JP6586925B2 - 光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバケーブルに関する。

複数のスロット溝を有するスロットロッドを有し、光ファイバテープ心線がスロット溝に収納されたスロット型の光ファイバケーブルが知られている。例えば、特許文献１には、連結部をテープ心線長手方向及びテープ心線幅方向にそれぞれ間欠的に設けた光ファイバテープ心線がスロット溝に収納されたスロット型の光ファイバケーブルが記載されている。

特開２０１３−８８６１７号公報

スロット型の光ファイバケーブルは、スロット溝毎に光ファイバテープ心線を取り出すことができるため、光ファイバテープ心線の識別性は良いが、スロットロッドを形成する部材がケーブル内の空間を占めているため、高密度化が難しいという問題がある。

本発明は、スロット型の多心の光ファイバケーブルにおいて、光ファイバ心線を高密度実装することができる光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、
光ファイバテープ心線と、
前記光ファイバテープ心線が収納されるスロット溝を複数有するスロットロッドと、
前記スロットロッドの外側を覆うケーブル外被と、を備えた光ファイバケーブルであって、
前記光ファイバテープ心線は、外径寸法が０．２２ｍｍ以下である光ファイバ心線が複数並列に配置された状態で、一部、または全ての前記光ファイバ心線間において、隣接する前記光ファイバ心線間が連結された連結部と、隣接する前記光ファイバ心線間が連結されていない非連結部とが長手方向に間欠的に設けられており、
前記光ファイバケーブルに含まれる前記光ファイバ心線の心数の密度は、前記光ファイバケーブルの断面において、４．８心／ｍｍ^２以上であり、
前記スロット溝の表面粗さＲａは、２μｍよりも大きく５μｍ以下であり、
前記光ファイバ心線のプライマリ樹脂の常温でのヤング率は、０．５ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下である。

上記発明によれば、スロット型の多心の光ファイバケーブルにおいて、光ファイバ心線を高密度実装することができる。

本発明の第一実施形態に係る光ファイバケーブルの断面図である。 光ファイバテープ心線の一例を示す断面図である。 光ファイバテープ心線の非連結部を並列方向に広げた状態を示す平面図である。 光ファイバ心線の断面図である。 第二実施形態に係る光ファイバケーブルの断面図である。

（本発明の実施形態の説明）
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、
（１）光ファイバテープ心線と、
前記光ファイバテープ心線が収納されるスロット溝を複数有するスロットロッドと、
前記スロットロッドの外側を覆うケーブル外被と、を備えた光ファイバケーブルであって、
前記光ファイバテープ心線は、外径寸法が０．２２ｍｍ以下である光ファイバ心線が複数並列に配置された状態で、一部、または全ての前記光ファイバ心線間において、隣接する前記光ファイバ心線間が連結された連結部と、隣接する前記光ファイバ心線間が連結されていない非連結部とが長手方向に間欠的に設けられており、
前記光ファイバケーブルに含まれる前記光ファイバ心線の心数の密度は、前記光ファイバケーブルの断面において、４．８心／ｍｍ^２以上であり、
前記スロット溝の表面粗さＲａは、２μｍよりも大きく５μｍ以下であり、
前記光ファイバ心線のプライマリ樹脂の常温でのヤング率は、０．５ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下である。
この構成によれば、光ファイバテープ心線は、外形寸法が０．２２ｍｍ以下の光ファイバ心線を複数並列に配置してその光ファイバ心線間に連結部と非連結部とが間欠的に設けられた間欠連結型である。このため、このような間欠連結型の光ファイバテープ心線をスロット溝に収納することで、光ファイバケーブルに含まれる光ファイバ心線の心数の密度を４．８心／ｍｍ^２以上にすることができる。したがって、スロット型の多心の光ファイバケーブルにおいて、光ファイバ心線を高密度実装することができる。

（２）前記光ファイバケーブルの外径が３５ｍｍ以下で、１つの前記スロット溝に収納された前記光ファイバ心線の心数が１００以上であることが好ましい。
スロット型の光ファイバケーブルの外径が３５ｍｍ以下であっても、１つのスロット溝に収納された光ファイバ心線の心数を１００以上とすることで、光ファイバ心線を高密度実装することができる。

（３）前記スロットロッドの最外層は、常温でのヤング率が１５００ＭＰａ以上である樹脂で構成されていることが好ましい。
スロットロッドの最外層は、常温でのヤング率が１５００ＭＰａ以上である樹脂で構成されていることにより、スロットリブを細くすることができるのでスロット溝の断面積が大きくなり、光ファイバ心線を高密度実装することができる。

スロット溝の表面粗さが５μｍを超えると、光ファイバ心線の伝送損失が悪化する傾向があるため、スロット溝の表面粗さを５μｍ以下とすることが好ましい。

（４）隣接する前記光ファイバ心線の中心間距離が０．２０±０．０３ｍｍであることが好ましい。
光ファイバテープ心線において、隣接する光ファイバ心線の中心間距離を０．２０±０．０３ｍｍとすることで、さらに光ファイバ心線を高密度実装することができる。

光ファイバ心線のプライマリ樹脂の常温でのヤング率が１．５ＭＰａを超えると、光ファイバ心線の伝送損失が悪化する傾向がある。また、上記のヤング率が低くすぎると、光ファイバ心線に応力が加わった際に、内部の樹脂が破断し、ボイド等が発生し易くなる懸念があるため、下限は０．５ＭＰａ以上が望ましい。したがって、上記のヤング率が０．５ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下とすることが好ましい。

（本発明の実施形態の詳細）
本発明の実施形態に係る光ファイバケーブルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、第一実施形態に係る光ファイバケーブル１Ａの構成を示す断面図である。
光ファイバケーブル１Ａは、光ファイバテープ心線２０の集合体である光ユニット２と、光ユニット２を収納するスロットロッド３と、スロットロッド３の外側を覆うケーブル外被４とを備えている。

スロットロッド３は、複数（例えば７本）のテンションメンバ３１が中央部に埋設されており、光ユニット２を収納するための複数条（例えば６条）のスロット溝３２が外周面に形成されている。

テンションメンバ３１は、引張り及び圧縮に対する耐力を有する線材、例えば鋼線、繊維強化プラスチック線等で形成されている。テンションメンバ３１は、光ファイバケーブル１Ａの長手方向に沿って埋設されている。

６条のスロット溝３２は、光ファイバケーブル１Ａの長手方向に沿って一方向の螺旋状に形成されている。各スロット溝３２は、テンションメンバ３１の周囲から放射状に伸びるスロットリブ３３によって仕切られている。スロット溝３２は、例えば断面形状が略Ｕ字状に形成されている。なお、スロット溝３２は、例えばＳＺ状に形成されるものであっても良い。スロット溝３２の表面粗さＲａは、５μｍ以下となるように形成されている。表面粗さＲａは、スロットの押出成形線速、作製温度等の製造条件を適宜変更することで調整しうる。

スロットロッド３の表面部は、常温でのヤング率が１５００ＭＰａ以上の樹脂、例えばエンジニアリングプラスチックで形成されている。なお、スロットロッド３の表面部は、ある程度の柔軟性を確保するために既存材料のポリエチレンに高ヤング率材料をアロイ化した材料（例えばポリエチレンとシリコーン、ポリエチレンとナイロン等）で形成してもよい。

光ユニット２は、複数枚（例えば１２枚）の光ファイバテープ心線２０で形成されている。光ユニット２の各光ファイバテープ心線２０同士は、例えば一方向の螺旋状に撚り合わせることで集合体とされている。撚られた１２枚の光ファイバテープ心線２０は、例えばポリエステル等の樹脂テープで形成される識別用のバンドル材５により束ねられていてもよい。なお、各光ファイバテープ心線２０同士は、例えば周期的に反転する螺旋状のようなＳＺ状に撚り集められていてもよいし、積層された状態で収納されていてもよい。光ユニット２は、スロット溝３２内に光ファイバケーブル１Ａの長手方向に沿って収納されている。例えば各スロット溝３２内に３つの光ユニット２が収納されている。

光ファイバテープ心線２０は、図２，図３に示すように、複数本（例えば１２本）の光ファイバ心線２１Ａ〜２１Ｌ（以下、総称する場合は光ファイバ心線２１と称する）が並列に配置されている。並列された光ファイバ心線２１の周囲には紫外線硬化型樹脂等で形成されるテープ被覆２４が設けられており、１２本の光ファイバ心線２１はテープ被覆２４によって一体化されている。光ファイバテープ心線２０は、例えば厚さＢが０．２３ｍｍ以下、隣接する光ファイバ心線２１の中心間距離Ｐが０．２０±０．０３ｍｍであり、１２心の場合、幅Ｗが２．５ｍｍ以下となるように形成されている。

光ファイバテープ心線２０は、間欠連結型の光ファイバテープ心線であり、隣接する光ファイバ心線２１間が連結された連結部２２と、隣接する光ファイバ心線２１間が連結されていない非連結部２３とが長手方向に間欠的に設けられている。連結部２２と非連結部２３とが設けられる箇所は、全ての光ファイバ心線間であってもよく、または、一部の光ファイバ心線間であってもよい。

例えば図３に示す光ファイバテープ心線２０は、２本の光ファイバ心線２１を一単位として連結部２２と非連結部２３とが間欠的に設けられている２心間欠型の光ファイバテープ心線である。すなわち、光ファイバテープ心線２０は、１２本の光ファイバ心線２１Ａ〜２１Ｌにおいて、光ファイバ心線２１Ａと２１Ｂの間、２１Ｃと２１Ｄの間、２１Ｅと２１Ｆの間、２１Ｇと２１Ｈの間、２１Ｉと２１Ｊの間、２１Ｋと２１Ｌの間には非連結部２が設けられていない。

光ファイバ心線２１は、図４に示すように、中央部に光ファイバ２１０を備えている。光ファイバ２１０は、例えば石英ガラスやプラスチックで構成されており、その外径が例えば０．１２５ｍｍに形成されている。図示を省略するが、光ファイバ２１０は、コアとクラッドとを含んでいる。コアは、径方向の中心に配置されている。クラッドは、コアの周囲を覆っている。

光ファイバ心線２１は、光ファイバ２１０を被覆する一次被覆２１１（プライマリ樹脂の一例）と、一次被覆２１１を被覆する二次被覆２１２と、二次被覆２１２の周囲を覆う着色層２１３とを備えている。光ファイバ心線２１は、外径が０．２２ｍｍ以下となるように形成されている。

一次被覆２１１は、例えば常温でのヤング率が０．５ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下の紫外線硬化型樹脂で形成されている。二次被覆２１２は、一次被覆２１１よりも硬質の紫外線硬化型樹脂で形成されており、その外径が例えば０．２ｍｍに形成されている。着色層２１３は、複数の光ファイバ心線３１同士を識別するために所定の色を呈するように形成されている。着色層２１３は、紫外線硬化型樹脂で形成されており、その外径が例えば０．２２ｍｍ以下である、０．２０５ｍｍに形成されている。

このような各要素で構成される光ファイバケーブルは、外径が３５ｍｍ以下であって、１つのスロット溝３２に収納される光ファイバ心線２１の心数が１００以上となるように形成される。そして、光ファイバケーブルに含まれる光ファイバ心線２１の心数の密度が、光ファイバケーブルの断面において、４．８心／ｍｍ^２以上になる。

具体的には、図１に示される光ファイバケーブル１Ａは、外径が２６ｍｍであり、１つのスロット溝３２に収納された１つの光ユニット２における光ファイバ心線２１の心数が１４４本である。そして、６条の各スロット溝３２に３つずつの光ユニット２が収納されているので全光ファイバ心線の心数は２５９２心になり、光ファイバケーブル１Ａに含まれる光ファイバ心線２１の心数の密度は、４．９心／ｍｍ^２になる。

光ファイバケーブル１Ａは、以下のようにして製造される。
外径が０．２０５ｍｍの光ファイバ心線２１を１２本並列に配置し、その外周をテープ被覆２４で被覆して一体化し、厚さＢが０．２３ｍｍ以下、幅Ｗが２．５ｍｍ以下の光ファイバテープ心線を作製する。光ファイバテープ心線における所定の心線間に切れ込みを入れて間欠連結型の光ファイバテープ心線２０を作製する。なお、間欠連結型の光ファイバテープ心線２０を作製する方法としては、並列に配置した光ファイバ心線間に紫外線硬化型樹脂等の連結樹脂を間欠的に塗布して連結部２２と非連結部２３とを形成するようにしてもよい。

１２枚の光ファイバテープ心線２０を撚り合わせて光ユニット２を作成し、スロットロッド３の各スロット溝３２内に光ユニット２を３つずつ収納する。光ユニット２が収納されたスロットロッド３の外側をケーブル外被４で被覆して光ファイバケーブル１Ａの製造が完了する。

このように、第一実施形態の光ファイバケーブル１Ａによれば、光ファイバテープ心線２０は、隣接する光ファイバ心線２１間に連結部２２と非連結部２３とが長手方向において間欠的に設けられた間欠連結型の光ファイバテープ心線である。また、光ファイバテープ心線２０を構成する複数の光ファイバ心線２１は、その外形寸法が０．２２ｍｍ以下とされている。このため、このような間欠連結型の光ファイバテープ心線２０を複数枚まとめて光ユニット２とすることにより、隙間なくまとめ合わせることが可能で光ユニット２の断面積を小さくすることができる。したがって、このような光ユニット２をスロット溝３２内に収納することにより、光ファイバケーブル１Ａに含まれる光ファイバ心線２１の心数の密度を４．８心／ｍｍ^２以上にすることができる。よって、光ファイバテープ心線２０の識別性が良いスロット型の多心の光ファイバケーブルにおいて、光ファイバ心線２１を高密度実装することができる。

また、間欠連結型の光ファイバテープ心線２０を複数枚まとめてスロット溝３２に収納しているので、光ファイバケーブル１Ａの外径が３５ｍｍ以下であっても、１つのスロット溝３２に収納された光ファイバ心線２１の心数を１００以上とすることができる。これにより、スロット型の多心の光ファイバケーブルにおいて、光ファイバ心線２１を高密度実装することができる。

また、スロットロッド３の表面部は、常温でのヤング率が１５００ＭＰａ以上の樹脂で形成することにより、各スロット溝３２を仕切るスロットリブ３３を細くすることができる。このため、光ファイバケーブル１Ａにおけるスロット溝３２の断面積を大きくすることができ、光ファイバ心線２１を高密度実装することができる。

また、スロット溝３２の表面粗さＲａを５μｍ以下とすることにより、光ファイバ心線２１が溝内で回転し易くなり光ファイバ心線２１に発生しうる歪を抑制することができる。このため、光ファイバ心線２１の伝送損失の悪化を抑制しつつ、光ファイバ心線２１を高密度実装することができる。

また、光ファイバテープ心線２０において、隣接する光ファイバ心線２１の中心間距離を０．２０±０．０３ｍｍに抑えることにより、さらに光ファイバ心線２１を高密度実装することができる。

また、光ファイバ心線２１における一次被覆２１１の常温でのヤング率を０．５ＭＰａ以上とすることにより、応力付加を要因とする内部樹脂の破断を抑制し、ボイド等の発生を抑制することができる。また、光ファイバ心線２１における一次被覆２１１の常温でのヤング率を１．５ＭＰａ以下とすることにより、マイクロベンドロスを抑制し伝送損失の悪化を抑制することができる。

図５は、第二実施形態に係る光ファイバケーブル１Ｂの構成を示す断面図である。
図５に示すように、光ファイバケーブル１Ｂには、スロットロッド１３に８条のスロット溝３２が形成されている。また、スロット溝３２内に収納される光ユニット１２が複数枚（例えば１６枚）の光ファイバテープ心線２０で形成されている。なお、第一実施形態の光ファイバケーブル１Ａ（図１参照）と同じ符号を付した部分は、同様の機能を有する部分であるため説明は省略する。

光ファイバケーブル１Ｂは、外径が３５ｍｍであり、１つのスロット溝３２に収納された１つの光ユニット１２における光ファイバ心線２１の心数が１９２本である。そして、８条の各スロット溝３２に３つずつの光ユニット１２が収納されているので全光ファイバ心線の心数は４６０８心になり、光ファイバケーブル１Ｂに含まれる光ファイバ心線２１の心数の密度は、４．８心／ｍｍ^２になる。

このような構成を有する第二実施形態の光ファイバケーブル１Ｂによれば、第一実施形態の光ファイバケーブル１Ａと同様の作用効果を奏する。

［実施例］
第一実施形態に係る光ファイバケーブル１Ａについて、具体的な実施例を挙げて以下に説明する。
光ファイバケーブルを製造する場合、スロットロッドの材料としてヤング率の高い材料を使用すれば、スロットリブを細くし、スロット溝の断面積を大きくすることが可能であるが、押出成形時の剪断力によるメルトフラクチャー等が発生してスロット溝の表面が粗くなり光ファイバ心線の伝送損失が悪化する虞がある。また、一般的には光ファイバの被覆径を小さくするとマイクロベンドロスの影響が大きくなり光ファイバ心線の伝送損失が悪化する虞がある。そこで、スロットロッド３（１３）の材料としてヤング率が１５００ＭＰａ以上の樹脂を使用し、光ファイバ心線２１の外径が０．２０５ｍｍとされる第一実施形態の光ファイバケーブル１Ａにおいて、スロット溝３２の表面粗さＲａ、および一次被覆２１１（プライマリ樹脂）のヤング率の最適化を図った。

スロット溝３２の表面粗さＲａの条件を０．０５μｍ〜１０．００μｍまで変化させ、光ファイバ心線２１における一次被覆２１１のヤング率の条件を０．５ＭＰａ〜２．５ＭＰａまで変化させた。各条件の組合わせにより複数種類の光ファイバケーブルを作製しそれらの伝送損失を測定したところ、表１に示すような結果となった。なお、伝送損失の合否判定は、合格（伝送損失≦０．２５ｄＢ/ｋｍ）を「Ａ」で、不合格（伝送損失＞０．２５ｄＢ/ｋｍ）を「Ｒ」で示している。

表１に示されるように、スロット溝３２の表面粗さＲａが５μｍを超えた場合、および一次被覆２１１のヤング率が１．５ＭＰａを超えた場合には伝送損失の値が悪化する傾向が見られた。そして、Ｒａが５μｍ以上で、且つ一次被覆２１１のヤング率が１．５ＭＰａを超えた場合に伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍを超え、判定結果が不合格であった。なお、一次被覆２１１のヤング率を低くし過ぎると、光ファイバ心線に応力が生じた際に一次被覆２１１の内部樹脂が破断してボイド等が発生しやすくなる。このため、一次被覆２１１のヤング率の下限は０．５ＭＰａ以上であることが望ましい。
この結果から、スロット溝３２の表面粗さＲａを５μｍ以下として、一次被覆２１１のヤング率を０．５ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下にすることが望ましいことが分かった。

１Ａ，１Ｂ 光ファイバケーブル
２，１２ 光ユニット
３，１３ スロットロッド
４ ケーブル外被
５ バンドル材
２０ 光ファイバテープ心線
２１（２１Ａ〜２１Ｌ） 光ファイバ心線
２２ 連結部
２３ 非連結部
２４ テープ被覆
３１ テンションメンバ
３２ スロット溝
３３ スロットリブ
２１０ 光ファイバ
２１１ 一次被覆（プライマリ樹脂の一例）
２１２ 二次被覆
２１３ 着色層

Claims (4)

1. 光ファイバテープ心線と、
   前記光ファイバテープ心線が収納されるスロット溝を複数有するスロットロッドと、
   前記スロットロッドの外側を覆うケーブル外被と、を備えた光ファイバケーブルであって、
   前記光ファイバテープ心線は、外径寸法が０．２２ｍｍ以下である光ファイバ心線が複数並列に配置された状態で、一部、または全ての前記光ファイバ心線間において、隣接する前記光ファイバ心線間が連結された連結部と、隣接する前記光ファイバ心線間が連結されていない非連結部とが長手方向に間欠的に設けられており、
   前記光ファイバケーブルに含まれる前記光ファイバ心線の心数の密度は、前記光ファイバケーブルの断面において、４．８心／ｍｍ^２以上であり、
   前記スロット溝の表面粗さＲａは、２μｍよりも大きく５μｍ以下であり、
   前記光ファイバ心線のプライマリ樹脂の常温でのヤング率は、０．５ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下である、
   光ファイバケーブル。
2. 前記光ファイバケーブルの外径が３５ｍｍ以下で、１つの前記スロット溝に収納された前記光ファイバ心線の心数が１００以上である、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 前記スロットロッドの最外層は、常温でのヤング率が１５００ＭＰａ以上である樹脂で構成されている、請求項１または請求項２に記載の光ファイバケーブル。
4. 隣接する前記光ファイバ心線の中心間距離が０．２０±０．０３ｍｍである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ファイバケーブル。

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