JPH0564807U - 光ケーブル素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光導波路の光伝送性に顕著な影響を与えるこ
となしに引張力と収縮力の両方を引き受けることがで
き、構造が簡単でありその上非常に可撓性のある光ケー
ブル素子を提供する。 【構成】 マントル４と、強力ファイバー２と、少なく
とも１つの光導波路１からなり、前記ファイバーが光導
波路を包囲しかつ光導波路に平行に延在し、マントル内
のスペースの５０乃至９０％が強力ファイバーと光導波
路によって満たされるようにしてマントルが強力ファイ
バーと光導波路を包囲し、強力ファイバーと光導波路は
マントル内に比較的緩く埋め込まれていて、光導波路が
強力ファイバー内でかつ強力ファイバーがマントル内で
比較的自由に動けるようになす。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、マントルと、強力ファイバーと、少なくとも１つの光導波路（ＯＷ Ｇ）からなり、前記協力ファイバーが前記光導波路を包囲しかつ実質上前記光導 波路に平行に延在し、マントル内のスペースの50乃至90％が前記強力ファイバー と前記光導波路によって満たされるようにして前記マントルが前記協力ファイバ ーと光導波路マントル内に比較的ゆるく埋め込まれていて、光導波路が前記ファ イバー内で比較的自由に動けるようになしている如き光ケーブル素子に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

耐引張（強力）ファイバーに取囲まれた少なくとも１つの光導波路（ＯＷＧ） を収容したマントルを有し、前記ファイバーは前記光導波路に実質的に平行に延 在している如き種類の光ケーブル素子は米国特許明細書第４，０８２，４２３号 から既知である。この米国特許明細書の第３図によれば、光導波路は例えば合成 樹脂の共通の第一マントルによって取囲まれており、前記マントル上には強力フ ァイバーが配置され、この強力ファイバーは次いで別の共通のマントル又は被覆 によって取囲まれている。前記ケーブル素子の引張強さは合成樹脂の第一マント ル上に具えた強力ファイバーに存在する一方、収縮の結果生じる光導波路の座屈 は最初は合成樹脂の第一マントル自身によって防止される。しかしながら、この ことによってケーブル素子の可撓性は、その太さが比較的大きいことに起因して 、減少せしめられる。

【０００３】 更に、前記米国特許明細書から、一般に光ケーブル素子は内部に強力ファイバ ーを含み得ることが知られる。しかしながら、光導波路と強力ファイバーのみか らなるケーブル構造はそれから得ることはできない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 本考案は、光導波路の光伝送性に顕著な影響を与えることなしに引張力と収縮 力の両方を引受けることができ、しかも構造が簡単でありその上非常に可撓性の ある光ケーブル素子を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば上記目的は、マントルと、強力ファイバーと、少なくとも１つ の光導波路（ＯＷＧ）からなり、前記強力ファイバーが前記光導波路を包囲しか つ実質上前記光導波路に平行に延在し、マントル中のスペースの50乃至90％が前 記強力ファイバーと前記光導波路によって満たされるようにして前記マントルが 前記強力ファイバーと光導波路マントル内に比較的ゆるく埋め込まれていて、光 導波路が前記ファイバー内で比較的自由に動けるようになしていることによって 達成される。

【０００６】 本考案の、光ケーブル素子は、光導波路、強力ファイバーおよび共通マントル 又は包囲物のみからなっているため、その製造に有利な簡単な構造をもっている 。合成樹脂の厚い中間層をもたないため、ケーブル素子は大きな可撓性をもつ。 ケーブル素子に加わる引張力は強力ファイバーによって弾性的に受取られる。ケ ーブル素子の全横断面積はケーブル素子中の全ての光導波路の前記横断面積より 実質的に大きい。更に、引張力は光導波路から離れて保持することができる。と いうのは、強力ファイバーは、ケーブルの最終状態で光導波路がファイバーに対 して或る過大長さをもつように機械的張力を与えた状態でケーブル内に具えるよ うになされるからである。

【０００７】 ケーブル素子に影響する収縮力又は曲げ力は実質的に光導波路の光伝送性に実 質的に影響することはできない。というのはそれが埋込まれている耐引張（強力 ）ファイバー間に機械的応力が生じた場合光導波路は半径方向に動くことができ 、それ故ファイバー内で自由に動くことができるからである。

【０００８】 お互に平行に延在する幾つかの光導波路がマントル内部に強力ファイバーによ って埋込まれると、かかるケーブル素子の伝送能力はそれに応じて増大する。更 に個々の光導波路は例えば合成樹脂の、それに堅固に結合された薄い二次保護被 覆を具えることができ、その結果前記光導波路は、ケーブル素子の可撓性を減ら すことなしに特に隣接したファイバー又は他の光導波路によって機械的応力によ く耐えることが可能になる。

【０００９】 本考案の有利な実施例は、光導波路は強力ファイバーと一緒に共通マントルに よって含まれる内部スペース（横断面）を60％乃至70％までのみ充てんすること にある。

【００１０】 この構成の結果として、および強力ファイバーの直径は、対応するファイバー の自由有効長さが使用されるすべての光導波路の自由有効長さの50％より小さく なるように定められるので、収縮が大きい場合、光導波路は同様にそれるファイ バーによって横にそらされ、このことによっていろいろな方向の螺旋状変形がも たらされる。光導波路のこの螺旋状のそれは小さな押縮めおよび曲げ力のみを生 じ、それ故マントルの内壁に比較的に小さな接触圧のみを生じる。更に、この種 のそれにおいては、光導波路は破損を生じることなしに例えば包囲物を比較的大 きく短縮することに抵抗することができる。

【００１１】 上記の如く自由有効長さが小さいことは、軸線方向の押縮め力が加わればファ イバー束のファイバーは光導波路よりも早くそれることを意味する。それ故ファ イバー束は早めにはね上がる。

【００１２】 強力ファイバーは好適には耐引張材料、例えば繊維ガラス、アラミド（aramid e)、カーボン又は金属からなり、その弾性係数は光導波路のそれに匹敵するもの とする。

【００１３】 マントルは熱可塑性材料又は交差結合型合成材料からなり、前記材料は夫々無 機物質を充てんするか又はそれを混合することができる。前記材料はかかる目的 で他の方法で使用されるフルオロポリマーに比して比較的安価である。

【００１４】 ケーブル素子の機械的保護性を改善するために、マントルをお互に同心的に設 けたいろいろな層から作るのが有利である。例えば、合成材料の内部の比較的硬 い被覆層を内部被覆の弾性係数の50％より小さい弾性係数をもった材料で包囲す ることが出来る。この目的で、固体の低収縮性合成材料、例えばポリプロピレン 、ポリアミド、又はポリビニリデンフッ化物が使われる一方、取扱い性を改善す るためおよびケーブルの弾性率(springrate)を減らすために、夫々前記内部被覆 層は好適には軟質材料、例えば軟質ＰＶＣの厚壁の第二の被覆層で取囲まれる。

【００１５】 それ故、例えば金属導電性材料、例えば１つ又はそれ以上の閉鎖した金属円筒 からなる外部包囲物を前記ケーブル素子に追加して設けるのが有利である。前記 外部包囲物はなかんずく機械的保護としゃへいの両方の目的に役立つことがてき る。

【００１６】 本考案の有利な変更例によれば、ケーブル素子用の外部包囲物はストランド又 はワイヤの形の金属導体からなり、前記ワイヤは裸とするか、又はお互に絶縁さ れ、そして編組物の形の被覆を取囲む。

【００１７】 光ケーブル素子がケーブルおよび更に複合化されたケーブルの一部として使用 されるとき、それは光学的機能に加えて電気的機能をも奏することおよび電気導 体を設けることが要求される。かかる場合、個々のケーブル素子のマントル内に 導体を含むのは有効ではない。ケーブル素子のマントルのまわりに同心的に導電 素子を具えるのが更に有利である。このようにすれば、光ケーブル素子の収縮は 、もし起これば、追加的に有効にじゃまされる。

【００１８】 外部包囲物はまた非金属のワイヤ又はファイバーの編組物からなり得る。 ケーブルにおいては、外部包囲物は好適には２つの同心の層からなり、そのう ちの内部層は非金属材料からなり、その弾性係数はマントルおよび外部包囲層の 弾性係数より極めて大きいものとする。例えば、内部層の材料はガラスファイバ ー−合成樹脂複合物（ＧＦＳ）、カーボン−合成樹脂複合物（ＣＦＳ）又はアラ ミド（ケヴラー）ファイバー樹脂複合物からなることができ、内部層は閉鎖され た管として構成されるか又は幾つかの円柱状の棒から構成される。

【００１９】 特別の応用例では、高い横断面圧力又はせん断抵抗についての要件がケーブル に課される。これらの要件を満たすために、本考案によれば、光ケーブル素子を 使用することにより唯一つの作業で作ることのできる３つの同心の被覆（マント ル、内部および外部包囲層）を含むケーブル構造が提案される。高い横断面圧力 およびせん断抵抗は強力ファイバーと結合剤、例えばポリエステル樹脂の結合構 造を用いることによって達成される。この場合前記強力ファイバーはマトリック ス（内部包囲層）の形で具えられる。

【００２０】 唯一つの作業で前記ケーブル構造を作るためには、光導波路、強力ファイバー およびマントルからなる光ケーブル素子は、第一の押出装置を出た後でかつ第二 の押出装置に入る直前に、平行に延在する強力ファイバーで同心状に取囲まれ、 前記ファイバーは反応性樹脂を含浸させられておりかつケーブル素子の共通のマ ントルの内部にあるファイバーと同様のものである。こうして得られた内部包囲 層は次いで、内部包囲層のために必要とされる反応熱の一部を早くも供給する外 部包囲層を同心状に設けられる。内部包囲層の完全な反応（加硫）は好適には、 既知の連続加硫法と同様にして、後続の圧力管内で行われる。その後の処理工程 で要求される（残りの）反応熱の供給は可能である。

【００２１】 幾つかの層間の相対的な動きは、非金属ファイバー又はワイヤの編組物が包囲 物の層間に又は包囲物とマントル間に設けられているために阻止することができ る。

【００２２】 以下、本考案を図示の実施例に基づき詳述する。

【００２３】

【実施例】

光ケーブル素子は光導波路（ＯＷＧ）１からなり、この光導波路は例えば合成 樹脂の被覆の“一次被覆”１′によって囲まれてその中心に延在している。この 被覆は光導波路の製造の際に既にその上に形成されている。ＯＷＧはここでは、 可視放射の範囲を越える光放射伝送用のファイバー素子を意味するものと理解す べきである。

【００２４】 ＯＷＧ１は自由スペース３が間にある耐引張（強力）ファイバー２によって取 囲まれている。ファイバー２は光ケーブル素子の外部マントルとして働く共通の マントル４に取囲まれる。

【００２５】 強力ファイバー２は、例えば繊維ガラス、アラミド、カーボン、金属又は他の 適当な材料、例えばＯＷＧの機械的性質に似た機械的性質をもった材料からなっ ており、この強力ファイバーは光ケーブル素子に作用する引張力が光導波路に伝 達されないようにその引張力を受取る働きをする。ＯＷＧとファイバーが同じ機 械的性質をもっているとき、すべてのファイバー２の横断面積は上記目的のため には、光導波路１の横断面積より実質的に大きくなるように選択すべきである。 ファイバー２は両方ともお互にかつＯＷＧ１に対して平行でありそして抗張性フ ァイバー２はケーブル素子の製造中に僅かに大きなプレストレスを与えられ、ケ ーブル素子の仕上がり状態のＯＷＧ１はファイバー２に対して或る過大長さをも っているため、ケーブル素子が引張応力を受けた状態の下でＯＷＧ１が実質的に 引張応力を受けないことが確実にされる。

【００２６】 ＯＷＧ１は円筒状マントル４内に形成されたスペースを50乃至90％までのみ充 てんする強力ファイバー２によってのみ取囲まれる。例えばマントル４の収縮又 は曲げの結果生じる押縮め又は曲げ力が強力ファイバー２と光導波路１に作用し たとき、光導波路１はこれを埋込んでいる引張ファイバー２の束を突き通し、そ の結果それが螺旋状に曲がることになる。強力ファイバー２はそのため、それら が非常に小さな押縮めおよび曲げ力の結果として早くもそれるように、数と個々 のファイバーの横断面に応じて釣合いがとれるようになされている。

【００２７】 共通のマントル４内における強力ファイバー２と光導波路１の充てんファクタ ーに応じて、強力ファイバー２は、押縮め又は曲げ力が生じたとき、ＯＷＧ１に 対して横に作用する力を及ぼし、これがＯＷＧ１に螺旋状のそれを生ぜしめる。 この結果、微小な曲げをもたらす締付効果を増す制動作用は生じない。

【００２８】 図２，図３は図１に示す光ケーブル素子によって構成した光ケーブル素子の横 断面図である。これらの光ケーブル素子は内部に幾つかの光導波路１ａ，１ｂを 含んでいる。これらの光導波路はお互に対して平行に（撚られずに）かつファイ バー２と平行に延在しそしてまた“一次被覆”１′を具えている。第２図では、 ＯＷＧ１はケーブル素子の中心にあり、密接して位置しているが、第３図ではそ れらはマントル４内の横断面上に分散している。この場合にはＯＷＧ１はファイ バー２に埋込まれていて、実質的にファイバー結合物内で、“浮遊”するように なっている。ファイバー２とＷＯＧ１もまたマントル４の内部横断面を部分的に のみ充てんする。

【００２９】 ＯＷＧ１を相互にかつファイバー２に対して更に保護するために、それらはい わゆる“二次被覆”を、即ち合成樹脂の被覆を具えることができる。

【００３０】 図４はは光ケーブル５を示し、この光ケーブルの基本素子は図１の光ケーブル 素子である。このケーブル素子は内部層６と外部層７からなる別の外部包囲物に 取囲まれている。内部層６はファイバー−樹脂複合物からなり、この結果高い押 縮め抵抗とせん断抵抗を夫々もちかつ横断面抵抗をもつケーブルが得られる。外 部層７は例えばもう１つの適当な軟質の合成樹脂からなることができる。

【００３１】 ケーブル５はまた図２，図３に従って構成したケーブル素子をもつこともでき る。また図１〜図３に従った幾つかのケーブル素子が共通の外部マントルに取囲 まれている如き光ケーブルを作ることもできる。

【００３２】 光ケーブル素子および光ケーブルを夫々唯一つの工程で作る方法を図５を参照 して以下詳述する。

【００３３】 供給ユニット８にはＯＷＧ１を有する蓄積コンテナを収容しており、このＯＷ Ｇ１は系統的に分類されていて、供給ユニット９に入りその間お互に平行に延在 しており、この供給ユニット９内には強力ファイバーが蓄えられている。強力フ ァイバーはＯＷＧ１のための全側面埋込み構造を形成し、光導波路と平行に引っ 張られかつ第一の押出装置10内で撚られないように延在する。前記第一押出装置 内で前記強力ファイバーはマントル４を取付けられ、このマントル４はその中の スペースがファイバー２とＯＷＧ１によって部分的にのみ充てんされる程度にゆ るく設けられる。

【００３４】 冷却ユニット11を出た後、ケーブル素子11は供給ユニット12に入る。このユニ ットからは適当な結合剤を含浸させられた別の強力ファイバー13又はワイヤが出 て、これらが内部包囲層６としてマントル４を埋込む。この包囲層は次いで別の 押出装置14のノズルによって外部包囲層７によって取囲まれる。外部層７の材料 の熱は反応装置15内で発生した熱と一緒に結合剤を硬化させる。もし必要ならば 、圧縮力を反応装置15内で加えて、ファイバー13と結合剤を圧縮することができ る。

【００３５】 こうして作った光ケーブル５は次いで第二冷却ユニット16を通過する。この冷 却ユニット内で光ケーブルはドラム17上に巻取ることができるように冷却される 。

【図面の簡単な説明】

【図１】唯一つの光導波路をもった光ケーブル素子の横
断面図である。

【図２】幾つかの光導波路をもった光ケーブル素子の横
断面図である。

【図３】幾つかの光導波路をもった別の光ケーブルの横
断面図である。

【図４】図１に示す光ケーブル素子をもった光ケーブル
の横断面図である。

【図５】光ケーブル素子と光ケーブルを夫々作る装置を
示す図である。

【符号の説明】

１ 光導波路（ＯＷＧ） ２ 強力ファイバー ３ 自由スペース ４ マントル ５ 光ケーブル ６ 内部層 ７ 外部層 ８ 供給ユニット ９ 供給ユニット 10 第一押出装置 11 冷却ユニット 12 供給ユニット 13 強力ファイバー 14 押出装置 15 反応装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ヴァルテル ブルゲル ドイツ連邦共和国 5067 クルテン−ヘル ヴェク コールナー シュトラーセ 516

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 マントルと、強力ファイバーと、少なく
   とも１つの光導波路（ＯＷＧ）からなり、前記強力ファ
   イバーが前記光導波路を包囲しかつ実質上前記光導波路
   に平行に延在し、マントル内のスペースの50乃至90％が
   前記強力ファイバーと前記光導波路によって満たされる
   ようにして前記マントルが前記強力ファイバーと光導波
   路マントル内に比較的ゆるく埋め込まれていて、光導波
   路が前記ファイバー内で比較的自由に動けるようになし
   ていることを特徴とする光ケーブル素子。
2. 【請求項２】 光ケーブル素子において、個々の光導波
   路（１；１ａ，１ｂ）は各々追加的に薄い二次保護被覆
   (5) を堅固に結合されていることを特徴とする請求項１
   に記載の光ケーブル素子。
3. 【請求項３】 強力ファイバー(2) の直径は、対応する
   ファイバー束の自由有効長さが使用する全光導波路
   （１；１ａ，１ｂ）のそれの50％より小さくなるように
   なしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光
   ケーブル素子。
4. 【請求項４】 強力ファイバー(2) は繊維ガラス、アラ
   ミド、カーボン又は金属からなることを特徴とする請求
   項１乃至３の何れか１項に記載の光ケーブル素子。
5. 【請求項５】 マントル(4) はお互いに同心的に具えた
   幾つかの層からなることを特徴とする請求項１乃至４の
   何れか１項に記載の光ケーブル素子。
6. 【請求項６】 合成材料の内部包囲層が、内部包囲層の
   弾性係数の50％より小さい弾性係数をもつ材料に取囲ま
   れていることを特徴とする請求項５に記載の光ケーブル
   素子。