JP7479289B2 - 光ファイバケーブル - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバケーブルに関する。
データコムやテレコムの光通信分野において、高密度光ファイバケーブルを実現する光ファイバとして、細径の光ファイバが注目されている（非特許文献１参照）。「細径光ファイバ」とは、光ファイバのガラスからなる部分を細径化したものであり、クラッド径が従来の１２５μｍよりも細径のものと定義できる。なお、クラッド径とクラッド部の周囲に形成された素線被覆とを含む外径の両方が細径化されたものも細径光ファイバの定義に含まれる。
従来、このような細径光ファイバと他の光ファイバとを接続する様々な技術が開示されている（特許文献１～５）。他の光ファイバとしては、たとえば、ＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５２で定義される標準的なシングルモード光ファイバの規格（以下、Ｇ．６５２規格）に準拠する通常光ファイバが例示される。
古河電気工業株式会社、″世界最高水準のコア密度、細径超多心光ファイバケーブルを開発″、［online］、平成３０年３月３０日、［平成３０年９月２４日検索］、インターネット〈URL：http://www.furukawa.co.jp/release/2018/comm_180330.html〉
上述した特許文献は、細径光ファイバの接続技術に関するものである。しかしながら、いずれの文献も、ガラス部分を細径化した光ファイバを用いた光ファイバケーブルを実用する上での最適な全体構成を開示するものではない。
たとえば、本発明者らが鋭意検討したところ、細径光ファイバを用いた光ファイバケーブルをたとえば敷設する際には、従来、その端末から細径光ファイバを取り出して、既に敷設してある光ファイバケーブルや機器と接続するために取り扱う必要があった。
しかしながら、このような細径光ファイバでは、一般的には通常光ファイバのために準備され、通常光ファイバのために最適化された接続治具や接続条件等をそのまま使用できないため、取り扱い性の上で改善の余地がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、高密度化が可能であり、かつ取り扱い性に優れた光ファイバケーブルを提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、ガラスからなるコア部およびクラッド部を有しクラッド径が１２０μｍ以下の細径光ファイバと、前記細径光ファイバの少なくとも一方の端部に光学的に接続された、ガラスからなるコア部およびクラッド部を有しクラッド径が１２５μｍの規格に従う通常光ファイバと、前記細径光ファイバと、前記通常光ファイバとの間に設けられた光学的結合機構と、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとのうち前記細径光ファイバのみの外周を覆うシースと、を備え、前記細径光ファイバの前記端部は前記シースの外側に位置することを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記光学的結合機構を内包する保護部を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記光学的結合機構は、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとの融着による接続部によって構成されていることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記光学的結合機構は、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとの機械的な接続機構によって構成されていることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記光学的結合機構は、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとを光学的に接続する空間光学系によって構成されていることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記光学的結合機構は、前記細径光ファイバのクラッド径と前記通常光ファイバのクラッド径との間の値のクラッド径の部分を有し、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとを接続する接続光ファイバによって構成されていることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記光学的結合機構は、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとの間でクラッド径が連続的に変化する部分によって構成されていることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記光学的結合機構は、第１ピッチで配列された複数の前記細径光ファイバのそれぞれと、第２ピッチで配列された複数の前記通常光ファイバのそれぞれとを、それぞれ機械的に接続する複数の接続光ファイバによって構成され、前記接続光ファイバの前記通常光ファイバ側の端面におけるピッチが、前記第２ピッチと略等しいことを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記通常光ファイバの外周を覆うコード被覆を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記通常光ファイバの端部に設けられた光コネクタを備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記細径光ファイバのクラッド径が１１０μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記細径光ファイバのクラッド径が１００μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、波長１５５０ｎｍにおいて、前記細径光ファイバのモードフィールド径と前記通常光ファイバのモードフィールド径との差が２μｍ以内であることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、複数の前記細径光ファイバを備え、前記複数の細径光ファイバは、光ファイバリボン心線を構成していることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、複数の前記細径光ファイバを備え、前記複数の細径光ファイバは、間欠接着型の光ファイバリボン心線を構成していることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、前記通常光ファイバの被覆を含んだファイバ径が略２００μｍであることを特徴とする。
本発明によれば、高密度化が可能であり、かつ取り扱い性に優れた光ファイバケーブルを実現できるという効果を奏する。
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、本明細書においては、カットオフ波長（Ｃｕｔｏｆｆ波長）とは、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５０．１で定義するケーブルカットオフ波長をいう。また、その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＧ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光ファイバケーブルの模式的な構成図である。光ファイバケーブル１００は、複数の細径光ファイバ１と、複数の通常光ファイバ２と、複数の接続光ファイバ３と、シース４と、を備える。
図１は、実施形態１に係る光ファイバケーブルの模式的な構成図である。光ファイバケーブル１００は、複数の細径光ファイバ１と、複数の通常光ファイバ２と、複数の接続光ファイバ３と、シース４と、を備える。
図２Ａは、細径光ファイバの断面を示し、図２Ｂは、細径光ファイバの屈折率プロファイルを示す。細径光ファイバ１は、略中心に位置するコア部１ａと、コア部１ａの外周に位置するクラッド部１ｂとを備えている。コア部１ａとクラッド部１ｂとは、いずれも石英系ガラスからなる。たとえば、コア部１ａは、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の屈折率を高めるドーパントが添加された石英ガラスからなる。クラッド部１ｂは、コア部１ａの屈折率よりも低い屈折率を有する。クラッド部１ｂは、たとえば、Ｇｅ、フッ素（Ｆ）等の屈折率調整用のドーパントを含まない純石英ガラスからなる。
細径光ファイバ１は、クラッド部の外径（クラッド径）が１２０μｍ以下とされているものであり、光ファイバケーブル１００の高密度化に適するものである。細径光ファイバ１のクラッド径としては、１１０μｍ以下がより好ましく、１００μｍ以下がさらに好ましい。
なお、細径光ファイバ１は、クラッド部１ｂの外周を覆うように、たとえば樹脂からなるコーティングが形成されている。コーティングは、たとえばＵＶ硬化樹脂等からなり、１層または２層以上の層構造を有する。ＵＶ硬化樹脂としては、たとえばウレタンアクリレート系、ポリブタジエンアクリレート系、エポキシアクリレート系、シリコーンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系等があるが、光ファイバのコーティングに使用されるものであれば特に限定されない。また、細径光ファイバ１では、ガラス部分であるコア部１ａとクラッド部１ｂとの細径化、特にはクラッド径の細径化を目的とするので、コーティングの厚さには特に限定はないが、細径光ファイバ１に要求される光学特性や機械的特性を満たす程度に薄くされていることが好ましい。
図２Ｂにおいて、プロファイルＰ１１がコア部１ａの屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ１２がクラッド部１ｂの屈折率プロファイルを示す。なお、屈折率プロファイルは、クラッド部１ｂに対する比屈折率差で示している。細径光ファイバ１はいわゆるステップ型の屈折率プロファイルを有し、コア部１ａの直径(コア径)は２ａであり、クラッド部１ｂに対するコア部１ａの比屈折率差はΔ１である。
図１に戻って、通常光ファイバ２は、Ｇ．６５２規格に準拠する光ファイバであり、ガラスからなるコア部およびクラッド部を有し、クラッド径が１２５μｍの規格に従うものである。したがって、通常光ファイバ２のクラッド径は１２５μｍである。なお、Ｇ．６５２規格によれば、クラッド径の公差は±１μｍ（Ｇ．６５２Ｂ）または±０．７μｍ（Ｇ．６５２Ｄ）であるので、通常光ファイバ２のクラッド径は１２５μｍからこの公差の範囲内にあってもよい。通常光ファイバ２にも、クラッド部の外周を覆うように、たとえば樹脂からなるコーティングが形成されている。コーティングは、たとえばＵＶ硬化樹脂等からなり、１層または２層以上の層構造を有する。
各細径光ファイバ１の両方の端部には、それぞれ、通常光ファイバ２が光学的に接続されている。
光学的結合機構を構成する接続光ファイバ３は、クラッド径が連続的に変化するテーパ形状の光ファイバであり、各細径光ファイバ１と各通常光ファイバ２との間に設けられており、各細径光ファイバ１と各通常光ファイバ２とを光学的に結合する機構である。接続光ファイバ３は、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とを接続するために、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とのそれぞれに融着接続された光ファイバである。接続光ファイバ３は、細径光ファイバ１に接続された端部では細径光ファイバ１と略同じクラッド径を有し、通常光ファイバ２に接続された端部では通常光ファイバ２と略同じクラッド径を有する。接続光ファイバ３の両端部の間は、細径光ファイバ１のクラッド径と通常光ファイバ２のクラッド径との間の値のクラッド径となっている。
なお、接続光ファイバ３のコア部は、細径光ファイバ１に接続された端部では細径光ファイバ１と略同じコア径を有し、通常光ファイバ２に接続された端部では通常光ファイバ２と略同じコア径を有するテーパ形状である。また、接続光ファイバ３にも、クラッド部の外周を覆うようにコーティングが形成されている。
シース４は、各細径光ファイバ１と各通常光ファイバ２とのうち各細径光ファイバ１のみの外周を覆うように構成されている。したがって、細径光ファイバ１において通常光ファイバ２に接続された端部はシース４の外側に位置する。シース４は、たとえば黒色に着色されたポリエチレンからなる。
また、本実施形態では、複数の細径光ファイバ１は、そのうちの複数本、たとえば４本または８本がリボン被覆５で一括被覆されており、複数の光ファイバリボン心線６を構成している。そのため、光ファイバケーブル１００は、複数の光ファイバリボン心線６を収容するスロットや、抗張力体を備えていてもよい。スロットはたとえばポリエチレンからなる。また、抗張力体は、たとえば、鋼線、鋼撚線、または高張力繊維やガラス繊維を熱硬化性の樹脂で一体化したＦＲＰロッドである。
このように構成された実施形態１に係る光ファイバケーブル１００は、シース４内には細径光ファイバ１を含むが、それよりも太径の通常光ファイバ２や接続光ファイバ３を含まないので、高密度化が可能である。また、光ファイバケーブル１００の両方の端末部は通常光ファイバ２が構成することとなるので、敷設する等の際に、たとえば既に敷設済みの光ファイバケーブルと接続する場合に、通常光ファイバのために準備・最適化された接続治具や接続条件等をそのまま使用することができる。その結果、光ファイバケーブル１００は、敷設する等の際の取り扱い性に優れたものとなる。すなわち、光ファイバケーブル１００は、高密度化が可能であり、かつ取り扱い性に優れている。
（実施形態２）
図３は、実施形態２に係る光ファイバケーブルの模式的な構成図である。光ファイバケーブル１００Ａは、図１に示す実施形態１に係る光ファイバケーブル１００の構成に、保護部としての保護箱７を追加した構成を有する。
図３は、実施形態２に係る光ファイバケーブルの模式的な構成図である。光ファイバケーブル１００Ａは、図１に示す実施形態１に係る光ファイバケーブル１００の構成に、保護部としての保護箱７を追加した構成を有する。
保護箱７は、樹脂や金属からなる箱であり、光学的結合機構を構成する各接続光ファイバ３および各接続光ファイバ３と各細径光ファイバ１および各通常光ファイバ２との融着接続部とを一括して内包している。これにより、各接続光ファイバ３およびその融着接続部が外部から保護され、たとえば取り扱い時の破損等を防止できる。その結果、光ファイバケーブル１００Ａは、取り扱い性がさらに優れている。
なお、本実施形態では保護部は保護箱７であるが、保護部として管状の保護管を用いてもよい。保護管は、たとえば樹脂や金属からなるものであるが、熱収縮性の樹脂からなるものが好ましい。また、本実施形態では保護箱７が各接続光ファイバ３およびその融着接続部を一括して内包しているが、個別の保護箱や保護管が各接続光ファイバ３およびその融着接続部を内包するようにしてもよい。さらには、個別に保護管に内包した部分をさらに一括して保護箱や保護管に内包してもよい。
（実施形態３）
図４は、実施形態３に係る光ファイバケーブルの模式的な構成図である。光ファイバケーブル１００Ｂは、図３に示す実施形態２に係る光ファイバケーブル１００Ａの構成に、複数のコード被覆８と複数の光コネクタ９とを追加した構成を有する。
図４は、実施形態３に係る光ファイバケーブルの模式的な構成図である。光ファイバケーブル１００Ｂは、図３に示す実施形態２に係る光ファイバケーブル１００Ａの構成に、複数のコード被覆８と複数の光コネクタ９とを追加した構成を有する。
各コード被覆８は、各通常光ファイバ２の外周を覆うように設けられている。また、各光コネクタ９は、各通常光ファイバ２の、細径光ファイバ１が接続された側とは反対の端部に設けられている。なお、各通常光ファイバ２と各コード被覆８との間には、たとえばアラミド樹脂繊維からなる抗張力体が、各通常光ファイバ２の外周を覆うように設けられていてもよい。
この光ファイバケーブル１００Ｂでは、各通常光ファイバ２は光コネクタ付きの光ファイバコードとして構成されているので、取り扱い性がさらに優れている。
なお、本実施形態では、各光コネクタ９が各通常光ファイバ２に個別に設けられているが、複数の通常光ファイバ２に１つの多心用の光コネクタが一括して設けられていてもよい。このような光コネクタとしては、ＭＰＯ（Multi-fiber Push On）コネクタ等の多芯用コネクタを使用できる。
また、上記実施形態において、テーパ形状の接続光ファイバ３を、一定のクラッド径と一定のコア径とを有する接続光ファイバに置き換えてもよい。このような光ファイバは、細径光ファイバ１のクラッド径と通常光ファイバ２のクラッド径との間の値の一定のクラッド径を有し、細径光ファイバ１のコア径と通常光ファイバ２のコア径との間の値の一定のコア径を有する。このような接続光ファイバを使用しても、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とを好適に接続できる。
（光学的結合機構の構成例１）
つぎに、光学的結合機構の他の様々な構成例について説明する。図５は、光学的結合機構の構成例１を示す模式図である。この光学的結合機構１１は、細径光ファイバ１の端面１ｃと通常光ファイバ２の端面２ａとの融着による接続部によって構成されている。このような融着による接続部は、公知のように、細径光ファイバ１の端面１ｃと通常光ファイバ２の端面２ａとを近接または当接させ、アーク放電等によって熱を与えて融着接続することによって実現できる。このとき、ＴＥＣ(Thermally-diffused Expanded Core)技術によって、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２との接続損失を低下させてもよい。しかしながら、ＴＥＣを含んだ接続は工程が煩雑になったり、装置が大掛かりになったりする可能性がある。そのため、細径光ファイバのＭＦＤを通常ファイバのＭＦＤと同程度(±２μｍ)にすることによって、ＴＥＣを用いることなく融着接続することが好ましい。また、接続部を保護箱や保護管等の保護部に内包することが好ましい。
つぎに、光学的結合機構の他の様々な構成例について説明する。図５は、光学的結合機構の構成例１を示す模式図である。この光学的結合機構１１は、細径光ファイバ１の端面１ｃと通常光ファイバ２の端面２ａとの融着による接続部によって構成されている。このような融着による接続部は、公知のように、細径光ファイバ１の端面１ｃと通常光ファイバ２の端面２ａとを近接または当接させ、アーク放電等によって熱を与えて融着接続することによって実現できる。このとき、ＴＥＣ(Thermally-diffused Expanded Core)技術によって、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２との接続損失を低下させてもよい。しかしながら、ＴＥＣを含んだ接続は工程が煩雑になったり、装置が大掛かりになったりする可能性がある。そのため、細径光ファイバのＭＦＤを通常ファイバのＭＦＤと同程度(±２μｍ)にすることによって、ＴＥＣを用いることなく融着接続することが好ましい。また、接続部を保護箱や保護管等の保護部に内包することが好ましい。
（光学的結合機構の構成例２）
図６は、光学的結合機構の構成例２を示す模式図である。この光学的結合機構１２は、機械的な接続機構であるフェルール１２ａによって構成されている。具体的には、この光学的結合機構１２は、フェルール１２ａに、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とを挿入し、端面１ｃと端面２ａとを当接させた状態でフェルール１２ａに接着剤等で固定したものである。光学的結合機構１２も保護箱や保護管等の保護部に内包することが好ましい。なお、端面１ｃと端面２ａとを当接させ、当接させた状態を維持するクリップ等の固定部材によって、フェルール１２ａを固定して光学的結合機構１２を形成してもよい。
図６は、光学的結合機構の構成例２を示す模式図である。この光学的結合機構１２は、機械的な接続機構であるフェルール１２ａによって構成されている。具体的には、この光学的結合機構１２は、フェルール１２ａに、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とを挿入し、端面１ｃと端面２ａとを当接させた状態でフェルール１２ａに接着剤等で固定したものである。光学的結合機構１２も保護箱や保護管等の保護部に内包することが好ましい。なお、端面１ｃと端面２ａとを当接させ、当接させた状態を維持するクリップ等の固定部材によって、フェルール１２ａを固定して光学的結合機構１２を形成してもよい。
また、光ファイバがリボン状態の場合における接続機構の光ファイバ間ピッチは、たとえば、通常光ファイバリボンのピッチである略２５０μｍ、一般的な細径光ファイバリボンのピッチである略２００μｍ、被覆された細径光ファイバの外径ピッチ、または、接続される２つの被覆された光ファイバの外径ピッチの中間のピッチ等の種々のパターンを採用できる。被覆された光ファイバの外径ピッチと機械的接続機構のピッチとが大きくずれると、ピッチを合わせるフェルールに光ファイバを挿入する際に、通常光ファイバ、細径光ファイバ、または双方の光ファイバを曲げる必要が生じる。そのため、曲げ損失や信頼性の低下等の問題を招く可能性がある。この点、通常径の被覆された光ファイバとしては、２５０μｍの外径の光ファイバよりも、２００μｍの外径の光ファイバを用いることが望ましい。また、接続機構のピッチも、２００μｍ、細径光ファイバの被覆外径ピッチ、または２つのファイバ被覆外径ピッチの中間のピッチ等の値を好ましく採用できる。
（光学的結合機構の構成例３）
図７は、光学的結合機構の構成例３を示す模式図である。この光学的結合機構１３は、機械的な接続機構である接着剤１３ａによって構成されている。接着剤１３ａは樹脂からなる。具体的には、この光学的結合機構１３は、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とを光軸合わせした状態で端面１ｃと端面２ａとを当接し、その周囲に樹脂を塗布し、硬化させて接着剤１３ａとしたものである。光学的結合機構１３も保護箱や保護管等の保護部に内包することが好ましい。
図７は、光学的結合機構の構成例３を示す模式図である。この光学的結合機構１３は、機械的な接続機構である接着剤１３ａによって構成されている。接着剤１３ａは樹脂からなる。具体的には、この光学的結合機構１３は、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とを光軸合わせした状態で端面１ｃと端面２ａとを当接し、その周囲に樹脂を塗布し、硬化させて接着剤１３ａとしたものである。光学的結合機構１３も保護箱や保護管等の保護部に内包することが好ましい。
（光学的結合機構の構成例４）
図８は、光学的結合機構の構成例４を示す模式図である。この光学的結合機構１４は、空間光学系であるレンズ１４ａによって構成されている。具体的には、この光学的結合機構１４は、光軸合わせした状態の細径光ファイバ１の端面１ｃと通常光ファイバ２の端面２ａとの間にレンズ１４ａを配置し、不図示の固定具にて細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とレンズ１４ａとの相対位置を固定したものである。これにより、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とが光学的に接続される。光学的結合機構１４も保護箱や保護管等の保護部に内包することが好ましい。
図８は、光学的結合機構の構成例４を示す模式図である。この光学的結合機構１４は、空間光学系であるレンズ１４ａによって構成されている。具体的には、この光学的結合機構１４は、光軸合わせした状態の細径光ファイバ１の端面１ｃと通常光ファイバ２の端面２ａとの間にレンズ１４ａを配置し、不図示の固定具にて細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とレンズ１４ａとの相対位置を固定したものである。これにより、細径光ファイバ１と通常光ファイバ２とが光学的に接続される。光学的結合機構１４も保護箱や保護管等の保護部に内包することが好ましい。
（光学的結合機構の構成例５）
図９は、光学的結合機構の構成例５を示す模式図である。光学的結合機構２０は、細径光ファイバ２１と通常光ファイバ２２との間でクラッド径が連続的に変化する部分によって構成されている。このような光学的結合機構２０、細径光ファイバ２１および通常光ファイバ２２は、たとえば以下のように作製できる。工程（１）まず、光ファイバ母材から、通常光ファイバ２２の外径となるように光ファイバを所望の長さ、たとえば数ｍ～数十ｍだけ線引きする。工程（２）つづいて、これに連続して、光学的結合機構２０の連続的に変化する外径となるように光ファイバを所望の長さ、たとえば数ｍだけ線引きする。工程（３）さらに、これに連続して、細径光ファイバ２１の外径となるように光ファイバを所望の長さ、たとえば数ｍ～数十ｋｍだけ線引きする。これにより、光学的結合機構２０は、細径光ファイバ２１と、通常光ファイバ２２と、細径光ファイバ２１と通常光ファイバ２２との間でクラッド径が連続的に変化する光学的結合機構２０と、を有する構造の光ファイバを作製できる。また、工程（１）～工程（３）を繰り返し行うことによって、上記構造を有する光ファイバを連続して複数本作製することができる。
図９は、光学的結合機構の構成例５を示す模式図である。光学的結合機構２０は、細径光ファイバ２１と通常光ファイバ２２との間でクラッド径が連続的に変化する部分によって構成されている。このような光学的結合機構２０、細径光ファイバ２１および通常光ファイバ２２は、たとえば以下のように作製できる。工程（１）まず、光ファイバ母材から、通常光ファイバ２２の外径となるように光ファイバを所望の長さ、たとえば数ｍ～数十ｍだけ線引きする。工程（２）つづいて、これに連続して、光学的結合機構２０の連続的に変化する外径となるように光ファイバを所望の長さ、たとえば数ｍだけ線引きする。工程（３）さらに、これに連続して、細径光ファイバ２１の外径となるように光ファイバを所望の長さ、たとえば数ｍ～数十ｋｍだけ線引きする。これにより、光学的結合機構２０は、細径光ファイバ２１と、通常光ファイバ２２と、細径光ファイバ２１と通常光ファイバ２２との間でクラッド径が連続的に変化する光学的結合機構２０と、を有する構造の光ファイバを作製できる。また、工程（１）～工程（３）を繰り返し行うことによって、上記構造を有する光ファイバを連続して複数本作製することができる。
また、上記実施形態では、複数の細径光ファイバ１が一括してリボン被覆された光ファイバリボン心線６を構成しているが、複数の細径光ファイバ１が間欠接着型の光ファイバリボン心線を構成していてもよい。
図１０は、間欠接着型リボン心線３０の模式的な構成図である。間欠接着型リボン心線３０は、Ｎ本（Ｎは２以上の整数であるが本実施形態では５以上）の並列に並べられた細径光ファイバ１－１、１－２、１－３、・・・、１－（Ｎ－１）、１－Ｎのうち隣接するもの同士が、長手方向の複数箇所において、接着剤３１にて間欠的に接着された構造を有する。また、たとえば細径光ファイバ１－１と細径光ファイバ１－２とを接着する接着剤３１の長手方向における位置と、細径光ファイバ１－２と細径光ファイバ１－３とを接着する接着剤３１の長手方向における位置と、は互いに異なる。このような間欠接着型リボン心線３０は、ローラブルリボンとも呼ばれ、集線密度の向上や曲げによる伝送損失の低減を実現できるので、光ファイバケーブルの高密度化に好適である。
（光学的結合機構の構成例６）
図１１は、光学的結合機構の構成例６を示す模式図である。この光学的結合機構１５は、接続光ファイバ３Ａを介して、所定の第１ピッチｐで並べられた複数の細径光ファイバ１と、所定の第２ピッチＰで並べられた複数の通常光ファイバ２とを光学的に接続する機械的な接続機構である。複数の細径光ファイバ１はそれぞれ、コード被覆８Ａによって被覆されている。複数の細径光ファイバ１の接続側は、フェルール１５ａに挿入されている。一方、複数の通常光ファイバ２はそれぞれ、コード被覆８Ｂによって被覆されている。複数の通常光ファイバ２の接続側は、フェルール１５ｂに挿入されている。光学的結合機構を構成する複数の接続光ファイバ３Ａは、細径光ファイバ１側のピッチが複数の細径光ファイバ１の第１ピッチｐと略等しくなるように、フェルール１５ａに挿入されている。複数の接続光ファイバ３Ａは、細径光ファイバ１から通常光ファイバ２に向かって放射状に拡がり、フェルール１５ａの通常光ファイバ２と接続する端面でのピッチが通常光ファイバ２の第２ピッチＰと略等しくなるように設けられている。すなわち、接続光ファイバ３は、細径光ファイバ１と接続する側では細径光ファイバ１と略等しい第１ピッチｐに配列され、通常光ファイバ２と接続される端面では通常光ファイバ２と略等しい第２ピッチＰに配列される。光学的結合機構１５も保護箱や保護管等の保護部に内包することが好ましい。
図１１は、光学的結合機構の構成例６を示す模式図である。この光学的結合機構１５は、接続光ファイバ３Ａを介して、所定の第１ピッチｐで並べられた複数の細径光ファイバ１と、所定の第２ピッチＰで並べられた複数の通常光ファイバ２とを光学的に接続する機械的な接続機構である。複数の細径光ファイバ１はそれぞれ、コード被覆８Ａによって被覆されている。複数の細径光ファイバ１の接続側は、フェルール１５ａに挿入されている。一方、複数の通常光ファイバ２はそれぞれ、コード被覆８Ｂによって被覆されている。複数の通常光ファイバ２の接続側は、フェルール１５ｂに挿入されている。光学的結合機構を構成する複数の接続光ファイバ３Ａは、細径光ファイバ１側のピッチが複数の細径光ファイバ１の第１ピッチｐと略等しくなるように、フェルール１５ａに挿入されている。複数の接続光ファイバ３Ａは、細径光ファイバ１から通常光ファイバ２に向かって放射状に拡がり、フェルール１５ａの通常光ファイバ２と接続する端面でのピッチが通常光ファイバ２の第２ピッチＰと略等しくなるように設けられている。すなわち、接続光ファイバ３は、細径光ファイバ１と接続する側では細径光ファイバ１と略等しい第１ピッチｐに配列され、通常光ファイバ２と接続される端面では通常光ファイバ２と略等しい第２ピッチＰに配列される。光学的結合機構１５も保護箱や保護管等の保護部に内包することが好ましい。
以下、光ファイバケーブルの実施例について説明する。実施例に用いる細径光ファイバは、Ｇ．６５２規格を満たすものであり、かつ細径化されていてもリーケージ損失（過剰損失とも呼ばれる）が抑制されたものであることが、実用上好ましい。すなわち、波長１６２５ｎｍにおいて０．００１ｄＢ／ｋｍ以下のリーケージ損失を実現し、さらに、表１に示すＧ．６５２Ａ、Ｇ．６５２Ｂ、Ｇ．６５２Ｃ、Ｇ．６５２Ｄの各規格におけるゼロ分散波長、分散スロープ、ＭＦＤ（モードフィールド径）、Ｃｕｔｏｆｆ波長、マクロベンド損失の規定を満たすことが好ましい。
表１において、マクロベンド損失については、Ｇ．６５２Ａ規格では波長１５５０ｎｍにおける値であるが、Ｇ．６５２Ｂ、Ｇ．６５２Ｃ、Ｇ．６５２Ｄの規格では波長１６２５ｎｍにおける値である。なお、以降の表において、「Ｅ」は１０のべき乗を表し、たとえば「５．３Ｅ－３」は「５．３×１０-3」を意味する。
実施例に用いる細径光ファイバは、広く普及しているこれらのＧ．６５２規格を満たすことによって、細径光ファイバであっても実用化の上できわめて好ましく、また通常光ファイバとの接続損失を低減する事が容易になるという点からも望ましい。なお、細径光ファイバのクラッド径については、従来の通常ファイバのクラッド径(約１２５μｍ)から細径化するメリットがより高い、１００μｍを基準として検討を行った。
表１に示す規格を満たすべく、図２Ｂに示すようなステップ型の屈折率プロファイルを採用してシミュレーション計算を行い、設計パラメータであるΔ１と２ａとの最適化を行ったところ、表２に示す結果を得た。すなわち、細径光ファイバにおいてΔ１を０．３８％とし、２ａを８．０μｍとすることによって、Ｇ．６５２Ａ規格を満たすことが確認された。また、表２において、限界ファイバ径とは、波長１６２５ｎｍにおいて０．００１ｄＢ／ｋｍ以下のリーケージ損失を得るのに必要な最低限のクラッド径である。表２によれば、限界ファイバ径は８６μｍであった。すなわち、Δ１が０．３８％、２ａが８．０μｍの細径光ファイバは、クラッド径を８６μｍ以上とすれば、リーケージ損失が抑制されたものとなるので、１００μｍであればリーケージ損失が十分抑制されることがシミュレーション計算で確認された。
つづいて、上記シミュレーション計算の結果に基づいて細径光ファイバを作製した。なお、クラッド部の外周に形成するコーティングについては、通常光ファイバに通常用いられているＵＶ硬化樹脂からなる二層構造とし、クラッド部に近い１層目（プライマリ）の外径を１３０μｍとし、２層目（セカンダリ）の外径を１６０μｍとした。すなわちこの細径光ファイバは被覆外径が１６０μｍであり、被覆外径が２００μｍ～２５０μｍの通常光ファイバと比較して、被覆を含めても細径化されている。
表３では、実施例に用いるために作製した細径光ファイバについて測定した特性を、シミュレーション結果と比較して示している。ＭＦＤ、Ｃｕｔｏｆｆ波長、マクロベンド損失についてはシミュレーション結果とよく一致していた。また、伝送損失についても十分低い値であった。また、リーケージ損失も特に発生していなかった。
なお、細径光ファイバのＭＦＤについては、光ファイバケーブルで伝送する信号光の波長において、通常光ファイバのＭＦＤとの差が２μｍ以内であれば、接続した場合のＭＦＤの不整合に起因する接続損失を抑制できる。信号光の波長としては、波長１５５０ｎｍを含む１．５５μｍ帯が最も利用されるが、信号光の波長はこれに限定されるものではない。なお、作製した細径光ファイバのＭＦＤは波長１３１０ｎｍにおいて８．８μｍであり、Ｇ．６５２Ａ規格におけるＭＦＤの範囲内にある。このような細径光ファイバであれば、そのＭＦＤは、波長１５５０ｎｍにおいても通常光ファイバのＭＦＤとの差が２μｍ以内となる。
このように作製した細径光ファイバを複数本並べてリボン被覆で一括被覆し、複数の光ファイバリボン心線を作製した。そして、これらの複数の光ファイバリボン心線を公知の構成のスロットに収容し、シースを形成し、光ファイバケーブルを作製した。この光ファイバケーブルの各細径光ファイバの伝送損失を測定したところ、被覆外径が２００μｍ～２５０μｍの通常光ファイバを公知の構成のスロットに収容して作製した光ファイバケーブルにおける伝送損失と比較して、特に過剰な損失は発生していなかった。このことは、上記のシミュレーションに基づいて作製した細径光ファイバを用いて、Ｇ．６５２Ａ規格を満たしつつ高密度かつ軽量の光ファイバケーブルを実現できることを示している。
つづいて、この光ファイバケーブルの各細径光ファイバの両端部のそれぞれと、複数のＭＰＯ光コネクタ付き光ファイバコードの各通常光ファイバとを融着接続した。なお、各通常光ファイバの波長１３１０ｎｍでのＭＦＤは９．０μｍであり、細径光ファイバのＭＦＤと略同等であった。
細径光ファイバと通常光ファイバとの接続損失を測定しながら融着接続を実行したところ、波長１５５０ｎｍでの接続損失はいずれも０．１ｄＢ以下であり、良好な接続状態とできた。なお、各細径光ファイバと各通常光ファイバとの融着接続箇所は、熱収縮型の保護管を被着して保護した。
このようにＭＰＯ光コネクタ付き光ファイバコードを取り付けた光ファイバケーブルは、端末部であるＭＰＯ光コネクタ付き光ファイバコードを従来と同様に取り扱うことができ、かつ特に破損等の不具合は発生しなかった。
なお、上記実施形態では、各細径光ファイバ１の両端部に、それぞれ、通常光ファイバ２が光学的に接続されているが、細径光ファイバ１の一方の端部のみに通常光ファイバ２が光学的に接続されていてもよい。
また、上記実施形態では、光ファイバケーブルは複数の細径光ファイバを備え、複数の細径光ファイバが一括で被覆されて光ファイバリボン心線を構成しているが、複数の細径光ファイバはそれぞれ単心の状態でもよいし、光ファイバケーブルが光ファイバリボン心線と単心の細径光ファイバとの両方を備えていてもよい。また、光ファイバケーブルが備える細径光ファイバの数も特に限定されず、たとえば１本でもよい。
また、上記実施形態では細径光ファイバの屈折率プロファイルはステップ型であるが、ステップ型以外のいわゆるＷ型やトレンチ型を適宜使用できる。
なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
本発明に係る光ファイバケーブルは、光通信分野に好適に利用できる。
１、１－１、１－２、１－３、１－（Ｎ－１）、１－Ｎ、２１ 細径光ファイバ
１ａ コア部
１ｂ クラッド部
１ｃ、２ａ 端面
２、２２ 通常光ファイバ
３、３Ａ 接続光ファイバ
４ シース
５ リボン被覆
６ 光ファイバリボン心線
７ 保護箱
８、８Ａ、８Ｂ コード被覆
９ 光コネクタ
１１、１２、１３、１４、１５、２０ 光学的結合機構
１２ａ、１５ａ、１５ｂ フェルール
１３ａ、３１ 接着剤
１４ａ レンズ
３０ 間欠接着型リボン心線
１００、１００Ａ、１００Ｂ 光ファイバケーブル
Ｐ１１、Ｐ１２ プロファイル
１ａ コア部
１ｂ クラッド部
１ｃ、２ａ 端面
２、２２ 通常光ファイバ
３、３Ａ 接続光ファイバ
４ シース
５ リボン被覆
６ 光ファイバリボン心線
７ 保護箱
８、８Ａ、８Ｂ コード被覆
９ 光コネクタ
１１、１２、１３、１４、１５、２０ 光学的結合機構
１２ａ、１５ａ、１５ｂ フェルール
１３ａ、３１ 接着剤
１４ａ レンズ
３０ 間欠接着型リボン心線
１００、１００Ａ、１００Ｂ 光ファイバケーブル
Ｐ１１、Ｐ１２ プロファイル
Claims (18)
- ガラスからなるコア部およびクラッド部を有しクラッド径が１２０μｍ以下の細径光ファイバと、
前記細径光ファイバの少なくとも一方の端部に光学的に接続された、ガラスからなるコア部およびクラッド部を有しクラッド径が１２５μｍの規格に従う通常光ファイバと、
前記細径光ファイバと、前記通常光ファイバとの間に設けられた光学的結合機構と、
前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとのうち前記細径光ファイバのみの外周を覆うシースと、
を備え、前記細径光ファイバの前記端部は前記シースの外側に位置する
ことを特徴とする光ファイバケーブル。 - 前記光学的結合機構を内包する保護部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。 - 前記光学的結合機構は、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとの融着による接続部によって構成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。 - 前記光学的結合機構は、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとの機械的な接続機構によって構成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。 - 前記光学的結合機構は、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとを光学的に接続する空間光学系によって構成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。 - 前記光学的結合機構は、前記細径光ファイバのクラッド径と前記通常光ファイバのクラッド径との間の値のクラッド径の部分を有し、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとを接続する接続光ファイバによって構成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。 - 前記光学的結合機構は、前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとの間でクラッド径が連続的に変化する部分によって構成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。 - 前記光学的結合機構は、第１ピッチで配列された複数の前記細径光ファイバのそれぞれと、第２ピッチで配列された複数の前記通常光ファイバのそれぞれとを、それぞれ機械的に接続する複数の接続光ファイバによって構成され、
前記接続光ファイバの前記通常光ファイバ側の端面におけるピッチが、前記第２ピッチと略等しい
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。 - 前記通常光ファイバの外周を覆うコード被覆を備える
ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の光ファイバケーブル。 - 前記通常光ファイバの端部に設けられた光コネクタを備える
ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載の光ファイバケーブル。 - 前記細径光ファイバのクラッド径が１１０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の光ファイバケーブル。 - 前記細径光ファイバのクラッド径が１００μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の光ファイバケーブル。 - 波長１５５０ｎｍにおいて、前記細径光ファイバのモードフィールド径と前記通常光ファイバのモードフィールド径との差が２μｍ以内である
ことを特徴とする請求項１～１２のいずれか一つに記載の光ファイバケーブル。 - 複数の前記細径光ファイバを備え、前記複数の細径光ファイバは、光ファイバリボン心線を構成している
ことを特徴とする請求項１～１３のいずれか一つに記載の光ファイバケーブル。 - 複数の前記細径光ファイバを備え、前記複数の細径光ファイバは、間欠接着型の光ファイバリボン心線を構成している
ことを特徴とする請求項１～１３のいずれか一つに記載の光ファイバケーブル。 - 前記通常光ファイバの被覆を含んだファイバ径が略２００μｍである
ことを特徴とする請求項１～１５のいずれか一つに記載の光ファイバケーブル。 - 前記シースは、ポリエチレンからなる
ことを特徴とする請求項１～１６のいずれか一つに記載の光ファイバケーブル。 - ガラスからなるコア部およびクラッド部を有しクラッド径が１２０μｍ以下の細径光ファイバと、
前記細径光ファイバの少なくとも一方の端部に光学的に接続された、ガラスからなるコア部およびクラッド部を有しクラッド径が１２５μｍの規格に従う通常光ファイバと、
前記細径光ファイバと、前記通常光ファイバとの間に設けられた光学的結合機構と、
前記細径光ファイバと前記通常光ファイバとのうち前記細径光ファイバのみの外周を覆うシースと、
を備え、
前記細径光ファイバの前記端部は前記シースの外側に位置し、
前記光学的結合機構は、第１ピッチで配列された複数の前記細径光ファイバのそれぞれと、第２ピッチで配列された複数の前記通常光ファイバのそれぞれとを、それぞれ機械的に接続する複数の接続光ファイバによって構成され、
前記接続光ファイバの前記通常光ファイバ側の端面におけるピッチが、前記第２ピッチと略等しい
ことを特徴とする光ファイバケーブル。
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