JPWO2013100078A1 - 光ケーブル - Google Patents

Abstract

光ケーブル１においては、チューブ２０の外径ＯＤに対する内径ＩＤの比が０．５以下であるので、チューブ２０が比較的厚肉となる。このため、例えば２ｍｍ程度の小さな曲げ半径でもって光ケーブル１を曲げた場合においても、チューブ２０の曲げの内側に相当する部分のキンクが抑制される。その結果、チューブ２０のキンクに起因して光ファイバ心線１０が破損したり伝送ロスが増加したりすることが抑制される。

Description

本発明は、光ファイバ心線を含む光ケーブルに関する。

上記技術分野の従来の技術として、例えば、特許文献１に記載の光ケーブルが知られている。特許文献１に記載の光ケーブルは、光ファイバを被覆するシリコン樹脂製の一次被覆、及びその一次被覆をさらに被覆するＬＣＰ（液晶ポリマ）の二次被覆からなる光ファイバ心線と、その光ファイバ心線を遊動状態で収容するチューブ（ルースチューブ）とを備えている。特許文献１においては、そのような光ケーブルをテンションメンバの外周に沿って８つ配列することにより１つのケーブルを構成している。

特開昭６４−７４５１４号公報

上述したように光ファイバ心線を遊動状態でチューブに収容してなる光ケーブルにあっては、比較的小さな曲げ半径（例えば２ｍｍ程度）でもってその光ケーブルを曲げたときに、チューブを曲げた部分がキンクする場合がある。そのような場合には、チューブの内部に収容された光ファイバ心線に力が加わり、光ファイバ心線が折り曲げられて破損したり、伝送ロスが増加したりするおそれがある。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、チューブのキンクを抑制可能な光ケーブルを提供することを課題とする。

本発明の一側面は、光ケーブルに係る。この光ケーブルは、光ファイバ心線を含む光ケーブルであって、光ファイバ心線を遊動可能に収容するチューブを備え、チューブの外径に対するチューブの内径の比は０．１以上０．５以下である、ことを特徴とする。

この光ケーブルにおいては、チューブの外径に対する内径の比（すなわち、内径／外径）が０．５以下であるので、チューブが比較的厚肉となる。このため、例えば２ｍｍ程度の小さな曲げ半径でもって光ケーブルを曲げた場合においても、チューブのキンクが抑制される。その結果、チューブのキンクに起因して光ファイバ心線が破損したり伝送ロスが増加したりすることが抑制される。なお、チューブのキンクを抑制する目的のためには、チューブの外径に対する内径の比を０．５以下の範囲で任意に小さくすることが可能であるが、光ファイバ心線を遊動可能に収容するためのスペースをチューブ内に確保するためには、チューブの内径に対する外径の比を０．１以上とすることが望ましい。

本発明の一側面に係る光ケーブルは、チューブを被覆する外被をさらに備えることができる。この場合には、外被内においてチューブのキンクが抑制される。

本発明の一側面に係る光ケーブルは、チューブと外被との間に配置された抗張力体をさらに備えることができる。或いは、本発明の一側面に係る光ケーブルは、チューブの空隙に配置された抗張力体をさらに備え、チューブと外被とは互いに密着しているものとすることができる。

また、本発明の一側面に係る光ケーブルは、チューブの外側に配置された電線をさらに備えることができる。この場合には、この電線を用いて電気信号を伝送したり電力を供給したりすることが可能となる。

このとき、本発明の一側面に係る光ケーブルにおいては、電線は、金属線と、金属線を被覆する被覆材とを含み、チューブを構成する材料の弾性率は、被覆材の弾性率よりも大きいものとすることができる。この場合には、電線がチューブを押したときに、チューブに収容されている光ファイバ心線に側圧が加わりにくい。

また、本発明の一側面に係る光ケーブルにおいては、チューブを構成する材料の弾性率は、１００ＭＰａ以上２３００ＭＰａ以下であるものとすることができる。この場合には、チューブのキンクを確実に抑制することができる。

さらに、本発明の一側面に係る光ケーブルは、偶数本の光ファイバ心線を含み、チューブは、偶数本の光ファイバ心線を遊動可能に収容しているものとすることができる。この場合には、上りの光信号と下りの光信号とを別々の光ファイバ心線を用いて伝搬することが可能となる。
さらに、本発明の一側面に係る光ケーブルは、光ファイバ心線を含む光ケーブルであって、光ファイバ心線を遊動可能に収容するチューブと、チューブを被覆する外被と、を備え、チューブと外被とは互いに密着しており、外被の外径に対するチューブの内径の比は０．１以上０．５以下である、ことを特徴とする。
さらに、本発明の一側面に係る光ケーブルは、チューブの空隙に配置された抗張力体をさらに備える、ことを特徴とする。
さらに、本発明の一側面に係る光ケーブルは、二枚の板で当該光ケーブルをＵ字状に挟み、その間隔を一定速度で荷重を加えながら縮めていったとき、降伏点が発生するのは前記二枚の板間の距離が当該光ケーブルの外径の３倍以下になってからである、ことを特徴とする。

本発明によれば、チューブのキンクを抑制可能な光ケーブルを提供することができる。

本発明に係る光ケーブルの第１実施形態の構成を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの第２実施形態の構成を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの第３実施形態の構成を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの第４実施形態の構成を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの実施例及び比較例の特性を示す表である。 Ｕ字曲げ試験の様子を模式的に示す図である。 本発明に係る光ケーブルの実施例及び比較例の特性を示すグラフである。

以下、本発明に係る光ケーブルの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面における各部の寸法比率は、実際のものとは異なる場合がある。
［第１実施形態］

図１は、本発明に係る光ケーブルの第１実施形態の構成を示す断面図である。図１における断面は、光軸に直交する面に沿ってとられた断面である。図１に示されるように、光ケーブル１は、偶数本（ここでは４本）の光ファイバ心線１０を含んでいる。光ケーブル１において、２本の光ファイバ心線１０によって１つのチャンネルを構成すると、上りの光信号と下りの光信号とを互いに異なる光ファイバ心線１０を用いて伝搬させることができる。２本１組の光ファイバ心線１０で多チャンネルの信号を伝送すると、光ファイバ心線の数は偶数となる。

光ケーブル１は、偶数本の光ファイバ心線１０を一括して収容するチューブ２０を備えている。チューブ２０は、断面略円形の空隙２１を有している。チューブ２０は、所謂ルースチューブであり、光ファイバ心線１０に密着することなく、光ファイバ心線１０を遊動可能に空隙２１内に収容している。チューブ２０の空隙２１は、例えば、チューブ２０内の光ファイバ心線１０を並列配置したときの幅よりも０．２ｍｍ以上径が大きくなる程度の空隙である。

チューブ２０の外径ＯＤに対する内径ＩＤの比（すなわち、内径ＩＤ／外径ＯＤ）は、０．１以上０．５以下である。チューブ２０を構成する材料の弾性率は、例えば１００ＭＰａ以上２３００ＭＰａ以下である。チューブ２０を構成する材料は、弾性率が上記の範囲となるように、例えば、ＰＯＭ等のエンジニアリングプラスチック、ＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂、或いはＰＶＣ等から任意に選択することができる。

光ケーブル１は、チューブ２０の外側に配置された抗張力体４０と、抗張力体４０の外側に配置された外被３０とをさらに備えている。つまり、光ケーブル１は、チューブ２０と外被３０との間に配置された抗張力体４０を備えている。抗張力体４０は、例えばケブラ等の抗張力繊維から構成することができる。抗張力体４０を設けることにより、光ケーブル１が引っ張られたときの引っ張り力に抗張力体４０が耐え、光ファイバ心線１０や外被３０やインナーチューブ（チューブ２０）が引き伸ばされることがない。そして、光ケーブル１をコネクタに取り付けるときに、抗張力体４０をコネクタに固定することによって、光ケーブル１が引っ張られたときの引っ張り力に抗張力体４０が耐え、光ケーブル１とコネクタとの接続が維持される。
［第２実施形態］

図２は、本発明に係る光ケーブルの第２実施形態の構成を示す断面図である。図２における断面は、光軸に直交する面に沿ってとられた断面である。図２に示されるように、光ケーブル２は、複数本（ここでは６本）の電線５０と、複数本（ここでは１８本）のフィラー６０とをさらに備える点で、第１実施形態に係る光ケーブル１と相違している。

電線５０は、チューブ２０の外側に配置されている。より具体的には、電線５０は、チューブ２０と外被３０との間において、チューブ２０の外面に沿って配列されている。このように、電線５０をチューブ２０の外側に配置すれば、光ケーブル２に側圧が加わっても電線５０が光ファイバ心線１０を押すことがないので、伝送ロスの増加が抑制される。電線５０は、例えば、給電線や低速信号線として用いることができる。

電線５０は、金属線５１と、金属線５１を被覆する被覆材５２とを含む。被覆材５２は、例えば、ポリエチレンやフッ素樹脂やＥＶＡ等から構成することができる。光ケーブル２においては、チューブ２０を構成する材料の弾性率は、被覆材５２を構成する材料の弾性率よりも大きい。したがって、光ケーブル２においては、チューブ２０を構成する材料は、その弾性率が１００ＭＰａ以上２３００ＭＰａ以下の範囲において、被覆材５２を構成する材料の弾性率よりも大きくなるように選択される。

このように、チューブ２０の弾性率を電線５０の被覆材５２の弾性率よりも大きくすることによって、電線５０がチューブ２０を押したときに、チューブ２０に収容されている光ファイバ心線１０に側圧が加わりにくくなる。

フィラー６０は、チューブ２０の外側に配置されている。より具体的には、フィラー６０は、チューブ２０と外被３０との間において、チューブ２０の外面に沿って配列されている。フィラー６０の外径と電線５０の外径とは略同一である。光ケーブル２においては、抗張力体４０は、チューブ２０と外被３０との間において電線５０及びフィラー６０の隙間を埋めるように設けられている。フィラー６０の数は、電線５０の数による。電線５０がチューブ２０の周囲に配置されてフィラー６０を入れる空間がない場合にはフィラー６０は不要である。
［第３実施形態］

図３は、本発明に係る光ケーブルの第３実施形態の構成を示す断面図である。図３における断面は、光軸に直交する面に沿ってとられた断面である。図３に示されるように、光ケーブル３は、光ファイバ心線１０に代えて光ファイバテープ心線１３を備える点、抗張力体７０をさらに備える点、及び、外被３０と抗張力体４０とを備えない点で、第１実施形態に係る光ケーブル１と相違している。

光ファイバテープ心線１３は、光ファイバ心線１０と同様に、チューブ２０に遊動可能に収容されている。光ファイバテープ心線１３は、複数（例えば偶数本、ここでは４本）の光ファイバ心線が並列配置されて一体化されたものである。

抗張力体７０は、チューブ２０の空隙２１内に配置されている。抗張力体７０は、例えばケブラ等の抗張力繊維から構成することができる。抗張力体７０は、チューブ２０内の光ファイバテープ心線１３に側圧を与えないように、６０００ｄ／ｍｍ^２以下程度の密度（例えば３０００ｄ／ｍｍ^２）でもってチューブ２０の空隙２１内に入れられている。このように抗張力体７０を設けることによって、光ケーブル３に抗張力性を持たせることができる。
［第４実施形態］

図４は、本発明に係る光ケーブルの第４実施形態の構成を示す断面図である。図４における断面は、光軸に直交する面に沿ってとられた断面である。図４に示されるように、光ケーブル４は、抗張力体４０に代えて抗張力体７０を備える点で、第１実施形態に係る光ケーブル１と相違している。

特に、光ケーブル４においては、抗張力体７０は、チューブ２０の空隙２１に配置されている。抗張力体７０は、チューブ２０内の光ファイバ心線１０のそれぞれに側圧を与えないように、６０００ｄ／ｍｍ^２以下程度の密度（例えば３０００ｄ／ｍｍ^２）でもってチューブ２０の空隙２１内に入れられている。このように抗張力体７０を設けることによって、光ケーブル４に抗張力性を持たせることができる。しかし、光ケーブル４に抗張力性が要求されない場合には、抗張力体７０を省略して、チューブ２０内に光ファイバ心線内に入れることができる。

また、光ケーブル４においては、第１実施形態に係る光ケーブル１のようにチューブ２０と外被３０との間に抗張力体４０が介在されていない。光ケーブル４においては、チューブ２０の外面が外被３０の内面に密着させられている。つまり、光ケーブル４においては、チューブ２０と外被３０とが互いに密着している。チューブ２０と外被３０とが密着している光ケーブル４を曲げてもチューブ２０と外被３０とは動かず一体化されている。この場合、チューブ２０と外被３０とを合わせてチューブと見なすことができる。チューブ２０と外被３０とが一体化されている場合は、チューブ２０の内径の外被３０の外径に対する比を０．５以下とすることができる。外被３０が一層の場合に限らず、二層以上でもあっても同様のことがいえる。チューブ２０と外被３０とが一体化されていると光ケーブル４の端部を固定するときに、チューブ２０と外被３０とがずれて固定が不十分になることがない。

以上説明したように、第１〜４実施形態に係る光ケーブル１〜４においては、チューブ２０の外径ＯＤに対する内径ＩＤの比が０．５以下であるので、チューブ２０が比較的厚肉となる。このため、例えば２ｍｍ程度の小さな曲げ半径でもって光ケーブル１〜４を曲げた場合においても、チューブ２０の曲げの内側に相当する部分のキンクが抑制される。その結果、チューブ２０のキンクに起因して光ファイバ心線１０や光ファイバテープ心線１３が破損したり伝送ロスが増加したりすることが抑制される。

なお、チューブ２０のキンクを抑制するという目的のためには、チューブ２０の外径ＯＤに対する内径ＩＤの比を０．１よりも小さくすることも可能であるが、光ファイバ心線１０を遊動可能に収容するためのスペースをチューブ２０内に確保するためには、チューブ２０の外径ＯＤに対する内径ＩＤの比を０．１以上とすることが現実的である。チューブ２０の外径ＯＤに対する内径ＩＤの比を０．１以上とした場合には、例えば、チューブ２０の外径ＯＤが２ｍｍであるときに、チューブ２０の内径ＩＤが０．２ｍｍ以上となり、０．１２５ｍｍ〜０．１８ｍｍの外径の１本の光ファイバ心線１０を遊動可能にチューブ２０内に収容することが可能となる。

以上の実施形態は、本発明に係る光ケーブルの一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る光ケーブルは、上述した光ケーブル１〜４に限定されない。本発明に係る光ケーブルは、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述した光ケーブル１〜４を任意に変形したものとすることができる。

例えば、第１〜３実施形態に係る光ケーブル１〜３においては、チューブ２０の外側（例えばチューブ２０と外被３０との間）に、例えば金属線を編組して構成される電磁シールド層を設けることができる。電磁シールド層を設けることによって、例えばコネクタ内部の光／電気変換や電気／光変換を行う機器からの電磁ノイズが光信号に与える影響を低減することができる。

また、第１，２実施形態に係る光ケーブル１，２においては、第３実施形態に係る光ケーブル３と同様に、光ファイバ心線１０に代えて光ファイバテープ心線１３を適用したり、チューブ２０の空隙２１に抗張力体７０を設けたりしてもよい。また、第４実施形態に係る光ケーブル４においても、光ファイバ心線１０に代えて光ファイバテープ心線１３を適用してもよい。また、第１，２，４実施形態に係る光ケーブル１，２，４においては、光ファイバ心線１０の本数を、偶数本に限らず任意の本数とすることができる。さらに、第３実施形態に係る光ケーブル３においては、光ファイバテープ心線１３に代えて光ファイバ心線１０を適用してもよい。

以下、図５〜７を参照して、本発明に係る光ケーブルの実施例、及び比較例の特性について説明する。図５に示される実施例１〜８は、上述したチューブ２０と同様のチューブに外径２５０μｍの光ファイバ心線を遊動可能に収容してなる光ケーブルであり、比較例１〜３は、内径と外径の比が上述した範囲でないチューブに外径２５０μｍの光ファイバ心線を遊動可能に収容してなる光ケーブルである。ここでの光ファイバ心線は、ガラスコア径８０μｍ、樹脂クラッド径１２５μｍ、開口数０．３、被覆弾性率１０００ＭＰａといったように構成されている。なお、実施例１においてのみ、チューブの空隙（空隙２１）にケブラ（抗張力体７０）を充填している。

図５の表における「内径／外径比［％］」は、チューブの外径に対する内径の比を百分率で表している。また、図５の表における「Ｕ字曲げ（Ｒ＝２ｍｍ）」は、図６に示されるように、実施例及び比較例の光ケーブルＣを一対の板状部材ＰＬで挟んだ状態において加重Ｆを加えることにより、光ケーブルＣを曲げ半径Ｒ＝２ｍｍで曲げたときのチューブＴ及び光ファイバ心線の状態を示している。なお、ここでの曲げ半径Ｒは、チューブＴの中心軸ＣＡの半径としている。

図５に示されるように、チューブの弾性率が１００ＭＰａ以上２３００ＭＰａ以下であり、且つ、チューブの外径に対する内径の比が５０％以下である実施例１〜８においては、曲げ半径Ｒ＝２ｍｍでもってＵ字状に曲げたとき、チューブがキンクすることなく、光ファイバ心線が光ケーブルＣの長手方向に遊動可能であった（換言すれば、キンクに起因した側圧が光ファイバ心線に加わらなかった。さらに換言すれば、チューブの曲がった部分に光ファイバ心線の外径以上の空隙があった）。

これに対して、チューブの弾性率が５４０ＭＰａであり、且つ、チューブの外径に対する内径の比が６７％である比較例１においては、同様にＵ字状に曲げたとき、チューブがキンクすると共に、そのキンクに起因して光ファイバに心線に側圧が加わって光ファイバ心線が損傷し、伝送ロスが増加した。また、チューブの弾性率が１００ＭＰａであり、且つ、チューブの外径に対する内径の比が７２％である比較例２においては、同様にＵ字状に曲げたときに、光ファイバ心線の損傷は避けられたものの、チューブがキンクして、そのキンクに起因して光ファイバ心線に側圧が加わり伝送ロスが増加した。

さらに、チューブの弾性率が２３００ＭＰａであり、且つ、チューブの外径に対する内径の比が７０％である比較例３においては、同様にＵ字状に曲げたときに、チューブがキンクすると共に、そのキンクに起因して光ファイバ心線に側圧が加わって光ファイバ心線が損傷し、伝送ロスが増加した。以上の結果から、チューブの外径に対する内径の比を５０％以下としてチューブを厚肉化することにより、曲げ半径Ｒ＝２ｍｍでＵ字状に曲げたときのチューブのキンクを抑制することができ、その結果、チューブのキンクに起因した側圧により光ファイバ心線が損傷したり伝送ロスが増加したりすることを抑制できると確認された。

図７は、チューブの弾性率をＸ軸とし、チューブの外径に対する内径の比をＸ軸に直交するＹ軸としたグラフであり、実施例１〜８及び比較例１〜３のそれぞれを対応する位置にプロットしている。図７において、直線Ｌ１は、Ｘ軸に沿って延びると共に０．１でＹ軸と交差する直線であり、直線Ｌ２は、Ｘ軸に沿って延びると共に０．５でＹ軸と交差する直線である。

チューブの外径に対する内径の比は、上述したように、チューブのキンクを抑制するという制約から０．５以下であることが望ましい。一方、チューブの外径に対する内径の比は、チューブの内部に光ファイバ心線を遊動可能に収容するという制約から０．１以上であることが望ましい。それらの制約によれば、図７のグラフにおける直線Ｌ１と直線Ｌ２との間の領域が望ましい領域である。図７のグラフにおいて直線Ｌ２よりもＹ軸正方向側の領域は、チューブがキンクして光ファイバ心線に側圧が加わり、光ファイバ心線が損傷したり伝送ロスが増加したりする領域である。

他方、チューブの外に電線（例えば電線５０）を設ける場合には、電線がチューブを押したときに光ファイバ心線に側圧が加わることを抑制する目的から、チューブを構成する材料の弾性率を電線の被覆材の弾性率よりも大きくすることが望ましい。
（キンクの定義）
光ケーブルＣを図６のように一定速度で荷重を加えていったとき２枚の板ＰＬの距離が光ケーブルＣの外径の３倍に達する前に降伏点を有することと定義した。降伏点は、ある時間の荷重を、横軸を時間、縦軸を荷重としてグラフにプロットして求めることができる。

本発明によれば、チューブのキンクを抑制可能な光ケーブルを提供することができる。

１〜４…光ケーブル、１０…光ファイバ心線、１３…光ファイバテープ心線、２０…チューブ、３０…外被、４０，７０…抗張力体、５０…電線、ＩＤ…内径、ＯＤ…外径。

Claims (11)

1. 光ファイバ心線を含む光ケーブルであって、
   前記光ファイバ心線を遊動可能に収容するチューブを備え、
   前記チューブの外径に対する前記チューブの内径の比は０．１以上０．５以下である、
   ことを特徴とする光ケーブル。
2. 前記チューブを被覆する外被をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の光ケーブル。
3. 前記チューブと前記外被との間に配置された抗張力体をさらに備える、ことを特徴とする請求項２に記載の光ケーブル。
4. 前記チューブの空隙に配置された抗張力体をさらに備え、
   前記チューブと前記外被とは互いに密着している、ことを特徴とする請求項２に記載の光ケーブル。
5. 前記チューブの外側に配置された電線をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ケーブル。
6. 前記電線は、金属線と、前記金属線を被覆する被覆材とを含み、
   前記チューブを構成する材料の弾性率は、前記被覆材の弾性率よりも大きい、ことを特徴とする請求項５に記載の光ケーブル。
7. 前記チューブを構成する材料の弾性率は、１００ＭＰａ以上２３００ＭＰａ以下である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ケーブル。
8. 偶数本の前記光ファイバ心線を含み、
   前記チューブは、前記偶数本の前記光ファイバ心線を遊動可能に収容している、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ケーブル。
9. 光ファイバ心線を含む光ケーブルであって、
   前記光ファイバ心線を遊動可能に収容するチューブと、
   前記チューブを被覆する外被と、を備え、
   前記チューブと前記外被とは互いに密着しており、
   前記外被の外径に対する前記チューブの内径の比は０．１以上０．５以下である、ことを特徴とする光ケーブル。
10. 前記チューブの空隙に配置された抗張力体をさらに備える、ことを特徴とする請求項９に記載の光ケーブル。
11. 光ファイバ心線を収容する光ケーブルであって、二枚の板で当該光ケーブルをＵ字状に挟み、その間隔を一定速度で荷重を加えながら縮めていったとき、降伏点が発生するのは前記二枚の板間の距離が当該光ケーブルの外径の３倍以下になってからであることを特徴とする光ケーブル。
    

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