WO2011074315A1 - 光ファイバ心線 - Google Patents

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optical fiber
layer
colored
coating
thermal expansion
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中島　康雄
望月　浩二
広樹 田中
悦宏 新子谷
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古河電気工業株式会社
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4479—Manufacturing methods of optical cables
    • G02B6/4482—Code or colour marking
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02395—Glass optical fibre with a protective coating, e.g. two layer polymer coating deposited directly on a silica cladding surface during fibre manufacture
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4403—Optical cables with ribbon structure

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber core housed in an optical fiber cable. Specifically, the present invention relates to an optical fiber core wire that suppresses an increase in transmission loss of the optical fiber due to the use environment and aging deterioration, and in particular, the transmission loss does not increase over a long period of time even in a high humidity state or an immersion state. The present invention relates to an optical fiber core wire with reduced transmission loss and excellent water resistance.
  • the optical fiber is coated with a two-layer structure of a soft layer and a hard layer.
  • a soft resin with a relatively low Young's modulus for the inner layer in contact with the quartz glass
  • a buffer layer hereinafter referred to as a primary layer
  • a hard resin with a relatively high Young's modulus is used for the outer layer.
  • a protective layer is used (hereinafter referred to as a secondary layer).
  • a resin having a Young's modulus of 3 MPa or less is used for the primary layer and a Young's modulus of 500 MPa or more is used for the secondary layer.
  • the optical fiber manufacturing method first, a preform mainly composed of quartz glass is heated and melted in a drawing furnace to obtain an optical fiber made of silica glass. Next, a liquid ultraviolet curable resin is applied to the optical fiber made of quartz glass using a coating die, and then the ultraviolet curable resin is cured by irradiating it with ultraviolet rays. In this way, the silica glass optical fiber is coated with the primary layer and the secondary layer, and the optical fiber is manufactured. In this specification, the optical fiber coated with the primary layer and the secondary layer is called an optical fiber. As described above, by immediately covering the outer periphery of the optical fiber made of silica glass with the coating resin after drawing, it is possible to prevent the strength of the obtained optical fiber from being lowered.
  • an optical fiber colored core is manufactured by coating the outer periphery of the obtained optical fiber with a coating layer made of a colored resin or the like.
  • the structure of the optical fiber is shown in FIG.
  • a plurality of colored optical fiber cores arranged in a planar shape and collectively covered with a tape resin is referred to as an optical fiber tape core wire.
  • the optical fiber strand, the optical fiber colored core wire, and the optical fiber tape core wire are collectively referred to as an optical fiber core wire.
  • an ultraviolet curable resin is mainly used as the coating resin for the optical fiber core wire.
  • the ultraviolet curable resin urethane acrylate or epoxy acrylate is used.
  • peeling is observed at the glass optical fiber / primary layer interface in the optical fiber core wire with increased transmission loss.
  • the glass optical fiber / primary layer interface is peeled off when the force to peel off the coating layer exceeds the adhesive force at the interface between the glass optical fiber and the coating layer at the interface between the glass optical fiber and the coating layer. Arise. When peeling occurs at the interface, the force applied to the glass becomes non-uniform, and microbending occurs, resulting in an increase in transmission loss.
  • the mechanism by which the adhesive strength at the interface between the glass optical fiber and the coating layer decreases when immersed in water is presumed as follows.
  • the adhesive force is a hydrogen bond between glass and a functional group in the resin, and a chemical bond by an adhesion promoter. It is made up of.
  • hydrogen bonds are broken when water or the like enters the interface between the glass and the primary layer.
  • optical fiber cables With the recent widespread use of optical fibers, the application range of optical fiber cables has been greatly expanded. This means that the environment in which the optical fiber cable is used has been diversified, and further, a new cable structure has been developed. Therefore, the long-term reliability required for optical fiber cables has become very strict.
  • An object of the present invention is, for example, an optical fiber core in which transmission loss hardly increases when an optical fiber core housed in an optical fiber cable is exposed to a use environment or aged deterioration, particularly water or high humidity. Is to provide a line.
  • an optical fiber colored core of the present invention is an optical fiber having at least two coating layers of a soft layer and a hard layer and a glass optical fiber coated with the multi-layer. And a colored layer covering the optical fiber, the colored layer formed by being applied to the optical fiber, and coloring the optical fiber by the multi-layer and the colored layer Thermal expansion of the coating layer of the optical fiber colored core wire after coating the colored layer with respect to the thermal expansion coefficient of the coating layer of the optical fiber strand before forming the coating layer of the core wire and applying the colored layer
  • the coefficient ratio is 0.87 or more.
  • the optical fiber ribbon of the present invention is an optical fiber ribbon formed by arranging a plurality of colored optical fibers in a planar shape and collectively covering with a tape resin, the coating layer of the optical fiber
  • the ratio of the thermal expansion coefficient of the coating layer of the colored optical fiber core after applying the colored layer to the thermal expansion coefficient is 0.90 or more.
  • an optical fiber core wire having a thermal expansion coefficient ratio of 0.87 or more between a coating layer formed by coating a colored layer on the optical fiber strand and a coating layer of the optical fiber strand is provided.
  • an increase in transmission loss when exposed to water or high humidity can be suppressed.
  • the optical fiber core with a ratio of thermal expansion coefficient of 0.90 or more between the coating layer formed by applying a colored layer to the optical fiber and the coating layer of the optical fiber It is possible to provide an optical fiber core wire in which transmission loss hardly increases when exposed to aging, particularly water or high humidity.
  • FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of an optical fiber of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of an embodiment of the optical fiber colored core wire of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical fiber ribbon of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between temperature and linear expansion coefficient.
  • an optical fiber 14 in which a primary layer 12 and a secondary layer 13 are coated on a glass optical fiber 11 as shown in FIG. 1 is produced, and the optical fiber as shown in FIG. 14 is coated with a colored layer 21 to produce an optical fiber colored core wire 22.
  • An ultraviolet curable resin is used as the resin constituting each coating.
  • a plurality of optical fiber cores can be arranged in parallel on a flat surface and covered with a tape resin made of an ultraviolet curable resin to form an optical fiber tape core.
  • the ultraviolet curable resin used as a coating resin or a colored resin for an optical fiber is mainly composed of an oligomer, a dilution monomer, a photoinitiator, a chain transfer agent, a silane coupling agent, and various additives.
  • the oligomer urethane acrylate, epoxy acrylate, and polyester acrylate are mainly used.
  • a monofunctional acrylate or a polyfunctional acrylate is used as the dilution monomer.
  • the optical fiber colored core wire in the present invention includes a coating layer 20 (primary layer 12, secondary layer 13, and colored layer 21) after applying a colored layer to an optical fiber, and an optical fiber element before applying the colored layer.
  • a coating layer 20 primary layer 12, secondary layer 13, and colored layer 21
  • the ratio of the thermal expansion coefficient between the secondary layer 13) and the secondary layer 13) is preferably 1.05 or less from the viewpoint of mechanical properties.
  • a glass optical fiber 11 made of quartz glass was covered with two coating resin layers of a primary layer 12 and a secondary layer 13 to produce several types of optical fiber wires 14.
  • An ultraviolet curable resin was used as each resin.
  • the ultraviolet curable resin includes an oligomer, a dilution monomer, a photoinitiator, a chain transfer agent, and an additive. By changing the constituent materials, several types of optical fiber wires 14 are produced.
  • the ratio of the thermal expansion coefficient between the coating layer after applying the colored layer to the optical fiber 14 and the coating layer of the optical fiber before applying the colored layer is determined by the skeleton structure and molecular weight of the oligomer, and the dilution monomer to be added Depending on the kind and amount of addition, it can change suitably.
  • the ultraviolet curable resin used for the colored layer has a low ultraviolet transmittance and is hard to be cured because a pigment is added. Therefore, the UV curable resin used for the colored layer has a method of increasing the degree of curing by increasing the polyfunctional monomer content or decreasing the molecular weight of the oligomer compared to the UV curable resin used for the secondary layer. Yes. Therefore, the ultraviolet curable resin used for the colored layer has a high crosslinking density and Young's modulus, and its thermal expansion coefficient tends to be smaller than that of the ultraviolet curable resin used for the secondary layer.
  • the thermal expansion coefficient of the coating layer after coating the colored layer and the coating layer of the optical fiber strand are almost the same. Can be a level. In this case, there is a concern about a decrease in the degree of curing of the ultraviolet curable resin used for the colored layer, but this can be adjusted by changing the type of the photoinitiator or increasing the amount of addition. In this embodiment, 2.5 wt% of Irgacure907 (Ciba Inc.) and 3.3 wt% of Darocur1173 (Ciba Inc.) are added as photoinitiators of the ultraviolet curable resin used for the colored layer.
  • the thermal expansion coefficient can be increased by decreasing the Young's modulus, but it tends to change depending on the molecular structure. For example, when the free rotation of each functional group and the free rotation of the main chain are suppressed, the thermal expansion coefficient does not necessarily increase even if the Young's modulus is decreased.
  • the optical fiber 14 has a primary layer 12 having an outer diameter of 195 ⁇ m on the outer periphery of a glass optical fiber 11 made of quartz glass and having an outer diameter of 125 ⁇ m, and further has a secondary layer 13 having an outer diameter of 245 ⁇ m on the outer periphery.
  • the optical fiber colored cores of Examples 1, 3, 5 and Comparative Example 1 shown in Table 1 were coated with a colored layer 21 in a separate step after an optical fiber was prepared as shown in FIG.
  • an optical fiber colored core wire 22 having an outer diameter of 255 ⁇ m was obtained.
  • optical fiber tape core wire 32 was formed by covering with a tape resin 31 made of a mold resin.
  • the optical fiber ribbons of Examples 2 and 4 are the colored optical fibers of Examples 1 and 3, respectively, and the optical fiber ribbons of Comparative Examples 2 and 3 are the colored of Comparative Examples 1 and 5, respectively. It was prepared using a core wire.
  • thermomechanical analyzer Metal of thermal expansion of optical fiber coating layer
  • a sample consisting only of the coating layer was prepared by peeling only the coating from the optical fiber, and the thermal expansion coefficient was measured in the longitudinal direction of the sample. Since the thermal expansion coefficient of the coating layer changes greatly in the vicinity of the glass transition point of the coating layer, the thermal expansion coefficient is preferably set in a range including the glass transition points of all the coating layers, as shown in FIG. The thermal expansion coefficient was determined from a linear range, that is, a temperature range of ⁇ 50 to 25 ° C.
  • a colored resin is applied to an optical fiber made of a glass optical fiber covered with at least two coating layers of a soft layer and a hard layer.
  • An optical fiber colored core wire further coated from a coating layer made of the above, wherein the ratio of the thermal expansion coefficient between the coating layer after the colored layer is applied to the optical fiber strand and the coating layer of the optical fiber strand is 0 It was confirmed that the transmission loss did not increase even when immersed in hot water at 60 ° C. for 30 days by using an optical fiber colored core wire of .87 or more.
  • the ratio of the thermal expansion coefficient between the coating layer after coating the colored layer on the optical fiber and the coating layer of the optical fiber is 1.00 or more, transmission loss increases even if immersed for 90 days. I confirmed that I did not.
  • a plurality of the above-described optical fiber colored core wires may be arranged in a plane and may be an optical fiber tape core wire that is collectively covered with a tape resin.
  • an optical fiber colored core having a thermal expansion coefficient ratio of 0.90 or more between the coating layer after the colored layer is applied to the optical fiber and the coating layer of the optical fiber.
  • the wire it was confirmed that the transmission loss did not increase even when immersed in warm water of 60 ° C. for 30 days.
  • the ratio of the thermal expansion coefficient between the coating layer after coating the colored layer on the optical fiber and the coating layer of the optical fiber is 1.00 or more, transmission loss increases even if immersed for 90 days. I confirmed that I did not.
  • the reason for the difference in the ratio of the thermal expansion coefficient that does not increase the transmission loss between the optical fiber colored core wire and the optical fiber tape core wire is that the optical fiber tape core wire is further coated with a tape resin on the optical fiber colored core wire. Therefore, if peeling occurs at the interface between the glass and the primary layer, the optical fiber tape core wire is thicker than the optical fiber colored core wire, so the non-uniform force applied to the glass is large. This is presumed to be.
  • the thermal expansion coefficient of the colored layer itself cannot be measured, the thermal expansion coefficient of the coating layer of the optical fiber colored core is smaller than the thermal expansion coefficient of the coating layer of the optical fiber strand. It is suggested that the thermal expansion coefficient is smaller than the thermal expansion coefficient of the coating layer of the optical fiber.
  • the coefficient of thermal expansion generally tends to be small for those having a high elastic modulus, in such a case, it is estimated that the elastic modulus of the colored layer is higher than the elastic modulus of the secondary layer. The This state means that distortion occurs at the contact interface between the secondary layer and the colored layer.
  • a single mode fiber having a normal step index type refractive index profile is used.
  • the present invention is applicable to optical fibers having other profiles. It is.
  • an optical fiber colored core wire and an optical fiber tape core wire in which an increase in transmission loss is suppressed even when exposed to a change in usage environment and diameter, particularly moisture or a high humidity atmosphere. Can do.

Abstract

本発明は、高湿度状態や水浸状態においても伝送ロスが増加しにくい光ファイバ心線を提供する。本発明の一実施形態に係る光ファイバ着色心線（２２）は、少なくとも軟質層と硬質層との２層の被覆層により被覆されたガラス光ファイバからなる光ファイバ素線（１４）に着色層を塗布してなる光ファイバ着色心線（２２）であって、光ファイバ着色心線（２２）の着色層を塗布した後の被覆層と着色層を塗布する前の光ファイバ素線（１４）の被覆層との熱膨張係数の比が０．８７以上である。また、本発明の一実施形態に係る光ファイバテープ心線（３２）は、光ファイバ着色心線（２２）を複数本平面状に並べ、テープ樹脂により一括被覆してなる光ファイバ心線（３２）であって、光ファイバ着色心線（２２）の着色層を塗布した後の被覆層と着色層を塗布する前の光ファイバ素線の被覆層との熱膨張係数の比が０．９０以上である。

Description

光ファイバ心線
　本発明は、光ファイバケーブル内に収納される光ファイバ心線に関するものである。具体的には、使用環境や経年劣化による光ファイバの伝送ロス増加を抑制した光ファイバ心線に関するものであり、特に、高湿度状態や浸漬状態においても長期に渡り伝送ロスが増加しない、または該伝送ロスを低減した、耐水性に優れた光ファイバ心線に関するものである。
　光ファイバは、様々な外的応力やそれによって発生するマイクロベンドによって伝送ロスが増加する。そのため、そのような外的応力から光ファイバを保護する必要があり、一般的には、光ファイバは軟質層と硬質層との２層構造からなる被覆が施されている。石英ガラスと接触する内層には、比較的ヤング率の低い軟質の樹脂を用いることでバッファ層とし（以下、プライマリ層と呼ぶ）、外層には比較的ヤング率の高い硬質の樹脂を用いることで保護層としている（以下、セカンダリ層と呼ぶ）。一般には、プライマリ層はヤング率３ＭＰａ以下、セカンダリ層はヤング率５００ＭＰａ以上の樹脂が用いられている。
　光ファイバの製造方法においては、まず、石英ガラスを主成分とするプリフォームを線引炉によって、加熱溶融し、石英ガラス製光ファイバとする。次に、この石英ガラス製光ファイバにコーティングダイスを用いて液状の紫外線硬化型樹脂を塗布し、続いてこれに紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させる。このようにして、石英ガラス製光ファイバにプライマリ層とセカンダリ層とが被覆され、光ファイバが製造される。本明細書においては、このように、プライマリ層とセカンダリ層とが被覆された光ファイバを光ファイバ素線と呼ぶ。このように、線引き後、石英ガラス製光ファイバの外周に直ちに被覆樹脂を被覆することで、得られる光ファイバ素線の強度低下を防ぐことができる。
　さらに、次工程において、得られた光ファイバ素線の外周に着色樹脂等からなる被覆層を被覆することにより、光ファイバ着色心線が製造される。光ファイバ素線の構造を図１に示す。なお、本明細書においては、光ファイバ着色心線を複数本平面状に並べ、テープ樹脂により一括被覆したものを光ファイバテープ心線と称するものとする。また、光ファイバ素線、光ファイバ着色心線および光ファイバテープ心線を包括して光ファイバ心線と称するものとする。
　なお、光ファイバ心線用の被覆樹脂としては、主に紫外線硬化型樹脂が用いられる。紫外線硬化型樹脂としては、ウレタンアクリレート系もしくはエポキシアクリレート系が用いられている。
　このような光ファイバ心線を、水に浸漬すると伝送ロスが増大するケースがある。このように、水に浸漬した状態で長時間使用しても光ファイバの伝送ロスの増大が抑制された信頼性の高い光ファイバ心線とするために、プライマリ層とガラス光ファイバとの間の密着力を改善する等、種々な提案がなされてきている（特許文献１参照）。
　また、伝送ロスが増大した光ファイバ心線には、ガラス光ファイバ／プライマリ層界面に剥離が観察される。ガラス光ファイバ／プライマリ層界面の剥離は、ガラス光ファイバと被覆層との界面において、被覆層を引き剥がそうとする力が、ガラス光ファイバと被覆層との界面の接着力を超えた場合に生じる。界面に剥離を生じるとガラスに加わる力が不均一となり、マイクロベンドを生じるために伝送ロスが増加することになる。
　水に浸漬した際に、ガラス光ファイバと被覆層との界面の接着力が低下するメカニズムは、以下のように推察されている。光ファイバ心線を、水に浸漬したり、高湿度の雰囲気に曝したりすると、水分は被覆層を透過して、ガラス光ファイバとプライマリ層との界面まで到達する。ガラス光ファイバとプライマリ層との界面には、接着力が発生しているが、たとえば、一般的には、接着力はガラスと樹脂中の官能基との水素結合と、接着促進剤による化学結合からなっている。しかし、水素結合は、ガラスとプライマリ層との界面に水等が侵入することによって切断されてしまうと考えられている。このように、水素結合が切断させることでガラス光ファイバとプライマリ層との界面の接着力が低下すると推察される（非特許文献１参照）。
特開平４－２６８５２１号公報
N. Akasaka et al., "Design of Optical Fiber Coating", Proc. of 19th Australian Conference on Optical Fibre Technology (ACOFT), p. 375, 1994
　近年の光ファイバの著しい普及によって、光ファイバケーブルはその適用範囲が大きく拡大してきている。これは、光ファイバケーブルが使用されている環境が多様化してきていること、さらには、新規なケーブル構造が開発されてきていることを意味している。そのため、光ファイバケーブルに求められる長期信頼性は非常に厳しいものとなってきている。
　このような状況も手伝い、浸漬状態に曝しても伝送ロスの増加が生じにくい光ファイバ心線の検討がなされてきている。しかしながら、各層界面の接続性のバランスを取りながら、上記のような問題に対処することには限界があり、ケーブル構造やコード、あるいはシース材質の検討も加えることで光ファイバ心線に水分が到達するのを避ける構成や、水分の到達量を減少させる構成を組み合わせて実用化されているのが現状であり、その信頼性は不十分であった。
　本発明の目的は、たとえば、光ファイバケーブルに収納されている光ファイバ心線が、使用環境や経年劣化、特に、水もしくは高湿度下に曝されたときに伝送ロスが増加しにくい光ファイバ心線を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明の光ファイバ着色心線は、少なくとも軟質層と硬質層との２層の被覆層と、前記被複層により被覆されたガラス光ファイバとを有する光ファイバ素線と、前記光ファイバ素線を被覆する着色層であって、該光ファイバ素線に塗布されることにより形成される着色層とを備え、前記被複層と前記着色層とにより前記光ファイバ着色心線の被覆層を形成し、前記着色層を塗布する前の前記光ファイバ素線の被覆層の熱膨張係数に対する前記着色層を塗布した後の前記光ファイバ着色心線の被覆層の熱膨張係数の比が０．８７以上であることを特徴とする。
　また、本発明の光ファイバテープ心線は、光ファイバ着色心線を複数本平面状に並べ、テープ樹脂により一括被覆してなる光ファイバテープ心線であって、前記光ファイバ素線の被覆層の熱膨張係数に対する前記着色層を塗布した後の前記光ファイバ着色心線の被覆層の熱膨張係数の比が０．９０以上であることを特徴とする。
　本発明の光ファイバによれば、光ファイバ素線に着色層を塗布してなる被覆層と光ファイバ素線の被覆層との熱膨張係数の比が０．８７以上である光ファイバ心線を用いることで、水もしくは高湿度下に曝された際の伝送ロスの増加を抑制することができる。さらに、光ファイバ素線に着色層を塗布してなる被覆層と光ファイバ素線の被覆層との熱膨張係数の比が０．９０以上である光ファイバ心線と用いることで、使用環境や経年劣化、特に、水もしくは高湿度下に曝されたときに伝送ロスが増加しにくい光ファイバ心線を提供することができる。
図１は、本発明の光ファイバ素線の実施例の断面図である。 図２は、本発明の光ファイバ着色心線の実施例の断面図である。 図３は、本発明の光ファイバテープ心線の断面図である。 図４は、温度と線膨張率の関係を示した図である。
　以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明を実施する形態としては、図１に示すようなガラス光ファイバ１１にプライマリ層１２、セカンダリ層１３を被覆した光ファイバ素線１４を作製し、図２に示すように該光ファイバ素線１４を着色層２１によって被覆することで光ファイバ着色心線２２を作製する。各被覆を構成する樹脂には紫外線硬化型樹脂を用いる。さらに、用途に応じて、この光ファイバ心線を複数本平面上に平行に並べ、紫外線硬化型樹脂からなるテープ樹脂で一括被覆することで光ファイバテープ心線とすることができる。
　なお、光ファイバ素線の被覆樹脂や着色樹脂として用いる紫外線硬化型樹脂は主なものとして、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、連鎖移動剤、シランカップリング剤、各種添加剤からなる。オリゴマーとしては、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエステルアクリレート系が主に用いられる。希釈モノマーとしては、単官能アクリレートもしくは多官能アクリレートが用いられる。
　本発明における光ファイバ着色心線は、光ファイバ素線に着色層を塗布した後の被覆層２０（プライマリ層１２とセカンダリ層１３と着色層２１）と、着色層を塗布する前の光ファイバ素線の被覆層１０（プライマリ層１２とセカンダリ層１３）との熱膨張係数の比を０．９０以上とすることで、水もしくは高湿度下に曝された際の伝送ロスの増加を抑制している。また、光ファイバ素線に着色層を塗布した後の被覆層２０（プライマリ層１２とセカンダリ層１３と着色層２１）と着色層を塗布する前の光ファイバ素線の被覆層１０（プライマリ層１２とセカンダリ層１３）との熱膨張係数の比は機械的特性の観点から１．０５以下が望ましい。
　図１に示すように石英ガラスからなるガラス光ファイバ１１をプライマリ層１２、セカンダリ層１３の２層の被覆樹脂層により被覆して数種類の光ファイバ素線１４を作製した。各樹脂として紫外線硬化型樹脂を用いた。紫外線硬化型樹脂は、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、連鎖移動剤、添加剤とからなるが、その構成材料を変えることで数種類の光ファイバ素線１４を作製している。
　光ファイバ素線１４に着色層を塗布した後の被覆層と着色層を塗布する前の光ファバイ素線の被覆層との熱膨張係数に比は、オリゴマーの骨格構造と分子量、添加する希釈モノマーの種類と添加量によって適宜変えることができる。一般的には、着色層に用いる紫外線硬化型樹脂は顔料が添加されているために紫外線の透過率が低く硬化が進みにくい傾向にある。したがって、着色層に用いる紫外線硬化型樹脂はセカンダリ層に用いる紫外線硬化型樹脂に比べて多官能モノマーの含有量を多くしたり、オリゴマーの分子量を小さくすることで硬化度を上げる手法が用いられている。そのため、着色層に用いる紫外線硬化型樹脂は架橋密度もヤング率も高くなり、その熱膨張係数はセカンダリ層に用いる紫外線硬化型樹脂に比べて小さい傾向にある。
　着色層に用いる紫外線硬化型樹脂としてセカンダリ層の被覆樹脂と同等の組成物を適用することによって、着色層を塗布した後の被覆層と光ファイバ素線の被覆層との熱膨張係数をほぼ同レベルとすることができる。この場合、着色層に用いる紫外線硬化型樹脂の硬化度の低下が懸念されるが、これは、光開始剤の種類を変えることや、添加量を増量することで調整可能である。本実施例では、着色層に用いる紫外線硬化樹脂の光開始剤としてはIrgacure907（Ciba Inc.）2.5wt％、Darocur1173（Ciba Inc.）3.3wt％を添加している。
　また、熱膨張係数は、ヤング率を小さくすることでも大きくすることができるが、分子構造によっても変わる傾向がある。たとえば、各官能基の自由回転や主鎖の自由回転が抑制されている場合には、ヤング率を小さくしても熱膨張係数が大きくなるとは限らない。
　なお、光ファイバ素線１４は、石英ガラスからなる外径１２５μｍのガラス光ファイバ１１の外周に、外径１９５μｍのプライマリ層１２を有し、さらにその外周に外径２４５μｍのセカンダリ層１３を有する。また、表１に示す実施例１、３、５、比較例１の光ファイバ着色心線は、図２に示すように光ファイバ素線を作製した後、別工程にて、着色層２１を被覆して外径２５５μｍの光ファイバ着色心線２２とした。
　さらに、表１に示す実施例２、４、比較例２、３の光ファイバテープ心線は、図３に示すように、光ファイバ着色心線２２を４本平面状に平行に並べ、紫外線硬化型樹脂からなるテープ樹脂３１で一括被覆し、光ファイバテープ心線３２とした。なお、実施例２、４の光ファイバテープ心線はそれぞれ実施例１、３の光ファイバ着色心線を、比較例２、３の光ファイバテープ心線はそれぞれ比較例１、実施例５の着色心線を用いて作製した。
　得られた光ファイバ着色心線２２および光ファイバテープ心線３２について、下記の方法にしたがって、被覆層の熱膨張係数と伝送ロスの測定を行った。その結果を表１に示す。
（光ファイバの被覆層の熱膨張係数）　
　熱機械分析装置（メトラー・トレド（株）ＴＭＡ４０）を用いて光ファイバの被覆層のみの熱膨張量（μｍ）を測定した。測定条件は、以下の通りである。
測定条件：付加荷重０荷重、温度範囲－１００～１００℃、昇温速度１０℃／ｍｉｎ
　光ファイバ素線から被覆のみを剥くことにより、被覆層のみからなるサンプルを作製し、サンプルの長手方向について熱膨張係数を測定した。被覆層の熱膨張係数は、被覆層のガラス転移点近傍で大きく変化するので、熱膨張係数は全ての被覆層のガラス転移点を含む範囲に設定することが好ましく、図４に示すように、直線的な範囲、すなわち－５０～２５℃の温度範囲から熱膨張係数を求めた。
（伝送ロスの測定方法）　
　長さ約１ｍの光ファイバ着色心線あるいは光ファイバテープ心線を６０℃に加熱した水に浸漬し、３０日後の伝送ロスを測定した。伝送ロスの測定は、アンリツ（株）製光パルス試験器ＭＷ９０６０Ａを用いて、光後方散乱損失係数（ＯＴＤＲ）法により、波長１．５５μｍを用いて測定した。そして、６０℃の温水に３０日間浸漬した後、伝送ロスが０．１ｄＢ／ｋｍ以上増加していると認められた場合には、使用環境に対する耐性がないと判断し、表１には×印で記した。さらに、６０℃の温水に３０日間浸漬した後、伝送ロスが０．１ｄＢ／ｋｍ以上増加していると認められず、９０日間浸漬した後、伝送ロスが０．１ｄＢ／ｋｍ以上増加していると認められた場合には、使用環境に対する耐性を満足していると判断し、表１には○印を記した。さらに、６０℃の温水に３０日間浸漬した後、伝送ロスが０．１ｄＢ／ｋｍ以上増加していると認められず、９０日間浸漬した後も、伝送ロスが０．１ｄＢ／ｋｍ以上増加していると認められない場合には、使用環境に対する耐性を十二分に満足していると判断し、表１には◎印で記した。また、試験後の光ファイバ着色心線あるいは光ファイバテープ心線を光学顕微鏡にて観察することで、より光ファイバ心線のガラスと被覆層との界面で剥離が発生していることを確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上の説明から明らかなように、本発明の光ファイバ心線によれば、少なくとも軟質層と硬質層との２層の被覆層により被覆されたガラス光ファイバからなる光ファイバ素線に、着色樹脂からなる被覆層よりさらに被覆してなる光ファイバ着色心線であって、光ファイバ素線に着色層を塗布した後の被覆層と光ファイバ素線の被覆層との熱膨張係数の比が０．８７以上である光ファイバ着色心線を用いることによって、６０℃の温水に３０日間浸漬しても伝送ロスが増大しないことを確認できた。また、光ファイバ素線に着色層を塗布した後の被覆層と光ファイバ素線の被覆層との熱膨張係数の比が１．００以上であれば、９０日間浸漬しても伝送ロスが増大しないことを確認できた。
　また、上述の光ファイバ着色心線を複数本平面状に並べ、テープ樹脂により一括被覆した光ファイバテープ心線としてもよい。光ファイバテープ心線の場合には、光ファイバ素線に着色層を塗布した後の被覆層と光ファイバ素線の被覆層との熱膨張係数の比が０．９０以上である光ファイバ着色心線を用いることによって、６０℃の温水に３０日間浸漬しても伝送ロスが増大しないことを確認できた。また、光ファイバ素線に着色層を塗布した後の被覆層と光ファイバ素線の被覆層との熱膨張係数の比が１．００以上であれば、９０日間浸漬しても伝送ロスが増大しないことを確認できた。
　なお、光ファイバ着色心線と光ファイバテープ心線で伝送ロスが増大しない熱膨張係数の比が異なる理由としては、光ファイバテープ心線は光ファイバ着色心線の上にさらにテープ樹脂が被覆されているため、仮にガラスとプライマリ層界面に剥離が発生した場合、光ファイバテープ心線の方が、光ファイバ着色心線に比べて被覆層が厚いため、ガラスに与えられる不均一な力が大きくなるためであると推定される。
　一方、比較例１～３の測定結果から、光ファイバ着色心線の場合には、前述光ファイバ素線に着色層を塗布してなる被覆層と光ファイバ素線の被覆層との熱膨張係数の比が０．８７未満である場合に、伝送ロスの増加が０．１ｄＢ／ｋｍ以上となることが認められた。また、光ファイバテープ心線の被覆層との熱膨張係数の比が０．９０未満である場合に伝送ロスの増加が０．１ｄＢ／ｋｍ以上となることが認められた。
　着色層そのものの熱膨張係数を測定することはできないが、光ファイバ着色心線の被覆層の熱膨張係数が光ファイバ素線の被覆層の熱膨張係数に比べて小さくなるということは、着色層の熱膨張係数が光ファイバ素線の被覆層の熱膨張係数よりも小さくなるということが示唆される。また、一般的に弾性率が高いものは熱膨張係数が小さくなる傾向にあることから、このような場合、着色層の弾性率がセカンダリ層の弾性率よりも高い状態となっていると推定される。このよう状態にあるということは、セカンダリ層と着色層との接触界面には歪が発生しているということである。
　このような歪が発生していると、光ファイバのガラス／被覆層界面に剥離が生じた場合、被覆層に不均一な力を発生させることになり、ガラスに不均一な力を与えることになる。そのため、マイクロベンドロスによる伝送ロスを生じさせる場合がある。
　また、着色層と光ファイバ素線の被覆層において熱膨張率に差がある場合、ヒートサイクル試験のように温度変化が加えられるとセカンダリ層と着色層との接触界面に歪が発生することがある。このような場合にも被覆層に不均一な力を発生させることになり、ガラスに不均一な力を与えることになる。そのため、光ファイバ着色心線の熱膨張係数と光ファイバ素線の熱膨張係数とは等しいことが望ましい。
　本実施例においては、通常のステップインデックス型の屈折率プロファイルを有するシングルモードファイバを使用したが、他のプロファイルを有する光ファイバに対しても本発明が適用可能であることは、当業者にとって明らかである。
　上述したとおり、本発明によれば、使用環境や径時変化、特に水分もしくは高湿度雰囲気に曝されても伝送ロスの増加が抑制された光ファイバ着色心線および光ファイバテープ心線を得ることができる。

Claims (2)

  1. 　光ファイバ着色心線であって、
    　少なくとも軟質層と硬質層との２層の被覆層と、前記被複層により被覆されたガラス光ファイバとを有する光ファイバ素線と、
    　前記光ファイバ素線を被覆する着色層であって、該光ファイバ素線に塗布されることにより形成される着色層とを備え、
    　前記被複層と前記着色層とにより前記光ファイバ着色心線の被覆層を形成し、
    　前記着色層を塗布する前の前記光ファイバ素線の被覆層の熱膨張係数に対する前記着色層を塗布した後の前記光ファイバ着色心線の被覆層の熱膨張係数の比が０．８７以上であることを特徴とする光ファイバ着色心線。
  2. 　請求項１記載の光ファイバ着色心線を複数本平面状に並べ、テープ樹脂により一括被覆してなる光ファイバテープ心線であって、
    　前記光ファイバ素線の被覆層の熱膨張係数に対する前記着色層を塗布した後の前記光ファイバ着色心線の被覆層の熱膨張係数の比が０．９０以上であることを特徴とする光ファイバテープ心線。
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