(57)【要約】【課題】水または高湿度下に曝された場合においても伝送ロスが増加しにくい光ファイバ提供する。【解決手段】光ファイバ１４は、ガラス光ファイバ１１と、該ガラス光ファイバ１１の外周に被覆された少なくとも軟質層１２と硬質層１３の２層の被覆層と、を有し、湿熱下における前記ガラス光ファイバ１１と前記被覆層の限界密着力を０．５０Ｎ／１０ｍｍ以上としたことを特徴とする。前記硬質層のガラス転移温度は、好ましくは９０℃以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス光ファイバと、該ガラス光ファイバの外周に被覆された少なくとも軟質層と硬質層の２層の被覆層と、を有し、
湿熱下における前記ガラス光ファイバと前記被覆層の限界密着力を０．５０Ｎ／１０ｍｍ以上としたことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記硬質層のガラス転移温度が９０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐水性に優れた光ファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に光ファイバは、石英ガラスからなるガラス光ファイバと、該ガラス光ファイバの外周に施された被覆樹脂からなる被覆とを有し、該被覆により強度低下を防いでいる。被覆を形成する被覆樹脂としては、主にウレタンアクリレート系またはエポキシアクリレート系の紫外線硬化型樹脂が用いられている。
【０００３】
また、光ファイバは、様々な外的応力やそれによって発生するマイクロベンドによって伝送ロスが増加する。このような伝送ロスの増加を抑制するため、通常、被覆は軟質層と硬質層の２層構造からなる。なお、ガラス光ファイバと接触する内層には比較的ヤング率の低い軟質の樹脂を用いることでバッファ層（以下、プライマリ層と呼ぶ）とし、外層には比較的ヤング率の高い硬質の樹脂を用いることで保護層（以下、セカンダリ層と呼ぶ）としている。一般的には、プライマリ層はヤング率３ＭＰａ以下、セカンダリ層はヤング率５００ＭＰａ以上の樹脂が用いられている。  
【０００４】
このような光ファイバは以下のようにして製造される。
まず、石英ガラスを主成分とするプリフォームを線引炉によって加熱溶融し、ガラス光ファイバを線引きする。続いて線引きされたガラス光ファイバに、直ちにコーティングダイスを用いて液状の紫外線硬化型樹脂を塗布し、これに紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させる。これにより、プライマリ層とセカンダリ層が形成される。なお、プライマリ用樹脂とセカンダリ用樹脂を同時に塗布し、一度に硬化させる方法や、まずプライマリ用樹脂のみを塗布し硬化させた後に、セカンダリ用樹脂を塗布し硬化させる方法がある。
【０００５】
近年の光ファイバの著しい普及によって、光ファイバケーブルはその適用範囲が大きく拡大してきている。これにより、光ファイバケーブルが使用される環境が多様化してきており、光ファイバケーブルに求められる長期信頼性は非常に厳しいものとなってきている。
このような状況も手伝い、水浸状態に曝されても伝送ロスの増加が生じにくい光ファイバの検討がなされてきている。
例えば、特許文献１には、プライマリ層とガラス光ファイバとの間の密着力を改善することで、水に浸漬した状態で長時間使用しても伝送ロスが増加しない光ファイバが開示されている。
【０００６】
また、水に浸漬したり、高湿度の雰囲気に曝したりすることにより伝送ロスが増大した光ファイバには、ガラス光ファイバと被覆層の界面に剥離が観察されることが知られている。
ガラス光ファイバと被覆層の界面の剥離は、ガラス光ファイバと被覆層との界面において被覆層を引き剥がそうとする力が、ガラス光ファイバと被覆層との界面の接着力を超えた場合に生じる。ガラス光ファイバと被覆層との界面に剥離が生じるとガラス光ファイバに加わる力が不均一となり、マイクロベンドが生じ、伝送ロスが増加する。
【０００７】
水に浸漬した際に、ガラス光ファイバと被覆層との界面の接着力が低下するメカニズムは、以下のように推察されている。光ファイバを、水に浸漬したり、高湿度の雰囲気に曝したりすると、水分は被覆層を透過して、ガラス光ファイバと被覆層との界面まで到達する。一方、ガラス光ファイバと被覆層との界面には接着力が発生している。一般的に、この接着力は、例えば 非特許文献１の報告にあるように、ガラス光ファイバと樹脂中の官能基との水素結合と、接着促進剤による化学結合からなっている。しかし、水素結合は、ガラス光ファイバと被覆層との界面に水等が侵入することによって切断されてしまうと考えられ、このように、水素結合が切断されることでガラス光ファイバと被覆層界面の接着力が低下すると推察されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−５５８７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】N. Akasaka et al., "Design of Optical Fiber Coating", Proc. of 19th Australian Conference on Optical Fibre Technology (ACOFT), p. 375, 1994
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これまで、水浸状態に曝されても伝送ロスの増加が生じにくい光ファイバとして様々な光ファイバが提案されている。しかしながら、特許文献１に記載の方法のように各層界面の接着性のバランスを取りながら、伝送損失の増加を抑制することには限界があり、その信頼性は不充分なものとなっている。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、使用環境や経年劣化、特に、水または高湿度下に曝された場合においても伝送ロスが増加しにくい光ファイバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバは、ガラス光ファイバと、該ガラス光ファイバの外周に被覆された少なくとも軟質層と硬質層の２層の被覆層と、を有し、湿熱下における前記ガラス光ファイバと前記被覆層の限界密着力を０．５０Ｎ／１０ｍｍ以上としたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光ファイバは、前記硬質層のガラス転移温度が９０℃以下であることを特徴とする。  
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光ファイバによれば、水または高湿度下に曝された場合においても伝送ロスが増加しにくい光ファイバを実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る光ファイバの断面を模式的に表した図である。
【図２】限界密着力の測定方法を示す模式図である。
【図３】限界密着力の典型的な測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ１４の断面概略図である。図１に示すように、この光ファイバ１４は、ガラス光ファイバ１１と、ガラス光ファイバ１１の外周に被覆された軟質層であるプライマリ層１２と硬質層であるセカンダリ層１３の２層の被覆層を有する。
【００１７】
なお、光ファイバの被覆層を形成する被覆樹脂として用いる紫外線硬化型樹脂は、主として、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、連鎖移動剤、シランカップリング剤、各種添加剤からなる。オリゴマーとしてはウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエステルアクリレート系が主に用いられる。希釈モノマーとしては、単官能アクリレートまたは多官能アクリレートが用いられる。
【００１８】
この光ファイバ１４は、湿熱下におけるガラス光ファイバ１１とプライマリ層１２の限界密着力を０．５０Ｎ／１０ｍｍ以上としており、水または高湿度下に曝された際の伝送ロスの増加を抑制することができる。
なお、ここでいう湿熱下におけるガラス光ファイバ１１とプライマリ層１２の限界密着力とは以下に示す方法で測定される値である。
【００１９】
限界密着力の測定方法の詳細を図２を用いて説明する。
まず、長さ約３０ｃｍの光ファイバ１４を用意し、光ファイバ１４の一方の端面から約５ｃｍの位置のプライマリ層１２、セカンダリ層１３に全周に渡って切り込み４４を入れる。次にサンドペーパー４１を用意し、光ファイバ１４の一端を接着剤４２でサンドペーパー４１に固定する。次に切り込み４４からサンドペーパー４１を接着した側の端面までの距離が１０ｍｍとなるように光ファイバ１４を切断する。
【００２０】
このようにして作成したサンプルを、温度６０℃、湿度９８％ＲＨの雰囲気下で、サンドペーパー４１を接着した側が上になるように設置し、光ファイバ１４の下端に錘４３を取り付ける。これにより、切り込み４４より上の長さ１０ｍｍの部分のガラス光ファイバ１１とプライマリ層１２の間に一定荷重が負荷される。この状態でガラス光ファイバ１１が被覆層から抜けるまでの時間を測定する。そして、負荷する荷重、すなわち、錘４３の質量を徐々に変えてガラス光ファイバ１１が抜けるまでの時間との関係を求める。
【００２１】
図３には、限界密着力の典型的な測定結果の例を示す。ガラス光ファイバ１１とプライマリ層１２の間に負荷する荷重すなわち錘４３の質量を小さくするにつれて、ガラス光ファイバ１１が抜けるまでの時間が長くなっていく。しかしながら、ある荷重以下になるとガラス光ファイバ１１が抜けるまでの時間が急激に長くなり傾きが緩くなる。このように、ガラス光ファイバ１１が抜けるまでの時間が急激に長くなり傾きが緩くなる負荷荷重が存在する。この傾きが緩くなる変曲点を限界密着力と定義する。
【００２２】
このように、ガラス光ファイバと被覆層間に静的な荷重をかけた場合、ある荷重以下になるとガラス光ファイバが抜けるまでの時間が急激に長くなる変曲点が存在することは、本発明者らにより初めて見出されたものである。この変曲点（限界密着力）は、水分がガラス光ファイバと被覆層との界面まで到達した場合の伝送ロスの増加と高い相関がある。これは、限界密着力がガラス光ファイバと被覆層間のほとんど速度依存性のない密着力であり、さらに、湿熱下での限界密着力は、水分がガラス光ファイバと被覆層との界面まで到達した場合のガラス光ファイバと被覆層間の密着力を表しているためであると推測している。このように、この限界密着力が光ファイバの耐水性を表す指標として非常に重要であることを明らかにした。
【実施例】
【００２３】
以下に、実施例および比較例により本発明に係る光ファイバをより具体的に説明する。
図１に示すガラス光ファイバ１１をプライマリ層１２、セカンダリ層１３の２層の被覆層により被覆した数種類の光ファイバ１４を作製した。各被覆樹脂として紫外線硬化型樹脂を用い、紫外線硬化型樹脂は、いずれも、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、連鎖移動剤、添加剤とからなるが、その構成材料を変えている。
なお、限界密着力は、オリゴマーの骨格構造と分子量、希釈モノマーの種類と添加量、表面改質剤のような添加剤によって適宜変えることができる。具体的には、例えばセカンダリ材であれば、オリゴマーの骨格に用いるポリオールの分子量を大きくするか、用いる希釈モノマーの配合比を下げることでセカンダリ層のガラス転移温度を低くすることができ、これにより限界密着力を大きくすることができる。また、プライマリ材であればシランカップリング剤のような表面改質剤を添加することによって限界密着力を大きくすることができる。
【００２４】
なお、光ファイバの種類は通常の１．３μｍ帯に零分散波長を有するシングルモード光ファイバとし、ガラス光ファイバ１１の外径を１２５μｍ、プライマリ層１２の外径を１９５μｍ、セカンダリ層１３の外径を２４５μｍとした。
【００２５】
得られた光ファイバについて、セカンダリ層のガラス転移温度、限界密着力と水浸漬下の伝送ロスの測定を行った。
限界密着力の測定方法は、前述した図２に示す方法と同様であり、セカンダリ層のガラス転移温度、水浸漬下の伝送ロスの測定は以下のように行った。
【００２６】
（伝送ロスの測定方法）
長さ約１ｋｍの光ファイバを６０℃に加熱した水に浸漬し、水に浸漬する前の伝送ロスを初期値として３０日後と６０日後の伝送ロスの増加を測定した。伝送ロスの測定は、アンリツ（株）製 光パルス試験器 ＭＷ９０６０Ａを用いて、光後方散乱損失係数（ＯＴＤＲ）法により、波長１．５５μｍを用いて測定した。
６０℃の温水に３０日間浸漬した後の伝送ロス増が０．１ｄＢ／ｋｍ以上認められた場合には使用環境に対する耐性が不充分である（表１の×印）と判定した。さらに、６０℃の温水に３０日間浸漬した後の伝送ロス増が０．１ｄＢ／ｋｍ未満であるものは、使用環境に対する耐性が充分である（表１の○印）と判定した。さらに６０℃の温水に６０日間浸漬した後の伝送ロス増が０．１ｄＢ／ｋｍ未満であるものは、特に使用環境に対する耐性が優れている（表１の◎印）と判定した。
なお、伝送ロス増が０．１ｄＢ／ｋｍ未満であれば、実用上問題ない。
【００２７】
（セカンダリ層のガラス転移温度の測定方法）
セカンダリ層のガラス転移温度は、光ファイバの被覆層について動的粘弾性装置を用いて損失正接値の極大値が現れる温度をガラス転移温度とした。測定サンプルの光ファイバの被覆層としては、光ファイバからガラス光ファイバを液体窒素中にて引き抜くことにより得た被覆層のみのチューブ状サンプルを用いた。また、ガラス光ファイバを引き抜けない場合には、被覆層を削ぎ取ったサンプルを用いてもよい。動的粘弾性試験の条件は、周波数１Ｈｚ、昇温速度２℃/分とした。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１に示すように、限界密着力が０．５０Ｎ／１０ｍｍ以上である実施例１〜６においては、６０℃の温水に３０日間浸漬した後の伝送ロスの増加が０．１ｄＢ／ｋｍ未満であった。また限界密着力が０．６０Ｎ／１０ｍｍ以上である実施例２、４、６においては、６０℃の温水に６０日間浸漬した後の伝送ロスの増加が０．１ｄＢ／ｋｍ未満であった。
一方、比較例１〜３においては、限界密着力が０．５０／１０ｍｍ未満であり、６０℃の温水に３０日間浸漬した後の伝送ロスの増加が０．１ｄＢ／ｋｍ以上となった。
【００３０】
本実施例においては１．３μｍ帯に零分散波長を有するシングルモード光ファイバを使用したが、他の種類の光ファイバに対しても本発明が適用可能である。
【００３１】
さらに、セカンダリ材として着色剤を含有するものを用いるか、光ファイバの外周に着色樹脂等からなる被覆層を被覆することで光ファイバ着色心線としてもよく、さらには、光ファイバ着色心線を複数本平面状に並べ、テープ樹脂により一括被覆した光ファイバテープ心線として用いてもよい。限界密着力は、光ファイバの状態であっても、光ファイバ着色心線や、光ファイバテープ心線から単心分離した光ファイバ着色心線であっても同じ値であり、同じ効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１１  ガラス光ファイバ
１２  プライマリ層（軟質層）
１３  セカンダリ層（硬質層）
１４  光ファイバ
４１  サンドペーパー
４２  接着剤
４３  錘
【図１】
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【図２】
2010217800.tif 000005
【図３】
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