JPH11510617A - 光ファイバケーブル及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光ファイバケーブルは、熱可塑性エラストマーの内側及び外側押し出し成形層（１２、１８）を備えたキングワイヤ（１０）を有している。複数の光ファイバ（１４）が内側層（１２）の外側表面（１６）上に配置されて、外側層（１８）内に埋め込まれている。ケーブルは、キングワイヤの周囲に熱可塑性エラストマーを押し出し成形し、エラストマー層を硬化させ、硬化したエラストマー層に沿って複数の光ファイバを付設し、さらなる熱可塑性エラストマー層をファイバ上に押し出し成形することによって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】 光ファイバケーブル及び製造方法 本発明は、光ファイバケーブル及び製造方法、特にそのようなケーブルの偏光 モード分散の減少に関する。 光ファイバの断面の変形がファイバの内部複屈折を変更する結果、そのファイ バにおいて通常は単一の偏光モードが二つの直交偏光モードになる。偏光モード 分散と呼ばれるこれらの二モード間の分散が大きくなると、デジタルシステムに おいてビット誤りが発生する可能性がある。 現在使用されている光ファイバケーブルを製造する一つの方法では、キングワ イヤ上に熱可塑性エラストマー層を押し出し成形することによって、ファイバを 受け取る表面を形成する。層の表面を融解させて、その表面にファイバを埋め込 んだ後、第二層の熱可塑性エラストマーを押し出し成形することによってファイ バを被覆する。熱可塑性材料としてＨＹＴＲＥＬ４０Ｄを使用した（ＨＹＴＲＥ Ｌはデュポン(Dupont)の商標である）。そのような構造はファイバ内に相当なレ ベルの偏光モード分散を発生することがわかっており、エラストマーをファイバ 上に押し出し成形することによって誘発された応力が、ファイバの 本来は円形である断面を変形させて、偏光モード分散に大きく寄与することがわ かった。 本発明は、偏光モード分散を減少させる光ファイバケーブルの改良された構造 及び製造方法を提供しようとするものである。 本発明によれば、キングワイヤの周囲に熱可塑性エラストマー層を押し出し成 形する段階と、エラストマー層を硬化させる段階と、硬化したエラストマーに沿 って複数の光ファイバを付設する段階と、さらなる熱可塑性エラストマー層をフ ァイバ上に押し出し成形する段階とを含む光ファイバケーブル製造方法が提供さ れている。 本方法は一つの処理ラインで実施でき、キングワイヤの周囲に熱可塑性エラス トマーを押し出し成形した後、被覆キングワイヤをエラストマーの融点より低い 温度まで冷却してから、光ファイバをそれに沿って付設する。あるいは、キング ワイヤの周囲に熱可塑性エラストマーを押し出し成形した後、被覆キングワイヤ を冷却して被膜を固化させ、後にエラストマーの融点より低い温度で加熱して層 を軟化させた後、光ファイバをそれに沿って付設する。後者の方法は、二つの分 離した製造工程で実施でき、被覆キングワイヤを製造、保管して、後に、エラス トマー被膜をそれの融点より低い温度に予加熱して層を軟化させてから光ファイ バをそれに沿って付設する段階を含む、複数の光ファイバを付設する工程で使用 する。 光ファイバを付設する時、第一エラストマー層の温度が融点より最大２６°ま で低くすることができ、好ましくは融点が約１５６℃であるエラストマーでは融 点の６℃以内である。 好ましくは、用いられる熱可塑性エラストマーは、２０℃におけるヤング係数 が１００ＭＰａより低い。 本発明はまた、熱可塑性エラストマーの内側及び外側押し出し層を備えたキン グワイヤを有し、複数の光ファイバを内側層の外側表面上に配置して外側層内に 埋め込んだ光ファイバケーブルを含む。 熱可塑性材料は、ＨＹＴＲＥＬ３５Ｄでよい。熱可塑性エラストマーの追加層 に適した押し出し成形温度は、１５６℃から２００℃までである。 追加層の押し出し成形前に、ファイバにそれ自体の軸線回りのより、及び第一 層回りのらせん状のよりの両方またはいずれか一方を加えることができる。その より、または各よりは、連続よりでも、所定角度で交互に方向が変わるよりでも よい。一 つの好都合な構造では、各よりが１ｍから１０ｍまでのファイバ長さで一回転す る。 本発明及びそれの様々な他の好適な特徴をわかりやすく理解できるようにする ため、図面を参照しながらその実施例及びその製造方法を単に例として以下に説 明する。 第１図は、従来から製造されている形式の光ファイバケーブルの断面図である 。 第２図は、本発明に従って構成された光ファイバケーブルの断面図である。 第３図は、本発明に従った光ファイバケーブルの一つの製造方法を説明する概 略図である。 第４図は、本発明に従った光ファイバケーブルの別の製造方法を説明する概略 図である。 図面では、同様の部材を示すのに同一の参照番号を用いる。 第１図は、従来から製造されている光ファイバケーブルの構造を断面で示して いる。これはキングワイヤ１０を備え、その周囲に２０℃におけるヤング係数が 約１００ＭＰａ（メガパスカル）の熱可塑性エラストマーの第一層１２が押し出 し成形されている。複数の光ファイバ１４がキングワイヤにほぼ平行に 配置されて、層１２の外側表面に埋め込まれている。これは、層１２の外側表面 １６を融解させて、融解材料内へファイバを押し付けることによって行われる。 次に、熱可塑性材料の第二層１８を層１２の外側表面及びファイバ１４の露出表 面上へ押し出し成形する。このように挿入されたファイバは、第一層へ押し込ま れるためにねじれる可能性があると共に、層間の境界で誘発される応力を受け、 この応力は、パッケージが室温まで冷却される間に発生する。それは、外側と内 側の層の間で収縮率に違いがあるからである。 次に第２図を参照すると、本発明に従った改良構造が示されており、第一層の 温度がそれの融点より低い時に光ファイバ１４が第一層１２の外側表面１６に付 設されるので、層１２内へのファイバの埋め込みが生じない。次に、ファイバと 第一層の上に第二層１８を押し出し成形するが、ファイバは第一層内へ延出して いないので、外側層の冷却収縮によって埋め込みファイバに大きい応力が加わる ということはない。２０℃におけるヤング係数が１００ＭＰａより低い熱可塑性 材料、例えば２０℃におけるヤング係数が４６ＭＰａのＨＹＴＲＥＬ３５Ｄを用 いることによって、応力の低減が促進される。 次に第３図を参照すると、第２図に示されている光ファイバケーブルを製造す る一つの方法が示されている。入口２２から熱可塑性材料が導入される第一押し 出し成形機２０が、キングワイヤ１０上へ熱可塑性被膜２４を押し出す。押し出 し成形層を備えたキングワイヤを次にクーラ２６へ送って、ここで融点より低く なるまで温度を低下させることによって被膜を硬化させる。押し出し成形層を備 えたキングワイヤを次に光ファイバフィーダ２８へ導入して、そこで一回分送り 量の複数の光ファイバ１４を押し出し成形層１２の外側表面１６に沿って付設す る。光ファイバフィーダ２８から出てから、ケーブルは第二押し出し成形機３０ へ送られ、そこで第二層の熱可塑性材料３２がファイバ及び第一層の上に押し出 し成形される。第二押し出し成形の温度は、第一層の融解または大幅な軟化を生 じない温度に制御される。例えば、ＨＹＴＲＥＬ４０Ｄまたは３５Ｄを使用する 場合、１５６℃〜２００℃の温度範囲が可能であり、１６０℃〜１９０℃が好ま しく、約１５０℃の値が理想的である。そのような構造では、ファイバが第一層 １２内に埋め込まれないため、外側層の冷却によって移行部に誘発される応力を 受けることがない。 好ましくは、第二層の付着前に、ファイバをそれの長さに沿ってよる。よりは 、それ自体の軸線回り、及びキングワイヤ回りのらせん状の両方またはいずれか 一方にすることができ、所定角度で交互に方向が変わるよりにすることができる 。そのよりまたは各よりは、１ｍから１０ｍまでの間で一回転することができる 。そのようなよりには、固有ねじれを平均化する効果があり、そのため偏光モー ド分散が最小限に抑えられる。 第４図は、第一層すなわちキングワイヤの被膜２４を冷却した後の第二段階に おいて、被膜を予加熱器３８でそれの融点の直前の温度まで加熱してから、ファ イバボビン３４から予加熱器３６を介して送られたファイバ１４を受け取るファ イバ集合押し出し成形ダイ２８へ送り込むようにした変更形の方法を示している 。予加熱器３６はファイバの温度を被膜２４の融点より高くまで上昇させない。 ダイ２８によってファイバが被膜２４に沿って付設され、入口４０から導入され た第二層の熱可塑性エラストマーがファイバ上へ押し出し成形される。その結合 体は、次に冷却トラフ４２を通過する。第４図に関連して説明した方法の段階は 、キングワイヤ上へ第一層を押し出し成形した後に続く連続段階で、またはキン グワイヤを第一層で被覆、 保管して、後ほど第４図に関連して説明したような別個の作業で実施することが できることを理解されたい。 上記のいずれの方法においても、第一エラストマー層は、光ファイバを付設す る時に融点より最大２６℃まで低い温度に、好ましくは６℃以内になるように構 成する必要がある。ＨＹＴＲＥＬ４０Ｄ及び３５Ｄは共に融点が１５６℃である ため、エラストマー層の温度を１２０℃から１５６℃まで、好ましくは１５０℃ から１５６℃までにする必要があり、理想的には１５０℃である。第二層の押し 出し成形に用いられる押し出し成形材の温度は、融点のすぐ上から融点より約５ ０℃高い温度までの範囲内にする必要がある。ＨＹＴＲＥＬ３５Ｄ及び４０Ｄの 場合、１６０℃から２００℃までの温度が好ましい。使用される温度は、第一層 を融解させるほど高温であってはならない。ダイ２８の直後に冷却トラフを設け て、冷却が短時間で行われることによって、第一層の融解が生じないようにする 場合、もっと高温にできることは明らかである。ＨＹＴＲＥＬ３５Ｄ及び４０Ｄ の場合、１９０℃の温度で押し出し成形した後に急冷することによって、ケーブ ル用の優れた表面仕上りが得られることがわかっている。 エラストマーのヤング係数を上記のように低くし、ファイバをエラストマー層 間の移行部の外側に配置することによって、偏光モード分散が０．０４〜０．０ ９ｐｓ／ｋｍ^-1/2の相当の低いレベルになり、この値は環境変化によってもさほ ど変化しない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年７月１日 【補正内容】 明細書 光ファイバケーブル及び製造方法 本発明は、光ファイバケーブル及び製造方法、特にそのようなケーブルの偏光 モード分散の減少に関する。 光ファイバの断面の変形がファイバの内部複屈折を変更する結果、そのファイ バにおいて通常は単一の偏光モードが二つの直交偏光モードになる。偏光モード 分散と呼ばれるこれらの二モード間の分散が大きくなると、デジタルシステムに おいてビット誤りが発生する可能性がある。 光ファイバケーブルを製造する一つの方法がヨーロッパ特許出願第０２５０１ ７３号に記載されており、この方法では、キングワイヤ上に熱可塑性ポリマー被 膜を押し出し成形することによって、ファイバを受け取る表面を形成する。層の 表面を融解させて、その表面にファイバを埋め込んだ後、第二層の熱可塑性ポリ マーを押し出し成形することによってファイバを被覆する。熱可塑性材料として ＨＹＴＲＥＬ４０Ｄを使用してそのような方法を実験した（ＨＹＴＲＥＬはデュ ポン(Dupont)の商標である）。そのような構造はファイバ内に相当なレベルの偏 光モード分散を発生することがわかっており、エラストマーを ファイバ上に押し出し成形することによって誘発された応力が、ファイバの本来 は円形である断面を変形させて、偏光モード分散に大きく寄与することがわかっ た。 請求の範囲 １．キングワイヤ（１０）の周囲に熱可塑性エラストマー層（１２）を押し出し 成形する段階を含む光ファイバケーブルの製造方法であって、エラストマー層（ １２）を硬化させる段階と、硬化したエラストマー層（１２）に沿って複数の光 ファイバ（１４）を付設する段階と、さらなる熱可塑性エラストマー層（１８） をファイバ（１４）上に押し出し成形する段階とを含むことを特徴とする方法。 ２．一つの処理ラインで実施され、キングワイヤ（１０）の周囲に熱可塑性エラ ストマー層（１２）を押し出し成形した後、被覆キングワイヤをエラストマーの 融点より低い温度まで冷却してから、光ファイバ（１４）をそれに沿って付設す るようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．キングワイヤ（１０）の周囲に熱可塑性エラストマー層（１２）を押し出し 成形した後、被覆キングワイヤを冷却して被膜を固化させ、後にエラストマーの 融点より低い温度で加熱して層（１２）を軟化させた後、光ファイバ（１４）を それに沿って付設するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の方法。 ４．二つの分離した製造工程で実施され、被覆キングワイヤ（１０、１２）を製 造、保管して、後に、エラストマー被膜（１２）をそれの融点より低い温度に予 加熱して層を軟化させてから光ファイバ（１４）をそれに沿って付設する段階を 含む、複数の光ファイバを付設する工程で使用するようにしたことを特徴とする 請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．光ファイバを付設する時、第一エラストマー層の温度が融点より最大２６℃ まで低くなるようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれ か一項に記載の方法。 ６．エラストマー層（１２）の温度がエラストマーの融点の６℃以内になるよう にしたことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．エラストマーの融点が約１５６℃であることを特徴とする請求の範囲第１項 から第６項のいずれか一項に記載の方法。 ８．用いられる熱可塑性エラストマーは、２０℃におけるヤング係数が１００Ｍ Ｐａより低いことを特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記 載の方法。 ９．熱可塑性エラストマーはＨＹＴＲＥＬ３５Ｄであることを 特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。 １０．熱可塑性エラストマーの追加層（１８）の押し出し成形温度は、１５６℃ から２００℃までであることを特徴とする請求の範囲第１項から第９項のいずれ か一項に記載の方法。 １１．追加層（１８）の押し出し成形前に、ファイバ（１４）にそれ自体の軸線 回りのよりを加えたことを特徴とする請求の範囲第１項から第１０項のいずれか 一項に記載の方法。 １２．追加層（１８）の押し出し成形前に、ファイバ（１４）に第一層（１２） 回りのらせん状のよりを加えたことを特徴とする請求の範囲第１項から第１１項 のいずれか一項に記載の方法。 １３．そのより、または各よりは、連続よりであることを特徴とする請求の範囲 第１１項または第１２項に記載の方法。 １４．そのより、または各よりは、所定角度で交互に方向が変わるよりであるこ とを特徴とする請求の範囲第１１項または第１２項に記載の方法。 １５．そのより、または各よりは、１ｍから１０ｍまでのファイバ長さで一回転 するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１１項から第１４項のいずれか一 項に記載の方法。 １６．熱可塑性エラストマーの内側及び外側押し出し層（１２、１８）を備えた キングワイヤ（１０）を有する光ファイバケーブルであって、複数の光ファイバ （１４）を内側層（１２）の外側表面上に配置して外側層（１８）内に埋め込ん だことを特徴とする光ファイバケーブル。 １７．熱可塑性エラストマーは、１００℃におけるヤング係数が１００ＭＰａよ り低いことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の光ファイバケーブル。 １８．熱可塑性エラストマーはＨＹＴＲＥＬ３５Ｄであることを特徴とする請求 の範囲第１７項に記載の光ファイバケーブル。 １９．ファイバ（１４）にそれ自体の軸線回りのよりを加えたことを特徴とする 請求の範囲第１６項から第１８項のいずれか一項に記載の光ファイバケーブル。 ２０．ファイバ（１４）にキングワイヤ（１０）回りのらせん状のよりを加えた ことを特徴とする請求の範囲第１６項から第１９項のいずれか一項に記載の光フ ァイバケーブル。 ２１．そのより、または各よりは、連続よりであることを特徴とする請求の範囲 第１９項または第２０項に記載の光ファイバケーブル。 ２２．そのより、または各よりは、所定角度で交互に方向が変わるよりであるこ とを特徴とする請求の範囲第１９項または第２０項に記載の光ファイバケーブル 。 ２３．そのより、または各よりは、１ｍから１０ｍまでのファイバ長さで一回転 するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１９項から第２２項のいずれか一 項に記載の光ファイバケーブル。 【図１】 【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンダーソン，キース イギリス国、ハンプシヤー・エス・オー・ 40・４・ワイ・ジエイ、サザンプトン、マ ーチウツド、メリツク・クローズ・12 (72)発明者 デイクスン，テイモシー・ジエイムズ イギリス国、エセツクス・シー・エム・ ６・３・エヌ・ピー、ダンモー、フエルス テツド、バニスター・グリーン、ザ・コプ ス・３ (72)発明者 バーンズ，ロバート・スチユアート イギリス国、ウイルトシヤー・エス・ピ ー・５・２・テイー・エイ、ソールズベリ ー、ホワイトパリツシユ、コモン・ロー ド、ザ・ブラムリーズ・１ (72)発明者 ワージントン，ピーター イギリス国、ハンプシヤー・エス・オー・ 40・４・ワイ・エフ、サザンプトン、マー チウツド、リード・ドライブ・33 (72)発明者 カーテイス，デイビツド イギリス国、ウイルトシヤー・エス・ピ ー・５・２・エヌ・デイー、ソールズベリ ー、ウツドフオールズ、スラブ・レイン、 キヤツスル・ビユー（番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．キングワイヤの周囲に熱可塑性エラストマー層を押し出し成形する段階と、 エラストマー層を硬化させる段階と、硬化したエラストマー層に沿って複数の光 ファイバを付設する段階と、さらなる熱可塑性エラストマー層をファイバ上に押 し出し成形する段階とを含む光ファイバケーブルの製造方法。 ２．一つの処理ラインで実施され、キングワイヤの周囲に熱可塑性エラストマー を押し出し成形した後、被覆キングワイヤをエラストマーの融点より低い温度ま で冷却してから、光ファイバをそれに沿って付設するようにした請求の範囲第１ 項に記載の方法。 ３．キングワイヤの周囲に熱可塑性エラストマーを押し出し成形した後、被覆キ ングワイヤを冷却して被膜を固化させ、後にエラストマーの融点より低い温度で 加熱して層を軟化させた後、光ファイバをそれに沿って付設するようにした請求 の範囲第１項に記載の方法。 ４．二つの分離した製造工程で実施され、被覆キングワイヤを製造、保管して、 後に、エラストマー被膜をそれの融点より低 い温度に予加熱して層を軟化させてから光ファイバをそれに沿って付設する段階 を含む、複数の光ファイバを付設する工程で使用するようにした請求の範囲第３ 項に記載の方法。 ５．光ファイバを付設する時、第一エラストマー層の温度が融点より最大２６° まで低くなるようにした請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の方 法。 ６．エラストマー層の温度がエラストマーの融点の６℃以内になるようにした請 求の範囲第５項に記載の方法。 ７．エラストマーの融点が約１５６℃である請求の範囲第１項から第６項のいず れか一項に記載の方法。 ８．用いられる熱可塑性エラストマーは、２０℃におけるヤング係数が１００Ｍ Ｐａより低い請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の方法。 ９．熱可塑性エラストマーはＨＹＴＲＥＬ３５Ｄである請求の範囲第８項に記載 の方法。 １０．熱可塑性エラストマーの追加層の押し出し成形温度は、１５６℃から２０ ０℃までである請求の範囲第１項から第９項のいずれか一項に記載の方法。 １１．追加層の押し出し成形前に、ファイバにそれ自体の軸線 回りのよりを加えた請求の範囲第１項から第１０項のいずれか一項に記載の方法 。 １２．追加層の押し出し成形前に、ファイバに第一層回りのらせん状のよりを加 えた請求の範囲第１項から第１１項のいずれか一項に記載の方法。 １３．そのより、または各よりは、連続よりである請求の範囲第１１項または第 １２項に記載の方法。 １４．そのより、または各よりは、所定角度で交互に方向が変わるよりである請 求の範囲第１１項または第１２項に記載の方法。 １５．そのより、または各よりは、１ｍから１０ｍまでのファイバ長さで一回転 するようにした請求の範囲第１１項から第１４項のいずれか一項に記載の方法。 １６．ほぼ図面を参照しながら以上に記載された光ファイバケーブルを製造する 方法。 １７．熱可塑性エラストマーの内側及び外側押し出し層を備えたキングワイヤを 有し、複数の光ファイバを内側層の外側表面上に配置して外側層内に埋め込んだ 光ファイバケーブル。 １８．熱可塑性エラストマーは、１００℃におけるヤング係数が１００ＭＰａよ り低い請求の範囲第１７項に記載の光ファイ バケーブル。 １９．熱可塑性エラストマーはＨＹＴＲＥＬ３５Ｄである請求の範囲第１８項に 記載の光ファイバケーブル。 ２０．ファイバにそれ自体の軸線回りのよりを加えた請求の範囲第１７項から第 １９項のいずれか一項に記載の光ファイバケーブル。 ２１．ファイバにキングワイヤ回りのらせん状のよりを加えた請求の範囲第１７ 項から第２０項のいずれか一項に記載の光ファイバケーブル。 ２２．そのより、または各よりは、連続よりである請求の範囲第２０項または第 ２１項に記載の光ファイバケーブル。 ２３．そのより、または各よりは、所定角度で交互に方向が変わるよりである請 求の範囲第２０項または第２１項に記載の光ファイバケーブル。 ２４．そのより、または各よりは、１ｍから１０ｍまでのファイバ長さで一回転 するようにした請求の範囲第２０項から第２３項のいずれか一項に記載の光ファ イバケーブル。 ２５．実質的に図面を参照しながら以上に記載した通りの光ファイバケーブル。