JP2022190317A - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 伝送特性の良好な光ファイバケーブルを提供する。【解決手段】 光ファイバケーブル１は、スロットを用いないスロットレス型ケーブルであり、ケーブルコア１５、テンションメンバ９、外被１３等により構成される。ケーブルコア１５は、複数の光ファイバ心線３からなるコア部４と、コア部４の外周に巻き付けられる押さえ巻き部材とを有する。ケーブルコア１５の長手方向に垂直な断面図において、ケーブルコア１５の両側方にはテンションメンバ９が設けられる。ケーブルコア１５及びテンションメンバ９等を覆うように外被１３が設けられる。ここで、外被１３とケーブルコア１５との間には、クリアランス１７が設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、伝送特性に優れる光ファイバケーブルに関するものである。

ＳＮＳや動画配信サービス等の普及によるデータトラフィックの増大に伴い、超多心光ケーブルが普及してきている。超多心光ケーブルでは、限られた大きさのケーブル内に多数の光ファイバを実装する必要があり、それを実現するためにスロットレス構造の光ケーブルが使用されている。

スロットレス構造の光ケーブルとしては、例えば、複数の光ファイバユニットの外周に外被を設け、外被にテンションメンバを埋め込んだ光ファイバケーブルが提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０２０－０４２１７５号公報

近年、さらなる多心化のため、直径２００μｍの細径光ファイバを使用するなどの技術が用いられている。しかし、細径光ファイバのような曲げに弱い光ファイバを超多心スロットレスケーブルに使用すると、伝送特性が悪化するという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、伝送特性の良好な光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

前述した目的を達するために本発明は、ケーブルコアと、前記ケーブルコアの長手方向に垂直な断面において、前記ケーブルコアの両側方に設けられるテンションメンバと、前記テンションメンバおよび前記ケーブルコアを覆うように設けられる外被と、を具備し、前記ケーブルコアは、複数の光ファイバ心線からなるコア部と、前記コア部の外周に巻き付けられる押さえ巻き部材と、を有し、前記外被と前記ケーブルコアとの間にクリアランスが設けられることを特徴とする光ファイバケーブルである。

前記ケーブルコアの長手方向に垂直な断面において、前記外被の内部の断面積に対する前記クリアランスの断面積が３％～７％であることが望ましい。

前記ケーブルコアの長手方向に垂直な断面において、前記外被の内部の断面積に対する前記クリアランスの断面積が４％～６％であることがさらに望ましい。

本発明によれば、外被とケーブルコアとの間にクリアランスが設けられるため、ケーブルコアへの外被からの締め付けがなく、また、内部の光ファイバ心線の移動が許容されるため、光ファイバ心線の伝送損失の増大を抑制することができる。

特に、ケーブルコアと外被との間のクリアランスの大きさを適切に設定することでより良好な伝送特性を得ることができる。

本発明によれば、伝送特性の良好な光ファイバケーブルを提供することができる。

光ファイバケーブル１の断面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、光ファイバケーブル１の断面図である。光ファイバケーブル１は、スロットを用いないスロットレス型ケーブルであり、ケーブルコア１５、テンションメンバ９、外被１３等により構成される。

ケーブルコア１５は、外形が略円形であり、複数の光ファイバ心線３からなるコア部４と、コア部４の外周に巻き付けられる押さえ巻き部材とを有する。なお、コア部４は、複数の光ファイバユニット５が撚り合わせられて形成される。また、光ファイバユニット５は、複数の光ファイバ心線３が撚り合わせられて形成される。光ファイバ心線３は、例えば、長手方向に対して間欠的に接着された、間欠接着型の光ファイバテープ心線が適用可能である。

コア部４の外周には、押さえ巻き部材７が巻き付けられる。押さえ巻き部材７は、テープ状の部材や不織布等であり、例えば縦添え巻きによってコア部４の外周を一括して覆うように配置される。すなわち、押さえ巻き部材７の長手方向が光ファイバケーブル１の軸方向と略一致し、押さえ巻き部材７の幅方向が光ファイバケーブル１の周方向となるように複数の光ファイバユニット５の外周に縦添え巻きされる。

押さえ巻き部材７によって、内部のコア部４が適度に拘束され、光ファイバユニット５の撚り戻り等が抑制される。なお、押さえ巻き部材７の外周には、図示を省略した押さえ巻き紐等が巻き付けられて、押さえ巻き部材７の口開き等が抑制される。

ケーブルコア１５の長手方向に垂直な断面図において、ケーブルコア１５の両側方にはテンションメンバ９が設けられる。すなわち、一対のテンションメンバ９がケーブルコア１５を挟んで対向する位置に設けられる。また、テンションメンバ９の対向方向と略直交する方向に、ケーブルコア１５を挟んで対向するように引き裂き紐１１が設けられる。

ケーブルコア１５の外周には、外被１３が設けられる。テンションメンバ９および引き裂き紐１１は、外被１３に埋設される。すなわち、ケーブルコア１５及びテンションメンバ９等を覆うように外被１３が設けられる。外被１３の外形は略円形である。外被１３は、例えばポリオレフィン系の樹脂である。

ここで、外被１３とケーブルコア１５との間には、クリアランス１７が設けられる。すなわち、ケーブルコア１５（押さえ巻き部材７）の外周面の全周が外被と密着するのではなく、隙間が形成される。

この際、ケーブルコア１５の長手方向に垂直な断面において、外被１３の内部の断面積に対するクリアランス１７の断面積が３％～７％であることが好ましく、さらに４％～６％であることが望ましい。外被１３の内部の断面積は、外被１３の内径をＡとすると、（Ａ／２）^２・πで算出される。また、クリアランス１７の断面積は、ケーブルコア１５の外径をＢとすると、（Ａ／２）^２・π－（Ｂ／２）^２・πで算出される。したがって、クリアランスの断面積率は、｛（Ａ／２）^２・π－（Ｂ／２）^２・π｝／｛（Ａ／２）^２・π｝×１００％で算出される。

クリアランス１７の断面積率が小さすぎると、クリアランス１７を形成した効果が小さくなる。すなわち、クリアランス１７が小さ過ぎると、光ファイバケーブル１内での光ファイバ心線３が移動する自由度が小さく、局所的な曲げが発生し伝送損失が悪化する。

一方、クリアランス１７を大きくしすぎると、光ファイバケーブル１の外径が大きくなるとともに、製造時における外被１３内部でのケーブルコア１５の偏心による影響が大きくなる。

例えば、通常、光ファイバケーブル１を製造する際には、ローラ等を通過する際やボビン等への巻取りの際に、光ファイバケーブル１が所定の曲率で曲げられる。この際、ケーブルコア１５は、外被１３の内部において曲げの内側を通過する。このため、曲げ部においては、ケーブルコア１５が、外被１３の内部の中心に位置せず、常に曲げの内側に沿うように配置される傾向がある。

このように、ケーブルコア１５が曲げの中心に近い部位に配置されることで、外被１３の全長に対して、ケーブルコア１５の全長が短くなる。このため、光ファイバケーブル１を伸ばして使用する際に、ケーブルコア１５に引張応力が付与された状態となる。この結果、内部の光ファイバ心線３の伝送損失が悪化するおそれがある。

これに対し、ケーブルコア１５の長手方向に垂直な断面において、外被１３の内部の断面積に対するクリアランス１７の断面積が３％～７％であれば、伝送損失の低減に対して良好な効果を得ることができ、さらに４％～６％であればより効果的である。

なお、このように外被１３とケーブルコア１５との間にクリアランス１７を形成する方法としては、例えば、外被１３の押出金型の口径を、クリアランスの分だけわずかに大きくしておく方法がある。また、金型径の変更に加え、押出圧力、押出温度、冷却条件等を適宜調整することで、クリアランス１７の大きさを変化させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ケーブルコア１５と外被１３との間にクリアランス１７を設けたため、内部の光ファイバ心線３の締め付けが小さく、コア部４において光ファイバ心線３の移動も許容されるため、伝送損失の増大を抑制することができる。

また、クリアランス１７の断面積率を適正にすることで、より効率よく上記の効果を得ることができる。

なお、このような効果は、細径（２００μｍ以下）の光ファイバを用いた場合に特に効率よく得ることができ、さらに、超多心（例えば１７００心以上）の場合に効果的である。

各種の光ファイバケーブルを作成して、伝送損失を評価した。

まず、直径２００μｍの光ファイバ１２本を間欠的に接着し、１２心の間欠テープ心線を作成した。光ファイバとしては、１．３１μｍ帯のものと、１．５１μｍ帯のものを用いた。この間欠テープ心線を１２本撚り合わせ、２ｍｍ幅のプラスチックテープを巻付けた１４４心の光ファイバユニットを構成した。さらに、１４４心の複数の光ファイバユニットを撚り合わせた上で、押さえ巻き部材を縦添えし、フォーミング治具で丸めた上に、ナイロン製の押え糸を巻付け、ケーブルコアを作成した。

なお、ケーブルコアとしては、１７２８心、３４５６心、６９１２心のものを作成した。例えば、３４５６心の光ファイバケーブルは、ケーブルコア径はφ１７ｍｍ、外被厚３．５ｍｍとした。

φ１．８ｍｍの鋼線を使用したテンションメンバと、外被を切裂く引き裂き紐と共に、外被材（ＬＬＤＰＥ）を、φ１１５ｍｍの押し出し機で押出被覆して、被覆後に２０℃まで冷却することで、光ファイバケーブルを作成した。この際、外被の押出金型の口径を含む押出条件を変化させて、クリアランスの大きさを調整した。

なお、クリアランスの大きさは、作成された光ファイバケーブルを切断し、樹脂埋めして研磨し、拡大鏡によって外被の内径及びケーブルコアの外径を測定することで算出した。

得られたそれぞれの光ファイバケーブルに対して、３０００ｍの光ファイバケーブルを１６００ｍｍ径のドラムに巻き付けた状態で、全ての光ファイバに対して伝送損失を測定した。結果を表１～表３に示す。

表１～表３に示すように、１７２８心～６９１２心のいずれの光ファイバケーブルにおいても、１．３１μｍ帯の光ファイバの場合には、クリアランスの断面積率が３％～７％のときに最大伝送損失が０．４０％以下となり、１．５５μｍ帯の光ファイバの場合には、クリアランスの断面積率が３％～７％のときに最大伝送損失が０．３０％以下となった。

特に、クリアランスの断面積率が４％～６％の場合には、１．３１μｍ帯の光ファイバの場合には、最大伝送損失が０．３８％以下となり、１．５５μｍ帯の光ファイバの場合には、最大伝送損失が０．２８％以下となった。

一方、クリアランスの断面積率が２％の場合には、１．３１μｍ帯の光ファイバの場合には、最大伝送損失が０．４０％を超え、１．５５μｍ帯の光ファイバの場合には、最大伝送損失が０．３０％を超える結果となり、上記の範囲と比較して、伝送損失がやや高くなった。これは、クリアランスを形成することによる効果はあるものの、その効果が小さく、上記の範囲と比較して、伝送損失の抑制効果が小さかったためと考えられる。

また、クリアランスの断面積率が８％の場合にも、１．３１μｍ帯の光ファイバの場合には、最大伝送損失が０．４０％を超え、１．５５μｍ帯の光ファイバの場合には、最大伝送損失が０．３０％を超える結果となり、上記の範囲と比較して、伝送損失がやや高くなった。これは、クリアランスを形成することによる効果はあるものの、前述したように、クリアランスが大きいことで、製造時におけるケーブルコアと外被との全長の差が大きくなり、ケーブルコアに対して引張応力が付与されているためと考えられる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………光ファイバケーブル
３………光ファイバ心線
４………コア部
５………光ファイバユニット
７………押さえ巻き部材
９………テンションメンバ
１１………引き裂き紐
１３………外被
１５………ケーブルコア
１７………クリアランス

Claims (3)

1. ケーブルコアと、
   前記ケーブルコアの長手方向に垂直な断面において、前記ケーブルコアの両側方に設けられるテンションメンバと、
   前記テンションメンバおよび前記ケーブルコアを覆うように設けられる外被と、
   を具備し、
   前記ケーブルコアは、複数の光ファイバ心線からなるコア部と、前記コア部の外周に巻き付けられる押さえ巻き部材と、を有し、
   前記外被と前記ケーブルコアとの間にクリアランスが設けられることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記ケーブルコアの長手方向に垂直な断面において、前記外被の内部の断面積に対する前記クリアランスの断面積が３％～７％であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル。
3. 前記ケーブルコアの長手方向に垂直な断面において、前記外被の内部の断面積に対する前記クリアランスの断面積が４％～６％であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル。

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