイ
バ４のバックテンションのバランス又はキャプスタン１
０の引き取り張力によって制御される。

【００１６】その製造装置５を用いて、図１に示すよう
に、外径 0.9mm、肉厚 0.1mmのステンレスパイプ２の孔
３内に、30mmピッチの捻回を施した被覆外径0.25mmのシ
ングルモード光ファイバ４を収納した光ファイバケーブ
ル１を製造した。また、比較のために光ファイバに捻回
を施さない光ファイバケーブルを製造した。

【００１７】このように製造された光ファイバケーブル
１（捻回が有るものと無いもの）の余長率と伝送損失と
を調べ、その関係を図３に示した。

【００１８】図３からも明らかな通り、光ファイバ４に
捻回を施して収納した本発明の光ファイバケーブル１の
方が同じ余長率に対する伝送損失の増加量が少ない。こ
れは、予め光ファイバ４に周期的な捻回を与えておくこ
とによって、余長が生じた際に捻回の反力によって光フ
ァイバ４が螺旋状（スパイラル状）に変形するため、不
均一な曲りを生じにくいためである。

【００１９】また、前記製造した２つの光ファイバケー
ブル１のうち、余長率0.1％のものについて、その温度
特性をそれぞれ評価し、その結果を図４に示した。図４
からも明らかな通り、線膨張係数は光ファイバ４に比べ
ステンレスパイプの方が大きく、低温になるに従って余
長率が増加していくが、捻回を施した方が低温時の損失
増が小さく良好な特性を有している。これは、パイプ２
に使用される金属（ステンレス、鉄、銅など）やプラス
ッチクは光ファイバ（石英ガラス）に比べて線膨張係数
が大きいため、低温時にはパイプ縮みの方が大きくな
り、余長率が増加するが、余長分が全長にわたってスパ
イラル状に収納されていることで低温時の特性が改善さ
れるからである。

【００２０】したがって、パイプ２の孔３内に捻回を施
した光ファイバ４を収納することにより、その余長が外
力等によって変わっても、捻回の反力によって光ファイ
バ４は均一なスパイラル状になるので、光ファイバ４の
余長を片寄りなく常に全長に均等に分布させることがで
きる。これにより、光ファイバ４の伝送特性を良好に保
ち、信頼性を向上させることができ、しかも、低温時の
特性をも改善することができる。

【００２１】また、パイプ２内の光ファイバ４の曲り方
としては、基本的には、スパイラル状、正弦波状の２通
りが考えられ、このときの光ファイバ４の曲率半径（正
弦波状の場合は最小曲率半径）と余長率（金属パイプに
対する光ファイバの長さの差を金属パイプ長で規格化し
た値）の関係を図７に示す。

【００２２】一般的なシングルモード光ファイバの場
合、曲率半径が15mm程度から伝送損失の劣化が起るた
め、光ファイバ全長がスパイラル状に収納されたとする
と、余長率0.75％まで許容されるのに対し、正弦波状で
は0.38％までしか収納できない。実験によれば、実際に
はスパイラルと正弦波の中間状態（スパイラルが数ピッ
チ毎に反転する）にあると考えられるが、製造時には、
安全とみて、正弦波状に収納された場合を想定して余長
率の設計を行っており、厳密な余長制御技術を必要とさ
れている。このため、捻回を施した光ファイバ４をパイ
プ２に収納することにより、光ファイバ４は、捻回の反
力によってスパイラル状に変形してパイプ２の孔３内に
収納されるため、製造時に許容される余長率が大きくな
るので、製造が容易となると共に、歩留りも向上する。

【００２３】次に本発明の第２の実施例を説明する。

【００２４】図５において、１５は光ファイバ１６が収
納されたパイプ１７の孔１８が螺旋状（スパイラル状）
に形成された光ファイバケーブルを示し、この光ファイ
バケーブル１５は、孔１８が偏心した偏肉パイプ１７に
光ファイバ１６を収納し、これをねじることにより形成
される。

【００２５】具体的には、偏肉パイプ１７に光ファイバ
１６を収納する方法としては、前記実施例の製造装置と
ほとんど同じ従来の製造装置を用いる方法と、予め引抜
き等で製造した偏肉パイプに光ファイバを挿入していく
方法（パイプをボビンに巻き、ボビンを加振しながら光
ファイバを挿入する方法）があり、いずれの方法によっ
てもよいが、後者の方が比較的容易である。

【００２６】パイプ１７にねじり変形を加える方法とし
ては、次の２つがある。

【００２７】(1)偏肉パイプを巻いた送り出しボビンあ
るいは巻取ボビンの一方を回転させながら巻替えを行う
と、偏肉パイプがねじれて、その孔がスパイラル状にな
る。

【００２８】(2)前記の両ボビン間に、偏肉パイプを保
持しながらねじりを加えるキャタピラを設け、これを所
定に反転させながら巻替えを行うと、パイプの孔がスパ
イラル状になる。

【００２９】これらを用いて、図５に示すように、光フ
ァイバ１６が収納されたステンレスパイプ１７の孔１８
をスパイラル状に形成した光ファイバケーブル１５を製
造した。また、比較のために従来の光ファイバケーブル
も製造した。これらの初期の余長率はそれぞれ＋0.05％
とした。

【００３０】このように製造された光ファイバケーブル
1000m をそれぞれ束取りした後、恒温槽内で−50℃から
＋60℃のヒートサイクルを20回かけて、パイプ１７に伸
縮を与えた。その後、全長を100m毎に切りわけ、その長
手方向の余長率を調べた。その結果、従来の光ファイバ
ケーブルは、０から＋0.1 ％までバラツキが生じたが、
本発明の光ファイバケーブル１５では、ヒートサイクル
後も余長率の変動はみられなかった。これは、温度変化
や外力等でパイプ１７が伸びたときは、図６に示すよう
に、光ファイバ１６は図に示すＡ点にあり、パイプ１７
が縮んだときはＢ点に移動し、孔１８のうねりに沿って
余長の増加分が吸収されるからである。また、パイプの
孔を周期的に反転するスパイラル状に形成した場合、例
えば光ファイバが収納されたステンレスパイプの孔を１
ピッチ毎に反転するようなスパイラル状に形成して光フ
ァイバケーブルを製造し、この光ファイバケーブルにつ
いて前述とほぼ同様に余長率を調べた結果、余長率の変
動はみられなかった。

【００３１】したがって、パイプ１７の孔１８を螺旋状
又は周期的に反転する螺旋状に形成したことで、温度変
化や外力等によってパイプ１７が伸縮しても、その移動
と共に光ファイバ１６が移動し、その余長の増加分が孔
のうねりに吸収されるため、光ファイバ１６が長手方向
にほとんど動かず、余長率が均等に分布されることにな
る。これにより、光ファイバ１６の余長を片寄りなく常
に全長に均等に分布させることができ、光ファイバ１６
の伝送特性を良好に保ち、信頼性を向上させることがで
きる。

【００３２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、パイプの
孔内に捻回を施した光ファイバを収納するか、又はパイ
プの孔を螺旋状あるいは周期的に反転する螺旋状に形成
したので、光ファイバの余長を片寄りなく常に全長に均
等に分布できるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバケーブルの第一実施例を示
す横断面図である。

【図２】本発明の光ファイバケーブルを製造するための
製造装置の一例を示す構成図である。

【図３】光ファイバケーブルの余長率と伝送損失増加量
の関係を示す図である。

【図４】光ファイバケーブルの温度と伝送損失増加量の
関係を示す図である。

【図５】本発明の光ファイバケーブルの第二実施例を示
す横断面図である。

【図６】本発明の光ファイバケーブル内の光ファイバの
余長の収納状況を示す横断面図である。

【図７】光ファイバの余長率と曲率半径の関係を示す図
である。

【図８】パイプ内の光ファイバの状態を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

２，１７ パイプ ３，１８ 孔 ４，１６ 光ファイバ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイプの孔内に光ファイバを収納してな
   る光ファイバケーブルにおいて、前記孔内に捻回を施し
   た光ファイバを収納したことを特徴とする光ファイバケ
   ーブル。
2. 【請求項２】 パイプの孔内に光ファイバを収納してな
   る光ファイバケーブルにおいて、前記孔を螺旋状に形成
   したことを特徴とする光ファイバケーブル。
3. 【請求項３】 パイプの孔内に光ファイバを収納してな
   る光ファイバケーブルにおいて、前記孔を周期的に反転
   する螺旋状に形成したことを特徴とする光ファイバケー
   ブル。