JPS632009A - 光フアイバケ−ブル - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば光波レベル計等に使用される光ファ
イバケーブルに関する。

（従来の技術） 従来の光ファイバケーブルとしては例えば第４図に示す
ような二心コード集合ケーブルがある。

第４図中、１１は石英製の光ファイバで、光フフイバ１
１にシリコン樹脂からなる緩衝層１２が設けられ、さら
にその上に曲げ強度等を増すためにナイロン１３が被覆
されて光ファイバ心線１４が形成されている。

光ファイバ心線１４は、ケブラー（ＫＥＶＬＡＲＩｍＷ
ｉ状材料）１５、および塩化ビニール（ＰＶＣ）１６で
包被されてコード状とされ、このコード状にされたちの
２本と、ダミー線１７の２本とが中心に鋼線等のテンシ
ョンメンバ１８が配されて集合され、この集合体が、さ
らにナイロンシース１９で被覆されて二心コード集合ケ
ーブルが構成されている。

゛　光ファイバ１１の素材である石英は、熱膨脹係数の
非常に小さい材料であるが、−般に光ファイバケーブル
用の光ファイバ１１は、その直径が１１００ｕより僅か
に太い程度のものが用いられ、これに上記のようにナイ
ロン１３等が被覆されて光ファイバ心線１４とされてい
る。このため全体としての熱による収縮・伸張はナイロ
ン１３等の被覆材による効果が支配的である。つまり光
ファイバ１１の光路長の変化は、石英の屈折率変化によ
るものと、温度変化により生じた歪による光弾性効果等
に基づ（屈折率変化にも起因するが、上記の被覆材によ
る熱収縮・伸張の効果が最も大きいことが知られている
。

そして、二心コード集合ケーブル内において２本の光フ
ァイバ心線１４．１４は、比較的ルーズな状態で集合さ
れており、光ファイバ心線１４．１４相互の物理的な結
合は比較的弱い。

このため本件発明者による後述の光波レベル計における
ゼロ点ドリフトの原因の究明において、多心の光ファイ
バケーブル内における特定の２本の光ファイバは、周囲
温度が変化すると独立に収縮・伸張してその光路長に差
が生じ、この光路長第２図中、ｂの特性線は、ケーブル
長を１００ｍとしたときの二心コード集合ケーブルにお
ける２本の光ファイバ１１．１１相互間の温度変化に対
する光路長差の変化を示している。

上記特性線すから、例えば３０℃の温度変化に対して約
３０ｍｍの光路長差の変化が生じている。

また第２図中、Ｃの特性線は、同じくケーブル長１００
ｍに対する一心ＦＲＰ被覆ファイバケーブルの温度変化
に対する光路長の変化を示している。−心ＦＲＰ被覆フ
ァイバケーブルの場合は、３０℃の温度変化に対して約
６０ｍｍの光路長の変化が生じている。

上記のような光路長差、又は光路長の温度に対する変化
は、光通信システム等のように光信号の伝送のみを目的
とする場合は、殆んど支障を生じない。

ところで、近時第５図に示すような、光波により非接触
でダムの水位や石油タンク等の液位を測定する光波レベ
ル計が考えられている。

なおこの光波レベル計と同様の原理からなる距離測定装
置が、本件出願人により特開昭６０−９７２８８号で開
示されている。

光波レベル計を説明すると、第５図中、２１は半導体レ
ーザまたはしＥＤ等の光源、２２は信号源で、信号源２
２から適宜周波数の変調用の正弦波信号が出力されて光
源２１からの光が変調される。

岐され、その−方のリファレンス光ファイバ２５は光ス
ィッチ２６に接続され、他方の投射用光ファイバ２７は
対物レンズ２８に接続されている。

光分岐装置２４、および対物レンズ２８等は、検出ヘッ
ド内に収容され、対物レンズ２８は例えば石油タンクの
測定液面２９から３０ｍ位の上方位置に配置される。

３１は測定用光ファイバで、この測定用光ファイバ３１
の一端部は、投射用光ファイバ２７に平行に配置され、
他端側はリファレンス光ファイバ２５と平行に導かれて
その他端部は光スィッチ２６に接続されている。

リファレンス光ファイバ２５と測定用光ファイバ３１と
が平行に導かれる部分に、二心コード集合ケーブル３２
が用いられる。この二心コード集合ケーブル３２の部分
は、光波レベル計が石油タンク等の液位測定用として用
いられる場合は、例えば１００ｍ位の長さのものが屋外
をひき延ばされる。

器３３は、アンプ３４を介して位相比較器３５に接続さ
れている。位相比較器３５には、信号源２２からの基準
信号線３６が別途に接続されている。

３７は計測制御部で、この計測制御部３７からの制御信
号線３８が光スィッチ２６に接続されている。

そして光源２１から発せられる正弦波で変調された強度
変調光が、光分岐装置２４で投射用光）ァイバ２７とリ
ファレンス光ファイバ２５に分けられる。

投射用光ファイバ２７から出射された光は対物レンズ２
８で、はぼ平行光とされて測定液面２９に投射される。

対物レンズ２８および測定液面２９間を往復したその反
射光は、対物レンズ２８に再び入射し、測定用光ファイ
バ３１を通って光スィッチ２６に伝送される。

光スィッチ２６には、光分岐装置２４で分けられてリフ
ァレンス光ファイバ２５を通った光も伝送されており、
この両光が、計測制御部３７からの制御信号により選択
的に切換られ、受光器３３１、および基準信号とリファ
レンス光ファイバ２５を伝送されたリファレンス信号と
の位相差θ２４　が測定される。

測定用光ファイバ２３およびリファレンス光ファイバ相
互間の光路長差が一定であれば、測定液面２９が変位す
ると、この変位は、位相差θ１と位相差θ２との差の変
化として現われるので、この変化量から測定液面２９の
変位量が測定される。

この測定液面２９の変位量の測定精度は±５ｍｍ程度が
要求される。

そしてこのような光波を利用した距離ないしは液位等の
測定装置においては、前記の光通信システムに用いられ
る場合と異なって、第５図の装置の例で云えば測定用光
ファイバ３１およびリファレンス光ファイバ２５相互間
の温度変化に対する光路長差の変化量は、測定精度に直
接影響する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら第４図に示した従来の二心コード集合ケー
ブルにあっては、その収容された２本の光ファイバ１１
．１１相互間の温度変化に対す従って夏季等においては
集合ケーブル３２に３０℃程度以上の温度変化は優に起
り得る。

てしまい、これが光波レベル計を実用化する上で一つの
大きな問題点となっていた。したがって温度変化に対す
る光ファイバ相互間の光路長差の変化量が少ない光ファ
イバの完成が要請されていた。

この発明は、上記事情に基づいてなされたもので、温度
変化に対する収容された光ファイバ相互間の光路長差の
変化量の少ない光ファイバケーブルを提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は上記問題点を解決するために、光ファイバを
緩衝層で被覆して光ファイバ素線を形成し、この光ファ
イバ素線の複数本を耐熱性材料で密に被覆して一体に束
ねたことを要旨とするものである。

（作用） 光ファイバケーブルは、耐熱性材料で被覆されているの
で、温度変化耐性が増大されて、温度変化に対する形状
変形が極めて少なくなる。また複数本の光ファイバ素線
は、このような特性が付与される耐熱性材料で密に覆わ
れ一体に束ねられ也小とされる。

（実施例） 以下この発明の実施例を第１図〜第３図の−（Ａ）、（
Ｂ）に基づいて説明する。

まず構成を説明すると、第１図中、１は石英等からなる
光ファイバで、光ファイバ１にはコーティング等の手段
により７シリコン樹脂からなる緩衝層２が被覆されて光
ファイバ素線３が形成されている。

そして２本の光ファイバ素線３が、強化プラスチック（
ＦＲＰ）を用いた耐熱性材料４で被覆されて一体的に束
ねられ、さらにその上に保護用のポリエチレンシース５
が被覆されて光ファイバケーブルが構成されている。

強化プラスチックのプラスチック材としては、例えばフ
ッ素樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシアクリレート
、又はエポキシ等が用いられる。

次に作用を述べる。

光ファイバケーブルは、強化プラスチックを用いた耐熱
性材料４により引張り、圧縮、および曲引き延ばされた
場合に、光ファイバ１保護のための好適な特性が光ファ
イバケーブルに付与される。

□また２本の光ファイバ素線３．３は、このような特性
の付与される耐熱性材料４で密に覆われ、且つ一体に束
ねられるので、光ファイバ１相互間の物理的結合力が増
強されるとともに、その２本の光ファイバ１の熱歪の量
は、耐熱性材料４である強化プラスチック、およびポリ
エチレンシースによる効果が支配的となる。したがって
温度変化に対する光ファイバ１．１相互間の光路長差の
変化量は、極小とされる。

第２図中、ａの特性線は、ケーブル長１００ｍに対する
２本の光ファイバ１．１相互間の温度変化に対する光路
長差の変化の測定結果を示すもので、例えば４０℃の温
度変化に対し、光路長差の変化は約３ｍｍ程度である。

また第３図の（Ａ）、（Ｂ）は、ケーブル長１００ｍの
光ファイバケーブルにおける両光ファイバ１．１に、正
弦波で変調された強度変調光をそＧ、が約１１ｍｍの光
路長差に相当している。

−１、この測定結果から５０℃の温度変化を与えても位
相差、即ち光路長差の変化は、前記第２図中、優□−１ ａ特性線の測定結果とほぼ同様で、極めて少ない。

そして上記第２図および第３図に示した温度変化に対す
る光路長差の変化量の測定結果は、前記第５図に示した
光波レベル計の要求測定精度である±５ｍｍを充分に充
たしている。

而してこの実施例の光ファイバケーブルは、高精度を要
求される光波レベル計等の光学的計測装置に適用するの
に極めて有用な特性を有している。

なお上記実施例では、２本の光ファイバ素線を光ファイ
バケーブル内に集合させたが、この発明の光ファイバケ
ーブルは、３本以上の光ファイバ素線を１本の光ファイ
バケーブル内に集合させることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明の構成によれば、光ファイ
バケーブルは耐熱性材料で被覆されるの体に束ねられる
ので、光ファイバ相互間の物理的するのに極めて好適な
光ファイバケーブルを提供することができるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る光ファイバケーブルの実施例を
示す断面図、第２図は同上実施例における温度変化に対
する光路長差の変化量特性を示す特性図で従来例の特性
も併せ示す図、第３図は第１図の実施例における温度変
化に対する各光ファイバを伝送する信号間の位相差特性
を示す特性図、第４図は従来の光ファイバケーブルの断
面図、第５図は光ファイバケーブルが適用される光波レ
ベル計の一例を示す構成図である。 １：光ファイバ、　　　　２：緩衝層、３：光ファイバ
素線、 ４：強化プラスチック（耐熱性材料）、５：ポリエチレ
ンシース。 第１図 温度変化−÷ 第４図 一一÷温度 −一伽位相差

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを緩衝層で被覆して光ファイバ素線を
   形成し、該光ファイバ素線の複数本を耐熱性材料で密に
   被覆して一体に束ねたことを特徴とする光ファイバケー
   ブル。
2. （２）前記耐熱性材料は強化プラスチックであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイバケー
   ブル。