JP2016148709A - 光ファイバユニットおよび光ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】細径化された光ケーブルに収容可能な光ファイバユニットを提供する。【解決手段】光ファイバユニット１は、並列された複数本の光ファイバ心線１０と、複数本の光ファイバ心線１０を連結する連結材２０と、を備えている。この光ファイバユニット１において、複数本の光ファイバ心線１０は、連結材２０により、光ファイバ心線１０同士が一定の間隔をあけて固定され、複数本の光ファイバ心線１０の並列方向にたたむことが可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、複数本の光ファイバ心線を備える光ファイバユニットおよび当該光ファイバユニットが収容される光ケーブルに関する。

例えば、特許文献１は、複数本の光ファイバの収容からなる被結束体をバンドル材で束ねて構成された光ファイバユニット、および当該光ファイバユニットを収容した光ファイバケーブルを開示している。

特開２０１１−２２１１９８号公報

特許文献１に記載のような光ファイバユニットをチューブ状の外被に収容して光ファイバケーブルを作製する場合に、当該外被の径を小さくしたいという要求がある。また、このような光ファイバケーブルを１８０度折り曲げる（いわゆる、ケーブルピンチする）と、光ファイバケーブル内に収容された光ファイバが折れたり亀裂が生じたりすることがある。

本発明は、複数本の光ファイバ心線が一括して端末処理可能であり、細径化された光ケーブルに収容可能な光ファイバユニットおよび当該光ファイバユニットが収容される光ケーブルの提供を目的とする。

本発明による光ファイバユニットは、
並列された複数本の光ファイバ心線と、
前記複数本の光ファイバ心線を連結する連結材と、を備え、
前記複数本の光ファイバ心線は、前記連結材により、光ファイバ心線同士が一定の間隔をあけて固定され、前記複数本の光ファイバ心線の並列方向にたたむことが可能である。

また、本発明による光ケーブルは、
上記の光ファイバユニットと、
前記光ファイバユニットが前記並列方向にたたまれて収容されるチューブ状の外被と、を備えている。

本発明によれば、複数本の光ファイバ心線が一括して端末処理可能であり、細径化された光ケーブルに収容可能な光ファイバユニットおよび当該光ファイバユニットが収容される光ケーブルを提供することができる。

本実施形態に係る光ファイバユニットの一例を示す斜視図である。 （ａ）は、図１に示す光ファイバユニットを構成する光ファイバ心線を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す光ファイバ心線の屈折率分布を示す図である。 図１に示す光ファイバユニットを収容する光ケーブルの一例を示す断面図である。 光ケーブルに収容された光ファイバ心線が挿入されるフェルールの例を示す平面図である。 本実施形態の変形例に係る光ファイバユニットを示す図である。

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明の実施形態に係る光ファイバユニットは、
（１）並列された複数本の光ファイバ心線と、
前記複数本の光ファイバ心線を連結する連結材と、を備え、
前記複数本の光ファイバ心線は、前記連結材により、光ファイバ心線同士が一定の間隔をあけて固定され、前記複数本の光ファイバ心線の並列方向にたたむことが可能である。
この構成によれば、複数本の光ファイバ心線が一括して端末処理可能であり、細径化された光ケーブルに収容可能な光ファイバユニットを提供することができる。

（２）前記連結材が前記光ファイバ心線の長さ方向に対して傾斜した方向に延びることが好ましい。
この構成によれば、光ファイバユニットをたたんだ状態で連結材の重なりがないため、たたまれた（すなわち、丸められた）光ファイバユニットの径を小さくすることができる。

（３）各前記光ファイバ心線の直径は１２５μｍ以下であり、
各前記光ファイバ心線のガラス部分の直径は５０μｍ以下であることが好ましい。
（４）各前記光ファイバ心線のコアのクラッドに対する比屈折率差が１．２％以上であることが好ましい。
これらの構成によれば、曲げ耐性および取扱い性に優れた光ファイバユニットを提供することができる。

（５）隣り合う光ファイバ心線同士の中心線間の距離が前記光ファイバ心線の前記直径の１．５倍以上５倍以下であることが好ましい。
中心線間の距離がこの範囲であれば、たたんだ状態での光ファイバユニットの径を小さくすることができるとともに、光ファイバユニットの取り扱い性を維持することができる。

（６）前記コアがＧＩ型であることが好ましい。
この構成によれば、機器間接続に用いられる光ファイバユニットとして好適である。

（７）前記クラッドがプラスチック材料から構成されていることが好ましい。
この構成によれば、光ファイバ心線をその長手方向に折り曲げた場合に光ファイバ心線が破断しにくい光ファイバユニットを提供することができる。

（８）前記連結材は紐であり、前記複数本の光ファイバ心線が前記紐で編まれることにより固定されることが好ましい。
（９）前記連結材は、前記複数本の光ファイバ心線に接着される樹脂薄膜から構成されることが好ましい。
これらの構成によれば、容易な構成でたたんだ状態での光ファイバユニットの細径化を実現することができる。

（１０）前記光ファイバ心線の側圧耐性は、５０μｍ径の金属線を１５０μｍの中心間隔で格子状に組んだ物体の上に０．９８Ｎの荷重で押し付けたときの伝送損失増加が０．５ｄＢ以下であることが好ましい。
この構成によれば、側圧耐性に優れた光ファイバユニットを提供することができる。

また、本願発明の実施形態に係る光ケーブルは、
（１１）上記（１）から（１０）のいずれかに記載の光ファイバユニットと、
前記光ファイバユニットがたたまれて収容されるチューブ状の外被と、を備えていることが好ましい。
この構成によれば、細径化された光ケーブルを提供することができる。

（１２）さらに、前記外被内に収容される抗張力繊維を備えることが好ましい。
この構成によれば、光ケーブルの敷設時にかかる張力から光ファイバ心線を保護することができる。

（１３）前記外被内に収容された前記複数の光ファイバユニットの間に前記抗張力繊維が配置されることが好ましい。
この構成によれば、細径化された光ケーブル内の隙間を有効利用して抗張力繊維を配置することができる。

（１４）両端にコネクタが接続され、
前記コネクタにおいて、一つの光ファイバユニットの前記複数本の光ファイバ心線が一列に並べられてフェルールの孔に挿通されることが好ましい。
この構成によれば、複数本の光ファイバ心線をフェルールの孔に全心同時に挿入することができ、コネクタへの接続作業性に優れている。

[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係る光ファイバユニットおよび光ケーブルの例を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る光ファイバユニット１の一例を示す斜視図である。
図１に示すように、本実施形態に係る光ファイバユニット１は、一列に並べられた複数本（ここでは、例えば１６本）の光ファイバ心線１０（光ファイバの一例）と、並列されたこれらの光ファイバ心線１０を連結するテープ材２０（連結材の一例）と、を備えている。光ファイバ心線１０を連結するテープ材２０は、光ファイバ心線１０の長さ方向に対して傾斜した方向に延びている。テープ材２０は、例えば接着性樹脂材料から構成され、光ファイバ心線１０に接着する樹脂薄膜である。テープ材２０として、樹脂膜に接着剤が塗られたもの（いわゆる接着テープや粘着テープ）であってもよい。

並列された複数本の光ファイバ心線１０は、テープ材２０により、光ファイバ心線１０同士が一定の間隔をあけて固定されている。隣り合う光ファイバ心線１０同士の中心線間の距離（ピッチ）は、光ファイバ心線１０の直径の１．５倍以上５倍以下であるように複数本の光ファイバ心線１０が配置されて固定されている。ピッチが１．５倍より小さい場合は、光ファイバユニット１を光ファイバ心線１０の並列方向にたたむ場合の自由度が制限され、たたまれた状態での光ファイバユニット１の径を十分に小さくすることができない。一方、ピッチが５倍よりも大きい場合は、テープ材２０同士の不用意な貼り付き等が生じる可能性が高くなり、光ファイバユニット１の取扱い性が劣る。なお、ピッチの下限値としては、例えば、光ファイバ心線１０の直径が８０μｍである場合にピッチ１２５μｍを想定している。また、ピッチの上限値としては、例えば、光ファイバ心線１０の直径が５０μｍである場合にピッチ２５０μｍを想定している。

図２（ａ）は、図１に示す光ファイバユニット１を構成する光ファイバ心線１０の一例を示す断面図であり、図２（ｂ）は、当該光ファイバ心線１０の屈折率分布を示す図である。
図２（ａ）に示すように、光ファイバ心線１０は、コア１１と、クラッド１２とを有している。コア１１は、例えば石英ガラスから構成され、その直径Ｄ１は例えば５０μｍ以下である。クラッド１２は、プラスチック、例えば屈折率の低いシリコーンから構成されている。クラッド１２の直径Ｄ２は、例えば１２５μｍ以下であり、好ましくは８０μｍまたは１２５μｍである。本実施形態においては、クラッド１２は、シリコーンから構成されているが、フッ素を添加したアクリレート樹脂を用いることもできる。このように、コア１１がガラスから構成され、クラッド１２がシリコーン等のプラスチックから構成される光ファイバ心線１０は、ＨＰＣＦ（Ｈａｒｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｃｌａｄ Ｆｉｂｅｒ）と呼ばれる。一方、コアとクラッドがガラスからなる光ファイバ心線は、ＡＧＦ（Ａｌｌ Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ）と呼ばれる。本実施形態で用いられるＨＰＣＦは、光ファイバ心線１０のガラス部分がＡＧＦよりも細径化されているため、同クラッド径のＡＧＦに比べて破断耐性に優れている。すなわち、本実施形態の光ファイバ心線１０の構成によれば、その長手方向に例えば１８０度折り曲げた場合に、破断や亀裂の発生を抑えることができる。

図２（ｂ）に示されるように、光ファイバ心線１０のコア１１は、いわゆるＧＩ（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）型であって、屈折率がコア１１の中心からクラッド１２へ向けてなだらかに減少する中心軸対称の分布形状を有している。ＧＩ型の光ファイバは、例えばＬＡＮケーブルなどの近距離情報通信用の機器間接続ケーブルに広く用いられている。ＧＩ型の光ファイバは、シングルモード光ファイバと比べてコア径が大きいため、機器間接続のために光ファイバ心線と機器とを接続する際に、信号光の通り道であるコアと接続先との位置合わせが容易となる。そのため、本実施形態の光ファイバユニット１は、機器間接続に用いられる場合に特に好適である。

プラスチックから構成されるクラッド１２はコア１１よりも屈折率が低い部分である。なお、クラッド１２がプラスチックから構成されていると、クラッド１２の屈折率を下げやすいため、クラッドがガラスから構成されている場合に比べてコア１１とクラッド１２との比屈折率差は大きくなる。コア１１のクラッド１２に対する比屈折率差Δ１は、例えば１．２％以上であることが好ましい。比屈折率差Δ１が、１．２％以上であれば、光ファイバ心線１０の伝送損失増加を十分に抑えることができる。

このように構成された光ファイバ心線１０は、伝送損失増加が０．５ｄＢ以下に抑えられる。この伝送損失増加は、例えば、５０μｍ径の金属線を１５０μｍの中心間隔で格子状に組んだ物体の上に、１００ｇ（０．９８Ｎ）の荷重で押し付けたときのロス増である。本実施形態においては、実際には、ボビンの胴部にメッシュ材を巻き付け、その周囲に１００ｇ（０．９８Ｎ）の巻き取り張力で光ファイバ心線１０を巻き付けた状態での伝送損失と、光ファイバ心線１０をボビンに巻き付けずに平面上に円を描くようにゆるく巻いた状態（側圧なしと仮定）での伝送損失との差を測定したところ、伝送損失の増加が０．５ｄＢ以下に抑えられることが確認された。

図３は、本実施形態の光ケーブル３０の一例を示す断面図である。
図３に示すように、光ケーブル３０は、複数（ここでは、２つ）の光ファイバユニット１と、抗張力繊維３１と、光ファイバユニット１および抗張力繊維３１の周囲を被覆するチューブ状の外被３２と、を備えている。本実施形態に係る光ケーブル３０は、例えばデータセンター内の機器間接続に用いられる。そのため、光ケーブル３０は、１０〜１００ｍの長さ、好ましくは１０〜２０ｍの長さで用いられることが多い。

光ファイバユニット１は、光ファイバ心線１０の並列方向にたたまれた状態で外被３２内に収容されている。光ファイバユニット１は、例えば、一端の光ファイバ心線１０から順に巻かれるようにたたまれてもよく、蛇腹状にたたまれてもよい。本実施形態においては、１６心の光ファイバユニット１が外被３２内に２つ収納されているため、３２心の光ケーブル３０となっている。
抗張力繊維３１は、光ケーブル３０の敷設時にかかる張力から光ファイバ心線１０を保護するためのものであり、多数本のアラミド繊維等から構成されている。抗張力繊維３１は、外被３２内に収容された光ファイバユニット１の間に配置されている。すなわち、抗張力繊維３１は、光ケーブル３０の外被３２内の隙間に収納されている。

チューブ状の外被３２は、例えば、外径が２．０ｍｍであり、その厚さは０．３ｍｍである。外被３２は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、あるいはポリエチレン等から構成されている。外被３２の樹脂材料としては、焼却時の環境汚染を低減すべく、ハロゲンを含まない材料であることが好ましい。また、外被３２は、難燃性の樹脂材料から構成されていることが好ましい。このような材料を構成するため、外被３２としては、上記ＰＶＡやポリエチレン系の樹脂に、各種難燃剤（窒素系難燃剤、リン系難燃剤など）を加えたものが用いられる。

本実施形態の光ケーブル３０は、例えば機器間接続に用いられるため、光ケーブル３０の両端には不図示のコネクタが接続される。このコネクタは、図４に示すフェルール４０を備えている。フェルール４０は、光ケーブル３０に収容される光ファイバ心線１０を保持するための複数の孔（開口部）４１を有している。具体的には、図４に示すように、フェルール４０には、一列に並べられた１６個の孔４１が二列設けられている。孔４１の直径は通常１２５μｍである。これにより、一つの光ファイバユニット１が備える１６本の光ファイバ心線１０が一列に並べられてフェルール４０の孔４１に挿通される。すなわち、３２心の光ケーブル３０の光ファイバ心線１０が一列１６心として２列並んで各孔４１に保持される。本実施形態においては、並列された複数本の光ファイバ心線１０間の幅が一定となるように当該光ファイバ心線１０がテープ材２０により固定されている。これにより、一定幅で連結された複数本の光ファイバ心線１０をフェルール４０の孔４１に全心一括して挿入することができる。そのため、光ケーブル３０のコネクタへの接続作業性を向上させることができる。なお、フェルール４０の寸法や、孔４１の径および配置等に合わせて、光ファイバ心線１０の数、径、および隣り合う光ファイバ心線１０のピッチ等を適宜変更することができる。

以上のように、本実施形態に係る光ファイバユニット１は、並列された複数本の光ファイバ心線１０と、複数本の光ファイバ心線１０を連結するテープ材２０と、を備えている。複数本の光ファイバ心線１０は、テープ材２０により、光ファイバ心線１０同士が一定の間隔をあけて固定され、光ファイバユニット１は、光ファイバ心線１０の並列方向にたたむことが可能である。このような光ファイバユニット１は、複数本の光ファイバ心線１０が並列方向における光ファイバ心線１０の相対位置がずれないようにテープ材２０により固定されている。そのため、複数の光ファイバ心線１０を一括して端末処理が可能であり、多芯用のフェルール４０に全心一括して挿入可能となる。

複数本の光ファイバ心線の周囲を樹脂等で固めていわゆるテープ心線（リボン）とすると、テープ心線の外形は固定される。このような平型のテープ心線をチューブ状の外被に収納すると、断面円形の外被の内部空間において平型のテープ心線の周囲に大きな隙間ができてしまう。一方、本実施形態に係る光ファイバユニット１は、光ファイバ心線１０の並列方向にたたまれた状態での径が小さくなるように自由にたたむ（丸める）ことができるため、平型のテープ心線に比べて細径化された光ケーブル３０に収容可能である。

さらに、本実施形態においては、光ファイバユニット１が収納された光ケーブル３０を１８０度折り曲げると、折り曲げ箇所において光ファイバ心線１０が何列にも重なることとなる。折り曲げ箇所で光ファイバ心線１０が重なり合うと破断確率が増すが、本実施形態においては、光ファイバ心線１０のガラス部分が５０μｍ以下と細径化されているとともにコア１１のクラッド１２に対する比屈折率差Δ１が１．２％以上に設定されている。そのため、光ケーブル３０を１８０度曲げて１分間保持した場合でも、光ケーブル３０内の光ファイバ心線１０が破断することがなく、曲げ耐性にも非常に優れている。

また、本実施形態に係る光ファイバユニット１は、直径１２５μｍ以下の光ファイバ心線１０から構成されている。光ファイバ心線１０が挿入されるフェルール４０の孔４１の径は通常１２５μｍであるため、光ファイバ心線１０の外層（例えば、プラスチッククラッド１２）を除去せずに光ファイバ心線１０をフェルール４０の孔４１に挿入することができる。

また、本実施形態においては、テープ材２０が光ファイバ心線１０の長さ方向に対して傾斜した方向に延びる。これにより、光ファイバユニット１をたたむ際にテープ材２０が光ファイバ心線１０の並列方向において重なることがない。そのため、光ファイバ心線１０の長手方向に直交する面において、たたまれた（すなわち、丸められた）状態での光ファイバユニット１の径を小さくできるため、光ファイバユニット１を収容するチューブ状の外被３２の径をさらに小さくすることができる。

また、本実施形態においては、隣り合う光ファイバ心線１０同士の中心線間の距離（ピッチ）が光ファイバ心線１０の直径の１．５倍以上５倍以下である。光ファイバ心線１０の並列ピッチがこの範囲であれば、光ファイバユニット１が収容される光ケーブル３０の径を小さくすることができるとともに、光ファイバユニット１の取り扱い性を維持することができる。

また、本実施形態においては、クラッド１２がプラスチック材料から構成されている。これにより、光ファイバ心線１０のガラス部分が細径化されているため、曲げに強く光ファイバ心線１０が破断しにくい。また、クラッドがガラスから構成されている場合に比べて、コア１１のクラッド１２に対する比屈折率差が大きくなるため、光ファイバ心線１０を折り曲げても伝送損失の増加を抑えることができる。

本実施形態においては、上記記載の光ファイバユニット１がたたまれて、チューブ状の外被３２に収容されることで光ケーブル３０が形成される。これにより、外被３２内の隙間を少なくすることができ、光ケーブル３０を細径化することができる。

さらに、本実施形態においては、外被３２内に収容される複数の光ファイバユニット１の間に抗張力繊維３１が配置されている。光ケーブル３０の外被３２内の隙間を有効利用して抗張力繊維３１を収容することができる。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

上記実施形態においては、連結材としてテープ材２０を用いているが、この例に限られない。例えば、図５（ａ）に示すように、連結材として紐２０Ａを用いて、紐２０Ａにより複数本の光ファイバ心線１０を固定して光ファイバユニット１Ａを作製する構成としてもよい。紐２０Ａを用いる場合も、並列された複数本の光ファイバ心線１０が紐２０Ａで編まれることにより光ファイバ心線１０間の相対位置がずれないように固定されることが好ましい。図５（ｂ）に示すように、紐２０Ａにより固定された光ファイバユニット１Ａを抗張力繊維３１とともに外被３２に収納することで、光ケーブル３０Ａが作製される。
なお、並列された複数本の光ファイバ心線１０上のテープ材２０に相当する箇所に、例えば紫外線硬化型樹脂を薄く塗って硬化させ、光ファイバ心線１０同士を連結する構成としてもよい。
これらの構成によっても、光ケーブルの細径化を容易に実現することができる。

また、上記実施形態においては、コア１１がガラスから構成され、クラッド１２がシリコーン等のプラスチックから構成されるＨＰＣＦの光ファイバ心線１０を用いる例を挙げているがこの例に限られない。光ファイバ心線としては、コアだけでなくクラッドがガラスから構成されたＡＧＦであって、当該光ファイバ心線のガラス部分（クラッド径）が５０μｍ以下であるものを採用することもできる。光ファイバ心線のガラス部分（クラッド径）が５０μｍ以下であれば、光ファイバ心線を１８０度折り曲げた場合であっても十分な曲げ耐性を備えている。

１：光ファイバユニット
１０：光ファイバ心線
１１：コア
１２：クラッド
２０：テープ材（連結材の一例）
３０：光ケーブル
３１：抗張力繊維
３２：外被
４０：フェルール

Claims (14)

1. 並列された複数本の光ファイバ心線と、
   前記複数本の光ファイバ心線を連結する連結材と、を備え、
   前記複数本の光ファイバ心線は、前記連結材により、光ファイバ心線同士が一定の間隔をあけて固定され、前記複数本の光ファイバ心線の並列方向にたたむことが可能である、光ファイバユニット。
2. 前記連結材が前記光ファイバ心線の長さ方向に対して傾斜した方向に延びる、請求項１に記載の光ファイバユニット。
3. 各前記光ファイバ心線の直径は１２５μｍ以下であり、
   各前記光ファイバ心線のガラス部分の直径は５０μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の光ファイバユニット。
4. 各前記光ファイバ心線のコアのクラッドに対する比屈折率差が１．２％以上である、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ユニット。
5. 隣り合う光ファイバ心線同士の中心線間の距離が前記光ファイバ心線の前記直径の１．５倍以上５倍以下である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光ファイバユニット。
6. 前記コアがＧＩ型である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバユニット。
7. 前記クラッドがプラスチック材料から構成されている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光ファイバユニット。
8. 前記連結材は紐であり、前記複数本の光ファイバ心線が前記紐で編まれることにより固定される、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバユニット。
9. 前記連結材は、前記複数本の光ファイバ心線に接着される樹脂薄膜から構成される、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバユニット。
10. 前記光ファイバ心線の側圧耐性は、５０μｍ径の金属線を１５０μｍの中心間隔で格子状に組んだ物体の上に０．９８Ｎの荷重で押し付けたときの伝送損失増加が０．５ｄＢ以下である、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光ファイバユニット。
11. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光ファイバユニットと、
    前記光ファイバユニットがたたまれて収容されるチューブ状の外被と、を備える、光ケーブル。
12. さらに、前記外被内に収容される抗張力繊維を備える、請求項１１に記載の光ケーブル。
13. 前記外被内に収容された前記複数の光ファイバユニットの間に前記抗張力繊維が配置される、請求項１２に記載の光ケーブル。
14. 両端にコネクタが接続され、
    前記コネクタにおいて、一つの前記光ファイバユニットの前記複数本の光ファイバ心線が一列に並べられてフェルールの孔に挿通される、請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の光ケーブル。

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