JPS5968704A - 光フアイバ心線 - Google Patents

光フアイバ心線

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Publication number
JPS5968704A
JPS5968704A JP57178939A JP17893982A JPS5968704A JP S5968704 A JPS5968704 A JP S5968704A JP 57178939 A JP57178939 A JP 57178939A JP 17893982 A JP17893982 A JP 17893982A JP S5968704 A JPS5968704 A JP S5968704A
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JP
Japan
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optical fiber
diameter
increase
core
secondary coating
Prior art date
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Pending
Application number
JP57178939A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Yabuta
薮田 哲郎
Nobuyuki Yoshizawa
吉沢 信幸
Hiroshi Ishihara
石原 浩志
Yukiyasu Negishi
根岸 幸康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS5968704A publication Critical patent/JPS5968704A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/4429Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/443Protective covering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

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】 本発明は光フアイバ心線の構造に関するものである。
従来の光フアイバ心線の構造は、第1図に示すように、
光フアイバ素線1、シリコーンゴムカラなる緩衝層2、
ナイロン等のプラスチックからなる2次被覆8から構成
され、光フアイバ素線径125μm、緩衝層径400μ
m、2次被覆径900μmを標準的な値として採用して
いた。このとき光ファイバの線膨張係数は8,4 X 
No  であり、2次被覆の線膨張係数は1×10 で
あり、低温では2次被覆の収縮は、ファイバ素線に比べ
て非常に大きく、2次被覆の収縮によって、光ファイバ
に曲りが発生し、光損失が増加する欠点があった。
また経時特性面からは、2次被複押出工程時の2次被覆
延伸効果が、長時間に緩和され、2次被覆の収縮力が光
ファイバに作用し、光ファイバに曲りが発生し、光損失
が増加する欠点があった。
従来はこの2次被覆の収縮力と光損失増加量の関係が明
確でなく、温度特性および経時特性の面から最適な心線
の構造設計がなされていなかった。
本発明はこれらの欠点を除去するため、温度特性および
経時特性の良好な心線の構造を明らかにし、新規な光フ
アイバ心線を提供するものである。
以下図面により本発明の詳細な説明する。
第2図に光フアイバ心線の緩衝層径および2次被覆径を
変化させた場合の低温(T=−50°)、規格化周波数
V = 1.6における光損失増加量の実験結果を示す
。実験に用いた光ファイバは試料の長さがZOOmのシ
ングルモード光ファイバで、その諸元は外径125μm
、コア径約9μm、比屈析率差0.26〜0.28%の
光ファイバである。実験値は丸印で示してあり、・け光
損失増加量がI O6B以上の場合を示し、Cば1〜1
06Bの場合を示し、○はl dB以下の場合を示して
いる。第2図に示すように、2次被覆の断面積が大きく
、かつ緩衝層径が大きい場合が低温時の光損失増加量が
大きくなることガわかる。しかし2次被覆の断面積が大
きい場合にも、緩衝層径が小さい場合は光損失増加量が
小さくなる。
このように心線の構造と光損失増加量には密接な関係が
あるが、以下に両者の関係について説明を加える。
第8図に心線の構造のモデルを示す。元ファイバ素線お
よび2次被覆の線膨張係数の差は、それぞれ8.4 x
 10  およびl X 10  であり、低温におけ
る2次被覆の長平方向の収縮は、光ファイバ素線に比べ
て非常に大きい。このため心線の2次被覆の長手方向の
収縮により、光ファイバ素線に加わる収縮力Fは近似的
に次式で示される。
F=E(T)S(βΔT−ε)     ・・・ (1
)2ま ただしE2(T) :温度Tにおける2次被覆のヤング
率、S2:2次被覆の断面積、β:2次被覆の線″膨張
係数、 ΔT:温度差、ε:光ファイバの変形による2
次被覆の収縮の緩和量である。
式(1)では緩衝層の収縮力はヤング率が小さいので無
視している。式(1)に示す収縮力Fによって、光フア
イバ心線の一部の不均等が成長することによって光損失
の増加に結びつぐ。光ファイバ木線の初期変形(波形)
Wo は、一般に次式で与えられる。
ただし、ho二波高値、 p:ピッチ、x:x軸の値で
ある。
収縮力Fが加わった場合、初期変形の波高値h0が成長
し、波高値hK、なる場合を第4図に示す。
この時、波高値りは次の関係で与えられる。
ただし、Fo= EI (=)24 E、/(=)”、
E:光ファp         p イバのヤング率、工:ファイバ素線の断面2次モーメン
)(=−cl、6:)了イバ外径)4 Eo:緩衝層のヤング率である。
また第4図に示すように、初期状態として波高値h ピ
ッチpから波高値り、ピッチp−ΔpにO。
なる場合を考える。この時、光ファイバの長さSがほと
んど費化しないことが実験的に明らかにされているので
、光フアイバ変形による緩和量εは次式で与えられる。
温度Tの波高値りは、y=h/h0と定義すると、式(
1)、 (2)、 (8)、 (4)より、次式に示す
)JC関する方程式の解として与えられる。
y+(F、/F2−F1/F2−1)y−Fo/F2=
o   (s)式(5)の解をyoとすると、温度Tの
波形Wは、Δp/p<<1を考慮すると、近似的に次式
で与えることができる。
式(6)の波高値y。hoけ、低温になるに従って成長
するが、光ファイバの変形は第8図に示すように、緩衝
層内のみで許容されるので、緩衝層径によって上限が存
在する。波高値の上限hmaxは次式で与えられる。
hmax = 、 (D、7 +5 )       
 (7)ただし、Do:緩衝層径、d:7アイバ外径で
ある。
式(6)の変形が与えられた時、曲率ρ(X)は近似的
に次式で与えられる。
式(8)で与えられる曲率ρ(x)を用いて、シングル
モード光ファイバの単位長さあたりの曲げ損失αけ次式
で与えられる。
ただし、β:伝搬定数、にγ:光ファイバのコアおよび
クラッド中の半径方向の伝搬定数、V:正規化周波数、
a:コア半径、K(γa):変形ベッセル函数である。
低温部の光損失増加量αは、式(9)を用いて次式で求
められる・ α=fα(X)dx          (to)ただ
しlは不均等を有する箇所の長さである。
第5図に式(8)を用いて2次被覆の収縮力Fと光フア
イバ変形の波高値りの関係を示す。第5図に示すように
、光フアイバ心線に初期変形りが存在する場合、初期変
形が大きい程、より小さい収縮力Fで光ファイバの変形
が成長することがわかる。
また元ファイバの変形は2次被覆の収縮力Fの増加に従
って無制限に成長するのではなく、式(7)に示すよう
に、2次被覆の内径によって制限される。
第5図に示すように光ファイバの変形は、2次被覆の収
縮力Fによって光ファイバの変形が成長する領域(I)
と、光ファイバの変形が成長して光ファイバが2次被覆
の内径に接触し、変形が拘束される領域(II)に分類
できる。第6図(、)および第6図(b)にそれぞi領
域(I)と領域(11)に対応する変形の概略図を示す
。低温時における光損失の増加を抑制するためには、光
ファイバの変形を成長させないことであり、このために
は低温時の2次被覆の収縮力を小さくし、緩衝層径を小
さくして変形を拘束すると効果がある。
第7図に緩衝層径を変化させた場合の光損失の増加量を
示す。試料長L=20orrL、波長λ= l、flp
m、温度T=−?O℃、2次被覆の外径D2=0.9m
WLφの場合で計算値と実験値の比較を示すが、両者の
値はほぼ一致し、計算モデルの妥当性が検証できる。
第8図に緩衝層径(D、=400μm)の大きい場合(
領域鎖に対応〕試料長L= 2oom、波長λ=1.7
μm、温度T=60℃の2次被覆の断面積と光損失の増
加量の関係を示し、○印は実験値、実線は計算値である
。第8図に示すように、2次被覆の断面積を小さくする
と、光損失の増加量を抑制できることがわかる。また計
算値は実験値とほぼ一致し、この面からもモデルの妥当
性を検証できる。
以上の検討結果を用いて、光損失の増加量を抑制する心
線の構造に言及する。光ファイバの光損失の増加量は初
期変形のピッチに影井されるのでピッチの推定を行う。
第9図に計算値(実線)と実験値(○印)の比較を示す
が、実験値との比較からピッチp=15mB程度と推定
できる。第9図において、規格化周波数V = 1.6
、試料長L=200?iAである。
まず最初に光ファイバの変形を拘束する緩衝層径の設定
について述べる。
第10図に光損失の増加量を0.016B/km以下に
抑制するための最大許容変位量hmaxを示す。
第10図において、コア径2 a = I 0μm、光
損失増加量α< 10 6B/kmである。光ファイバ
の使用波長はλ=1.6μmで設定しているが、これは
シングルモード光ファイバで波長λ=1.5μmの使用
も考慮してこの値を設定している。第10図に示すよう
に、比屈折率差Δnの変化によって、最大許容変位it
 hmaXが変化する。シングルモード光ファイバの比
屈折率差Δnは、Δn=0.8%が実用上多く使用され
るので、この値で最大許容変位量hmaxを設定する。
光ファイバの初期変形ピッチは15mnLと16 mm
の両者を第1θ図に示しているが、製造上による・バラ
ツキnも考慮して、実験からの推定値より厳しい条件の
pmlOμmで、hmaxを設定すると、第1θ図より
”max ≦s o pmとなる。緩衝層径D0と光フ
ァイバの最大変位置hmaxの関係は、式(7)で規定
され、(緩衝層径D□)−(光フアイバ素線径d)くl
floAmにすると、低温時の光損失の増加量を抑制で
きる。
次に前記の値を採用した場合のマルチモード光ファイバ
の光損失の増加量について述べる。袷10図で設定した
シングルモード光ファイバ心線(コア径2a=IOμm
、比屈折率差Δn=o、8%、波長λ=1.6μm)と
実用上多く使用されているマルチモード光ファイバ心線
(コア径2a=10μm、比屈折率差Δn=14、マル
チモード光ファイバの曲げ損失は波長特性をもたないの
で、特に波長は規定しない)との曲げ損失の比較を第1
1図に示す。第11図に示すように、シングルモードフ
ァイバの曲げ損失を10 ”i/km以下に抑制するこ
とは、曲げ半径を407PI7?L以上にすることであ
り、このときマルチモードファイバの曲げ損失もlOd
B/km以下に抑制できることがわかる。このように緩
衝層径を細径にして光ファイバの最大変位量hmax≦
80μmを満足スれば、マルチモードの光フアイバ心線
の損失の増加量も10 6B/km以下に抑制できるこ
とがわかる。
また緩衝層径が大きい場合については、2次被覆の収縮
力Fを抑制する而から設定を示す。2次被覆の収縮力F
の推定にあたっては、実用上多く用いられているナイロ
ンを想定し、低温時のヤング率200 kp、/mm 
 で計算を進めている。第12図に一50℃の温度にお
ける2次被覆の断面積と光損失の増加量の関係ケ示す。
第12図において、コア径2a=10μm、比屈折率差
Δn = 0.13係、波長=1.6μmである。第1
2図に示すように、初期変形ピッチ¥1 = 10 m
mの厳しい条件の場合についても、2次被覆の断面積S
(0,2nwL に抑制すれば、低温における光損失の
増加を抑制できる。この結果かられかるように、0℃以
下の温度で、ヤング率を900 kp/mm以下のプラ
スチックを用い、その断面積Sを9.2mm以下にすれ
ば、低温で光損失の増加のない光フアイバ心線構造を実
現できる。この値は第11図の比較に示すように、マル
チモード光ファイバについても適用できる。
以上説明したように、本発明は低温での光損失増加のメ
カニズムを解明することにより、(緩衝層径D 、)−
(光ファイバ累線径d)(160,umKするか、0℃
以下のヤング率200 ’i/m−以下のプラスチック
を用い、その断面積を0.2m−以下にすると、低温に
おける光損失増加のない心線構造を実現できることがわ
かる。また経時特性および水圧特性についても、2次被
覆の収縮によって光損失が増加する現象であり、低温特
性と同様のメカニズムであるので、本発明を用いると経
時特性および水圧特性についても安定な特性の心線の構
造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光フアイバ心線の断面図、第2図は光フアイバ
心線の構造と低温の光損失増加量の関係を示す図、第8
図は心線の構造のモデルを示す図。 第4図は光フアイバ変形の模棲図、第5図は光フアイバ
変形の成長図、第6図(a)、 (b)は光フアイバ変
形の概念図、第7図は低温における光損失の増加量と緩
衝層径の関係を示す図、第8図は低温における光損失の
増加量と2次被覆の断面積の関係を示す図、第9図は光
ファイバの初期変形のピッチ推定図、第10図は低温で
光損失の増加を抑制する光ファイバの許容最大変位量を
示す図、第11図はシングルモード光ファイバとマルチ
モード光ファイバの曲げ損失の比較図、第12図は低温
で光損失の増加を抑制する許容2次被覆の断面積を示す
図である。 l・・・光フアイバ素線、2・・・緩衝層、3・・・2
次被覆。 特許出願人 日本電信電話公社 第1図 第2図 2次*1の#fr面積(mtnり 第3図 第4図 第5図 〜 第6図 第7図 第8図 2シ2ζ[9σ)@mRSx (mqり2ン第9図 第1O図 詑8J^JjilfI (%ン 第11図 第12図 2次#JIF)#面US2(mMつ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 光ファイバ索線へ緩衝層を被覆し、その上に、2次
    被覆を施した光フアイバ心線において、緩衝層径をDo
    、光フアイバ素線径をdとして、D、−65160μm
    以下にしたことを特徴とする光フアイバ心線。
JP57178939A 1982-10-12 1982-10-12 光フアイバ心線 Pending JPS5968704A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57178939A JPS5968704A (ja) 1982-10-12 1982-10-12 光フアイバ心線

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JP57178939A JPS5968704A (ja) 1982-10-12 1982-10-12 光フアイバ心線

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2578657A1 (fr) * 1985-03-07 1986-09-12 Doryokuro Kakunenryo Fibre optique

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5286343A (en) * 1976-01-13 1977-07-18 Fujikura Ltd Fiber for optical transmission
JPS546562A (en) * 1977-06-17 1979-01-18 Hitachi Ltd Production of optical transmission lines
JPS5713407A (en) * 1980-06-27 1982-01-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical fiber and its manufacture

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