CN116324558A - 光纤缆线 - Google Patents

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CN116324558A CN202180071017.4A CN202180071017A CN116324558A CN 116324558 A CN116324558 A CN 116324558A CN 202180071017 A CN202180071017 A CN 202180071017A CN 116324558 A CN116324558 A CN 116324558A
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Abstract

本发明的光纤缆线(1)的特征在于，在护套(3)的内部空间(3S)收纳有多个具有几何微弯损耗特性FμBL_G和光学微弯损耗特性FμBL_O的光纤(10)，在使用内部空间(3S)的空隙率a和收纳于内部空间(3S)的光纤(10)的芯数b来规定光纤缆线(1)的缆线特性Dc的情况下，用以下的式子表示的微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为5.2×1023以下FμBL_GO＝FμBL_G×FμBL_O×Dc。

Description

光纤缆线
技术领域
本发明涉及光纤缆线。
背景技术
近年来，由于Fiber To The Home(FTTH：光纤到户)服务的成熟、移动终端的普及、云服务的利用扩大、影像通信量的增加等理由，由光纤缆线等构建的通信基础设施的通信量正在增加。因此，要求比以往更经济且高效地构建通信基础设施。在这样的背景下，具有使安装于光纤缆线的光纤的安装芯数、安装密度增加的要求。此外，通常，在光纤缆线中，多个光纤收纳于作为管状的树脂部件的护套的内部。
作为使收纳于护套的内部的光纤的安装芯数、安装密度增加的手段，考虑使光纤细径化。但是，在该情况下，光纤容易受到侧压的影响，由光纤的轴微小地弯曲的所谓的微小弯曲产生的光损失亦即微弯损耗可能会增加。在下述专利文献1中，记载了以下技术，即，通过调整光纤的包覆的弹性系数和玻化温度而使光纤的包覆厚度变薄，由此，即使在使光纤细径化的情况下也能够抑制微弯损耗。
专利文献1：日本特表2012-508395号公报
然而，若光纤缆线被置于低温环境，则护套低温收缩，光纤被该低温收缩的护套按压而弯曲。其结果是，存在在光纤产生微弯损耗从而光纤缆线的传输损失增加的趋势。特别是在使用专利文献1所记载的光纤来构成光纤缆线的情况下，由于各个光纤比通常的光纤细，因此可以认为容易因来自护套的按压而弯曲，传输损失容易增加。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制在低温环境下传输损失增加的光纤缆线。
为了实现上述目的，本发明是具备多个光纤和将多个上述光纤收纳于内部空间的护套的光纤缆线，多个上述光纤包括：玻璃部，包括芯部和包围上述芯部的包层；主包覆层，覆盖上述包层；以及次包覆层，覆盖上述主包覆层，上述光纤缆线的特征在于，上述光纤具有几何微弯损耗特性FμBL_G(Pa-1·m_10.5)和光学微弯损耗特性FμBL_O(dB/turn)，在将上述玻璃部的弯曲刚性设为Hf(Pa·m4)、将上述次包覆层的耐变形性设为D0(Pa)、将上述次包覆层的弯曲刚性设为H0(Pa·m4)、将上述玻璃部的杨氏模量设为Eg(GPa)、将上述主包覆层的杨氏模量设为Ep(MPa)、将上述次包覆层的杨氏模量设为Es(MPa)、将上述玻璃部的外径设为df(μm)、将上述主包覆层的外周面的半径设为Rp(μm)、将上述次包覆层的外周面的半径设为Rs(μm)、将上述主包覆层的厚度设为tp(μm)、并将上述次包覆层的厚度设为ts(μm)的情况下，上述几何微弯损耗特性FμBL_G(Pa-1·m_10.5)用
Figure BDA0004181734210000021
Figure BDA0004181734210000022
来表示，
在将在上述光纤中传播的波长1310nm的光的模场直径设为2w(μm)、将上述光纤的缆线截止波长设为λcc(μm)、并将上述光纤的波长1625nm的光的半径10mm的宏弯损耗设为αBL(dB/turn)的情况下，上述光学微弯损耗特性FμBL_O(dB/turn)用
Figure BDA0004181734210000023
来表示，
在使用上述内部空间的空隙率a和收纳于上述内部空间的上述光纤的芯数b并用以下的式子规定上述光纤缆线的缆线特性Dc的情况下，
Dc＝(0.5-a)2/b
用以下的式表示的微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为5.2×1023以下
FμBL_GO＝FμBL_G×FμBL_O×Dc。
如非专利文献1(J.Baldauf，et al.，“Relationship of MechanicalCharacteristics of Dual Coated Single Mode Optical Fibers and MicrobendingLoss，”IEICE Trans.Commun.，vol.E76-B，No.4，1993.)和非专利文献2(C.Unger,et al.，“Characterization of the bending sensitivity of fibers by the MAC-value,”Optics Communications vol.107，no.5-6，pp.361-364，1994.)所记载的那样，光纤的微弯损耗存在受到光纤的几何形状与光学特性双方的影响的趋势。
这里，光纤的几何形状是指与光纤的构造相关的参数，在本发明中，是指光纤中的玻璃部的弯曲刚性Hf、次包覆层的耐变形性D0、次包覆层的弯曲刚性H0、玻璃部的杨氏模量Eg、主包覆层的杨氏模量Ep、次包覆层的杨氏模量Es、玻璃部的外径df(玻璃部的直径)、玻璃部的半径Rg、主包覆层的半径Rp、次包覆层的半径Rs、主包覆层的厚度tp、以及次包覆层的厚度ts。
另外，光纤的光学特性是指与在光纤中传播的光的特性相关的参数，在本发明中，是指在光纤中传播的光的模场直径2w、和光纤的截止波长λcc、光纤的宏弯损耗αBL。此外，宏弯损耗也被称为弯曲损失。
另外，若光纤缆线置于低温环境，则如上述那样，存在光纤弯曲而产生微弯损耗而传输损失增加的趋势。因此，考虑到这样的传输损失的增加，在光纤缆线中，有时要求使-40℃下的以常温为基准的传输损失的增加量为0.15dB/km以下。此外，这样的传输损失的增加量有时被称为温度特性试验损耗增加量。
本发明的发明人对于光纤缆线的上述传输损失进行了深入研究。其结果是，本发明的发明人发现了用上述式表示的微弯损耗特性因子FμBL_GO的值与温度特性试验损耗增加量的值大致处于斜率为正的比例关系。
另外，本发明的发明人进一步进行了研究，发现了在上述微弯损耗特性因子的值为5.2×1023时，温度特性试验损耗增加量的值变为略小于0.15dB/km的值。如上述那样，微弯损耗特性因子的值与温度特性试验损耗增加量的值大致处于斜率为正的比例关系。因此，通过使光纤缆线的微弯损耗特性因子的值为5.2×1023以下，能够抑制传输损失的增加，使得在－40℃的低温环境下，传输损失的增加量变为0.15dB/km以下。这样，根据该光纤缆线，能够抑制在低温环境下传输损失增加。
另外，更优选上述微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为4.0×1023以下。
通过如上述那样设定微弯损耗特性因子FμBL_GO的值，能够使作为传输损失的增加量的温度特性试验损耗增加量的值为0.12dB/km以下。
另外，进一步优选上述微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为3.2×1023以下。
通过如上述那样设定微弯损耗特性因子FμBL_GO的值，能够使作为传输损失的增加量的温度特性试验损耗增加量的值为0.10dB/km以下。
如以上那样，根据本发明，提供一种能够抑制在低温环境下传输损失增加的光纤缆线。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的光纤缆线的与长度方向垂直的截面的构造的概要的图。
图2是表示图1所示的光纤缆线所包括的光纤带芯线的一个例子的概要的立体图。
图3是表示图2所示的光纤带芯线所包括的光纤的与长度方向垂直的截面的构造的概要的图。
图4是表示光纤缆线中的微弯损耗特性因子的值与温度特性试验损耗增加量的关系的图。
具体实施方式
以下，与附图一起例示用于实施本发明所涉及的光纤缆线的方式。以下例示的实施方式是为了使本发明容易理解的实施方式，并不是为了限定本发明而解释的。本发明能够在不脱离其主旨的情况下根据以下的实施方式进行变更、改进。另外，在本说明书中，为了容易理解，有时夸张地示出了各部件的尺寸。
图1是表示实施方式所涉及的光纤缆线1的与长度方向垂直的截面的构造的概要的图。如图1所示，光纤缆线1具备护套3、多个带芯线4以及抗张力体6作为主要的结构。
护套3是管状的部件，例如由聚乙烯等热塑性树脂形成。在由护套3包围的内部空间3S收纳多个带芯线4。这样，本实施方式的光纤缆线1构成为在护套3的内部空间3S密集地收纳有多个带芯线4的所谓的细径高密度缆线(UHDC：Ultra-High Density Cable：超高密度缆线)。在本实施方式中，多个带芯线4具有相同的结构。
在本实施方式中，一对抗张力体6埋设于护套3的厚壁部。在图1的剖视图中，抗张力体6设置于夹着光纤缆线1的中心相互对置的位置。通过这样的抗张力体6，能够抑制在张力作用于带芯线4的长度方向时带芯线4多度地伸长。此外，抗张力体6的位置及根数并不限定于本例子，另外，也可以不设置抗张力体6。
图2是表示带芯线4的一个例子的概要的立体图。如图2所示，本实施方式的带芯线4是所谓的间歇粘接型的带芯线。在本实施方式的带芯线4中，多个光纤10沿着与长度方向垂直的方向排列，排列的光纤10彼此被粘接。在图2的例子中，构成带芯线4的光纤10的芯数是12芯。此外，构成带芯线4的光纤10的芯数不限于12芯，也可以比12芯多，也可以比12芯少。另外，带芯线4并不限定于间歇粘接型。
带芯线4包含粘接部4A和单芯部4B。粘接部4A例如由UV固化型树脂、热固化性树脂形成，粘接于彼此相邻的光纤10，将这些光纤10彼此连结。粘接部4A沿着长度方向以一定的间距间歇地设置。单芯部4B是位于粘接部4A之间的部位，是光纤10彼此没有被粘接的部位。通过这样的结构，带芯线4能够容易地变形，例如扭转或者捆成大致圆筒状。在图1中，示出了将各带芯线4捆成大致圆筒状的状态的概要。
然而，若将护套3的内部空间3S的体积设为A，并将收纳于内部空间3S的各种部件的体积的总和设为B，则内部空间3S的空隙率a能够如以下那样确定。
a＝(A－B)/A
该空隙率a越小，则意味着光纤10被配置得越密。在本实施方式中，如图1所示，收纳于内部空间3S的部件是多个带芯线4。因此，上述B的值相当于内部空间3S内的多个带芯线4的体积的总和。另外，在本实施方式中，如上述那样，多个带芯线4具有相同的结构，因此为大致相同的体积。因此，若将该体积设为V，并将收纳于内部空间3S的带芯线4的根数设为c，则上述B的值能够用c×V表示。
此外，上述空隙率a的值并没有特别地限定。但是，在空隙率a过小的情况下，光纤的密集程度变得过大，邻接的光纤10彼此相互施加的侧压变大，有时导致微弯损耗的增加。因此，考虑到增加光纤缆线1内的光纤10的芯数和抑制上述侧压，空隙率a例如可以为0.31以上0.42以下。
图3是表示构成带芯线4的光纤10的与长度方向垂直的截面的构造的图。本实施方式的光纤10是单模光纤。如图3所示，光纤10具备芯部11、无间隙地包围芯部11的包层12、包覆包层12的主包覆层14、以及包覆主包覆层14的次包覆层15作为主要的结构。在光纤10中，包层12具有比芯部11低的折射率。
芯部11可以由没有添加掺杂剂的纯石英形成，或者也可以由添加了使折射率上升的锗(Ge)等作为掺杂剂的石英形成。
如上述那样，包层12具有比芯部11低的折射率。例如在芯部11由纯石英形成的情况下，包层12也可以由添加了使折射率降低的氟(F)、硼(B)等作为掺杂剂的石英形成，在芯部11由添加了使折射率上升的锗(Ge)等作为掺杂剂的石英形成的情况下，包层12也可以由未添加掺杂剂的纯石英形成。另外，包层12也可以由添加了氯(Cl2)的石英形成。另外，包层12可以是单层，也可以由具有不同的折射率的多个层构成，也可以是空孔辅助型。
这样，芯部11及包层12均由石英(玻璃)形成。因此，当将芯部11及包层12统称为玻璃部13时，玻璃部13包含芯部11及包层12，该玻璃部13被主包覆层14覆盖。此外，玻璃部13也被称为光纤裸线。本实施方式的玻璃部13的外径(直径)df是比一般的光纤的玻璃部的外径亦即大致125μm细的直径，例如也可以为80μm以上90μm以下。
主包覆层14例如由紫外线固化树脂、热固化树脂形成，以厚度tp(μm)形成于玻璃部13的外侧。在本实施方式中，主包覆层14的杨氏模量Eg比次包覆层15的杨氏模量Es低。这样使与玻璃部直接接触的主包覆层14为低杨氏模量，由此主包覆层14作为缓冲材料起作用，能够减少作用于玻璃部13的外力。此外，若将主包覆层14的外周面的半径设为Rp(μm)，则主包覆层14的外径由2Rp表示，另外，若将玻璃部的半径(df×1/2)设为Rg(μm)，则主包覆层14的上述厚度tp由以下的式子表示。
tp＝Rp－Rg
在本实施方式中，次包覆层15是形成光纤10的最外层的层，例如，由与形成主包覆层14的树脂不同的种类的紫外线固化树脂、热固化树脂形成，以厚度ts(μm)形成于主包覆层14的外侧。例如，在主包覆层14由紫外线固化树脂形成的情况下，次包覆层15可以由与形成主包覆层14的紫外线固化树脂不同的紫外线固化树脂形成，在主包覆层14由热固化树脂形成的情况下，次包覆层15可以由与主包覆层14不同的热固化树脂形成。在本实施方式中，次包覆层15的杨氏模量Es比主包覆层14的杨氏模量Eg高。这样，使形成光纤10的最外层的次包覆层15为高杨氏模量，由此能够适当地保护玻璃部13免受外力的影响。此外，若将次包覆层15的外周面的半径设为Rs，则次包覆层15的外径、即光纤10的外径由2Rs表示，另外，次包覆层15的上述厚度ts由以下的式子表示。
ts＝Rs－Rp
此外，用于光纤缆线的光纤的外径通常为240μm左右～250μm左右。但是，在本实施方式中，次包覆层15的外径例如也可以为150μm以上161μm以下。
另外，若将主包覆层14的厚度tp与次包覆层15的厚度ts之和设为包覆厚度t，则用于光纤缆线的光纤的包覆厚度通常为60μm左右。但是，在本实施方式中，光纤10的包覆厚度t例如也可以为35.0μm以上37.5μm以下。
如上述那样，将这样的细径的光纤10捆束12芯而成的带芯线4密集地收纳于光纤缆线1的护套3的内部空间3S内。这样，构成例如包括288芯、1728芯或者2000芯以上的光纤的光纤缆线1。此外，由于本实施方式的光纤10如上述那样被细径化，因此能够使带芯线4的尺寸小于一般的带芯线的尺寸。因此，能够有效地增加收纳于护套3的内部空间3S的光纤的芯数。或者，通过这样将尺寸小的带芯线4收纳于内部空间3S，能够减小光纤缆线1的尺寸。
当光纤缆线置于例如－40℃等低温环境时，护套低温收缩，光纤被该低温收缩的护套按压而弯曲。其结果是，存在在光纤产生微弯损耗而光纤缆线的传输损失增加的趋势。特别是由于细径化的光纤比通常的光纤细，因此可以认为容易因来自护套的按压而弯曲。因此，可以认为在细径化的光纤置于低温环境的情况下，与通常的光纤相比，传输损失的增加变大。另外，通常，形成护套的树脂具有越低温则收缩量越大的趋势。因此，可以认为，使用光纤缆线的环境越是低温，则光纤从护套受到的按压越大，其结果是，光纤缆线的传输损失的增加量也越大。
但是，本实施方式的光纤缆线1形成为后述的微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为5.2×1023以下。因此，即使在光纤缆线1置于例如－40℃那样的低温环境的情况下，也能够抑制传输损失的增加。以下，对其理由详细地进行说明。
如上述的非专利文献1及2所记载的那样，光纤的微弯损耗存在受到光纤的几何形状以及光学特性双方的影响的趋势。
光纤的几何形状是指与光纤的构造相关的参数，在本实施方式中，是指光纤中的玻璃部的弯曲刚性Hf、次包覆层的耐变形性D0、次包覆层的弯曲刚性H0、玻璃部的杨氏模量Eg、主包覆层的杨氏模量Ep、次包覆层的杨氏模量Es、玻璃部的外径df(玻璃部的直径)、玻璃部的半径Rg、主包覆层的半径Rp、次包覆层的半径Rs、主包覆层的厚度tp、以及次包覆层的厚度ts。
另外，光纤的光学特性是指与在光纤中传播的光的特性相关的参数，在本实施方式中，是指在光纤中传播的光的模场直径2w、以及光纤的截止波长λcc、光纤的宏弯损耗αBL。
另外，如上述那样，在光纤缆线置于低温环境的情况下，存在在光纤产生微弯损耗而传输损失增加的趋势。因此，在光纤缆线中，考虑到这样的传输损失的增加，有时要求使－40℃下的以常温为基准的传输损失的增加量为0.15dB/km以下。这样的传输损失的增加量例如能够通过GR-20,Issue 4,July 2013“Generic Requirements for OpticalFiber and Optical Fiber Cable”所规定的缆线温度特性试验而求出，有时被称为温度特性试验损耗增加量。
本发明的发明人对于光纤缆线的上述传输损失进行了深入研究。其结果是，本发明的发明人根据光纤10的几何微弯损耗特性FμBL_G、光纤10的光学微弯损耗特性FμBL_O、以及光纤缆线1的缆线特性Dc，发现了微弯损耗特性因子FμBL_GO的值与温度特性试验损耗增加量的值大致处于斜率为正的比例关系，其中，
上述光纤10的几何微弯损耗特性FμBL_G使用上述的与几何形状相关的参数而用下述式(1)来表示，
Figure BDA0004181734210000091
上述光纤10的光学微弯损耗特性FμBL_O使用上述的与光学特性相关的参数而用下述式(2)来表示。
Figure BDA0004181734210000092
上述光纤缆线1的缆线特性Dc使用上述空隙率a和收纳于护套3的内部空间3S的光纤10的芯数b而由下述式(3)规定，
Dc＝(0.5-a)2/b…(3)
上述微弯损耗特性因子FμBL_GO用下述式(4)来表示
FμBL_GO＝FμBL_G×FμBL_O×Dc…(4)
此外，根据非专利文献3(K.Kobayashi，et a1.，“Study of Microbending lossin thin coated fibers and fiber ribbons,”IWCS，pp.386-392，1993.)，上述式(1)中的常数μ的典型值是“3”。因此，上述式(1)成为下述式(5)
Figure BDA0004181734210000093
另外，本发明的发明人进一步进行了研究，发现了在上述微弯损耗特性因子的值是5.2×1023时，温度特性试验损耗增加量成为略小于0.15dB/km的值。如上述那样，微弯损耗特性因子的值与温度特性试验损耗增加量的值大致处于斜率成正的比例关系。因此，通过使光纤的微弯损耗特性因子的值为5.2×1023以下，能够抑制传输损失的增加，以使得在－40℃的低温环境下，传输损失的增加量变为0.15dB/km以下。
接下来，对在上述微弯损耗特性因子的值是5.2×1023时，温度特性试验损耗增加量的值成为略小于0.15dB/km的值这一点详细地进行说明。
本发明的发明人为了验证微弯损耗特性因子FμBL_GO的值与温度特性试验损耗增加量的值的关系，进行了以下的实验。此外，实施本发明的方式并不限定于该实验。
发明人准备了样本1～20的光纤缆线。样本1～20都是将图2所示的包括12芯的光纤10的带芯线4收纳于上述内部空间3S的所谓的细径高密度缆线。在下述表1～4中示出了样本1～20各自的参数的规格。在表1～4中，除了空隙率、芯数、微弯损耗特性因子FμBL_GO以及温度特性试验损耗增加量之外的参数是表示构成样本1～20的多个光纤的各个规格的参数。例如，表1所示的样本1的光纤缆线具备具有同一规格的288芯的光纤，具有24根(288/12)带芯线4。另外，例如，表3所示的样本11的光纤缆线具备具有同一规格的1728芯的光纤，具有144根(1728/12)带芯线4。此外，样本1～20各自的护套3为相同的结构。
表1
样本NO. 1 2 3 4 5
玻璃部的外径(μm) 80.0 80.0 80.0 80.0 80.0
主包覆层的外径(μm) 115.0 115.0 115.0 115.0 115.0
次包覆层的外径(μm) 153.0 153.0 153.0 153.0 153.0
玻璃部的杨氏模量(GPa) 74.0 74.0 74.0 74.0 74.0
主包覆层的杨氏模量(MPa) 0.15 0.15 0.17 0.15 0.15
次包覆层的杨氏模量(MPa) 1751 1724 1242 1751 1761
主包覆层的厚度(μm) 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5
次包覆层的厚度(μm) 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0
包覆厚度(μm) 36.5 36.5 36.5 36.5 36.5
玻璃部的弯曲刚性(Pa·m4) 1.49×10-7 1.49×10-7 1.49×10-7 1.49×10-7 1.49×10-7
次包覆层的弯曲刚性(Pa·m4) 3.21×10-8 3.16×10-8 2.28×10-8 3.21×10-8 3.22×10-8
κs(Pa) 7.0×105 6.9×105 7.8×105 7.0×105 6.8×105
次包覆层的耐变形性(Pa) 3.5×106 3.5×106 2.6×106 3.5×106 3.5×106
μ(a.u.) 3 3 3 3 3
FμBL_G(Pa-1·m-10.5) 3.8×1027 3.7×1027 6.6×1027 3.8x1027 3.5x1027
模场直径(μm) 8.6 7.7 8.3 8.6 8.7
缆线截止波长(μm) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
MAC值 7.08 6.51 7.05 7.08 7.03
宏弯损耗(dB/turn) 0.17 0.08 0.06 0.17 0.03
传播常数差(rad/m) 1.16×104 1.25×104 1.53×104 1.16×104 1.32×104
FμBL_O(dB/turn) 1.24×100 5.16×10-1 4.03×10-1 1.24×100 1.97×10-1
空隙率 0.31 0.31 0.31 0.42 0.42
芯数 288 288 288 288 288
FμBL_GO 6.2×1023 2.5×1023 3.5×1023 1.2×1023 1.7×1022
温度特性试验损耗增加量(dB/km) 0.18 0.06 0.11 0.06 0.02
表2
样本NO. 6 7 8 9 10
玻璃部的外径(μm) 80.0 80.0 80.0 80.0 90.0
主包覆层的外径(μm) 115.0 115.0 115.0 115.0 122.0
次包覆层的外径(μm) 153.0 153.0 153.0 153.0 161.0
玻璃部的杨氏模量(GPa) 74.0 74.0 74.0 74.0 74.0
主包覆层的杨氏模量(MPa) 0.15 0.15 0.17 0.14 0.22
次包覆层的杨氏模量(MPa) 1724 1711 1242 1143 1254
主包覆层的厚度(μm) 17.5 17.5 17.5 17.5 16.0
次包覆层的厚度(μm) 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5
包覆厚度(μm) 36.5 36.5 36.5 36.5 35.5
玻璃部的弯曲刚性(Pa·m4) 1.49×10-7 1.49×10-7 1.49×10-7 1.49×10-7 2.38×10-7
次包覆层的弯曲刚性(Pa·m4) 3.16×10-8 3.13×10-8 2.28×10-8 2.09×10-8 2.77×10-8
κs(Pa) 6.9×105 7.1×105 7.8×105 6.5×105 1.2×106
次包覆层的耐变形性(Pa) 3.5×106 3.4×106 2.6×106 2.3×106 2.4×106
μ(a.u.) 3 3 3 3 3
FμBL_G(Pa-1·m-10.5) 3.7×1027 3.9×1027 6.6×1027 5.0×1027 5.7×1027
模场直径(μm) 7.7 8.4 8.3 8.6 8.4
缆线截止波长(μm) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
MAC值 6.51 7.07 7.05 7.00 6.86
宏弯损耗(dB/turn) 0.08 0.09 0.06 0.03 0.08
传播常数差(rad/m) 1.25×104 1.53×104 1.53×104 1.32×104 1.35×104
FμBL_O(dB/turn) 5.16×10-1 6.10×10-1 4.03×10-1 1.77×10-1 5.70×10-1
空隙率 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42
芯数 288 288 288 288 288
FμBL_GO 4.8×1022 6.0×1022 6.6×1022 2.2×1022 7.6×1022
温度特性试验损耗增加量(dB/km) 0.04 0.04 0.04 0.05 0.04
表3
样本NO. 11 12 13 14 15
玻璃部的外径(μm) 80.4 81.1 81.0 81.0 80.2
主包覆层的外径(μm) 115.5 115.9 109.6 119.1 114.1
次包覆层的外径(μm) 152.5 153.2 152.5 152.1 150.8
玻璃部的杨氏模量(GPa) 74.0 74.0 74.0 74.0 74.0
主包覆层的杨氏模量(MPa) 0.13 0.13 0.13 0.14 0.15
次包覆层的杨氏模量(MPa) 1249 1261 1231 1272 1252
主包覆层的厚度(μm) 17.6 17.4 14.3 19.1 17.0
次包覆层的厚度(μm) 18.5 18.7 21.5 16.5 18.4
包覆厚度(μm) 36.1 36.1 35.8 35.6 35.3
玻璃部的弯曲刚性(Pa·m4) 1.52×10-7 1.57×10-7 1.56×10-7 1.56×10-7 1.50×10-7
次包覆层的弯曲刚性(Pa·m4) 2.22×10-8 2.29×10-8 2.40×10-8 2.09×10-8 2.14×10-8
κs(Pa) 6.2×105 6.2×105 7.5×105 6.0×105 7.2×105
次包覆层的耐变形性(Pa) 2.4×106 2.4×106 3.6×106 1.8×106 2.4×106
μ(a.u.) 3 3 3 3 3
FμBL_G(Pa-1·m-10.5) 4.1×1027 3.7×1027 4.7×1027 4.2×1027 5.7×1027
模场直径(μm) 8.6 7.6 8.3 8.3 8.3
缆线截止波长(μm) 1.2 1.3 1.2 1.2 1.2
MAC值 7.08 6.01 6.98 6.98 6.98
宏弯损耗(dB/turn) 0.05 0.01 0.13 0.13 0.13
传播常数差(rad/m) 1.32×104 1.45×104 1.10×104 1.13×104 1.13×104
FμBL_O(dB/turn) 3.48×10-1 7.87×10-2 9.16×10-1 9.22×10-1 9.18×10-1
空隙率 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42
芯数 1728 1728 1728 1728 1728
FμBL_GO 5.0×1021 1.0×1021 1.5×1022 1.4×1022 1.9×1022
温度特性试验损耗增加量(dB/km) 0.02 0.01 0.03 0.00 0.04
表4
样本NO. 16 17 18 19 20
玻璃部的外径(μm) 81.0 80.8 80.0 81.1 80.5
主包覆层的外径(μm) 113.3 114.2 114.6 114.6 114.7
次包覆层的外径(μm) 151.0 153.6 151.4 152.8 151.0
玻璃部的杨氏模量(GPa) 74.0 74.0 74.0 74.0 74.0
主包覆层的杨氏模量(MPa) 0.15 0.14 0.22 0.18 0.19
次包覆层的杨氏模量(MPa) 1305 1332 1357 1279 1246
主包覆层的厚度(μm) 16.2 16.7 17.3 16.8 17.1
次包覆层的厚度(μm) 18.9 19.7 18.4 19.1 18.2
包覆厚度(μm) 35.0 36.4 35.7 35.9 35.3
玻璃部的弯曲刚性(Pa·m4) 1.56×10-7 1.55×10-7 1.49×10-7 1.57×10-7 1.53×10-7
次包覆层的弯曲刚性(Pa·m4) 2.27×10-8 2.53×10-8 2.35×10-8 2.34×10-8 2.12×10-8
κs(Pa) 7.3×105 6.5×105 1.0×106 8.9×105 8.8×105
次包覆层的耐变形性(Pa) 2.7×106 2.9×106 2.7×106 2.7×106 2.4×106
μ(a.u.) 3 3 3 3 3
FμBL_G(Pa-1·m-10.5) 5.1×1027 3.8×1027 1.1×1028 7.3×1027 8.5×1027
模场直径(μm) 8.3 8.5 8.5 8.5 8.2
缆线截止波长(μm) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
MAC值 6.98 7.23 7.07 7.07 6.99
宏弯损耗(dB/turn) 0.13 0.10 0.13 0.13 0.08
传播常数差(rad/m) 1.13×104 1.12×104 1.15×104 1.15×104 1.11×104
FμBL_O(dB/turn) 9.16×10-1 7.47×10-1 9.45×10-1 9.45×10-1 5.92×10-1
空隙率 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42
芯数 1728 1728 1728 1728 1728
FμBL_GO 1.6×1022 9.9×1021 3.5×1022 2.4×1022 1.8×1022
温度特性试验损耗增加量(dB/km) 0.04 0.01 0.01 0.01 0.02
表示光纤的各个规格的参数中的、模场直径(MFD)、截止波长、MAC值、宏弯损耗以及传播常数差如下。
模场直径是使波长1310nm的光在光纤中传播时的LP01模式的光的模场直径。模场直径在ITU－T建议G.650.1中用Petermann II的定义式(下述式(6))表示。这里，E(r)表示距光纤的中心轴的距离为r的点处的电场强度。
Figure BDA0004181734210000151
截止波长表示高阶模充分衰减的最小的波长。该高阶模例如是指LP11模式。具体而言，是高阶模的损失成为19.3dB的最小波长。截止波长具有光纤截止波长和缆线截止波长，例如能够通过ITU－T建议G.650所记载的测定法来测定。在表1～4中记载了缆线截止波长。另外，MAC值是波长1310nm的光的模场直径与缆线截止波长之比，若将模场直径设为2w，并将缆线截止波长设为λcc，则定义为2w/λcc。另外，宏弯损耗是由在使光纤以半径10mm弯曲时波长1625nm的光在该弯曲的部分中传播产生的弯曲损失。宏弯损耗的单位中的“/turn”是指“光纤的每一次弯曲”。另外，传播常数差是波长1550nm的光在波导模式中的传播常数与波长1550的光在辐射模式中的传播常数之差，在该实验中，是波长1550nm的光在LP01模式中的传播常数与LP11模式中的传播常数之差。传播常数基于试制的光纤的折射率分布，使用非专利文献4(K.Saitoh and M.Koshiba,“Full-Vectorial Imaginary-DistanceBeam Propagation Method Based on a Finite Element scheme:Application toPhotonic Crystal Fibers,”IEEE J.Quant.Elect.vol.38,pp.927-933,2002.)所记载的二维有限要素法来计算。
样本1～20的光纤缆线各自的微弯损耗特性因子FμBL_GO的值通过将表1～4中记载的各参数的值代入于式(2)～(5)而求出。
如上述那样，样本1～20的光纤缆线各自的温度特性试验损耗增加量通过GR-20,Issue 4,July 2013“Generic Requirements for Optical Fiber and Optical FiberCable”所规定的缆线温度特性试验而求出。具体而言，在将全长1km的缆线卷绕于卷筒并将该卷筒投入到常温的恒温槽后，使缆线的一端及另一端分别从恒温槽露出3m，并连接于OTDR(Optical Time Domain Reflectometer：光时域反射仪)。作为上述卷筒，选择所卷绕的缆线的重叠为7层以下的卷筒直径的卷筒。此外，在上述缆线温度特性试验中，已知该卷筒直径对测定值几乎没有影响。因此，也可以使用与上述不同的卷筒直径的卷筒。接下来，在恒温槽为常温的状态下测定在上述缆线中传播的波长1625nm的光的传输损失的值。之后，花费1.5小时以上使恒温槽的温度降低，在确认该温度变为-40℃后，将-40℃的温度保持12小时，之后测定在上述缆线中传播的波长1625nm的光的传输损失的值。求出该传输损失的值与在上述常温下测定出的传输损失的值之差，将该差作为温度特性试验损耗增加量。
本发明的发明人在以微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为横轴(X轴)并以温度特性试验损耗增加量的值为纵轴(Y轴)的坐标上，绘制了样本1～20各自的微弯损耗特性因子FμBL_GO的值和温度特性试验损耗增加量的值。其结果是，获得图4所示的散点图。根据该散点图，使用最小二乘法求出函数，获得用下述式(7)表示的具有正的斜率的1次函数。另外，图4的数据的相关系数得到了92％以上。
Y＝2.5×10-25X+0.0187…(7)
此外，在图4中，将该1次函数表示为直线L。这样，可知微弯损耗特性因子FμBL_GO的值与温度特性试验损耗增加量的值具有较高的相关关系，具体而言，微弯损耗特性因子FμBL_GO的值与温度特性试验损耗增加量的值大致处于具有正的斜率的比例关系。
如上述那样，在光纤缆线中，存在要求使-40℃下的以常温为基准的传输损失的增加量为0.15dB/km以下的趋势。因此，基于式(7)，求出微弯损耗特性因子FμBL_GO的值，可知在该值为5.2×1023的情况下，温度特性试验损耗增加量变为略小于0.15dB/km的值。
因此，根据微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为5.2×1023以下的上述实施方式的光纤缆线1，能够抑制传输损失的增加，使得在-40℃的低温环境下，传输损失的增加量成为0.15dB/km以下。
此外，如图4所示，可知：如果微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为4.0×1023以下，则能够使作为传输损失的增加量的温度特性试验损耗增加量的值为0.12dB/km以下。另外，可知：如果微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为3.2×1023以下，则能够使作为传输损失的增加量的温度特性试验损耗增加量的值为0.10dB/km以下。
以上，以上述实施方式为例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于此。
例如，在上述实施方式中，说明了次包覆层为光纤的最外层的例子。但是，即使当在次包覆层的更外周设置有着色层作为第三包覆层的情况下，只要着色层的杨氏模量与次包覆层的杨氏模量没有显著地不同，则能够包括次级层和着色层而视为第二包覆层、即次包覆层来应用于本发明。
另外，在上述实施方式中，说明了在护套3的内部空间3S收纳带芯线而构成光纤缆线的例子。但是，也可以在内部空间3S收纳多个单芯的光纤而构成光纤缆线。在由单芯的光纤构成的光纤缆线中，若在低温环境下护套3收缩，则各个光纤被护套3挤压。但是，这些单芯的光纤与带芯线的情况不同，未固定于其他光纤，因此即使在被护套3挤压的情况下，与带芯线的情况相比，也能够不受其他光纤约束地在内部空间3S内移动。这样，单芯的光纤在内部空间3S中的移动的自由度较大。因此，减轻各光纤从护套3受到的按压，从而光纤的微弯损耗能够变小。因此，可以认为与带芯线的情况相比，传输损失的增加量变小。另一方面，在由带芯线构成光纤缆线的情况下，构成带芯线的各个光纤的移动被构成该带芯线的其他光纤约束。在这一点上，与构成带芯线的光纤的芯数无关，是相同的。即，可以认为在带芯线中，各个光纤的移动的自由度与构成带芯线的光纤的芯数无关，是大致相等的。因此，可以认为在由带芯线构成光纤缆线的情况下，即使在构成带芯线的光纤的芯数为12芯以外的情况下，各光纤从护套3受到的按压也与12芯的情况大致相等，微弯损耗也大致相等。因此，即使在由12芯以外的芯数的带芯线构成光纤缆线的情况下，微弯损耗特性因子FμBL_GO的值与温度特性试验损耗增加量的值的关系也可以大致用式(7)表示。因此，通过使微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为5.2×1023以下，能够与构成带芯线的光纤的芯数无关地使在－40℃的低温环境下传输损失的增加量为0.15dB/km以下。
根据本发明，提供一种能够抑制在低温环境下传输损失增加的光纤缆线，例如能够用于通信基础设施等领域。

Claims (3)

1.一种光纤缆线，具备多个光纤和将多个所述光纤收纳于内部空间的护套，多个所述光纤包括：玻璃部，包括芯部和包围所述芯部的包层；主包覆层，覆盖所述包层；以及次包覆层，覆盖所述主包覆层，其特征在于，
所述光纤具有几何微弯损耗特性FμBL_G(Pa-1·m-10.5)和光学微弯损耗特性FμBL_O(dB/turn)，
在将所述玻璃部的弯曲刚性设为Hf(Pa·m4)、将所述次包覆层的耐变形性设为D0(Pa)、将所述次包覆层的弯曲刚性设为H0(Pa·m4)、将所述玻璃部的杨氏模量设为Eg(GPa)、将所述主包覆层的杨氏模量设为Ep(MPa)、将所述次包覆层的杨氏模量设为Es(MPa)、将所述玻璃部的外径设为df(μm)、将所述主包覆层的外周面的半径设为Rp(μm)、将所述次包覆层的外周面的半径设为Rs(μm)、将所述主包覆层的厚度设为tp(μm)、并将所述次包覆层的厚度设为ts(μm)的情况下，所述几何微弯损耗特性FμBL_G(Pa-1·m-10.5)用
Figure FDA0004181734200000011
Figure FDA0004181734200000012
来表示，
在将在所述光纤中传播的波长1310nm的光的模场直径设为2w(μm)、将所述光纤的缆线截止波长设为λcc(μm)、并将所述光纤的波长1625nm的光的半径10mm的宏弯损耗设为αBL(dB/turn)的情况下，所述光学微弯损耗特性FμBL_O(dB/turn)用
Figure FDA0004181734200000013
来表示，
在使用所述内部空间的空隙率a和收纳于所述内部空间的所述光纤的芯数b并用以下的式子规定所述光纤缆线的缆线特性Dc的情况下，
Dc＝(0.5-a)2/b
用以下的式子表示的微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为5.2×1023以下
FμBL_GO＝FμBL_G×FμBL_O×Dc。
2.根据权利要求1所述的光纤缆线，其特征在于，
所述微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为4.0×1023以下。
3.根据权利要求2所述的光纤缆线，其特征在于，
所述微弯损耗特性因子FμBL_GO的值为3.2×1023以下。
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