JP2008129335A - 耐応力型光コード - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＴＴＨの普及に伴い、一般の住宅配線にも使用されていることから、配線工事やその後の取扱い時に、光ファイバへの外傷を軽減させることが可能な信頼性の高い耐応力型光コードを提供する。
【解決手段】光ファイバ心線２を２層構造の被覆層５で被覆した光コード１において、内部被覆層５ａが剛性を有する樹脂で形成され、その内部被覆層５ａの内径φ５と光ファイバ心線２の外径φ２とのクリアランスが０．５ｍｍ未満であるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ心線を２層構造の被覆層で被覆した光コード（光ファイバコード）に係り、特に取扱い性を改善した耐応力型光コードに関する。

図４に示すように、従来技術による光ファイバコード４１は、光ファイバ４２にポリアミド樹脂等の保護被覆４３を施した光ファイバ心線４４（例えば、特許文献１、２参照）を抗張力繊維４５で包囲し、これにポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の外部被覆材４６で被覆を施した構造となっており、多くの場合は端末に光コネクタを取り付けた状態で機器間の接続等に使用されている。

また、特許文献３では、光ファイバ心線上に樹脂やゴム等のような伸縮性を有する材料からなる外装を光ファイバ心線との間に隙間を開けて螺旋状に巻き付けて被覆することにより、光ファイバに急激な引張力や曲げ力が加わらない構造が示されている。

一方、特許文献４では、光ファイバ心線に熱可塑性樹脂を直接被覆し、光ファイバのクラッド径を被覆外径の７％以下とすることにより、光ファイバに局所的な曲げが加わって断線することを防止している。

特開２００３−７５６９２号公報 特開２００３−９８４０８号公報 特開２０００−２２１３７１号公報 特開２００４−２１１１０号公報

しかしながら、従来技術の光ファイバコード４１は光ファイバ心線４４上に、抗張力繊維４５と共に外部被覆を施しただけの構造であり、取扱い性にあっては、伝送損失の増加や、光ファイバ４２の断線を招かぬように、さらにコードに小さな曲がりが発生しないような注意が必要である。

また、特許文献３による外装付き光ファイバコードは、構成材料が多く、構造が複雑であるため、製造性およびコストの点で問題が残る。

一方、特許文献４による光ファイバコードは取扱い性、製造性に優れるが１）基本的に抗張力繊維を使用しない、２）被覆が単層で外径が３．０ｍｍを超えることがある等の点からコネクタの取り付けの際、問題が発生することがある。

一般的な光ファイバ用コネクタは光コード内に抗張力繊維が内蔵されていることを前提に開発されており、抗張力繊維をコネクタ外部に係止することにより、コネクタハウジングに引張り力が加わっても、コネクタフェルール部およびガラスファイバに張力が加わらず、ガラスファイバの断線を防止している。したがって、抗張力繊維を有しない特許文献４の光ファイバコードでは、耐引張り性に優れたコネクタを取り付けることが難しい。

さらに、特許文献４の光ファイバコードのように、被覆外径が３．０ｍｍを超えると既成のコネクタを使用できず、専用のコネクタが必要となり、コスト高につながる。

そこで、本発明の目的は、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）の普及に伴い、一般の住宅配線にも使用されていることから、配線工事やその後の取扱い時に、光ファイバへの外傷を軽減させることが可能な信頼性の高い耐応力型光コードを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、光ファイバ心線を２層構造の被覆層で被覆した光コードにおいて、内部被覆層が剛性を有する樹脂で形成され、その内部被覆層の内径と上記光ファイバ心線の外径とのクリアランスが０．５ｍｍ未満である耐応力型光コードである。

請求項２の発明は、上記内部被覆層の曲げ剛性Ｅ・Ｉが１２６Ｎ・ｍｍ² 超〜１５５Ｎ・ｍｍ² 以下である請求項１記載の耐応力型光コードである。

請求項３の発明は、外部被覆層のヤング率が１５ＭＰａ以下である請求項１または２記載の耐応力型光コードである。

請求項４の発明は、光ファイバ心線は、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、かつ実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下の光ファイバを備えた請求項１〜３いずれかに記載の耐応力型光コードである。

請求項５の発明は、上記光ファイバ心線は、クラッドに空孔を有するホーリーファイバを備えた請求項１〜４いずれかに記載の耐応力型光コードである。

請求項６の発明は、上記光ファイバ心線は、クラッド径が８０〜１２５μｍの光ファイバを備えた請求項１〜５いずれかに記載の耐応力型光コードである。

本発明によれば、光ファイバへの外傷を軽減させることが可能であり、信頼性の高い耐応力型光コードを実現できる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態を示す耐応力型光コードの横断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る耐応力型光コード１は、光ファイバ心線２を２層構造の被覆層（心線被覆層）５で被覆して主に構成される。

光ファイバ心線２は、コアと、そのコアを覆うクラッドとからなる光ファイバ３の外周に、１次被覆層及び／又は２次被覆層からなるファイバ被覆層４を被覆することで、光ファイバ３を内蔵して構成される。１次被覆層あるいは２次被覆層には、一般的なＵＶ（紫外線）硬化型樹脂や、ポリエステル系樹脂、ポリアミド樹脂を用いる。

光ファイバ３には、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、かつ実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下のシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）を用いるとよい。実効カットオフ波長は、ドーパント量の調整によるコアとクラッドの比屈折率差Δ、コア径、クラッド径によって設定できる。

また、光ファイバ３は、クラッド径が８０〜１２５μｍであるとよい。

被覆層５は、耐応力型光コードの取扱い性を向上するための内部被覆層５ａと、光ファイバ心線２への外傷を防止するための外部被覆層５ｂとからなる。

内部被覆層５ａは、ポリアミド樹脂などの剛性を有する樹脂で形成される。この内部被覆層５ａは、剛性を持たせるため、曲げ剛性Ｅ・Ｉが１２６Ｎ・ｍｍ² 超〜１５５Ｎ・ｍｍ² 以下であるとよい。

外部被覆層５ｂは、難燃ポリオレフィン系樹脂などの難燃性を有する樹脂で形成する。難燃ポリオレフィン系樹脂としては、酢酸ビニル基やエチレンアクリレート基などの極性基を有するポリオレフィン系樹脂を用いるとよい。極性基を有するポリオレフィン系樹脂に、さらに水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物を適宜添加してもよい。この外部被覆層５ｂは、ヤング率が１５ＭＰａ以下であるとよい。

さて、耐応力型光コード１は、内部被覆層５ａの内径φ５と光ファイバ心線２の外径φ２とのクリアランス（寸法差）が０．５ｍｍ未満であり、内部被覆層５ａと光ファイバ心線２間に隙間ｇを区画形成したものである。

内部被覆層５ａと外部被覆層５ｂ間には、光ファイバ３に加わる応力を低減したり、既製の光コネクタへの取り付け強度を確保したりするための抗張力部材６が設けられる。抗張力部材６としては、アラミド繊維を用いるとよい。

耐応力型光コード１は、既製の光コネクタを使用できるように、外径が３．０ｍｍ以内となるように仕上げられる。

この耐応力型光コード１は、その両端に光コネクタとして既製のＳＣ型光コネクタ（ＳＣ光コネクタ）が取り付けられて使用される。ここでいう既製のＳＣ光コネクタは、特に特殊な構造は有しておらず、一般的に使用されているＳＣ光コネクタである。

本実施形態の作用を説明する。

耐応力型光コード１は、光ファイバ心線２を被覆する被覆層５を２層構造とし、内部被覆層５ａの曲げ剛性Ｅ・Ｉと、内部被覆層５ａの内径φ５と光ファイバ心線２の外径φ２とのクリアランスとを最適化することにより、優れた機械的特性を実現させたものである。

特に、耐応力型光コード１は、クリアランスを０．５ｍｍ未満とすることにより、内部被覆層５ａの内側と光ファイバ心線２の外側間に常に隙間ｇが区画形成されている。つまり、耐応力型光コード１は、配線工事などの取扱い時や設置後において、局部的に曲げ半径の小さい曲げが加わっても、両端の光コネクタ間でフリーな光ファイバ心線２が隙間ｇ内で動くため、座屈しにくく、光ファイバ３の断線を抑制することが可能となる。

また、耐応力型光コード１は、内部被覆層５ａの曲げ剛性Ｅ・Ｉを１２６Ｎ・ｍｍ² 超〜１５５Ｎ・ｍｍ² 以下とし、さらに外部被覆層５ｂのヤング率を１５ＭＰａ以下とすることにより、取扱い性を損ねる曲げ剛性の増大を防ぎつつ、大きな側圧が加わっても光ファイバ３への外傷を抑制することが可能となる。

さらに耐応力型光コード１は、内蔵する光ファイバ３に波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であるＳＭＦを用いることにより、曲げや、側圧が加わった際に発生する光損失の増加を抑制することが可能となる。

耐応力型光コード１では、内蔵する光ファイバ３のクラッド径を８０〜１２５μｍとすることにより、光ファイバ心線２の側圧特性の大幅な低下を防ぎつつ、小さな曲がりが加わった際の光ファイバ３の累積破断確率を低減することが可能となる。

光ファイバ３のクラッド径が小さくなれば、光ファイバ３に曲がりが加わったときに加わる歪みを軽減することが可能であるため、歪だけを考慮するとクラッド径は小さい方が有利である。ただし、クラッド径が小さくなりすぎると、引張り等、他の機械的特性が低下するため、クラッド径は８０〜１２５μｍが最適な範囲と言える。

ここで、図２は、一般的なＳＭＦ（◆）と、図１の耐応力型光コード１で使用したＳＭＦ（ここでは曲げ損失強化型ＳＭＦと称す）（■）、およびホーリーファイバ（△）の曲げ損失特性（データ）を示す図である。このデータより、耐応力型光コード１の光ファイバ３に曲げ損失強化型ＳＭＦ、ホーリーファイバを用いることにより、曲げ損失特性が大幅に改善されることがわかる。

したがって、耐応力型光コード１によれば、ＦＴＴＨの普及に伴い、光ファイバがこれまでの限られた場所ではなく、一般の住宅配線にも使用されていることから、配線工事やその後の取扱い時に、誤って踏んでしまったことによる側圧や、コードの小曲がり等によって発生する光ファイバ３への外傷を軽減させることが可能な信頼性の高い光ファイバコードを実現できる。

以上、耐応力型光コード１の効果をまとめると、
（１）被覆が２層構造、かつ内部被覆層５ａに剛性を有する材料を用いることにより、優れた機械的特性を得ることが可能になり、さらに外径が３ｍｍ以下であるため、既存の光コネクタを使用することが可能となる。

（２）内部被覆層５ａと光ファイバ心線２間ののクリアランスを０．５ｍｍ未満とし、さらに曲げ剛性Ｅ・Ｉが１２６Ｎ・ｍｍ² 超〜１５５Ｎ・ｍｍ² 以下となる内部被覆層５ａの外側に１５ＭＰａ以下の外部被覆層５ｂを施すことにより、実用上問題となる曲げ剛性の増加を防ぎつつ、優れた座屈曲げ特性を得ることが可能となる。

（３）光ファイバ３として、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であるＳＭＦを用いることにより、優れた曲げ損失特性を得ることが可能となる。

（４）クラッド径が８０〜１２５μｍの光ファイバを用いることにより、光ファイバ３の側圧特性の大きな低下を防ぎつつ、機械的な破断確率を低減することが可能となる。

上記実施形態では、コアとクラッドからなる光ファイバ３を内蔵した例で説明したが、クラッドに複数個の空孔を有するホーリーファイバを内蔵した耐応力型光コードであってもよい。この場合、ホーリーファイバの曲げ損失が小さいため、さらに優れた光学的性能を得ることが可能となる。

上記実施形態では、耐応力型光コード１の製造方法については特に説明していないが、内部被覆層５ａがチューブ状に成形されていることから、長尺のダミー管やダミー棒の外周に、光ファイバ心線２以外の部分（内部被覆層５ａから外部被覆層５ｂまでの部分）をあらかじめ製造しておき、ダミー管やダミー棒を抜き取った後、内部被覆層５ａ内に、必要な際に必要な長さだけ切り分けて光ファイバ心線２を挿入すれば、光ファイバ３の節約になる。

また、内部被覆層５ａの材料としてポリアミド樹脂を用いたが、これも曲げ剛性Ｅ・Ｉが１２６Ｎ・ｍｍ² 超〜１５５Ｎ・ｍｍ² 以下となる内部被覆構造であれば特に限定しない。

上記実施形態は、光ファイバ３が１心の光ファイバコードの例で説明したが、光ファイバ３を複数本並列に並べた構造、例えばメガネ型などであってもよく、心線数は限定しない。

光ファイバ３としては、上述したＳＭＦやホーリーファイバの他に、クリアランスが０．５ｍｍ未満であれば、グレーデッドインデックス形（ＧＩ）光ファイバ等の他の光ファイバを用いてもよい。

（実施例１，２）
光ファイバ３はクラッド径８０μｍのホーリーファイバに紫外線硬化型樹脂を被覆して外径が０．９ｍｍの心線を用いた。内部被覆層５ａはポリアミド樹脂を用いて、表１に示す寸法に押し出し成形した。内部被覆層５ａ上に光コネクタの取り付け強度を確保するために、抗張力部材６としてアラミド繊維を包囲した。アラミド繊維上には外部被覆層５ｂとしてヤング率１５．０ＭＰａの難燃ポリオレフィン系樹脂を被覆し、外径３．０ｍｍに仕上げた。実施例１〜３の内部被覆の試作構造を示す表１において、実施例１は構造Ａ、実施例２は構造Ｂとした。

曲げ剛性Ｅ・Ｉは、試料となる耐応力型光コード１の中間に位置する部分をＵ字形に曲げ、曲げられた一方を固定器具を用いて試験台に平行となるように保持した後、曲げられた他方の耐応力型光コード１に応力を加えて曲げ間隔がＤとなったときに働く反力Ｗを測定して下式
Ｅ・Ｉ＝０．３４８３ＷＤ²
ただし、Ｄ：曲げ間隔（軸心間隔）
により、算出した。曲げ間隔Ｄは小径曲げ時を考慮し、２５ｍｍとした。

（比較例）
曲げ剛性が１２６ｍｍ² 、クリアランスが０．５ｍｍである光ファイバコードを試作した（構造Ｃ）。

（従来例）
光ファイバ４２としてＰＶＣ被覆のＳＭＦを用いた図４の光ファイバコード４１を従来例とした。

実施例１，２、比較例および従来例について種々の特性を測定し、その評価を行った。

図３は、一般的なＰＶＣ被覆のシングルモード光ファイバコード（◆）と、実施例１（■）、実施例２（△）、比較例（×）による耐応力型光コード１の側圧特性のデータである。図３に示すように、内部被覆層５ａが薄い実施例２（構造Ｂ）においても、７００Ｎ／１００ｍｍまでは伝送損失の増加が発生せず、優れた側圧特性を有していることがわかる。

表２は、実施例１と、現在一般的に使用されているインドアケーブル（屋内光配線に一般的に用いられる引き込み光ケーブル）との曲げ剛性の比較を示すデータである。

表２より、実施例１（構造Ａ）は、すなわち曲げ剛性Ｅ・Ｉ＝１５５Ｎ・ｍｍ² である内部被覆層５ａと、ヤング率が１５ＭＰａである外部被覆層５ｂとを用いれば、インドアケーブルと同等の曲げ剛性であり、内部被覆層５ａの曲げ剛性Ｅ・Ｉが１５５Ｎ・ｍｍ² 以下であれば、取扱い上問題となるような大きな曲げ剛性ではないことがわかる。

したがって、曲げ剛性Ｅ・Ｉが１５５Ｎ・ｍｍ² を超える内部被覆層５ａと、ヤング率が１５ＭＰａを超える外部被覆層５ｂとを用いることは、曲げ剛性の増加を招き好ましくない。

表３は、実施例１，２、比較例および従来例の座屈曲げの比較結果を示した表である。

なお、座屈曲げの試験は、試料である各耐応力型光コード１、各光ファイバコードを１８０度に折返してＵ字曲げの状態とし、曲げられた部分における座屈の発生および光ファイバの断線の有無について目視にて確認した。

表３に示す座屈曲げデータより、本発明による構造Ａ，Ｂ、すなわち光ファイバ心線と内部被覆とのクリアランスが０．５未満以下であれば光ファイバコードは、優れた座屈曲げ特性が得られることが確認できた。

本発明の好適な実施形態を示す耐応力型光コードの横断面図である。 本実施形態に係る耐応力型光コードと従来の光ファイバコードの曲げ損失特性である。 本実施形態に係る耐応力型光コードと従来の光ファイバコードの側圧特性である。 従来の光ファイバコードの横断面図である。

符号の説明

１ 耐応力型光コード
２ 光ファイバ心線
３ 光ファイバ
５ 被覆層
５ａ 内部被覆層
５ｂ 外部被覆層
６ 抗張力部材

Claims (6)

1. 光ファイバ心線を２層構造の被覆層で被覆した光コードにおいて、内部被覆層が剛性を有する樹脂で形成され、その内部被覆層の内径と上記光ファイバ心線の外径とのクリアランスが０．５ｍｍ未満であることを特徴とする耐応力型光コード。
2. 上記内部被覆層の曲げ剛性Ｅ・Ｉが１２６Ｎ・ｍｍ² 超〜１５５Ｎ・ｍｍ² 以下である請求項１記載の耐応力型光コード。
3. 外部被覆層のヤング率が１５ＭＰａ以下である請求項１または２記載の耐応力型光コード。
4. 上記光ファイバ心線は、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、かつ実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下の光ファイバを備えた請求項１〜３いずれかに記載の耐応力型光コード。
5. 上記光ファイバ心線は、クラッドに空孔を有するホーリーファイバを備えた請求項１〜４いずれかに記載の耐応力型光コード。
6. 上記光ファイバ心線は、クラッド径が８０〜１２５μｍの光ファイバを備えた請求項１〜５いずれかに記載の耐応力型光コード。

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