(57)【要約】      （修正有）【課題】実効コア断面積が大きい場合でも温度変化による伝送損失の変動が少ない光ファイバ、およびこれを備える光ファイバケーブルの提供。【解決手段】コア部とクラッド部からなるガラスファイバ２１と、ガラスファイバ２１を覆うプライマリ樹脂層２２と、プライマリ樹脂層２２を覆うセカンダリ樹脂層２３と、を備える光ファイバ２０において、プライマリ樹脂層２２のガラス転移点が−４０℃以下であり、１５２０〜１５８０ｎｍ内のいずれかの波長をＷ１とし、室温状態において直径が１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であるボビンに巻かれた際の波長Ｗ１における光ファイバ２０の伝送損失をα１、光ファイバ２０に対する側圧がない状態の波長Ｗ１における伝送損失をα２としたとき、＋２５℃におけるα１とα２との差（α１−α２）が０．００３ｄＢ／ｋｍ以上であり、−４０〜＋２５℃の環境下におけるα２が、α１−０．００５ｄＢ／ｋｍ以上α１以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部とクラッド部からなるガラスファイバと、前記ガラスファイバを覆うプライマリ樹脂層と、前記プライマリ樹脂層を覆うセカンダリ樹脂層と、を備える光ファイバであって、
前記プライマリ樹脂層のガラス転移点が−４０℃以下であり、
１５２０〜１５８０ｎｍ内のいずれかの波長をＷ１とし、室温状態において直径が１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であるボビンに巻かれた際の波長Ｗ１における該光ファイバの伝送損失をα１、該光ファイバに対する側圧がない状態の波長Ｗ１における伝送損失をα２としたとき、＋２５℃における前記α１と前記α２との差（α１−α２）が０．００３ｄＢ／ｋｍ以上であり、
−４０〜＋２５℃の環境下における前記α２が、α１−０．００５ｄＢ／ｋｍ以上α１以下であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記α２は、０．１７ｄＢ／ｋｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
波長１５５０ｎｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆが１２５μｍ２より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
０．３μｍ２ｄＢ／ｋｍ≦Ａｅｆｆ＊（α１−α２）≦１．７μｍ２ｄＢ／ｋｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記プライマリ樹脂層の＋２５℃におけるヤング率が０．６５ＭＰａ以下であり、前記プライマリ樹脂層の−４０℃におけるヤング率が３０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光ファイバ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の光ファイバを備える光ファイバケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に使用される光ファイバ、およびこれを備える光ファイバケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１本の光ファイバで伝送するデータ容量が大容量化しているため、光ファイバにより強い光パワーの信号光を入力する必要性が高まっている。しかし、光ファイバに強い光パワーを入力すると、光ファイバ中での光パワー密度に応じた非線形効果による信号光波形の歪みが生じてしまうため、伝送信号の品質が劣化してしまう。そのため、光パワーの密度を下げる、つまり、実効コア断面積（以下、Ａｅｆｆという）が拡大された光ファイバの有用性が高まっている。しかしながら、安易にＡｅｆｆを拡大すると外部応力に弱くなり、ボビンに巻くだけで伝送損失が増大してしまう。また、ケーブル加工後の伝送損失は低温環境で増大しやすくなるため、温度特性については特段の注意が必要である。
【０００３】
特許文献１には、ガラスファイバに複数層の紫外線硬化樹脂層を被覆した光ファイバにおいて、−４０℃での樹脂層のヤング率、断面積、実効線膨脹係数等に基づいて定義される収縮応力指数が一定値以下となる場合に、光ファイバの低温環境下での伝送特性の悪化を十分に防止し得ることが見出された旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１３４７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ａｅｆｆが１２５μｍ２より大きな光ファイバでは、例えば直径が１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下程度の光ファイバ用の樹脂性ボビンに当該光ファイバを巻いた状態では、多層に巻かれることで光ファイバに側方から加わる応力（以下、側圧という）によって光伝送損失が増大してしまう現象が知られている。しかしながら、一般的なルースチューブ構造の光ケーブルでは、ボビン巻き状態よりも、ケーブル化後の状態の方が光ファイバに加わる側圧が小さくなる。これは、ルースチューブ内の光ファイバが、自由に動ける状態でジェリーとともに収納されているためである。すなわち、ケーブル加工後の光ファイバケーブルの光伝送損失の増加量は、ボビン巻き状態での光ファイバの光伝送損失の増加量よりも小さいと考えて良い。
一方、低温環境下でも同様に、Ａｅｆｆが大きいほど光伝送損失が大きくなるという問題が知られている。低温環境下では、光ファイバの被覆樹脂が硬くなるために、外部応力がガラスに伝わりやすくなってしまうからである。この対策として、被覆層、特にプライマリ層の低温環境下でのヤング率を下げることが有効であるが、プライマリ層のヤング率を低くしすぎると、被覆層の機械的な強度が低下してしまう。その結果、光ファイバの加工工程や使用時のハンドリング等において一時的に加わる大きな外部応力によってプライマリ層が破壊されてしまい、光ファイバの性能劣化、特に低温環境下での光伝送損失増加を引き起こしてしまう。
しかし、特許文献１に記載の光ファイバは、これらの問題を解決するものではなかった。
【０００６】
本発明は、Ａｅｆｆが大きい場合でも、ボビンに巻かれた状態で低温の温度変化による光伝送損失の変動が少ない光ファイバ、およびこれを備える光ファイバケーブル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】
【０００７】
上記課題を解決することのできる本発明の光ファイバは、
コア部とクラッド部からなるガラスファイバと、前記ガラスファイバを覆うプライマリ樹脂層と、前記プライマリ樹脂層を覆うセカンダリ樹脂層と、を備える光ファイバであって、
前記プライマリ樹脂層のガラス転移点が−４０℃以下であり、
１５２０〜１５８０ｎｍ内のいずれかの波長をＷ１とし、室温状態において直径が１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であるボビンに巻かれた際の波長Ｗ１における該光ファイバの伝送損失をα１、該光ファイバに対する側圧がない状態の波長Ｗ１における伝送損失をα２としたとき、＋２５℃における前記α１と前記α２との差（α１−α２）が０．００３ｄＢ／ｋｍ以上であり、
−４０〜＋２５℃の環境下における前記α２が、α１−０．００５ｄＢ／ｋｍ以上α１以下であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の光ファイバにおいて、前記α２は、０．１７ｄＢ／ｋｍより小さいことが好ましい。
【０００９】
本発明の光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆが１２５μｍ２より大きいことが好ましい。
【００１０】
本発明の光ファイバにおいて、０．３μｍ２ｄＢ／ｋｍ≦Ａｅｆｆ＊（α１−α２）≦１．７μｍ２ｄＢ／ｋｍであることが好ましい。
【００１１】
本発明の光ファイバにおいて、前記プライマリ樹脂層の＋２５℃におけるヤング率が０．６５ＭＰａ以下であり、前記プライマリ樹脂層の−４０℃におけるヤング率が３０ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００１２】
上記課題を解決することのできる本発明の光ファイバケーブルは、上記記載の光ファイバを備える光ファイバケーブルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光ファイバによれば、プライマリ樹脂層のガラス転移点を低く設計することで、Ａｅｆｆが大きい光ファイバであっても、ケーブル化後の低温環境下における伝送損失を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光ファイバの一例を示す断面図である。
【図３】図２に示す光ファイバがボビンに巻回された状態を示す斜視図である。
【図４】図３に示す光ファイバの、＋２５℃での伝送損失からの損失増加と温度との関係を示すグラフである。
【図５】図２に示す光ファイバのプライマリ樹脂層のヤング率と温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る光ファイバおよび光ファイバケーブルの実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に示すように、光ファイバケーブル１０は、内部に複数本の光ファイバ２０を収容する複数の熱可塑性樹脂チューブ１１と、複数のチューブ１１が円周状に配置された円の内部に設けられた抗張力体１２と、複数のチューブ１１および抗張力体１２の外周を押さえる押さえ巻１３と、押さえ巻１３の外周に設けられた熱可塑性樹脂の被覆１４と、を備えている。
【００１７】
チューブ１１は、ポリエチレン、ナイロン、あるいはポリブタジエンテレフタレート（ＰＢＴ）等からなり、チューブ１１の内部にはジェリー状の混和物１５とともに光ファイバ２０が収容されている。
【００１８】
混和物１５としては、熱硬化又は紫外線硬化シリコンゲル、あるいはブタジエン、シリコンなどのゴムをシリコーン、ナフテンなどのオイルに膨潤させ、必要に応じて充填剤を添加したジェリー状樹脂などが用いられる。光ファイバ２０の余長が長さ方向に不均一に集中し、局所的に発生する損失増を抑制するため、充填される混和物１５は少なくとも自然に流動しない程度の粘性を有し、かつ、緩やかな外力に対しては変形するが、急激な外力に対して復元性を示す性質のものが好ましい。
【００１９】
図２に示すように、上記の光ファイバケーブル１０に収容される光ファイバ２０は、たとえば直径１２５μｍのガラスファイバ２１と、たとえば２２．５〜２７．５μｍの厚さを有する紫外線硬化型樹脂からなるプライマリ樹脂層２２と、たとえば３２．５〜３７．５μｍの厚さを有する紫外線硬化型樹脂からなるセカンダリ樹脂層２３と、を備えている。
【００２０】
ガラスファイバ２１を覆うプライマリ樹脂層２２は最外周のセカンダリ樹脂層２３よりもヤング率が低く、軟らかい樹脂により構成されている。具体的には、プライマリ樹脂層２２のヤング率は、＋２５℃で０．６５ＭＰａ以下であり、−４０℃で３０ＭＰａ以下であることが好ましい。
なお、セカンダリ樹脂層２３は、光ファイバ２０の最外層を構成する保護層であるため、そのヤング率は＋２５℃で４００ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００２１】
一般的に、Ａｅｆｆの拡大に伴い、光ファイバ２０は側圧に敏感になるため、図３に示すように、光ファイバ２０がボビンＢに巻かれた状態ではマイクロベンドに起因する伝送損失が問題となるが、光ファイバ２０がケーブル化されて、たとえばルースチューブ型の光ファイバケーブル１０が作製された後は、光ファイバ２０の周囲がジェリー状混和物１５で満たされているため、光ファイバ２０に加わる側圧が小さくなり、伝送損失への影響は小さくなる。そのため、Ａｅｆｆが大きいと、光ファイバ２０がボビンＢに巻かれた状態での伝送損失と光ファイバ２０に対する側圧がない状態の伝送損失との差（製造工程間の伝送損失の差）が増大しやすい。
【００２２】
ここで、Ａｅｆｆを変化させ、１５２０〜１５８０ｎｍ内のいずれかの波長をＷ１とし、光ファイバ２０を胴径がたとえば１６８ｍｍのボビンＢに巻いた状態での光ファイバ２０の波長Ｗ１での伝送損失α１と、この光ファイバ２０をルースチューブケーブル化して光ファイバ２０に対する側圧がない状態である光ファイバケーブル１０の波長Ｗ１での伝送損失α２と、を＋２５℃において測定して、工程間の伝送損失の差（α１−α２）について評価を行った。その結果を表１に示す。
なお、実施例１〜３として、Ａｅｆｆが１２５μｍ２より大きい光ファイバを用い、比較例１として、Ａｅｆｆが１１８μｍ２の光ファイバを用いた。なお、実施例１〜３および比較例１にて使用した光ファイバの長さは１６，０００ｍである。
【表１】
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【００２３】
表１に示すように、Ａｅｆｆが１２５μｍ２以下である比較例１においては、ボビン巻き状態での光ファイバ２０の伝送損失α１と、光ファイバケーブル１０の伝送損失α２との差は無かった。
一方、Ａｅｆｆが１２５μｍ２より大きい実施例１〜３においては、ボビン巻き状態での光ファイバ２０の伝送損失α１よりもケーブル化後の光ファイバケーブル１０の伝送損失α２は少なくなり、＋２５℃におけるα１とα２との差（α１−α２）が０．００３ｄＢ／ｋｍ以上であった。これは、上記で説明したように、Ａｅｆｆが大きい光ファイバ２０の場合は、α１−α２が大きくなるためである。
【００２４】
以上より、本実施形態においてはＡｅｆｆが大きい光ファイバ２０として、ボビン巻き状態での光ファイバ２０の伝送損失α１と光ファイバケーブル１０の伝送損失α２との差が０．００３ｄＢ／ｋｍ以上であると規定する。また、Ａｅｆｆが大きく、工程間での伝送損失の変動がある光ファイバ２０であることを示す指標として、Ａｅｆｆとα１−α２とを掛け合わせた際の値を用いると、本実施形態の光ファイバ２０は、０．３μｍ２ｄＢ／ｋｍ≦Ａｅｆｆ＊（α１−α２）≦１．７μｍ２ｄＢ／ｋｍである。
【００２５】
発明者は、上記の実施例１〜３のようにＡｅｆｆが大きい光ファイバ２０において、プライマリ樹脂層２２のガラス転移点を−４０℃以下と設定した場合に、−４０℃という低温環境下でもケーブル化後の伝送損失α２を従来よりも小さくすることができることを知見した。
【００２６】
ここで、樹脂層に依存した伝送損失の温度特性について評価するため、実施例４として実施例１〜３と同様にプライマリ樹脂層２２のガラス転移点を−４０℃以下と設定したプライマリ樹脂層２２を備える光ファイバ２０と、比較例２および３として従来のようにガラス転移点を−１０℃程度と設定したプライマリ樹脂層２２を備える光ファイバ２０と、を用い、それぞれサンプルにおいて＋２５℃での伝送損失からの損失増加を測定した。その結果を表２に示す。なお、実施例４、比較例２および３のいずれも、被覆樹脂以外は同一のガラスファイバ２１を使用し、光ファイバのＡｅｆｆは１２６μｍ２程度である。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表２および図４に示すように、比較例２および３においては、環境温度の低下に比例して光ファイバの伝送損失が上がり、特に−４０℃では急激に伝送損失が上がっていることがわかる。一方、実施例４においては、環境温度が−４０℃まで低下しても光ファイバ２０の伝送損失はほぼ横ばいである。
【００２９】
以上より、Ａｅｆｆの大きい光ファイバ２０でも、ガラス転移点を−４０℃以下と設定したプライマリ樹脂層２２を使用することで、温度変化による伝送損失の変動が少ないことが確認された。具体的には、−４０〜＋２５℃の環境下における前記α２が、α１−０．００５ｄＢ／ｋｍ以上α１以下となり、低温環境下でも伝送損失の増加が抑制されることが確認された。
【００３０】
次に、実施例４、および比較例２および３のプライマリ樹脂層について、ヤング率の温度依存性に関する評価を行った。その結果を表３および図５に示す。
【表３】
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【００３１】
表３および図５に示すように、比較例２および３では、２５℃および６０℃の環境下に比べて−４０℃の環境下ではプライマリ樹脂層、セカンダリ樹脂層ともにヤング率が急激に上がっている。
一方、実施例４では、プライマリ樹脂層２２のヤング率は−４０℃において１０ＭＰａであり、比較例２および３と比べて低い値となるように設計されている。
【００３２】
以上より、ガラス転移点の低い本実施形態のプライマリ樹脂層２２を使用することで、−４０℃という低温環境下においても、プライマリ樹脂層２２のヤング率が急激に高くなることがないため、低温環境下においてもプライマリ樹脂層２２が必要以上に硬くなることがなく、伝送損失も増加しないことが確認された。
【００３３】
以上説明した本実施形態に係る光ファイバ２０によれば、プライマリ樹脂層２２のガラス転移点を従来よりも低い−４０℃以下とすることで、Ａｅｆｆが大きい光ファイバ２０であっても、光ファイバケーブル１０を作製した後の低温環境下における伝送損失の増加が抑制され、温度変化による伝送損失の変動を少なくすることができる。
【００３４】
以上において本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、必要に応じて他の構成を採用することが可能である。
【００３５】
なお、上記の実施形態では、胴径が１６８ｍｍのボビンＢに光ファイバ２０を巻いた状態での伝送損失α１について説明したが、α１を測定する際のボビンＢの胴径は、汎用のボビンである１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であればよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０：光ファイバケーブル、２０：光ファイバ、２１：ガラスファイバ、２２：プライマリ樹脂層、２３：セカンダリ樹脂層、Ｂ：ボビン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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