JPS5990803A - 光フアイバ心線 - 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】 本発明は光ファイバ心線構造に関するものであ・従来の
光ファイバ心線オ！岑造は、第１図に示すように光ファ
イバ１　シリコンゴムから力る緩衝層２、ナイロン等の
プラスチックからなる２次被覆８から４１“４成され、
光フアイバ径１２５μｍ、緩衝層径４００μｍ、２次被
覆径９００７ｚｍを標準的力値として社用していた。こ
のとき、光ファイバの線膨張係数は８．４　Ｘ　１０　
　でおり、２次被覆の線膨張係数は１ｘｌＯであり、低
温では２次被覆の収縮は、光ファイバに比較して非常に
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次被覆押出し工程時の２次被覆の延伸が長時間
に緩和され、２次被覆の収縮力となって光ファイバに作
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ｈ１の関係が
明確でなく、温度％性、水圧特性および経時特性の面か
ら最適な心線構造設計がなされていなかった。寸だこの
構造では、緩衝層２．２次被覆８をファイバｌの周囲に
被覆するのに２工程を要し、材料費および加工費が商値
であった。

本発明はこれらの欠点を除去するため、温又特性、水圧
特性および経時特性が良好で、経済的な心線構造を明ら
かにしたものである。ｐ丁に図面により本発明の詳細な
説明する。

第２図は本発明の一実施例の断面図であって、ファイバ
１の周囲に緩衝層２を一層被覆した２層心線構造である
。ファイバｌおよび緩衝Ｎ２の熱＃張係数の違いによっ
て、心線温度が低下した場合、心線は収縮する。このと
きファイバに作用する収縮力Ｆは近似的に次式で示され
る。

Ｆ＝Ｅ　□　拳　Ｓ□　・β、　・　Δ　ｔ　　　　　
　　　　　　　　（１）ただしＥ□：Ｍ衝層のヤング率
、Ｓ□：緩衝層の断面積、β□：緩衝層の線膨張係数、
Δｔ：心線の置かれた雰囲気の温度変化機、 収縮力Ｆが作用することによって、光フアイバ心線の一
部の曲シが成長すると、光損失の増加に結びつく。

第８図に示すように、光ファイバの初期変形Ｗ。

は一般に次式で与えられる。

Ｗｏ＝　ａ　ｓｌｎ　７　　　　　　　　（２）ただし
ａ：ｖ高値、Ｘ：ファイバの軸方向の位置を示す値、２
ｔ：初期変形のピッチ、 また素線の心線中心からの偏心はｅで与えられる。心線
に収縮力Ｆが作用したときのファイバの最大変形Ｗｍａ
ｘはＸ−４で生じ、次式で示される。

ま ただしＦｎ＝　早ｑ　　　Ｅ　：光ファイバのヤング率
、工：光ファイバの断面２次モーメント（＝６４ｄｌ’
、ｄｆ：ファイバ外径）、第４図にＷｍａｘとＥ□の計
算例を示す。ただしΔｔ−８０℃、ｅ＝＝１とした。第
４図よｐｄ（ｄ：心線外径）が小さくなるにつれてＷＩ
ｎａｘは小さくなり、ｄ＝　０．４　ｍｍ　、　Ｅ、　
＝　２０　ｋｇ／ｍｍ”以下では、はとんどＷｍａｘは
波高値ａの１％程度しか増加せず、心線温度が変化して
も」μ失増加に結びつき娃いことがわかる。

第６図に従来用いられている８層構造心線と、本発明の
２層構造心線の光ファイバのそれぞれの・低温特性を示
す。第５図よ９２層構造心線の光ファイバは低温におい
ても損失が変化しないことがわかる。心線の線膨張係数
βは式（４）で与えられる。

ただしＳ：光ファイバ１の断面積、Ｅ：光ファイ゛バ１
のヤング率、β。：光フアイバ１０線膨張係数、β□：
緩衝層２の線膨張係数、 第６図に心線の温度をマイナス３０℃としたときの心線
の損失増加と心線の線膨張係数βの関係を示す。第６図
よりβが１０　　より大きくなると、損失が急増するこ
とがわかる。

第７図に式（４）から求めた心線の線膨張係数βと心線
外径ｄの関係を示す。ただし素線外径を１２５ｐｍとし
、Ｅ　＝　７８００　ｋｇ／ｒｎｒｎ２、β。＝　８．
４　ｘ　１０−７、β□＝１ｘｌＯとした。第７図より
βを１０　以下とするには、ｄｌｏ、８ｍｍではＥ□≦
４０ｋｙ／ｍｍ２、ｄ≦０．４ｍｍではＥ　≦２０に４
７ｍｍ”、ｄ≦０．５５ｍｍ１　　　　　。

ではＥ□≦１ｏｋ７／ｍｍ”とする必要があることがわ
かる。

第８図に８層構造心線および２層構造心線に５００気圧
までの水圧を印加したときの水圧特性を示す。第８図工
９８層構造心線は５０気圧以上で損失が増加するのに、
２層構造心線は５００気圧でも損失が変化せず、安定し
た水圧特性を有することかわかる。

一方、製造上の問題によってファイバｌの上に緩衝層２
を一様に＠覆するにはｄ≧０．２ｍｍとする必要がある
。

また製造した心線の強度を保証するには、心線のブルー
フテストを行う必要がある。第９図にブルーフテストの
概念を示す。

プーリー４と光フアイバ心線５の接触幅を２ｂとすると
、その中心での最大接触圧力Ｐ。はＨｅｒｚの理論より
次式で示される。

　Ｐ Ｐｏ＝Ｍ百　　　　　　　　　　　　　　（６）ただし
　Ｐ＝Ｔ／Ｒ，Ｔ：心線に作用する張力、Ｒ：プーリー
の半径、ν、：緩衝層のポアソン比、シ２：ブーリー材
料のポアソン比、Ｅ２：プーリー材料のヤング率、 第１０図に最大接触圧力Ｐ。とファイバ心線外径ｄの関
係を示す。ただしＴＰは心線の２％プルーフテストに必
要な１．７に９、プーリー半径は５０ｍとした。緩衝材
としてシリコーンゴムヲ用いた場合、シリコーンゴムの
せん断強さは０．４ｋｙ／ｍｍ′２８度であるので、接
触最大圧力Ｐ。は０．４　ｋｇ／ｍｍ”以下とする必要
がある。従ってＥ□＝１０ｋｇ／ｍｍ２としたときは、
ｄ≧０．２ｍｍとする必要があることがわかる。またＥ
□を小さくすると、ｄは太くできることがわかる。なお
、各ヤング率の値は室温における値を代表値としている
。

以上説明した通シ、心線の温度変化に伴う損失増加を抑
えるには、ｄとＥ□を適度に選定して、心線の初期変形
の増大を抑えるとともに、心線の線膨張係数を１０　以
下とする必要がある。また５０気圧以上での水圧によっ
て生じる損失増加を防ぐには、従来の８層構造にかえて
、２層構造にする必要がある。また緩衝層を一様に被覆
するための製造技術面から、ｄ≧０．２ｍｍとする必要
がある。また２％のブルーフテストにおいて、シリコー
ンゴムのせん断を防ぐには、例えばＥ□＜１０ｋｙ／ｒ
ｒＬｍ２ではｄ≧０．２ｒｎｍとする必要がある。

光フアイバ心線は以上に述べた温度物件、水圧特性、製
造性に優れ、かつプル−フチストに耐える強度を有する
必要がある。

第１１図に心線外径ｄと緩衝層のヤング率Ｅ□をパラメ
ータとして、下記の条件１−４の重複度を示す。（例え
ば図中の数字４は下記の４条件をすべて満たしているこ
とを示す。） １、低温時の初期変形の変化 ｄ＜０．４ｍｍ、　　Ｅ　　≦２０ｋｑ／ｍｍ”２、線
膨張係数（１０−’ ｄ≦０．８ｍｍ、　　Ｅ　　≦４０ｋｙ／ｍｍ”ｄ≦０
．４ｍｍ、　　Ｅ、≦２０ｋｐ／ｍｍｄ≦Ｑ、５５　ｍ
ｍ　、　Ｅ　　≦１０に２７ｍｍ２３、ブルーフテスト
強度 ｄ≧０．２ｍｍ、　　Ｅ　　≦１０ｋｙ／ｍｍ”４、製
造性 ｄ≧０．２ｍｍ 第１１図工り以上の４条件を満たすには０．２　＜　（
ｉ≦０．４（ｍｍ）、がっＥ　１　≦１０　ｋｇ／ｍ−
としなければならないことがわかる。

以上説明した通り、本発明の光フアイバ心線は、従来の
８層構造心線に比べて、温度変化に伴う損失の変化が小
さく、水圧による損失変化が小さく、また２％のブルー
フテストに耐え、製造性に優れ、製造工程も少なく経済
性に優れるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光フアイバ心線の断面図、第２図は本発
明の心線本′４造の一実施例の断面図、第８図は光フア
イバ変形のモデルを示す図、第４図は緩衝層のヤング率
と温度変化に伴う初期変形の変化率の関係を示す図、第
５図は心線の低温特性図、第６図は心線の線膨張係数と
光損失増加の関係を示す図、第７図は心線外径ｄと心線
の線膨張係数βの関係を示す図、第８図は心線の水圧特
性図、第９図はブルーフテストの概念図、第１０図はフ
ァイバ心線外径ｄと接触最大圧力Ｐ。の関係を示す図、
第１１図は２層構造心線の最適パラメータ“を示す図で
ある。 ｌ・・・光ファイバ、２・・・緩衝層、８・・２次被覆
、４・・・プーリー、５・・光フアイバ心線。 特許出願人　日本寛１Ｂ′市詰公社 第１図 第２１て 第３７’４ 第４図 第５図 温　７ｋ　　（’Ｃ） 第６１て 綿用張孫数ρ（°Ｃ） 第７１ジＺ１ １１、−・錦ｆＦ径ｄ 第８１°４ 水圧（＊　ｆ　）　　　’７Ｃ） 第９図 Ｔｐｋｇ 第１０図 曵゛糸泉り［径　ｄ（ｍＷＬ） 第１１ト１ １Ｕ奪皇　９（ｆＬ　　ｄ　　（ｍｔｎ）２３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 】−光ファイバに緩衝層のみを１回のみ被覆した光フア
   イバ心線構造において、緩衝層のヤング率を１０に７／
   ｍｍ２以下、心線外径を０，２〜０．４ｍｍとしたこと
   を特徴とする光フアイバ心線。