WO2021187514A1 - 光ファイバ心線、光ファイバケーブル及び光ファイバテープ心線 - Google Patents

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WO2021187514A1
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layer
core wire
primary layer
primary
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PCT/JP2021/010778
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稔 笠原
悦宏 新子谷
望月　浩二
昌宏 矢部
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古河電気工業株式会社
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    • 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 wire, an optical fiber cable, and an optical fiber tape core wire. More specifically, the present invention relates to an optical fiber core wire, an optical fiber cable, and an optical fiber tape core wire capable of suppressing transmission loss (microbend loss) due to microbend.
  • an optical fiber such as a glass optical fiber has at least two coating layers such as a primary layer (also referred to as a primary coating layer) and a secondary layer (also referred to as a secondary coating layer). Is formed, and this is used as an optical fiber core wire.
  • a primary layer also referred to as a primary coating layer
  • a secondary layer also referred to as a secondary coating layer
  • the elastic modulus of the primary layer is small and the secondary layer is formed. It was common to increase the elastic modulus of. Further, while reducing the coating thickness of the coating layer in the optical fiber in order to increase the density and multicenter of the optical cable, the elastic modulus (Young's modulus) of the secondary layer is further increased in order to compensate for the lateral pressure characteristics and the like.
  • the technology is provided (see, for example, Patent Document 1 and the like).
  • optical fibers are desired to have good transmission characteristics even in a low temperature environment of about -60 ° C.
  • there is a technique that it is necessary to make adjustments such as making the sum of the contraction stress indexes defined based on the Young's modulus, the cross-sectional area, the effective linear expansion coefficient, etc. of the coating layer at ⁇ 40 ° C. below a certain value. It is provided (see, for example, Patent Document 2 and the like).
  • the elastic modulus is adjusted as described in Patent Document 1 and described in Patent Document 2. It was difficult to suppress the transmission loss in a low temperature environment such as -60 ° C only by adjusting the parameters such as the shrinkage stress index.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and even an optical fiber having a high microbend sensitivity can suppress a transmission loss (microbend loss) in a low temperature environment such as -60 ° C.
  • the purpose of the present invention is to provide a core wire, an optical fiber cable, and an optical fiber tape core wire.
  • the primary layer that covers the optical fiber around the optical fiber and the secondary layer that covers the primary layer around the primary layer are in this order. It is an optical fiber core wire formed by The effective core cross-sectional area A eff at a wavelength of 1550 nm of the optical fiber is 130 ⁇ m 2 or more.
  • the coating thickness of the primary layer is P ( ⁇ m)
  • the coating thickness of the secondary layer is S ( ⁇ m)
  • the coefficient of thermal expansion of the primary layer is ⁇ P (/ K)
  • the elastic modulus (primary elastic modulus) of the primary layer is determined by PISM (MPa).
  • the elastic modulus (secondary elastic modulus) of the secondary layer is determined by SISM (MPa). , At least one of the conditions of the following formula (I) and the condition of the formula (II) is satisfied.
  • the optical fiber core wire according to the present invention is characterized in that, in the present invention described above, the ratio (S / P) of the coating thickness P of the primary layer to the coating thickness S of the secondary layer is less than 1. ..
  • the elastic modulus of the secondary layer (secondary modulus) S ISM is equal to or less than 2000 MPa.
  • optical fiber cable according to the present invention is characterized by including the above-mentioned optical fiber core wire according to the present invention.
  • optical fiber tape core wire according to the present invention is characterized by including a plurality of the above-mentioned optical fiber core wires according to the present invention.
  • the optical fiber Since the present invention satisfies at least one of the condition of the degree of freedom of the primary layer shown in the formula (I) and the condition of the rigidity of the secondary layer shown in the formula (II), the optical fiber is satisfied.
  • Transmission loss (microbend loss) in a low temperature environment for example, -60 ° C.
  • an optical fiber having a large effective core cross-sectional area A eff at a fiber wavelength of 1550 nm and high microbend sensitivity is used.
  • an optical fiber core wire capable of suppressing transmission loss in a low temperature environment.
  • optical fiber cable and the optical fiber tape core wire provided with the optical fiber core wire according to the present invention enjoy the effect of the above-mentioned optical fiber core wire and are in a low temperature environment (for example, ⁇ 60 ° C., etc.).
  • An optical fiber cable or an optical fiber tape core wire provided with an optical fiber core wire capable of suppressing transmission loss.
  • the optical fiber core wire 1 In the optical fiber core wire 1 according to the present invention, at least two coating layers (primary layer 11 and secondary layer 12) for covering the optical fiber 10 around the optical fiber 10 are formed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the optical fiber core wire 1.
  • 1 is an optical fiber core wire
  • 10 is an optical fiber
  • 11 is a primary layer (primary coating layer)
  • 12 is a secondary layer (secondary coating layer).
  • a primary layer (primary coating layer) 11 is formed around the optical fiber 10
  • a secondary layer (secondary coating layer) 12 is formed around the primary layer 11. Since the transmission loss of the optical fiber 10 increases due to various external stresses and microbends generated by the external stresses, it is necessary to protect the optical fiber 10 from such external stresses, and generally, a protective layer is used. As a result, a coating having a two-layer structure of a primary layer 11 and a secondary layer 12 is applied.
  • the optical fiber 10 such as a glass optical fiber is not particularly limited, but in the present invention, the effective core cross-sectional area A eff (details will be described later) at a wavelength of 1550 nm of the optical fiber 10 is large, and the microbend sensitivity is high. High optical fiber 10 can be preferably used.
  • an optical fiber 10 having an effective core cross-sectional area (effective core cross-sectional area) A eff of 130 ⁇ m 2 or more ( ⁇ 130 ⁇ m 2 ) at a wavelength of 1550 nm is used.
  • a eff is an index of microbend sensitivity, and the larger A eff is, the higher the micro bend sensitivity is (generally, it is said that the micro bend sensitivity is high when A eff > 100 ⁇ m 2). Therefore, when the A eff is 130 ⁇ m 2 or more, the optical fiber 10 has a high microbend sensitivity without any problem, and the present invention can cope with such a thing.
  • the effective core cross-sectional area (effective core cross-sectional area) A eff at a wavelength of 1550 nm is larger than 130 ⁇ m 2 (> 130 ⁇ m 2).
  • the effective core cross-sectional area (effective core cross-sectional area) A eff at a wavelength of 1550 nm is expressed by the formula (MFD) 2 ⁇ ⁇ ⁇ k / 4 (in addition, MFD is a mode field diameter ( ⁇ m). k is a constant.), For example, it is described in C-3-76 and C-3-77 of the 1999 Proceedings of the Electronics Society Conference of the Society of Electronics, Information and Communication Engineers.
  • the primary layer 11 formed around the optical fiber 10 is, for example, an inner layer in contact with quartz glass constituting the glass optical fiber when the optical fiber 10 is a glass optical fiber, and generally has a relatively small elastic coefficient.
  • a soft resin is used.
  • the outer layer of the primary layer 11 is generally coated with a secondary layer 12 using a hard resin having a relatively large elastic modulus.
  • the constituent materials of the primary layer 11 and the secondary layer 12 include ultraviolet curable resins such as oligomers, diluting monomers, photoinitiators, silane coupling agents, sensitizers, lubricants, and the above-mentioned various additives.
  • Ingredients can be preferably used (note that the additives are not limited to these, and conventionally known additives and the like used for ultraviolet curable resins and the like can be widely used).
  • the oligomer conventionally known materials such as polyether urethane acrylate, epoxy acrylate, polyester acrylate, and silicone acrylate can be used.
  • diluting monomer a monofunctional monomer, a polyfunctional monomer or the like can be used as the diluting monomer.
  • the coating thickness of the primary layer 11 is P ( ⁇ m)
  • the coating thickness of the secondary layer 12 is S ( ⁇ m)
  • the coefficient of thermal expansion of the primary layer 11 is ⁇ P (/ K)
  • the elastic modulus of the primary layer 11 (primary elastic modulus) is PISM (MPa)
  • the elastic modulus (secondary elastic modulus) of the secondary layer 12 is set to SISM (MPa)
  • at least one of the conditions of the following formula (I) and the condition of formula (II) is satisfied.
  • the formula (I) is obtained by multiplying the coefficient of thermal expansion ⁇ P of the primary layer 11 by the elastic modulus PISM of the primary layer 11, and is a condition indicating the degree of freedom (movability) of the primary layer 11 (movability).
  • the unit is MPa / K, but it is not particularly included in the formula (I).
  • the degree of freedom required by the formula (I) is high, and the primary layer 11 is easily moved inside the optical fiber core wire 1 (between the optical fiber 10 and the secondary layer 12). If there is, it is considered that even if the optical fiber core wire 1 is finely bent, the fine bending can be relaxed by the primary layer 11. As a result, it becomes difficult to transmit the fine bending behavior to the optical fiber 10, and it is considered that the transmission loss (microbend loss) can be suppressed.
  • Equation (II) is the product of the ratio of coating thickness (S / P) to the ratio of elastic modulus ( SISM / P ISM ) with respect to the primary layer, and is the rigidity of the secondary layer 12. Show the conditions.
  • the secondary layer 12 is basically the outermost layer of the optical fiber core wire 1, and the rigidity of the secondary layer 12 obtained by the equation (II) affects the rigidity of the entire optical fiber core wire 1 so to speak.
  • the rigidity of the secondary layer 12 is relatively high, it becomes difficult to bend the secondary layer 12 or the optical fiber core wire 1 when the optical fiber core wire 1 is slightly bent. Therefore, the rigidity of the secondary layer 12 is increased. If the property is excessive, it becomes difficult to release stress from the secondary layer 12 for fine bending of the optical fiber 10. From the above, it is necessary to suppress the rigidity of the secondary layer 12 represented by the equation (II) to a certain degree even in a low temperature environment.
  • satisfying at least one of the above-mentioned conditions of the formula (I) and the condition of the formula (II) is, in other words, the condition of the following formula (I') and the condition of the formula (II'). The case where both of the above conditions are satisfied is excluded.
  • the reason for excluding the case where both the condition of the formula (I') and the condition of the formula (II') are satisfied will be described.
  • the primary layer 11 which is relatively soft at room temperature also becomes hard (note that the secondary layer 12 is also hard at room temperature), so that the relaxation effect of the primary layer 11 does not function so much.
  • the rigidity of the secondary layer 12 when the rigidity of the secondary layer 12 is as low as 1000 or less (the condition shown in the equation (II) is satisfied), the stress is released to the secondary layer 12 without being affected by the degree of freedom of the primary layer 11. Is thought to be possible.
  • the rigidity of the secondary layer 12 when the rigidity of the secondary layer 12 is higher than 1000 (the condition shown in the formula (II') is satisfied), the degree of freedom of the primary layer 11 is 600 or more (the condition shown in the formula (I') is satisfied. In the case of.), The stress generated by the fine bending cannot be released to the rigid secondary layer 12. In this case, the generated stress is transmitted to the optical fiber 10 side, and as a result, the transmission loss (microbend loss) is increased.
  • the degree of freedom of the primary layer 11 is low. Since it becomes hard at a low temperature and becomes more difficult to bend, it is considered that stress is not easily transmitted to the optical fiber 10 side and transmission loss (microbend loss) can be suppressed.
  • the degree of freedom of the primary layer 11 represented by the formula (I) does not satisfy the condition of the formula (II) that the rigidity of the secondary layer 12 represented by the formula (II) is higher than 1000 (that is, the condition of the formula (II') is not satisfied. In the case of)), it is preferably 50 MPa / K or more and less than 600 MPa / K. When the rigidity of the secondary layer 12 is 1000 or less (that is, the condition of the formula (II) is satisfied), it is preferably 50 to 7500 MPa / K.
  • the rigidity of the secondary layer 12 represented by the formula (II) is when the degree of freedom of the primary layer 11 represented by the formula (I) is less than 600 MPa / K (that is, the condition of the formula (I) is satisfied). Is preferably 25 to 9000 MPa / K. Further, when the degree of freedom of the primary layer 11 is 600 MPa / K or more (that is, the condition of the formula (I) is not satisfied (the condition of the formula (I') is satisfied)), it is less than 1000 ( ⁇ 1000). It is preferable to set it to 25 to 1000, and it is particularly preferable to set it to 25 to 1000.
  • the degree of freedom of the primary layer 11 determined by the formula (I) or the rigidity of the secondary layer 12 determined by the formula (II) satisfies the above-mentioned conditions.
  • the optical fiber core wire 1 that is, the freedom of the primary layer 11.
  • Degree of freedom ⁇ P ⁇ P ISM (MPa / K) is lower than 600, or the rigidity (S / P) ⁇ ( SISM / P ISM ) of the secondary layer 12 is not 1000 or less.
  • the degree of freedom of the secondary layer 12 is generally the secondary layer 12.
  • the degree of freedom of the primary layer 11 tends to decrease as the rigidity increases.
  • Standards for example, 0.05 dB / km or less
  • the condition of the degree of freedom of the primary layer 11 (formula (formula)) based on the relationship between the degree of freedom of the primary layer 11 and the transmission loss described above. I)
  • the condition of the rigidity of the secondary layer 12 (Equation (II)) is selected as the above-mentioned range from the relationship between the rigidity of the secondary layer 12 and the transmission loss.
  • the value of the coefficient of thermal expansion ⁇ P of the primary layer 11 affects the parameter of the above formula (I), but the coefficient of thermal expansion ⁇ P of the primary layer 11 is changed because the parameter of the formula (I) is provided. , 250 to 2500 / K is preferable.
  • the coefficient of thermal expansion of the primary layer 11 By setting the coefficient of thermal expansion of the primary layer 11 to such a range, the degree of freedom of the primary layer 11 represented by the formula (I) can be set to an appropriate range.
  • the coefficient of thermal expansion of the primary layer 11 may be measured by, for example, the method described in the following [Example].
  • the elastic modulus (primary modulus) P ISM primary layer 11 for having a parameter represented by the formula (I) and formula (II) is preferably set to 0.2 ⁇ 3.0 MPa However, the range is not particularly limited. In general, when the elastic modulus is increased, the coefficient of thermal expansion decreases, and it is preferable to determine the elastic modulus PISM of the primary layer 11 in consideration of the balance between the two.
  • the elastic modulus of the secondary layer 12 to comprise a parameter of the formula (II) (secondary modulus) S ISM is preferably set to 2000MPa or less ( ⁇ 2000MPa). By setting the elastic modulus of the secondary layer 12 to 2000 MPa or less, the rigidity of the secondary layer 12 represented by the formula (II) can be set within an appropriate range.
  • the elastic modulus of the secondary layer 12 is particularly preferably 500 to 2000 MPa.
  • the elastic modulus of each of the primary layer 11 and the secondary layer 12 may be measured by, for example, the method described in the following [Example].
  • the elastic modulus of the primary layer 11 corresponds to the so-called In-situ Modulus (ISM)
  • the elastic modulus of the secondary layer 12 corresponds to the so-called 2.5% Second Modulus (Secant Modulus).
  • the loss level of transmission loss at a wavelength of 1550 nm can be suppressed to a value smaller than 0.05 dB / km at a wavelength of 1550 nm (1.55 ⁇ m).
  • the coating thickness P of the primary layer 11 is preferably 10 to 60 ⁇ m
  • the coating thickness S of the secondary layer 12 is preferably 10 to 60 ⁇ m.
  • the thickness of each layer is not limited to these values and can be changed arbitrarily.
  • the ratio (S / P) of the coating thickness P of the primary layer 11 and the coating thickness S of the secondary layer 12 is preferably less than 1 ( ⁇ 1). If the ratio is less than 1 (that is, the primary layer 11 is thicker than the secondary layer 12), the secondary layer 12 is relatively flexible, which leads to the primary layer 11 becoming easier to move, and the suppression of transmission loss is efficient. You can plan well.
  • the elastic modulus of the primary layer 11 and the secondary layer 12 and the coefficient of thermal expansion of the primary layer 11 are adjusted by, for example, the components such as the ultraviolet curable resin constituting the primary layer 11 and the secondary layer 12 and the manufacturing conditions of these layers. It can be carried out by adjusting the above.
  • the type, molecular weight and content of the oligomer in the ultraviolet curable resin and the like constituting the primary layer 11 and the secondary layer 12 the type and addition amount of the diluted monomer, the type and content of other components, the irradiation intensity, etc.
  • the elastic modulus of the primary layer 11 and the secondary layer 12 can be adjusted depending on the conditions of ultraviolet curing and the like.
  • the elastic modulus can be increased by reducing the molecular weight of the oligomer or increasing the content or functional group of the diluted monomer to be added, so these may be used as parameters for adjustment.
  • the crosslink density becomes high and the shrinkage also becomes large, so it is preferable to adjust in consideration of the balance.
  • the optical fiber core wire 1 for example, first, a preform containing quartz glass as a main component is heated and melted by a drawing furnace (not shown) to obtain a quartz glass optical fiber (glass optical fiber 10).
  • a liquid ultraviolet curable resin is applied to the glass optical fiber 10 using a coating die, and then the ultraviolet curable resin applied by an ultraviolet irradiation device (UV irradiation device) (not shown) is irradiated with ultraviolet rays. Cure the ingredients.
  • UV irradiation device ultraviolet irradiation device
  • the optical fiber core wire 1 in which the glass optical fiber 10 is coated with the primary layer 11 and the secondary layer 12 is manufactured.
  • the type of ultraviolet curable resin, the intensity of ultraviolet irradiation during the curing treatment, and the like are determined so that the coefficient of thermal expansion and elastic modulus of the primary layer 11 and the elastic modulus of the secondary layer 12 are within a predetermined range. It is preferable to control as appropriate.
  • the optical fiber core wire 1 according to the present invention described above is at least one of the condition of the degree of freedom of the primary layer 11 shown in the formula (I) and the condition of the rigidity of the secondary layer 12 shown in the formula (II). Since the two conditions are satisfied, even when an optical fiber 10 having a large effective core cross-sectional area A eff at a wavelength of 1550 nm and a high microbend sensitivity is used, the optical fiber 10 is used in a low temperature environment (for example, for example).
  • an optical fiber core wire 1 capable of suppressing a transmission loss (microbend loss) at (-60 ° C.) and suppressing a transmission loss in a low temperature environment.
  • the present invention can be widely used as an optical fiber core wire 1 constituting an optical fiber tape core wire or as an optical fiber core wire 1 housed in an optical fiber cable. Further, the optical fiber cable and the optical fiber tape core wire configured by providing the optical fiber core wire 1 according to the present invention enjoy the effect of the optical fiber core wire 1 described above. That is, the present invention transmits in a low temperature environment (for example, ⁇ 60 ° C.) even when an optical fiber 10 having a large effective core cross-sectional area A eff at a wavelength of 1550 nm and a high microbend sensitivity is used. Provided is an optical fiber cable or an optical fiber tape core wire provided with an optical fiber core wire 1 capable of suppressing loss.
  • the configuration of the optical fiber cable is not particularly shown, it can be a conventionally known optical fiber cable, for example, a configuration in which the optical fiber core wire 1 according to the present invention is provided and an outer skin (sheath) is coated on the outer periphery thereof.
  • the composition is not particularly limited.
  • the configuration of the optical fiber cable or the like covered with) is arbitrary. Therefore, a conventionally known optical fiber cable configuration can be used, including configurations other than those described above.
  • optical fiber drop cable in which a pair of notches formed in the longitudinal direction are formed on both sides of the optical fiber cable, and a support portion having a built-in support wire is arranged if necessary. I do not care.
  • the configuration of the optical fiber cable is not limited to the above configuration, and for example, the type and thickness of the material constituting the outer skin (sheath), the number and size of the optical fiber core wires 1, and the type of tension member. , The number and size can be freely selected. Further, the outer diameter and cross-sectional shape of the optical fiber cable, the shape and size of the notch, the presence or absence of the notch formation, and the like can be freely selected.
  • the configuration of the optical fiber tape core wire including a plurality of optical fiber core wires 1 is not particularly shown, a plurality of optical fiber core wires 1 according to the present invention are provided in parallel arrangement or the like, and a predetermined tape material or the like is provided.
  • a conventionally known configuration of an optical fiber tape core wire which is connected or covered with a wire can be adopted, and the optical fiber tape core wire includes any of a flat ribbon wire, a rollable ribbon wire, and the like.
  • a plurality of optical fiber core wires 1 may be arranged in parallel and connected and integrated by a connecting portion made of an ultraviolet curable resin or the like.
  • the number (number of cores) of the optical fiber core wires 1 in the optical fiber tape core wire can also be, for example, 4 cores, 8 cores, 12 cores, 24 cores, etc. There is no particular limitation on the number of lines 1 and the like, and they can be freely selected.
  • the configuration of the optical fiber core wire 1 has been described by showing a configuration in which a primary layer 11 is formed around the optical fiber 10 and a secondary layer 12 is formed around the primary layer 11 in this order.
  • a colored layer 13 may be formed around the secondary layer 12 (referred to as an optical fiber colored core wire 1).
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the structure of the optical fiber core wire 1.
  • the primary layer 11 and the secondary layer 12 described above are configured as the constituent materials of the colored layer 13.
  • components such as the above-mentioned various additives such as oligomers, diluting monomers, photoinitiators, silane coupling agents, sensitizers, pigments, lubricants, etc., which are the ultraviolet curable resins listed as the components to be used. Can be done.
  • the secondary layer 12 may be colored and used as the colored secondary layer 12 as the outermost layer of the optical fiber core wire 1.
  • the colored secondary layer 12 can be obtained by adding a coloring material mixed with a pigment, a lubricant, or the like to the secondary layer 12.
  • the content of the coloring material in the colored secondary layer 12 may be appropriately determined depending on the content of the pigment contained in the coloring material, the type of other components such as the ultraviolet curable resin, and the like.
  • the specific structure, shape, etc. at the time of carrying out the present invention may be other structures, etc. as long as the object of the present invention can be achieved.
  • the cable cutoff wavelength of the optical fiber core wire is 1260 nm to 1520 nm. Further, the examination was conducted mainly on the optical fiber having a glass diameter of about 125 ⁇ m, but even when the glass diameter is set to 100 ⁇ m or 80 ⁇ m, the conditions of the formulas (I) and (II) are satisfied. The desired properties were confirmed.
  • the primary layer and the secondary layer were manufactured using a commercially available ultraviolet curable resin (oligomer, diluted monomer, photoinitiator, silane coupling agent, sensitizer, lubricant, etc.).
  • a commercially available ultraviolet curable resin oligomer, diluted monomer, photoinitiator, silane coupling agent, sensitizer, lubricant, etc.
  • the type of the ultraviolet curable resin and the ultraviolet irradiation conditions for example, so as to have the values shown in Table 1).
  • UV curing conditions, etc. depending on the weight average molecular weight, content, type and number of functional groups in the dilute monomer, content, type of photoinitiator, UV irradiation intensity, etc.
  • UV curing conditions, etc. depending on the weight average molecular weight, content, type and number of functional groups in the dilute monomer, content, type of photoinitiator, UV irradiation intensity, etc.
  • Example 1 and Comparative Example 1 the primary layer and the secondary layer use the same material, and the coating thickness and the manufacturing conditions of the primary layer and the secondary layer (ultraviolet irradiation intensity, etc. The same) was changed (adjusted) and manufactured.
  • Example 2 and Comparative Example 2 were produced by using common materials for the primary layer and the secondary layer, and changing (adjusting) the coating thickness and the production conditions of the primary layer and the secondary layer, respectively.
  • Examples 3 to 5 the materials of the primary layer are different and the materials of the secondary layer are common in Examples 3 and 4, and the materials of the primary layer are common and the materials of the secondary layer are common in Examples 4 and 5. Different (the materials of the primary layer and the secondary layer are different in Examples 3 and 5), and the coating thickness and the production conditions of the primary layer and the secondary layer were changed (adjusted), respectively. Examples 6 and 7 were produced by using common materials for the primary layer and the secondary layer, and changing (adjusting) the coating thickness and the production conditions of the primary layer and the secondary layer, respectively.
  • Elastic modulus of the primary layer was measured by the following method. First, a few mm of the primary layer and the secondary layer in the middle part of the optical fiber are peeled off using a commercially available stripper, and then one end of the optical fiber on which the coating is formed is fixed on the slide glass with an adhesive and coated. A load F is applied to the other end of the optical fiber in which the above is formed. In this state, the displacement ⁇ of the primary layer at the boundary between the stripped portion and the coated portion was read with a microscope.
  • ISM In-situ Modulus
  • P ISM elastic modulus of the primary layer MPa
  • the slope of the graph shows the displacements ([delta]) relative to F / [delta] is a load (F)
  • l is the sample length (e.g. 10mm)
  • D P / D G is the primary it is the ratio of the outside diameter of the layer (D P) ( ⁇ m) and the outer diameter of the optical fiber (D G) ( ⁇ m).
  • the outer diameter of the primary layer and the outer diameter of the optical fiber were measured by observing the cross section of the optical fiber cut by the fiber cutter with a microscope (see also (3) described later).
  • Coefficient of thermal expansion of the primary layer The method of calculating the coefficient of thermal expansion of the primary layer (coefficient of thermal expansion of -50 ° C to 25 ° C) will be described below (specifically, Furukawa Denko Jiho No. 122 (September 2008), "Optical fiber”. The method for measuring thermal strain / thermal stress generated in the coating layer ”and“ 4-3 ”was followed. The outline is shown below).
  • TMA thermomechanical analysis For the measurement of the coefficient of thermal expansion, a commercially available TMA thermomechanical analysis (METTTLER Toledo TMA 40) was used to measure the longitudinal direction and the outer diameter direction. The measurement conditions are: applied load: 0 load, temperature range: cooling rate at -10 ° C / min at 25 ° C to -100 ° C, holding time at -100 ° C for 10 minutes, and heating rate at -100 ° C to 100 ° C. The temperature was set to 10 ° C./min.
  • the measurement was performed using a tube coating sample (tube sample) in the tension mode, and in the outer diameter direction, the measurement was performed using the fiber sample and the tube coating sample (tube sample) in the compression mode.
  • each line is based on -50 ° C, which is near the glass transition temperature of the primary layer.
  • the linear expansion coefficient is obtained from the inclination of the temperature range of -50 ° C to 25 ° C, which is the range in which the measurement result changes linearly.
  • the coefficient of thermal expansion of the primary layer and the secondary layer (coefficient of thermal expansion of -50 ° C to 25 ° C) is the tensile mode (longitudinal direction) of the tube coating sample (tube sample) and the compression mode (outside) of each of the fiber sample and tube sample. It was estimated from the coefficient of linear expansion (in the radial direction).
  • the coefficient of thermal expansion of the primary layer (the coefficient of thermal expansion of ⁇ 50 ° C. to 25 ° C., hereinafter simply referred to as the “coefficient of thermal expansion” including the secondary layer)
  • the coefficient of thermal expansion of the secondary layer is used.
  • the coefficient was calculated.
  • the glass transition temperature of the primary layer is as low as about -50 ° C. In the temperature range above the glass transition temperature such as -50 ° C to 25 ° C, the primary layer of the tube coating sample (tube sample) is in a rubber state, and the elastic modulus is significantly smaller than that of the secondary layer. Can expand and contract freely.
  • the coefficient of thermal expansion of the secondary layer is obtained by doubling the coefficient of linear expansion in the outer radial direction and adding the coefficient of linear expansion in the longitudinal direction, and the coefficient of thermal expansion of the secondary layer is calculated by the following formula (Y).
  • ⁇ S is the coefficient of thermal expansion (volume coefficient of thermal expansion) (/ K) of the secondary layer
  • ⁇ SL is the coefficient of linear expansion in the longitudinal direction of the secondary layer (/ K)
  • ⁇ SR is the coefficient of linear expansion in the outer diameter direction of the secondary layer.
  • the coefficient of linear expansion (/ K) is shown.
  • the coefficient of thermal expansion of the primary layer (coefficient of thermal expansion of ⁇ 50 ° C. to 25 ° C.) was calculated from the following formula (Z).
  • ⁇ P is the coefficient of thermal expansion (volume of thermal expansion) (/ K) of the primary layer
  • ⁇ S is the coefficient of thermal expansion (volume of thermal expansion) (/ K) of the secondary layer (formula (Z). calculated by Y).
  • alpha FR coefficient of linear expansion (/ K in the outer diameter direction of the fiber samples)
  • D G is the outer diameter (about 125 ⁇ m optical fiber)
  • an outer diameter of D P is the primary layer ([mu] m)
  • D S is the outer diameter of which indicates the outer diameter of the secondary layer ([mu] m), respectively (primary layer, "the outer diameter of the optical fiber + (coating thickness ⁇ 2 primary layer)", the outer diameter of the secondary layer, " It was calculated as "outer diameter of the primary layer + (coating thickness of the secondary layer x 2)".)
  • the transmission loss in a low temperature environment (-60 ° C.) was measured. Specifically, the optical fiber core wire was placed in a heat cycle tank, and the transmission loss was measured while performing a heat cycle test at ⁇ 60 ° C. to 85 ° C. for 3 cycles.
  • the transmission loss is measured by measuring the transmission loss at a wavelength of 1550 nm (1.55 ⁇ m) at ⁇ 60 ° C., and the transmission loss is 0.05 dB / km or less (0.05 dB / km or less). The case was passed, and the case exceeding 0.05 dB / km was rejected.) Was used as the criterion.
  • Examples 1 to 7 are of the formulas (I) and (II), which satisfy at least one condition of the formulas (I) and (II).
  • the optical fiber core wire satisfying both conditions is transmitted in a low temperature environment when an optical fiber having a fiber effective cross-sectional area of 130 ⁇ m 2 or more at a wavelength of 1550 nm and having high microbend sensitivity is used as the optical fiber.
  • the loss (microbend loss) was 0.05 dB / km or less, and the transmission loss could be suppressed.
  • the optical fiber core wires of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 which do not satisfy both the conditions of the formula (I) and the formula (II) have a transmission loss of more than 0.05 dB / km, and the transmission loss can be suppressed. There wasn't.
  • Optical fiber core wire optical fiber colored core wire
  • Optical fiber 11 Primary layer (primary coating layer) 12 ; Secondary layer (secondary coating layer) 13 ; Colored layer

Abstract

【課題】マイクロベンド感度が高い光ファイバでも、－６０℃程度の低温環境下での伝送損失を抑制することができる光ファイバ心線、光ファイバケーブル及び光ファイバテープ心線を提供すること。 【解決手段】本発明は、式（Ｉ）に示したプライマリ層１１の自由度の条件、及び式（II）に示したセカンダリ層１２の剛直性の条件のうち少なくとも１つを具備するので、光ファイバ１０の波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積Ａｅｆｆが大きい、マイクロベンド感度が高い光ファイバ１０を用いた場合であっても、低温環境下における伝送損失を抑え、低温環境下での伝送損失を抑制することができる光ファイバ心線１を提供する。また、かかる光ファイバ心線１を備えた光ファイバケーブル等は、前記した光ファイバ心線１が奏する効果を享受し、低温環境下における伝送損失を抑えることができる光ファイバ心線１を備えた光ファイバケーブル等となる。

Description

光ファイバ心線、光ファイバケーブル及び光ファイバテープ心線
　本発明は光ファイバ心線、光ファイバケーブル及び光ファイバテープ心線に関する。さらに詳しくは、マイクロベンドによる伝送損失（マイクロベンドロス）を抑制することができる光ファイバ心線、光ファイバケーブル及び光ファイバテープ心線に関する。
　近年、インターネットの普及に伴い、光ファイバを一般家庭に直接引き込んで高速通信サービスを実現するＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ　Ｔｏ　Ｔｈｅ　Ｈｏｍｅ）が急速に拡大している。
　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等によって伝送損失（光伝送損失）が増加する一方、光ファイバの伝送損失を低減させるべく、光ファイバの耐マイクロベンド特性の向上が求められている。 外的応力から光ファイバを保護するために、ガラス光ファイバ等の光ファイバには、プライマリ層（一次被覆層とも呼ばれる。）及びセカンダリ層（二次被覆層とも呼ばれる。）といった少なくとも２つの被覆層が形成され、これを光ファイバ心線として用いている。
　マイクロベンドが原因で生じる伝送損失（本発明において「マイクロベンドロス」と同視する。以下同じ。）についてかかる被覆層を形成して抑制するためには、プライマリ層の弾性率を小さく、かつセカンダリ層の弾性率を大きくすることが一般的であった。また、光ケーブルを高密度多心化するために光ファイバにおける被覆層の被覆厚さを薄くする一方、側圧特性等を補償するために、セカンダリ層の弾性率（ヤング率）をさらに大きくするような技術が提供されている（例えば、特許文献１等を参照。）。
　加えて、海底や陸上寒地等での適用を可能とするため、光ファイバは－６０℃程度の低温環境下でも良好な伝送特性が望まれている。低温環境下で良好な伝送特性を維持するためには、プライマリ層のガラス転移点を低くすることが一般的である。また、例えば、被覆層の－４０℃におけるヤング率、断面積、そして実効線膨張係数等に基づいて定義される収縮応力指数の総和を一定値以下にする等の調整が必要であるという技術が提供されている（例えば、特許文献２等を参照。）。
特開平６－１１６３４号公報（［請求項２］～［請求項４］等。） 国際公開第２００２／０６６３９０号
　しかしながら、例えば、光ファイバの有効コア断面積Ａｅｆｆが大きい、マイクロベンド感度が高い光ファイバにあっては、前記した特許文献１に記載されるような弾性率の調整や、特許文献２に記載されるような収縮応力指数等のパラメータの調整だけでは、－６０℃等の低温環境下での伝送損失を抑えることが困難であった。
　本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、マイクロベンド感度が高い光ファイバでも、－６０℃等の低温環境下での伝送損失（マイクロベンドロス）を抑制することができる光ファイバ心線、光ファイバケーブル及び光ファイバテープ心線を提供することにある。
　前記の課題を解決するために、本発明に係る光ファイバ心線は、光ファイバの周囲に当該光ファイバを被覆するプライマリ層、前記プライマリ層の周囲に当該プライマリ層を被覆するセカンダリ層がこの順で形成された光ファイバ心線であって、
　前記光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積Ａｅｆｆが１３０μｍ２以上であり、
　前記プライマリ層の被覆厚さをＰ（μｍ）、
　前記セカンダリ層の被覆厚さをＳ（μｍ）、
　前記プライマリ層の熱膨張係数をβＰ（／Ｋ）、
　前記プライマリ層の弾性率（プライマリ弾性率）をＰＩＳＭ（ＭＰａ）、
　前記セカンダリ層の弾性率（セカンダリ弾性率）をＳＩＳＭ（ＭＰａ）、
とした場合に、下記式（Ｉ）の条件及び式（II）の条件のうち少なくとも１つの条件を具備することを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　本発明に係る光ファイバ心線は、前記した本発明において、前記プライマリ層の被覆厚さＰ及び前記セカンダリ層の被覆厚さＳの比（Ｓ／Ｐ）が１未満であることを特徴とする。
　本発明に係る光ファイバ心線は、前記した本発明において、前記セカンダリ層の弾性率（セカンダリ弾性率）ＳＩＳＭが２０００ＭＰａ以下であることを特徴とする。
　本発明に係る光ファイバケーブルは、前記した本発明に係る光ファイバ心線を備えたことを特徴とする。
　本発明に係る光ファイバテープ心線は、前記した本発明に係る光ファイバ心線を複数本備えたことを特徴とする。
　本発明は、式（Ｉ）に示したプライマリ層の自由度の条件、及び式（II）に示したセカンダリ層の剛直性の条件のうち少なくとも１つの条件を具備するようにしているので、光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積Ａｅｆｆが大きい、マイクロベンド感度が高い光ファイバを用いた場合であっても、低温環境下（例えば、－６０℃等。）における伝送損失（マイクロベンドロス）を抑えることができ、低温環境下での伝送損失を抑制することができる光ファイバ心線を提供する。
　また、本発明に係る光ファイバ心線を備えた光ファイバケーブルや光ファイバテープ心線は、前記した光ファイバ心線が奏する効果を享受し、低温環境下（例えば、－６０℃等。）における伝送損失を抑えることができる光ファイバ心線を備えた光ファイバケーブルや光ファイバテープ心線となる。
光ファイバ心線の構造の一例を示した断面図である。 光ファイバ心線の構造の他の例を示した断面図である。
　以下、本発明の一態様を説明する。本発明に係る光ファイバ心線１は、光ファイバ１０の周囲にかかる光ファイバ１０を被覆する少なくとも２つの被覆層（プライマリ層１１及びセカンダリ層１２）が形成されている。
（１）光ファイバ心線１の構造：
　図１は、光ファイバ心線１の構造の一例を示した断面図である。図１中、１は光ファイバ心線、１０は光ファイバ、１１はプライマリ層（一次被覆層）、１２はセカンダリ層（二次被覆層）、をそれぞれ示す。
　図１の構成にあっては、光ファイバ１０の周囲にプライマリ層（一次被覆層）１１、プライマリ層１１の周囲にセカンダリ層（二次被覆層）１２が形成されている。光ファイバ１０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等によって伝送損失が増加するため、そのような外的応力から光ファイバ１０を保護する必要があり、一般的には、保護層として、プライマリ層１１とセカンダリ層１２との二層構造からなる被覆が施されている。
　ガラス光ファイバ等の光ファイバ１０は、特に制限はないが、本発明にあっては、光ファイバ１０の波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積Ａｅｆｆ（詳しくは後記する。）が大きい、マイクロベンド感度が高い光ファイバ１０を好ましく使用することができる。
　本発明にあっては、光ファイバ１０として、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積（実効コア断面積）Ａｅｆｆが１３０μｍ２以上（≧１３０μｍ２）の光ファイバ１０を使用する。光ファイバ１０においてＡｅｆｆはマイクロベンド感度の指標となり、Ａｅｆｆが大きいほどマイクロベンド感度が高いことを示す（一般に、Ａｅｆｆ＞１００μｍ２であればマイクロベンド感度が高いといわれている。）。よって、Ａｅｆｆが１３０μｍ２以上であることは、マイクロベンド感度が問題なく高い光ファイバ１０となり、本発明はそのようなものにも対応できる。波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積（実効コア断面積）Ａｅｆｆは、１３０μｍ２より大きい（＞１３０μｍ２）ことが特に好ましい。
　なお、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積（実効コア断面積）Ａｅｆｆとは、（ＭＦＤ）２×π×ｋ／４の式で示されるものであり（なお、ＭＦＤはモードフィールド径（μｍ）、ｋは定数である。）、例えば、１９９９年　電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会予稿集のＣ－３－７６及びＣ－３－７７等に記載されている。
　光ファイバ１０の周囲に形成されるプライマリ層１１は、例えば、光ファイバ１０がガラス光ファイバの場合は、ガラス光ファイバを構成する石英ガラスと接触する内層となり、一般には、比較的弾性率の小さい軟質の樹脂が用いられる。また、プライマリ層１１の外層には、一般には、比較的弾性率の大きい硬質の樹脂を用いたセカンダリ層１２が被覆される。
　プライマリ層１１及びセカンダリ層１２の構成材料としては、紫外線硬化樹脂である、例えば、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、シランカップリング剤、増感剤、滑剤等、前記した各種の添加剤等の成分を好ましく使用することができる（なお、添加剤はこれらに限定されず、紫外線硬化樹脂等に対して使用される従来公知の添加剤等を広く用いることができる。）。例えば、オリゴマーとしては、ポリエーテル系ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、シリコーンアクリレート等、従来公知の材料を用いることができる。また、希釈モノマーとしては、単官能モノマーもしくは多官能モノマー等を用いることができる。
　本発明に係る光ファイバ心線１にあっては、かかるプライマリ層１１及びセカンダリ層１２について、
　プライマリ層１１の被覆厚さをＰ（μｍ）、
　セカンダリ層１２の被覆厚さをＳ（μｍ）、
　プライマリ層１１の熱膨張係数をβＰ（／Ｋ）、
　プライマリ層１１の弾性率（プライマリ弾性率）をＰＩＳＭ（ＭＰａ）、
　セカンダリ層１２の弾性率（セカンダリ弾性率）をＳＩＳＭ（ＭＰａ）、
とした場合に、下記式（Ｉ）の条件及び式（II）の条件のうち少なくとも１つの条件を具備するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　まず、式（Ｉ）は、プライマリ層１１の熱膨張係数βＰとプライマリ層１１の弾性率ＰＩＳＭを乗じたものであり、プライマリ層１１の自由度（動きやすさ）を示す条件となる（なお、単位はＭＰａ／Ｋとなるが、式（Ｉ）には特に載せていない。）。
　一般に、常温等の通常の条件下では、式（Ｉ）で求められる自由度が高く、光ファイバ心線１の内部（光ファイバ１０とセカンダリ層１２の間）でプライマリ層１１が動きやすい状態であれば、光ファイバ心線１に微細な曲げが生じた場合であっても、微細な曲げをプライマリ層１１により緩和することができると考えられる。その結果、光ファイバ１０に微細な曲げ挙動を伝えにくくなるので、伝送損失（マイクロベンドロス）を抑えることができると考えられている。
　また、式（II）は、プライマリ層を基準とした被覆厚さの比（Ｓ／Ｐ）と弾性率の比（ＳＩＳＭ／ＰＩＳＭ）を乗じたものであり、セカンダリ層１２の剛直性の条件を示す。
　セカンダリ層１２は、基本的には光ファイバ心線１の最外層となり、式（II）で求められるセカンダリ層１２の剛直性は、いわば光ファイバ心線１全体の剛直性を左右する。セカンダリ層１２の剛直性が比較的高い場合には、光ファイバ心線１に微細な曲げが生じた場合には、セカンダリ層１２ないしは光ファイバ心線１を曲げにくくなるため、セカンダリ層１２の剛直性が過大であれば、光ファイバ１０の微細な曲げに対してセカンダリ層１２からストレスを逃がすことが難しくなる。以上より、低温環境下も含め、式（II）で示されるセカンダリ層１２の剛直性は、ある程度の大きさに抑えておく必要がある。
　ここで、前記した式（Ｉ）の条件及び式（II）の条件のうち少なくとも１つの条件を具備することは、換言すれば、下記式（Ｉ’）の条件及び式（II’）の条件の両方の条件を満たす場合を排除しているものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　以下、本発明において、かかる式（Ｉ’）の条件及び式（II’）の条件の両方の条件を満たす場合を排除する理由について説明する。－６０℃等の低温環境下では、常温では比較的柔らかいプライマリ層１１も硬くなるため（なお、セカンダリ層１２は常温でも硬い。）、前記したプライマリ層１１による緩和効果もそれほど機能しなくなる。
　ここで、セカンダリ層１２の剛直性が１０００以下と低い（式（II）に示す条件を具備する。）場合には、プライマリ層１１の自由度に影響されず、セカンダリ層１２にストレスを逃がすことができると考えられる。一方、セカンダリ層１２の剛直性が１０００より高い（式（II’）に示す条件を具備する。）場合に、プライマリ層１１の自由度が６００以上（式（Ｉ’）に示す条件を具備する。）であると、微細な曲げにより発生したストレスを剛直なセカンダリ層１２に逃がすことができない。この場合、発生したストレスは光ファイバ１０側に伝わってしまい、その結果、伝送損失（マイクロベンドロス）の増加につながってしまうことになる。
　なお、セカンダリ層１２の剛直性が１０００より高い場合でも、プライマリ層１１の自由度が６００より低い（式（Ｉ）に示す条件を具備する。）場合は、プライマリ層１１の自由度が低いために低温で硬くなってさらに屈曲しにくくなるため、ストレスが光ファイバ１０側には伝わりにくく、伝送損失（マイクロベンドロス）を抑えることができると考えられる。
　式（Ｉ）で示されるプライマリ層１１の自由度は、式（II）で示されるセカンダリ層１２の剛直性が１０００より高い（すなわち、式（II）の条件を具備しない（式（II’）の条件を具備する。））場合には、５０ＭＰａ／Ｋ以上６００ＭＰａ／Ｋ未満とすることが好ましい。また、セカンダリ層１２の剛直性が１０００以下（すなわち、式（II）の条件を具備する。）である場合には、５０～７５００ＭＰａ／Ｋとすることが好ましい。
　式（II）で示されるセカンダリ層１２の剛直性は、式（Ｉ）で示されるプライマリ層１１の自由度が６００ＭＰａ／Ｋより低い（すなわち、式（Ｉ）の条件を具備する。）場合には、２５～９０００ＭＰａ／Ｋとすることが好ましい。また、プライマリ層１１の自由度が６００ＭＰａ／Ｋ以上（すなわち、式（Ｉ）の条件を具備しない（式（Ｉ’）の条件を具備する。））の場合には、１０００未満（＜１０００）とすることが好ましく、２５～１０００とすることが特に好ましい。
　なお、式（Ｉ）で求められるプライマリ層１１の自由度、あるいは式（II）で求められるセカンダリ層１２の剛直性が前記した条件を具備する光ファイバ心線１（すなわち、プライマリ層１１の自由度βＰ×ＰＩＳＭ（ＭＰａ／Ｋ）が６００より低い、または、セカンダリ層１２の剛直性（Ｓ／Ｐ）×（ＳＩＳＭ／ＰＩＳＭ）が１０００以下の光ファイバ心線１ではない。）にあっては、式（II）で表されるセカンダリ層１２の剛直性を横軸、式（Ｉ）で表されるプライマリ層１１の自由度を縦軸の範囲では、概ね、セカンダリ層１２の剛直性が高くなるにつれてプライマリ層１１の自由度が低くなる傾向にある。
　本発明にあっては、伝送損失の抑制については、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積Ａｅｆｆが１３０μｍ２以上である光ファイバ心線１の低温環境下における１５５０ｎｍの波長での伝送損失のロスレベルの基準（例えば、０．０５ｄＢ／ｋｍ以下。）を設けているが、これらの基準を目安として、前記したプライマリ層１１の自由度と伝送損失の関係よりプライマリ層１１の自由度の条件（式（Ｉ））、あるいはセカンダリ層１２の剛直性と伝送損失の関係よりセカンダリ層１２の剛直性の条件（式（II））を、前記した範囲として選定している。
　プライマリ層１１の熱膨張係数βＰの値は、前記式（Ｉ）のパラメータを左右するが、式（Ｉ）のパラメータを具備するため等の理由で、プライマリ層１１の熱膨張係数βＰは、２５０～２５００／Ｋとすることが好ましい。プライマリ層１１の熱膨張係数をかかる範囲とすることにより、式（Ｉ）で示されるプライマリ層１１の自由度を適正範囲とすることができる。なお、プライマリ層１１の熱膨張係数は、例えば、下記［実施例］に載せた方法等により測定すればよい。
　また、前記の式（Ｉ）及び式（II）で表されるパラメータを具備するためのプライマリ層１１の弾性率（プライマリ弾性率）ＰＩＳＭは、０．２～３．０ＭＰａとすることが好ましいが、かかる範囲には特には限定されない。なお、一般に、弾性率を高くすると熱膨張係数は低くなり、両者のバランスを考慮してプライマリ層１１の弾性率ＰＩＳＭを決定することが好ましい。
　また、式（II）で表されるパラメータを具備するためのセカンダリ層１２の弾性率（セカンダリ弾性率）ＳＩＳＭは、２０００ＭＰａ以下（≦２０００ＭＰａ）とすることが好ましい。セカンダリ層１２の弾性率を２０００ＭＰａ以下とすることにより、式（II）で表されるセカンダリ層１２の剛直性を適正範囲とすることができる。セカンダリ層１２の弾性率は、５００～２０００ＭＰａとすることが特に好ましい。
　なお、プライマリ層１１及びセカンダリ層１２のそれぞれの弾性率は、例えば、下記［実施例］に載せた方法等により測定すればよい。プライマリ層１１の弾性率は、いわゆるＩｎ－ｓｉｔｕ　Ｍｏｄｕｌｕｓ（ＩＳＭ）に相当し、セカンダリ層１２の弾性率は、いわゆる２．５％セカント弾性率（Ｓｅｃａｎｔ　Ｍｏｄｕｌｕｓ）に相当する。
　本発明にあっては、前記したように、式（Ｉ）の条件及び式（II）の条件の少なくとも１つの条件を具備することにより、マイクロベンド感度が高い光ファイバを用いた場合であっても、伝送損失を抑えることができる。伝送損失の抑制については、波長１５５０ｎｍ（１．５５μｍ）において、１５５０ｎｍの波長での伝送損失のロスレベルを０．０５ｄＢ／ｋｍより小さい値に抑えることができると考えられる。
　プライマリ層１１の被覆厚さＰは、１０～６０μｍとすることが好ましく、セカンダリ層１２の被覆厚さＳは、１０～６０μｍとすることが好ましい。なお、各層の厚さはこれらの値に制限されず、任意に変更することができる。
　プライマリ層１１の被覆厚さＰとセカンダリ層１２の被覆厚さＳについては、その比（Ｓ／Ｐ）が１未満（＜１）であることが好ましい。比が１未満（すなわち、プライマリ層１１がセカンダリ層１２より厚い。）であれば、セカンダリ層１２が比較的屈曲性があり、プライマリ層１１が動きやすくなることに繋がり、伝送損失の抑制を効率よく図ることができる。
　なお、プライマリ層１１やセカンダリ層１２の弾性率やプライマリ層１１の熱膨張係数の調整は、例えば、プライマリ層１１やセカンダリ層１２を構成する紫外線硬化樹脂等の成分や、これらの層の製造条件等を調整することによって実施することができる。
　具体的には、プライマリ層１１やセカンダリ層１２を構成する紫外線硬化樹脂等におけるオリゴマーの種類、分子量や含有量、希釈モノマーの種類と添加量、あるいはその他の成分の種類や含有量、照射強度等の紫外線硬化の条件等によって、プライマリ層１１やセカンダリ層１２の弾性率等を調整することができる。
　例えば、オリゴマーの分子量を小さくすることや、添加する希釈モノマーの含有量や官能基を増やすことで、弾性率を高くすることができるので、これらをパラメータにして調整するようにしてもよい。一方、このようにすると、架橋密度が高くなり、収縮も多くなるので、バランスを考慮して調整するようにすることが好ましい。
（２）光ファイバ心線１の製造方法：
　本発明に係る光ファイバ心線１の製造方法の一例を説明する。なお、以下において、光ファイバ１０としてガラス光ファイバ１０を例に挙げて説明している。
　光ファイバ心線１を製造するには、例えば、まず、石英ガラスを主成分とするプリフォームを図示しない線引炉によって加熱溶融して、石英ガラス製光ファイバ（ガラス光ファイバ１０）とする。
　次に、このガラス光ファイバ１０にコーティングダイスを用いて液状の紫外線硬化樹脂を塗布し、続いて、図示しない紫外線照射装置（ＵＶ照射装置）で塗布された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射してかかる成分を硬化させる。このようにして、ガラス光ファイバ１０にプライマリ層１１とセカンダリ層１２が被覆された光ファイバ心線１が製造される。なお、線引き後、ガラス光ファイバ１０の外周に直ちに紫外線硬化樹脂を被覆してプライマリ層１１及びセカンダリ層１２を形成することにより、得られる光ファイバ心線１の強度低下を防止することができる。
　本発明にあっては、プライマリ層１１の熱膨張係数や弾性率、セカンダリ層１２の弾性率等が所定の範囲となるように、紫外線硬化樹脂の種類等や硬化処理時の紫外線照射強度等を適宜制御することが好ましい。
（３）発明の効果：
　以上説明した本発明に係る光ファイバ心線１は、式（Ｉ）に示したプライマリ層１１の自由度の条件、及び式（II）に示したセカンダリ層１２の剛直性の条件のうち少なくとも１つの条件を具備するようにしているので、光ファイバ１０の波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積Ａｅｆｆが大きい、マイクロベンド感度が高い光ファイバ１０を用いた場合であっても、低温環境下（例えば、－６０℃）における伝送損失（マイクロベンドロス）を抑えることができ、低温環境下での伝送損失を抑制することができる光ファイバ心線１を提供する。
　本発明は、光ファイバテープ心線を構成する光ファイバ心線１や、光ファイバケーブルに収納される光ファイバ心線１として広く利用することができる。また、本発明に係る光ファイバ心線１を備えることにより構成される光ファイバケーブルや光ファイバテープ心線は、前記した光ファイバ心線１が奏する効果を享受する。すなわち、本発明は、光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積Ａｅｆｆが大きい、マイクロベンド感度が高い光ファイバ１０を用いた場合であっても、低温環境下（例えば、－６０℃）における伝送損失を抑えることができる光ファイバ心線１を備えた光ファイバケーブルや光ファイバテープ心線を提供する。
　光ファイバケーブルの構成は、特に図示しないが、例えば、本発明に係る光ファイバ心線１を備え、その外周に外皮（シース）を被覆した構成等、従来公知の光ファイバケーブルとすることができ、その構成は特に限定はない。例えば、光ファイバ心線１と、かかる光ファイバ心線１の両側に光ファイバ心線１と長手方向に平行に並んで配置されたテンションメンバと、光ファイバ心線１等の外周を外皮（シース）により被覆した光ファイバケーブル等の構成等、その構成は任意である。よって、前記した構成以外の構成も含め、従来公知の光ファイバケーブルの構成とすることができる。
　また、例えば、光ファイバケーブルの両脇に、長手方向に亘って形成された一対のノッチが形成され、必要により支持線を内蔵した支持部を配設した、いわゆる光ファイバドロップケーブルの構成としても構わない。
　なお、光ファイバケーブルの構成は前記の構成に限定されないことに加え、例えば、外皮（シース）を構成する材料の種類、厚さ等や、光ファイバ心線１の数やサイズ、テンションメンバの種類、数やサイズ等についても、自由に選定することができる。また、光ファイバケーブルの外径や断面形状、ノッチの形状やサイズ、ノッチの形成の有無等も、自由に選定することができる。
　また、光ファイバ心線１を複数本備えた光ファイバテープ心線の構成も、特に図示しないが、本発明に係る光ファイバ心線１を複数本並列配置等して備え、所定のテープ材料等で連結ないし被覆して構成された、従来公知の光ファイバテープ心線の構成を採用することができ、光ファイバテープ心線には、フラットリボン線、ローラブルリボン線等のいずれも含まれる。光ファイバテープ心線の構成としては、例えば、複数本の光ファイバ心線１を並列に配し、紫外線硬化樹脂等からなる連結部で連結一体化した構成としてもよい。光ファイバテープ心線における光ファイバ心線１の本数（心数）も、例えば、４心、８心、１２心、２４心等とすることができ、光ファイバテープ心線の構成及び光ファイバ心線１の本数等については、特に制限はなく、自由に選定することができる。
（４）実施形態の変形：
　なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本発明に含まれるものである。
　例えば、前記した実施形態では、光ファイバ心線１の構成について、光ファイバ１０の周囲にプライマリ層１１、プライマリ層１１の周囲にセカンダリ層１２がこの順で形成されている構成を示して説明したが、セカンダリ層１２の周囲に着色された着色層１３を形成する（光ファイバ着色心線１とする。）ようにしてもよい。
　図２は、光ファイバ心線１の構造の他の例を示した断面図である。図２に示した、セカンダリ層１２の周囲に着色層１３を形成して光ファイバ着色心線１とした構成において、着色層１３の構成材料としては、前記したプライマリ層１１やセカンダリ層１２を構成する成分として挙げた紫外線硬化樹脂である、例えば、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、シランカップリング剤、増感剤、顔料、滑剤等、前記した各種の添加剤等の成分を好ましく使用することができる。
　なお、図１に示した構成にあっても、セカンダリ層１２を着色して、着色されたセカンダリ層１２として、光ファイバ心線１の最外層としてもよい。セカンダリ層１２が着色される場合には、顔料や滑剤等を混合した着色材をセカンダリ層１２に添加することにより、着色されたセカンダリ層１２とすることができる。
　着色されたセカンダリ層１２における着色材の含有量は、着色材に含まれる顔料の含有量や、紫外線硬化樹脂等他の成分の種類等により適宜決定すればよい。
　その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
　以下、本発明を実施例及び比較例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　［実施例１ないし実施例７、比較例１及び比較例２］
　光ファイバ心線の製造：
　表１に示した波長１５５０ｎｍにおけるファイバ有効断面積Ａｅｆｆ（μｍ２）、プライマリ層の被覆厚さＰ（μｍ）、セカンダリ層の被覆厚さＳ（μｍ）として、光ファイバとしてマイクロベンド感度が高いと考えられる、波長１５５０ｎｍにおけるＡｅｆｆが１３０μｍ２以上の光ファイバを用いて、かかる石英ガラスからなるガラス光ファイバの周囲に、プライマリ層及びセカンダリ層を表１に示した被覆厚さ（Ｐ（μｍ）、Ｓ（μｍ））となるようにこの順で被覆して、図１に示した構成の光ファイバ心線を製造した。なお、光ファイバ心線のケーブルカットオフ波長は１２６０ｎｍ～１５２０ｎｍである。また、光ファイバ径は１２５μｍ程度のガラス径としたものを中心に検討を行ったが、ガラス径を１００μｍや８０μｍとして検討を行った場合でも、式（Ｉ）、式（II）の条件を具備する所望の特性が確認された。
　なお、プライマリ層及びセカンダリ層は、市販の紫外線硬化樹脂（オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、シランカップリング剤、増感剤、滑剤等。）を用いて製造した。なお、パラメータとなる、プライマリ層及びセカンダリ層の弾性率、プライマリ層の熱膨張係数の調整については、それぞれが表１に示した値となるように、紫外線硬化樹脂の種類や紫外線照射条件（例えば、紫外線硬化樹脂を構成するオリゴマー等の重量平均分子量、含有量、希釈性モノマーにおける官能基の種類や数、含有量、光開始剤の種類、紫外線の照射強度等。）により紫外線硬化の条件等をそれぞれ変更（調整）することにより実施した。
　具体的には、実施例１及び比較例１は、プライマリ層及びセカンダリ層は共通する材料を用いて、プライマリ層及びセカンダリ層の被覆厚さ及び製造条件（紫外線の照射強度等。製造条件について以下同じ。）をそれぞれ変更（調整）して製造した。実施例２及び比較例２は、プライマリ層及びセカンダリ層は共通する材料を用いて、プライマリ層及びセカンダリ層の被覆厚さ及び製造条件をそれぞれ変更（調整）して製造した。
　実施例３ないし実施例５は、実施例３と実施例４はプライマリ層の材料が異なりセカンダリ層の材料が共通、実施例４と実施例５はプライマリ層の材料が共通でセカンダリ層の材料が異なり（実施例３と実施例５はプライマリ層、セカンダリ層とも材料が異なる。）、プライマリ層及びセカンダリ層の被覆厚さ及び製造条件をそれぞれ変更（調整）して製造した。実施例６及び実施例７は、プライマリ層及びセカンダリ層は共通する材料を用いて、プライマリ層及びセカンダリ層の被覆厚さ及び製造条件をそれぞれ変更（調整）して製造した。
　［試験例１］
　得られた実施例１ないし実施例７、比較例１及び比較例２の光ファイバ心線について、下記に示した測定方法等を用いて、「（１）プライマリ層の弾性率」、「（２）セカンダリ層の弾性率」、「（３）プライマリ層の熱膨張係数」及び「（４）伝送損失」を測定した。結果を表１に示す。
（１）プライマリ層の弾性率：
　プライマリ層の弾性率（Ｉｎ－ｓｉｔｕ　Ｍｏｄｕｌｕｓ：ＩＳＭ）を下記の方法で測定した。まず、市販のストリッパーを用いて光ファイバの中間部のプライマリ層及びセカンダリ層を数ｍｍ剥ぎ取った後、被覆が形成されている光ファイバの一端を接着剤でスライドガラス上に固定するとともに、被覆が形成されている光ファイバの他端に荷重Ｆを印加する。この状態において、被覆を剥ぎ取った部分と被覆が形成されている部分の境目におけるプライマリ層の変位δを顕微鏡で読み取った。また、負荷の荷重を１０、２０、３０、５０及び７０ｇｆ（順に、９８、１９６、２９４、４９０、６８６（ｍＮ）。）とすることで、荷重に対する変位のグラフを作成した。そして、グラフから得られる傾きと、下記式（Ｘ）を用いてプライマリ層の弾性率（プライマリ弾性率）ＰＩＳＭを算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、ＰＩＳＭはプライマリ層の弾性率（ＭＰａ）、Ｆ／δは荷重（Ｆ）に対する変位（δ）のグラフが示す傾き、ｌはサンプル長（例えば１０ｍｍ）、ＤＰ／ＤＧはプライマリ層の外径（ＤＰ）（μｍ）と光ファイバの外径（ＤＧ）（μｍ）の比である。なお、プライマリ層の外径及び光ファイバの外径は、ファイバカッターにより切断した光ファイバの断面を顕微鏡で観察することにより計測した（後記する（３）も参照。）。
（２）セカンダリ層の弾性率：
　液体窒素中に光ファイバを浸漬し、ストリッパーにより被覆を剥ぐことで光ファイバからガラス光ファイバを引き抜いた被覆のみの試料を作成し、かかる試料の末端部分を接着剤でアルミ板に固定した。温度２３℃、相対湿度５０％の雰囲気中で、テンシロン万能引張試験機を用いて、アルミ板部分をチャックした。次に、標線間隔２５ｍｍ、引張速度１ｍｍ／分で試料を引張り、２．５％伸張時における力を測定することで、セカンダリ層の弾性率（セカンダリ弾性率）ＳＩＳＭ（２．５％セカント弾性率（Ｓｅｃａｎｔ　Ｍｏｄｕｌｕｓ））を算出した。
（３）プライマリ層の熱膨張係数：
　プライマリ層の熱膨張係数（－５０℃～２５℃の体積熱膨張係数）の算出方法を以下に説明する（具体的には、古河電工時報　第１２２号（平成２０年９月）、「光ファイバ被覆層に発生する熱ひずみ・熱応力の測定方法」、「４－３」の記載に従って行った。以下、概要を示す。）。まず、プライマリ層について、２種類の被覆サンプルを作製した。１つは、ガラス光ファイバ上にプライマリ層及びセカンダリ層を被覆したサンプル（以下、「ファイバサンプル」とする。）であり、もう１つは、光ファイバ心線からガラス光ファイバを抜いた被覆層のみからなるサンプル（以下、「チューブ被覆サンプル（チューブサンプル）」とする。）である。
　熱膨張係数測定には市販のＴＭＡ熱機械分析（Ｍｅｔｔｌｅｒ　Ｔｏｌｅｄｏ　ＴＭＡ　４０）を用いて長手方向と外径方向の測定を行った。測定条件は、印加荷重：０荷重、温度範囲：２５℃～－１００℃における冷却速度は－１０℃／分、－１００℃における保持時間は１０分、－１００℃～１００℃における昇温速度は１０℃／分とした。
　また、長手方向については引張モードによりチューブ被覆サンプル（チューブサンプル）を用いて測定を行い、外径方向については圧縮モードによりファイバサンプル及びチューブ被覆サンプル（チューブサンプル）を用いて測定を行った。
　そして、測定された長手方向の温度と線膨張率の関係、外径方向の温度と線膨張率の関係をそれぞれグラフ化した。なお、被覆層の線膨張係数は、被覆層のガラス転移温度（Ｔｇ）近傍で大きく変化するため、本測定では、プライマリ層のガラス転移温度近傍である－５０℃を基準とし、それぞれの線膨張係数は測定結果が直線的に変化する範囲である－５０℃～２５℃の温度範囲の傾きから線膨張係数を求めるようにした。
　プライマリ層とセカンダリ層の熱膨張係数（－５０℃～２５℃の体積熱膨張係数）は、チューブ被覆サンプル（チューブサンプル）の引張モード（長手方向）及びファイバサンプル及びチューブサンプルそれぞれの圧縮モード（外径方向）の線膨張係数から推定した。
　また、プライマリ層の熱膨張係数（－５０℃～２５℃の体積熱膨張係数。以下、セカンダリ層も含め、単に「熱膨張係数」とする。）を算出するため、まず、セカンダリ層の熱膨張係数を算出した。通常、プライマリ層のガラス転移温度は－５０℃程度と低い。温度範囲が－５０℃～２５℃といったガラス転移温度以上の温度範囲においてはチューブ被覆サンプル（チューブサンプル）のプライマリ層はゴム状態であり、弾性率がセカンダリ層に比べて著しく小さいことから、セカンダリ層は自由に伸縮することができる。
　セカンダリ層の熱膨張係数は、外径方向の線膨張係数を２倍したものに長手方向の線膨張係数を加えたものとなり、セカンダリ層の熱膨張係数は下記式（Ｙ）により求められる。ここで、βＳはセカンダリ層の熱膨張係数（体積熱膨張係数）（／Ｋ）、αＳＬはセカンダリ層の長手方向の線膨張係数（／Ｋ）、αＳＲはセカンダリ層の外径方向の線膨張係数（／Ｋ）、をそれぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　得られたファイバサンプルに関しては、プライマリ層が光ファイバに接着しているためにセカンダリ層は自由に伸縮できないので、被覆層の熱膨張は光ファイバによって拘束される。また、光ファイバを構成する石英ガラスの熱膨張係数は被覆層に比べると著しく小さいので熱膨張を無視することができる。以上より、プライマリ層の熱膨張係数（－５０℃～２５℃の体積熱膨張係数）は下記式（Ｚ）から算出した。
　なお、式（Ｚ）中、βＰ はプライマリ層の熱膨張係数（体積熱膨張係数）（／Ｋ）、βＳはセカンダリ層の熱膨張係数（体積熱膨張係数）（／Ｋ）（式（Ｙ）により算出。）、αＦＲはファイバサンプルの外径方向の線膨張係数（／Ｋ）、ＤＧは光ファイバの外径（約１２５μｍ）、ＤＰはプライマリ層の外径（μｍ）、ＤＳはセカンダリ層の外径（μｍ）、をそれぞれ示す（プライマリ層の外径は、「光ファイバの外径＋（プライマリ層の被覆厚さ×２）」、セカンダリ層の外径は、「プライマリ層の外径＋（セカンダリ層の被覆厚さ×２）」としてそれぞれ算出した。）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
（４）伝送損失：
　低温環境下（－６０℃）における伝送損失を測定した。具体的には、光ファイバ心線をヒートサイクル槽に入れて、－６０℃～８５℃のヒートサイクル試験を３サイクル行いながら、伝送損失を測定した。
　なお、伝送損失の測定は、－６０℃における波長１５５０ｎｍ（１．５５μｍ）の伝送ロスを測定することにより行い、伝送損失が、０．０５ｄＢ／ｋｍ以下であること（０．０５ｄＢ／ ｋｍ以下の場合を合格、０．０５ｄＢ／ｋｍを超えた場合を不合格。）、を判定基準とした。
　（構成及び結果）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表１に示すように、式（Ｉ）及び式（II）の少なくとも１つの条件を具備する実施例１ないし実施例７（実施例５及び実施例６は式（Ｉ）及び式（II）の両方の条件を具備する。）の光ファイバ心線は、光ファイバとして波長１５５０ｎｍにおけるファイバ有効断面積が１３０μｍ２以上である、マイクロベンド感度が高い光ファイバを用いた場合において、低温環境下の伝送損失（マイクロベンドロス）が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下と伝送損失を抑えることができた。一方、式（Ｉ）及び式（II）の両方の条件を具備しない比較例１及び比較例２の光ファイバ心線は、伝送損失が０．０５ｄＢ／ｋｍを超え、伝送損失を抑えることができなかった。
　本発明は、例えば、－６０℃等の低温環境下における伝送損失が抑制された、マイクロベンド感度が高い光ファイバを備えた光ファイバ心線及びかかる光ファイバ心線を備えた光ファイバケーブルや光ファイバテープ心線を提供する手段として有効に利用することができ、産業上の利用可能性は高い。
　　　１　……　光ファイバ心線（光ファイバ着色心線）
　　１０　……　光ファイバ
　　１１　……　プライマリ層（一次被覆層）
　　１２　……　セカンダリ層（二次被覆層）
　　１３　……　着色層

Claims (5)

  1. 　光ファイバの周囲に当該光ファイバを被覆するプライマリ層、前記プライマリ層の周囲に当該プライマリ層を被覆するセカンダリ層がこの順で形成された光ファイバ心線であって、
    　前記光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積Ａｅｆｆが１３０μｍ２以上であり、
    　前記プライマリ層の被覆厚さをＰ（μｍ）、
    　前記セカンダリ層の被覆厚さをＳ（μｍ）、
    　前記プライマリ層の熱膨張係数をβＰ（／Ｋ）、
    　前記プライマリ層の弾性率（プライマリ弾性率）をＰＩＳＭ（ＭＰａ）、
    　前記セカンダリ層の弾性率（セカンダリ弾性率）をＳＩＳＭ（ＭＰａ）、
    とした場合に、下記式（Ｉ）の条件及び式（II）の条件のうち少なくとも１つの条件を具備することを特徴とする光ファイバ心線。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  2. 　前記プライマリ層の被覆厚さＰ及び前記セカンダリ層の被覆厚さＳの比（Ｓ／Ｐ）が１未満であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ心線。
  3. 　前記セカンダリ層の弾性率（セカンダリ弾性率）ＳＩＳＭが２０００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバ心線。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光ファイバ心線を備えたことを特徴とする光ファイバケーブル。
  5. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光ファイバ心線を複数本備えたことを特徴とする光ファイバテープ心線。
     
     
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