JPS59164508A - 光フアイバ−ケ−ブル及びその製作法 - 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】 発明の背景 本発明は光ファイバーを有する海底通信ケーブル及びそ
のような海底通信ケーブルの製造方法に関する。

同軸海底通信ケーブルはアナログ電話通信用に製造され
てきた。これらのケーブルは、低温、高い圧縮力及び腐
蝕水のようないくつかの明らかな環境上の要因に耐える
ように製造されていた。加えて海底ケーブルはケーブル
敷設及び修復作業中、遭遇する大きな引張応力及び曲げ
応力に耐えるようにつくられていた。

光フアイバ通信技術の分野における進歩によシいくつか
の実用的な光フアイバ通信システムが実現可能となった
。ディジタルフォーマット、広帯域、中継器間隔が長い
ことの如きこれらのシステムの特徴により、チャンネル
距離当り比較的低価格のものができるようになった。低
価格になるという可能性によシ、光ファイバーを含む海
底通信ケーブルが今日のアナログ同軸通信ケーブルに代
るべきものとして魅力的なものとなる。

これまででは、光ファイバーを含む海底ケーブルは、例
えば米国特許４．１５６．１０４号に記載されるように
、ファイバが埋め込まれているコアによって、中心の単
ファイバから単離した撚り鋼線を含んでいた。

海底通信システムに使用する光ファイバを含むケーブル
を製造する際、問題が生じている。ケーブル内に含まれ
た光ファイバーの実測された損失は、ケーブル内のひず
みに依存する。ケーブルの製造中、敷設中、もしくはケ
ーブルシステムの作動中におけるケーブル内のひずみの
犬き々変動により、始動、敷設及び海底通信システムの
作動の工程が複雑となる。

発明の要旨 この問題は、以下に述べる工程により光フアイバーケー
ブルを製造することによって解決される。光ファイバを
含むケーブルコアを接着剤でもって被覆する。鋼線の層
をケーブルコア上の接着剤の回りに巻きつける。ガイド
金属管を鋼線の層のまわりにおおうように形成する。鋼
線の層上へ金属管を型造めする。

詳細な説明 添付図面を参照し以下の詳細な説明を読みすすむことに
よって更によく本発明が理解できるであろう。

第１図は、光信号伝送用に配置された光フィアバを包含
する海底通信ケーブルの断面１０を示しである。このケ
ーブルはコア１２、撚υ鋼線１３、円筒状の導体１４、
及び絶縁体と保護ジャケット１６を含んでいる。

第２図に示すように、ケーブルのコアは、中心の細長い
強化部材すなわちキングワイヤ１８とエラストマー２２
内に埋め込まれた光ファイバー２０と、エラストマーを
囲んでいるポリマー外被２３とを含んでいる。

第２図に示すように、中心の細長い強化部材すなわちキ
ングワイヤ１８は、コア及びケーブル製造過程中コア１
２に強度を与える円形断面と有する中心線である。通常
は高強度銅被覆鋼が使用される。中心線の直径は通常０
．８ミリメートルである。キングワイヤ１８の最小の断
面寸法は、ケーブルの製造過程で必要とされる引張強度
及び曲げ強度によって決定される。ケーブルコア製造過
程中、キングワイヤは主たる強化部材として用いられる
。

コアは、２つの作業により製造される。各々の作業中、
キングワイヤは、材料が段階的に添加される際に、種々
の装置を通して、完成しつつあるコアを引張るために用
いられる。

コアの製造ののち、ケーブルは更に２つの作業により製
造される。

ケーブルが完全に製作されたのち、ファイバ通信システ
ムが海洋底で布設され、作動されている間、中心線１８
は、監視、保守、及び制御情報の低周波数の信号送信に
使用される同軸ケーブル装置の中心導体の役目をする。

この同軸中心導体機能により、キングワイヤは、電解銅
の同じサイズのワイヤの導電率のすくなくとも４０％の
導電率を有するように選択される。

信号法を使用せず大洋の温度よりはるかに大きい幅で変
化する周囲温度で作動する地上の通信システムで使用さ
れる別の装置では、中央の細長い強化部材は、高強度ガ
ラス特に、エポキシ又はポリエステルのようなポリマー
内に埋め込まれた高強度ガラスの束のようなもので製作
することができる。

エラストマー２２は、デュポン社（Ｅ、Ｉ。

ｄｕ　Ｐｏｎｔ　ｄｅ　Ｎｅｍｏｕｒｏ　ａｎｄ　Ｃｏ
ｍｐａｎｙ　）からハイトレル（ＨＹＴＲＥＩ、　）の
名で市販されると共に第１コア製作作業中にキングワイ
ヤ１８に塗布される押出クラッド熱願塑性ポリエステル
等の光フアイバ包封体である。ハイトレル（ＨＹＴＲＥ
Ｌ）ポリエステルの群を記述している詳細な情報は、ラ
バー・エイジ　１０４゜３．１９７２年発行の３５頁よ
り４２頁（Ｒｕｂｂｅｒ　Ａｇｅ、　１０４，３．　ｐ
ａｇｅｓ　３５−４２（１９７２）；１９７５年国際ワ
イヤ及びクーフルシンポジュウムの論文集２９２頁−２
９９頁（Ｐｒｏ　−ｃｅｅｄｉｎｇａ　ｏｆ　ｔｈｅ　
１ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｗｉｒｅ　ａｎｄＣａｂ
ｌｅ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｐａｇｅｓ　２９２−２９
９（１９７５）；及び重合体工業化学第１４巻１２号８
４８頁−８５２頁１９７４年１２月発行（Ｐｏｌｙｍｅ
ｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　５ｃｉｅｎｃｅ　
、　ｖｏｌ　１４　、４６．１２ｐａｇｅｓ　８４８−
８５２　（Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１９７４）　）に表わさ
れている。熱可塑性エラストマーは、ケーブルの中央近
くで鉄より線の内側で光ファイバを保護するため、いく
つかに離間した光ファイバーを完全に包封している。こ
の装置においてファイバは、ケーブルの曲げ中立軸近く
に配置される。ケーブルが使用状態にあるときは、海底
圧力は、ケーブルに対して実質対称的にかかる。撚り銅
線装置を非常に小さな変形により海底の圧力に耐えるよ
うに設計する。エラストマーはコア内の各ファイバを完
全に囲んでいるので、エラストマーが海底の圧力により
生じる何らかの残留局部負荷より各ファイバーを単離す
るだめのバッファを形成する。その結果、ファイバの微
少曲がシ及びこの微少曲が９より生じる関連した光学的
損失が海底の圧力作用に対して、最小限におさえられる
。

第１のコア製作作業では、キングワイヤ１８を繰り出し
リールよシ制御可能張力及び制御可能な速度で巻き戻す
。そしてキンクワイヤ１８を真直にし、トリクロルエタ
ンで洗浄し、そして加熱する。熱可塑性エラストマー２
２の２つの層を熱いキングワイヤに塗布する。

塑性状態にある第１のエラストマ一層を熱せられたキン
グワイヤのまわシに直に押し出す。いくつかの所定の数
、すなわち６乃至１２のグラスファイバを第１のエラス
トマー層の上にらせん状に敷設する。第２のエラストマ
一層もアモルファス状態で押し出される。

しかし第２ａエラストマ一層は、第１のエラストマ一層
及びクラスファイバのまわシに直に押し出される。第２
のエラストマ一層は、ファイバ間で第１のエラストマ一
層と合体し、以ってファイバの各々をエラストマーで完
全に囲う。

第１のコア製作作業は、コアを巻き取りリールに巻きつ
ける前にコアを冷却するだめの水浴槽内を半完成コアが
通過することより完了する。

第２のコア製作作業では、エラストマーの外面を保護ナ
イロン外被２３で覆う。外被に使用されるこの種のナイ
ロンはナイロン６／１２であるジチル１５３　ＬＮＣ１
０（Ｚｙｔｅｌ　１５３Ｌ　ＮＣ１０）であり、これは
デュポン社から供給される。この外装は比較的高い融点
２１３℃グレードを有する。部分的に完成されたコアを
リールから巻き戻し、外被２３用のナイロンを可塑状態
まで加熱し、エラストマー２２をおおうように直に押し
出す。この外被２３によシコアが完成し、その完成した
コアは冷却するため巻き取りリールに巻き取る前水浴槽
にふたたび通過させられる。

エラストマー２２がファイバ２０を完全に囲い、ナイロ
ン外被２３がエラストマー２２を囲うので、ケーブルが
伸びたとき、ファイバがエラストマーとナイロン外装と
に追従する。

この完成したコア１２を第１図のケーブル１０内に製作
するには更に２つの作業が必要とされる。これらの作業
の第１の作業を第２゜第３．及び第４図を参照し、記述
する。第４図の製造ラインで行なわれる第１のケーブリ
ング作業中、コア１２は、繰シ出しリール４０から巻き
ほどかれ、ダンサ−４１とカイト４２を通して引張られ
、イーストマン１４８（Ｅａｓｔｍａｎ　１４８　）と
名付けられたもののような第２図のホットメルト接着剤
で被覆される。

第４図の接着剤塗布ステーション４３は接着剤２５をあ
たため、ナイロン外被を被覆し、いくらかの過剰な接着
剤を除去する。このステーション４３において、接着剤
を２２０゜〜２４０℃の範囲に加熱する。この温度は、
接着剤がナイロンをおおって流れるように高められ、ナ
イロンを完全に被覆するのに十分に高い温度であるがコ
アに損傷を与えるにはひくすぎる温度である。ステーシ
ョン４３内のちょうつがい塗布ダイスによシ、接着剤２
５は、第２図に示されるように、ナイロン２３」二で一
定の厚さに塗布される。

接着剤を外被に塗布したのち、撚り鋼の２つの層を、接
着剤を、おおうように置く。接着剤２５の量は、第３図
に示されるように外被を完全に被覆するに十分でかつ、
外被と撚り鋼の第１の層のワイヤ１３との間のすきまを
ほとんど満すに十分であるように選択される。このすき
まを完全に満してはならない。

接着剤は数時間で硬化する。この接着剤の硬化によりナ
イロン外被２３と、撚り鋼１３の内側層との間に堅固な
結合が形成される。この結合は、クリープを防止しファ
イバコアがケーブル敷設中、ケーブル修繕中、及び稼動
動作中撚り鋼に追従するように保証する。接着剤はこの
結合がこれらの作業中、はずれないように選択される。

もう−変温１図によると、低周波数信号送信同軸クーフ
ル装置の円筒状外側導体は、撚り鋼１３と導体１４とに
よって形成され、その両方ともコアの外側に配置されて
いる。

この撚り鋼は、円形断面の撚れたワイヤの２つの層を含
んでいる。

鋼ストランドの内側層すなわち第１の層はコアの外側を
直接覆って包みかつ接触している８本のワイヤを含んで
いる。とれら８本のワイヤは、互いに摩擦接触状態でし
っかりとおかれほぼ同じ断面寸法である。乙のワイヤ゛
は第４図内の撚シ線装置４５の第１段まで位置し、円筒
状に形づくられた圧力保持器を形成し、その中でよられ
たワイヤはその円筒をつぶすことなく表面に沿って連続
的に互いに押し合っている。

ケーブル内の鋼より合せは、又、より線装置４５の第２
段まで内側のより線をおおって位置している１６本の鋼
ワイヤの外側層、すなわち第２の層を含んでいる。これ
らの１６本の鋼ワイヤは、第１図に示されるように大き
い直径のものと小さい直径のものとを含んでいる。それ
らはたがいにかつ内側のよりのワイヤと連続摩擦接触状
態で位置している。

第２の層のこれらのワイヤは追加の円筒状に形づくられ
た圧力保持器を形成し、その圧力保持器はワイヤの内側
層を適所に保持してもいる。鋼より合せの第１及び第２
の層は、第４図に示されるように、閉鎖ダイス４７によ
って、接着剤が被覆されたコアを伴って合わせられる。

コアと接着剤と鋼ストランドの２つの層とを含む半完成
ケーブルは、導体管に閉じこめる前にトリクロロエタン
の槽４８内で洗浄される。

第１図の非通口性導電円筒管４１は鋼ワイヤの外側層を
直接覆うように形成される。この非通気性導電円筒管は
、軟電解銅の溶接シーム管よシ形成される。この高い導
電率を有する管は、（１）ケーブルに沿って離隔されて
いる電子中継器にパワーを供給するためのよシ直流電流
路と、（２）ファイバーのだめの湿気障壁と、（３）鋼
ワイヤに関連して、前述の低周波数信号送信システム用
の円筒状外側導体とを提供する。

第４図の製造ラインでケーブル製作中、高導電率の軟鋼
テープ５０は、洗浄され一定の巾に長手方向に細長く切
られ、そして細切断装置及び管形成圧延装置５１により
鋼ストランドのまわりに管状形に巻きつけられる。その
管は鋼と巻きつけられたものとの間にすきまを残しテー
プの端が接触するように鋼ストランドをゆるくおおって
適合するような大きさにそろえられる。管形成圧延装置
５１を通過すると、テープ両側端は、連続シーム溶接装
置５３によって、管状導体１４内にともに溶接される。

直ちにこの導電管は、型込め圧延装置５５を通して圧延
及び引き伸しにより、外側の鋼ストランド」二へすえ込
１れ、第１図に示されるように外側の鋼ストランド内の
隣接するワイヤ間のすき１内にいくらかの銅を押し込む
。鋼の第２層の外側のすきま内へのこの銅の型込めは鋼
ストランドパッケージを特にケーブル取扱い作業中、円
筒形状に保つことの保証のたすけとなる。鋼ワイヤ下へ
の銅の型込めにより各ワイヤと銅との間に接触領域が形
成され、ストランドの円筒形状が保持され、そのあとの
取扱い中、鋼と銅とが追従することが保証される。

銅管１４がその場所で型づくりされたのち、伸びている
ケーブルは、トリクロロエチレンで最終的に洗浄するだ
め別の洗浄槽５７を通って進む。プロセス中、ここでは
、ケーブルハタンサー５８を通って進み巻き取シリール
６０上に巻き取られる。

続いて、単離した作業で、第１図に示される絶縁ジャケ
ット１６を銅管１４をおおうように押し出す。ジャケッ
トは低密度、天然ポリエチレンにより形成されている。

このポリエチレン押し出し過程中、鋼より合せを含むケ
ーブル及び鋼管は、ポリエチレンが銅と結合するのに十
分な高さの温度まで加熱される。

押し、出し中ポリエチレンが容易に流れるように、ポリ
エチレンは２１０℃〜２３０℃ノ温度範囲の可塑状態に
まで加熱される。鋼管の温度は、最低８０’Ｃまで上昇
する。ポリエチレンと銅との間に形成される結合は“、
ケーブルの敷設作業中、修繕作業中及びシステムの稼動
作業中、ポリエチレンと銅とがたがいに追従するに十分
な強さである。この結合及び鋼管と鋼ストランドとの間
のしめつけによりポリエチレンの外側ジャケットと鋼ス
トランドとも又たがいに追従する。ジャケット、鋼スト
ランド及びコアがすべて互いに追従するので、ファイバ
はケーブルの他の成分と同じり引張うれる。ファイバー
が２ノで一セントのひずみまで保証試験されるので、そ
れらのものは、ケーブルの敷設及び修繕作業中のひずみ
に対し破壊されることなく酬えることができる。ファイ
バ内における光学的損失は、ケーブル内の引張シひずみ
の変化にともないほんのわずかしか変化しない。ファイ
バー内の光学的損失の変化は従来のケーブル設計によシ
生じる損失の変化よシも大きくは変化しない。適切な光
ファイバーについてはＩ　ＥＥＥの論文集１９７４年９
月発行の１２８０頁から８１頁（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＪ　、　ｐａｇｅｓ１２８０
−８１　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　１９７４　）　　；集積
型光学及び光学的ファイバ通信の国際会議の技術ペーパ
ダイジェストの１９８１年４月２６頁（Ｄｉｇｅｓｔ　
ｏｆ　Ｔｅｃｈ　０ｐａｐｅｒｓ、　Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉ６ｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ　Ｑｐｔｉｃｓ　ａｎｄＯｐｔｉｃａｌ　Ｆｉ
ｂｅｒ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　、　ｐａｇｅ
　２６゜Ａｐｒｉｌ　１９８１　）　；　　シイ−・エ
ル・イー・オー１９８１ペーパＷ６６−１．１９８１年
６月号（ＣＬＥＯ１９８１、ｐａｐｅｒ　Ｗ６６−１．
　Ｊｕｎｅ’　１９８１　）　；及び１９８２年４月の
量子電子工学のＩ　ＥＥＥジャナル　ＱＥ−１８巻　４
号　５０４頁から５１０頁（ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ
　ｏｆ　ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｖｏ
ｌ、　ＱＥ−１８，Ａ４　ｐａｇｅｓ　５０４−５１０
、　Ａｐｒｉｌ　１９８２　）に記載されている。ファ
イバ内の光学的損失は、ケーブル内の引張シひずみの変
化にともなっては従来の方法でケーブル内につくられた
ファイバ内の損失の変化よりは非常に少くほんのわずか
しか変化しない。第５図はケーブル内のひずみにともな
ってファイバ内の光学的損失がどのように変化するかを
示している６実線６２は本発明に従って配置されるケー
ブル内のファイバーの光学的損失特性の変化を表わして
いる。光学的損失は、０．５パーセントのひずみでキロ
メートル当りほぼ０．０１デシベルである。点線６４は
公知のケーブル機構におけるファイバーの光学的損失の
変化を示す。線６４は従来設計の光学的損失の変化を示
し、０．５パーセントのひずみでキロメートル当りＪｉ
ぼ０．１０デシベルである。ケーブル成分をたがいに追
従させ、ケーブル内のひずみによって、別に生じるわず
かな曲がりを抑圧することのできる新しい設計法により
ひずみに対する光学的損失を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光ファイバーを含む通信ケーブルの実施例の
断面図； 第２図は、第１図のコアの拡大断面図；第３図は、コア
と第１図のケーブルのいくつかの補強部材の部分との拡
大断面図；第４図は、通信用光ファイバーケーブル製造
用製造ラインの図式側面図；及び 第５図は、従来プロセスに従って作成されたケーブル内
のファイバの光学的損失と本願において開示されたプロ
セスに従って作成された別のケーブル内のファイバーの
光学的損失とを、ともにケーブル内の引張りひずみの関
数としての比較を示すグラフである。 〔主要部分の符号の説明〕 ケーブルコア・・°・・・・・・・・・・・・１２光フ
アイバー・・・・・・・・・・・・・・・２０接着剤　
　・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５鋼ワイヤ
　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・１３導電管
　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・１４弾性物
質　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・２２外被
　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・２３Ｆ
ＩＧ、ｔ’　　　　　　　　　　　　ＦＩＧ、　ｊ歪（
係） ［有］４６９４２９ ０発　明　者　トン・アルドリッチ・ハトフィールド アメリカ合衆国０３８６２ニユーハ ンプシヤー・ロツキンガム・ノ ース・ハンプトン゛・ポスト・ロ ード７１ ＠ｌ！　　明者ジョン・スミス・ベリー・ローガン・シ
ュニヤ アメリカ合衆国０３８２０ニユーハ ンプシヤー・ストラフオード・ ドーヴアー・ベラミー・ロード ８ ０発　明　者　アルフレッド・ジョージ・リチャードソ
ン アメリカ合衆国０７７４７ニユージ ヤーシイ・モンマウスΦアバ− ゾーン・ランドール・ウェイ６１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　鋼線強化部材を含む光フアイバーケーブルの製作
   方法において、 光ファイバーを含むケーブルコアを接着剤で被覆する工
   程と； 前記接着剤をおおうよう鋼線のすくなくとも１つの層を
   前記コアに巻きつける工程と； 前記鋼線のすくなくとも１つの層をおおうように導電管
   を形成する工程と； 前記鋼線の層に直に前記管を型込みする工程とを含むこ
   とを特徴とする光フアイバーケーブル製作方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の製作方法において、 前記ケーブルコアの外面がナイロン物質であシ、 前記ナイロン物質がホット・メルト接着剤で被覆され、 前記接剤が２２０℃〜２４０℃の温度範囲で前記ケーブ
   ルコアに塗布されることを特徴とする製作方法。 ３　特許請求の範囲第１項又は第２項記載の製作方法に
   おいて、 前記接着剤は、一定の厚さでケーブルコア上に塗布され
   、その厚さが前記鋼線の層と前記ケーブルコアの表面と
   の間のすきまをほとんど満すに十分な量を提供するもの
   であることを特徴とする製作方法。 ４、　鋼線強化部材と、複数の光ファイバーを含み、各
   ファイバーがある光学的損失特性を有している光ファイ
   バークーフルにおいて、 前記ファイバーを埋め込む弾性物質と；前記弾性物質を
   包囲する外被と； 前記外被を包囲する撚られた線と； 各ファイバーの光学的損失特性を、ケーフル内でＯから
   １パーセントのひずみ範囲の変化に応じほんのわずかし
   か変化させないだめ、前記撚られた線を前記外被に結合
   する接着剤とを含んでいることを特徴とする光フアイバ
   ーケーブル。 ５、特許請求の範囲、第４項記載の光ファイバーケーブ
   ルにおいて、 前記接着剤が、２２０℃〜２４０℃の温度範囲で前記外
   被に塗布されるホット・メルト接着剤であることを特徴
   とする光ファイバーケーブル。 ６、特許請求の範囲第５項記載の光ファイバーケーブル
   において、 前記接着剤が、ケーブルの取扱中、前記コアと前記撚ら
   れた線とを互いに追跡可能にするほんの微少のクリープ
   を有する結合で固まることを特徴とする光フアイバーケ
   ーブル。 ７、特許請求の範囲第４項記載の光フアイバーケーブル
   において、 光ファイバの損失が、０．５パーセントのひずみにおい
   て、キロメートル当り０．０２デシベルより小さいこと
   を特徴とする光フアイバーケーブル。