JPS6033519A

JPS6033519A - 光フアイバユニツト

Info

Publication number: JPS6033519A
Application number: JP14242183A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yoshizawa; 吉沢　信幸; Hiroshi Ishihara; 石原　浩志; Taiji Murakami; 村上　泰司; Yukiyasu Negishi; 根岸　幸康
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1985-02-20

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】本発明は海底光ケーブルに適用可能な光フアイバユニッ
トに関するものである。

第１図は海底光ケーブルの断面図であって、１は光フア
イバ心線、２は中心支持体、８は緩衝層、４は内層耐圧
層、５は抗張力体、６は外層耐圧層、８は外被である。

海底光ケーブルに障害が発生し′□。

た場合、内層耐圧層４の内部に海水が侵入する。

このとき光ファイバの周囲に高分子材料を被覆した光フ
アイバ心線１と中心支持体２およびヤング率の小さい高
分子材料の緩衝層８から成る光フアイバユニットに水圧
が作用すると緩衝層のヤング□率が小さいので、水圧に
よってユニットが半径方向に収縮して耐圧層４との間に
空隙が生じて、水走りが生ずる恐れがある。従来の光フ
アイバユニットでは水圧とユニット外径収装置の関係が
明確でなく、水走りの防止を考慮したユニット設計がな
されていなかった。

また光フアイバ心線１および緩衝層８には高分子材料が
使用されているが、これらの高分子材料の線膨張係数は
Ｉ　Ｘ　１０””と、光ファイバの線膨張係数８．４Ｘ
１０　に比べて大きいので、低温環境下では光フアイバ
心線の被覆および緩衝層の収縮量が光ファイバに比較し
て非常に大きくなり、これ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。従来の光フア
イバユニットでは高分子材料の収縮力と光損失増加量の
関１係が明確でなく、最適なユニット設計がなされてい
なかった。

本発明はこれらの欠点を除去するため、緩衝層の周囲に
ヤング率の高い材料で被覆を施すことによって、ケーブ
ル障害時の耐圧層、光ファイバユ′□ニット間の水走り
が少なく、温度特性が良好な光フアイバユニット構造を
実現できることを明らかにしたものである。以下図面に
より本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の光フアイバユニットの実施例′□の断
面図であって、１は光フアイバ心線、２は中□心支持体
、８は緩衝層、９は被覆層である。ここで光ファイ、バ
ユニットを中心支持体２、緩衝層３、被覆層９から成る
組み合わせ円筒と考える。第３図に示すとおり、ｊ層目
（ｊ−１＋２ｔａ）の円筒に内圧Ｐ’ｖ外圧Ｐ。ｊが作
用したときに直径りの位置の部材に生ずる半径方向の変
位Ｕｊは＋１）式で与えられる。ただし収縮方向を正と
し、光フアイバ心線１は細いので無視した。

−−−−（１）ただしＥ　＋′ｉｊ層目のヤング率、νはポアソン比、
Ｄｏは外径、Ｄ土は内径である。組み合わせ円筒に水圧
Ｐ。８が作用すると、各１〜８層の境界面の半径方向変
位および圧力は等しくなる。従って中心支持体２の表面
に作用する圧力Ｐ。１、緩衝層表面に作用する圧力Ｐ♂
はそれぞれ（２）式、（８）式で与えられる。

一一−−（２）とによって、ユニットに水圧Ｐ。８が作用したときの任
意の位置の収縮量をめることができる。

第４図に（１）　ｅ　（２）　＃　Ｃ１）式からめたユ
ニットの収縮量と水圧との関係を示す。緩衝材のヤング
率は０　、１　’／１１ｍ＋”　、ユニット外径は２．
５關とした。第４図に示すように緩衝層の周囲にヤング
率１００〜−２の材料を被覆すると、ユニット外径の収
縮量は被覆層がない場合の１／１０程度に減少でき、ユ
ニットの収縮によって耐圧層、ユニット間に生ずる空隙
中の水走りを抑制するには、被覆層を施すのが有”□・
効であることがわかる。収縮量はユニット外径が一定の
場合は、被覆層のヤング率が大きく、厚さが厚いほど小
さくなる。

一方、ユニット外径が収縮すると、集合された光ファイ
バに圧縮歪が生ずる。

第２図において中心支持体２の周囲に集合された光ファ
イバの中心間の直径をＤ１水圧によって光ファイバに生
ずる半径方向変位をΔｈとすれば、ファイバに生ずる圧
縮歪εは次式で与えられる。

ただし！は心線の撚りピッチである。海底ケーブル中の
光フアイバユニットに作用する水圧は最大８００気圧と
考えられる。

第５図に（４）式からめた水圧ＳＯＯ気圧におけ゛る７
アイパ圧縮歪εと撚りピッチｌの関係を示す。

ユニット外径は２．−５　”ｄｒ　、被覆Ｉ曽ヤング率
は１００’ｙ／ｍ”　、緩衝層ヤング率は０．１１Ｃ９
／Ａ−とした。これより撚りピッチ！が１００ｎ以下で
は歪が急増することがわかる。一方、撚りピッチが２５
０１１Ｋ以□”上では心線の配列保持が難かしいので、
撚りピッ□チは１００〜２５０　ｍｍに設定する必要が
ある。

次にユニットの温度特性について述べる。中心支持体２
、光フアイバ心線１、緩衝層３、被覆層９が一体となっ
て伸縮し、がっ心線の撚りの効果を無視すると、ユニッ
トの等価線膨張係数β′は次式％式％（５）ただしｎは心線数、Ａは面積、βは線膨張係数であり、
表１の値を用いた。

第６図に種々のＣＩ光ファイバ心線ユニットを１束取り
して恒温槽に入れ、２０℃から一６０’Ｃまでの低温実
験を行ったときの光損失増と等価線膨張係数β′の関係
を示す。損失増を防ぐにはβ′を１．８　Ｘ　１０””
以下にする必要がある。しがちユニットを曲げた場合に
発生する中心支持体と周囲の高分子材料の剥離を防止す
るには、中心支持体径は１關φ以下とする必要がある。

以上述べた関係において、ユニットの外径収縮量はユニ
ット外径が一定の場合、被覆層ヤング率印が大きく、肉
厚が厚いほど小さくなり、好ましい。

一方、等価線膨張係数は被覆層ヤング率が小さく、肉厚
が薄いほど、小さくなり好ましい。＝去モ隻反する関係
にあり、両者を満足する被覆層肉厚およびヤング率は限
定される。また光フアイバ心線をユニットから破損する
ことなく取り出すには、緩衝層ヤング率は５　ｋｇ７’
−以下とする必要がある。

第７図にユニット径１．５龍φの場合について、□β’
＜　ｉ、ｓ　ｘ　ｉ　Ｏ−５，８００気圧におけるユニ
ット曹収縮ｉ（０，５朋となる被覆層肉厚とヤング率の
関係を示す。実線の右上が収縮量０．５闘以下の領域、
破線の左下がβ′〈１゜８Ｘ１０””の領域を示す。さ
らに高分子材料のヤング率は一般に１５０ｖＩＩ＋−以
下であるので、ヤング率の上限として１５０　’９Ａｎ
ｒｘ”を一点鎖線で示す。また外径０．１２５＋ｗｍφ
の光ファイバに高分子材料を被覆した場合、心線の最小
径は０．８龍φ程度となる。一方、中心支持体の周囲に
集合した心線の配列の安定性を考慮すると、中゛□゛心
支持体径は最低でも心線径と同等以上とする必要がある
。従って心線および中心支持体の外径は０．８ｆｌφ以
上にする必要がある。ユニット外径をＤ８、心線外径を
Ｄｊ１中心支持体外径をＤｏとすると、被覆厚ｔはの関係があるので、被覆厚さは０．８龍以下となる。

この値を２点鎖線で示す。これら４本の曲線で囲まれた
領域が、被覆層のヤング率と厚さの選定領′□域である
。

同様にユニット外径が２．５關φの場合の選定領域を第
８図に、またユニット外径が４朋φの場合粛デしす。ユニット径が４朋φでは最低でも１關φ　゛以上の
被覆を施さないと、要求条件を満足できない。またユニ
ット外径が太くなるほど所要となる被覆厚は厚くなり、
不経済となるので、ユニット外径の上限は４８１１φ程
度き考えられる。

第７図〜第９図に示すように、選定領域の被覆層のヤン
グ率は２０〜１５　ａ　ｌａｉ／、、ｓ　、また被覆層
１厚きは０．１〜１．５５ｍｍの範囲である。

実施例第８図の斜線の領域を満足するユニット構造の例を第１
０図、第１１図、第１２図に示す。

第１０図、第１１図では、外径０．４關φの心線゛を、
外径０．４龍φの中心支持体の周囲に撚りピッチ１５０
１１１１１で６心集合し、これらをヤング率０．１ｖ、
−のシリコーンゴムを緩衝層として充てんし、その周囲
にウレタンアクリレートを被覆層として被覆して外径を
２．５關φとした。第１０図では緩□衝層径は１．８１
１１φ、被覆層厚０．６１１１１．被覆層のヤ□ング率
６０髪−とした。第１１図では緩衝層径１．８龍φ、被
覆層厚０．８５關、被覆層のヤング率は１００鴨１２と
した。

第１２図では、外径０．６ＩＩＩφの心線を、外径　□
０゜（ｌ　ＩＩＩφの中心支持体の周囲に撚りピッチ１
５０鰭で６心集合し、これらをヤング率０．１”％諷２
のシリコーンゴムを緩衝層として充てんして外径１．９
１１１φに成形し、その周囲にヤング率１５０へ−８の
エポキシアクリレートを被覆層として被１□″覆して外
径を２．５朋φとした。

８種の光ファイバユニツ）１０をそれぞれ第１８図に示
すように、ユニットの外径と等しい内径を有する長さ５
ｍの耐圧管１１に通し、水圧ポンプ１２で水圧２００気
圧を負荷したところ、ユ□ニット耐圧管１１の間で水走
りは生じなかった。

また８種のユニットをそれぞれ２００ｍずつ束取りして
恒温槽内に入れ、−４０’Ｃがら１００　’Ｃまでの鴇
度変化を与えたが、光ファイバの損失は増加しなかった
。

なお本発明に用いられる緩衝層としては実施例□以外に
ウレタンアクリレート、ポリエチレン、ポリエステルエ
ラストマもしくはテフロン等の材料を使用することがで
きる。また被覆層としては、実施例以外に、ナイロン、
ポリエチレン、シリコーンゴム、ポリエステルエラスト
マもしくはテフロン等の材料を使用することができる。

以上説明したように、本発明の光フアイバユニットは、
水圧が作用してもユニット外径の収縮量が少なく、海底
ケーブルに障害が生じた場合の耐゛′□圧層、ユニット
間の水走りを抑制できる。また温度変化に伴う損失の変
化が少なく、かつ細径で経済性に優れているなどの利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は海底ケーブルの断面図、第２図は本発明の光フアイバユニットの断面図、第８図
は光フアイバユニット解析モデル図、第４図は水圧とユ
ニット外径の収縮量の関係を示す図、第５図は心線の撚りピッチとファイバに生ずる□″歪の
関係を示す図、第６図はユニットの等側線膨張係数と損失増の関係を示
す図、第７図〜第９図はユニット被覆厚とヤング率の選定領域
を示す図、第１０図〜第１２図は本発明の実施例の断面図、第１８
図は水圧負荷試験装置の構成図である。１・・・光フアイバ心線　２・・・中心支持体８・・・
緩衝層　４・・・内層耐圧層５・・・抗張力体　６・・・外層耐圧層フ・・・絶縁体
　８・・・外被９・・・被’Ｍ　ＩＩ　ｔ　ｏ・・・光フアイバユニッ
ト１１・・・耐圧管　１２・・・水圧ポンプ。特許出願人　日本電信電話公社第３図第４１図水圧（先圧ン第５図ルニ　ｉ遮°すピッイト　（１１１１１１）第６図等葡劾邊瞳（ゾτ）

Claims

【特許請求の範囲】Ｌ　少なくとも１層の高分子材料を被覆した光ファイバ
を、中心支持体の周囲に撚りピッチ１００〜２５０闘で
集合し、これらをヤング率５　ｋｇ／、、２以下の材料
からなる緩衝層で充てんしてほぼ円形に成形し、その周
囲にヤング率２０〜１５０　ｋｇ／ａｍ”の高分子材料
からなる被覆層を肉厚０．１Ｈ〜１．５５１１１被覆し
て、外径を４．Ｏｕφ以下としたことを特徴とする光フ
アイバユニット。 λ　被覆層として、ウレタンアクリレート、エポキシア
クリレート、ナイロン、ポリエチレン、シリコーンゴム
、ポリエステルエラストマ、テフロンのうちの１種を用
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光フ
アイバユニット。＆　緩衝層としてウレタンアクリレート、ポリエチレン
、シリコーンゴム、ポリエステルエラストマ、テフロン
のうちの１種を用いるこ１とを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光フアイバユニット。