(57)【要約】【課題】浸水防止のための特別な構成を用いることなく、安価な構造で光ファイバに対する水素の拡散を軽減し、Ｈ２損失増およびＯＨ損失増を軽減することができる光ケーブルを提供する。【解決手段】複数本の光ファイバ心線２ａまたは光ファイバテープ心線２ｂをプラスチック製のスロットロッド３に収納し、外装被覆６で保護した光ケーブルであって、光ケーブルが水中に浸された際に、水が外装被覆６を浸透してケーブル内の光ファイバ心線２ａまたは光ファイバテープ心線２ｂに水中の水圧が加わるように構成する。【選択図】　　　　図１
2004021117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の光ファイバ心線または光ファイバテープ心線をプラスチック製のスロットロッドに収納し、外装被覆で保護した光ケーブルであって、前記光ケーブルが水中に浸された際に、水が前記外装被覆を浸透して、ケーブル内の前記光ファイバ心線または光ファイバテープ心線に水中の水圧が加わるように構成したことを特徴とする光ケーブル。
【請求項２】
前記外装被覆は、非金属の繊維を織った織布テープで形成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。
【請求項３】
前記繊維は、アラミド繊維またはナイロン繊維であることを特徴とする請求項２に記載の光ケーブル。
【請求項４】
前記繊維は、綿繊維、麻繊維、羊毛繊維または絹繊維のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の光ケーブル。
【請求項５】
前記スロットロッド内のテンションメンバは、強化プラスチックで形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ケーブル。
【請求項６】
複数本の光ファイバ心線をテンションメンバと共に撚り合わせ保護被覆で一体化した光ケーブルであって、前記光ケーブルが水中に浸された際に、水が前記保護被覆を浸透して、ケーブル内の前記光ファイバ心線に水中の水圧が加わるように構成したことを特徴とする光ケーブル。
【請求項７】
前記保護被覆は、前記光ファイバ心線間の間隙を非金属の繊維で埋め、結束部材により結束されていることを特徴とする請求項６に記載の光ケーブル。
【請求項８】
前記繊維は、アラミド繊維またはナイロン繊維であることを特徴とする請求項７に記載の光ケーブル。
【請求項９】
前記繊維は、綿繊維、麻繊維、羊毛繊維または絹繊維のいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の光ケーブル。
【請求項１０】
前記結束部材は、多孔状のプラスチックテープであることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の光ケーブル。
【請求項１１】
前記結束部材は、非金属の繊維を撚った紐状であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の光ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の光ファイバを収納した光通信用の光ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ケーブルには、スロットロッドのスロット内に複数本の単心光ファイバ心線或いは光ファイバテープ心線を収納したスロット形光ケーブル、複数本の単心光ファイバ心線をテンションメンバと共に撚り合わせた形状のユニット形光ケーブル等がある。これらの光ケーブルは、一般に外装被覆等により保護されて、架空または地下に埋設される幹線用ケーブル、或いは、ビル等の屋内等の配線ケーブルとして使用されている。また、光ケーブルは、通常、クロージャと呼ばれている接続函を用いて、光ケーブル間の相互接続、引き落としのための分岐等が行なわれる。
【０００３】
光ケーブルの布設において、光ケーブルの伝送損失が経時的に増加する現象が明らかになっている（例えば、電子通信学会論文８５／７　Ｖｏｌ．Ｊ６８−ＢＮｏ．７　Ｐ．７９５−８０２参照）。この損失増加の現象は、光ケーブル内に何らかの原因で発生する水素に起因するものであることが解明されており、光ケーブルの長期信頼性の点から、今までに、これに対する多くの研究と開発が行なわれてきた。
【０００４】
水素の影響による光ファイバの損失増加現象には、次の２通りのものがあることが知られている。１つは、水素ガスがＨ２分子の形でファイバガラス内に拡散し、Ｈ２分子振動に起因する光の吸収が現れる現象である。他の１つは、光ファイバ中に拡散した水素分子がファイバガラスを形成する各原子と化学的に反応して水酸基（ＯＨ）を形成し、これに起因する光の吸収が現れる現象である。
【０００５】
前者のファイバガラス内に拡散した水素分子自体による損失増加（以下、Ｈ２損失増という）は、波長１．２４μｍ付近と１．７μｍ，１．８８μｍ付近に損失増加のピークが存在する。このＨ２損失増は、比較的短時間（１０時間程度）で損失増加量が飽和し、その飽和量はファイバ周囲の水素分圧と温度により決定される。また、このＨ２損失増は可逆的で、外部からの水素の浸入がなくなったり、高温にして水素分子を外部に放出すれば損失はなくなり、初期状態に復帰させることも可能である。
【０００６】
後者のファイバガラス内に拡散した水素分子が、ファイバガラスの格子欠陥原子と化学的に反応して生成されるＯＨ基反応生成物に起因する損失増加（以下、ＯＨ損失増という）は、ドーパントの種類や濃度等によりファイバの種類で多少の違いはあるが、波長１．４１μｍ付近に損失増加のピークが存在する。これらのＯＨ損失増は、水素分子がファイバガラス内の非架橋酸素ホールセンタである「−ＳｉＯ・」と反応して「Ｓｉ−ＯＨ」を生成することと、Ｇｅに関する非架橋酸素ホールセンタである「−ＧｅＯ・」と反応して、「Ｇｅ−ＯＨ」を生成することによるものと考えられる。これらのＯＨ損失増は、いずれも不可逆で、水素分圧と温度により差はあるが、経時的に徐々に増加する傾向を示し、飽和値があるか否かは不明である。
【０００７】
ファイバガラス内に拡散した水素分子によるＨ２損失増およびＯＨ損失増のいずれも、水素分圧が高ければ損失増加は大きくなる。上記の文献によれば、Ｈ２損失増は水素分圧に比例して増加し、ＯＨ損失増は水素分圧の１／２乗に比例して増加するとされている。また、温度依存性については、Ｈ２損失増は温度の上昇に伴って減少するのに対し、ＯＨ損失増は高温になるほど増加量が大きくなることも解明されている。
【０００８】
光ファイバが水素雰囲気中に曝されることにより、伝送損失が増加することが明らかにされて以来、水素発生の要因となる材料面と構造面で種々の改善がなされてきている。例えば、ファイバ被覆材に水素発生の少ない紫外線硬化型の樹脂を使用すること、光ケーブル内への水素発生の原因となる浸水を防止する構造、金属腐食による水素発生を防止する構造とするなど、材料や構造面での検討がなされてきた。また、使用波長１．３μｍおよび１．５５μｍにおける長期使用による損失増加のシミュレーションが試みられ、光ファイバに加わる水素分圧による伝送損失量の推定等が報告されている。
【０００９】
従来は、光ケーブルにおいては、上述したように水素発生の原因となる水との接触を防止するため、光ケーブル内にジェリーを充填したり、吸水材を挿入したりしている。また、光ファイバの被覆材についても水素発生のある材料の使用回避等による改善がなされてきている。さらに、光ケーブルの接続や分岐等を行なう接続函においても、水分の浸入や結露を防止する気密や水密に対する改善がなされているが、構成が高価なものとなり、また、シール処理や施工等に労力を要していた。しかし、これでも長期使用で水との接触を完全に防止することは困難であった。
【００１０】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、浸水防止のための特別な構成を用いることなく、安価な構造で光ファイバに対する水素の拡散を軽減し、Ｈ２損失増およびＯＨ損失増を軽減することができる光ケーブルの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ケーブルは、複数本の光ファイバ心線または光ファイバテープ心線をプラスチック製のスロットロッドに収納し、外装被覆で保護した光ケーブルであって、光ケーブルが水中に浸された際に、水が外装被覆を浸透してケーブル内の光ファイバ心線または光ファイバテープ心線に水中の水圧が加わるように構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による他の光ケーブルは、数本の光ファイバ心線をテンションメンバと共に撚り合わせ保護被覆で一体化した光ケーブルであって、光ケーブルが水中に浸された際に、水が保護被覆を浸透してケーブル内の前記光ファイバ心線に水中の水圧が加わるように構成されたことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
本発明は、光ファイバへの水素拡散によるＨ２損失増およびＯＨ損失増のいずれも、水素分圧が低ければ小さく、高ければ大きくなるということから、水素分圧を可能な限り低くすることで損失増加を抑制することにある。
【００１３】
従来の光ケーブルは、外周部をプラスチック樹脂やパイプで覆い、ケーブル側面からは水が浸入しないように構成されている。また、水に触れる環境下で使用される光ケーブルにおいては、光ケーブル内への走水防止や遮水する構造が必要とされていた。すなわち、光ファイバが水素雰囲気中に曝されるのを回避し、また、水素発生の原因となる水との接触を回避するために、光ケーブルを外囲気から遮断する気密・水密構造とする方法がとられている。しかし、気密・水密構造を用いると、一旦発生した水素ガスは、気密構造のため水素分圧を高めることとなり、損失増加を助長することとなる。
【００１４】
本発明は、従来の考えとは全く逆の発想で、光ファイバに対する気密・水密構造を廃して水素雰囲気あるいは水に対してオープンとしたものである。これにより、例えば、光ファイバが水素雰囲気や水に曝される状態が生じたとしても、閉塞された状態で水素に曝されてはいないので、光ファイバに対する水素分圧は極めて小さくすることができる。このため、光ファイバに多少の水素拡散があったとしても、これによる損失増加は小さく抑えることが可能となる。また、気密・水密構造が不要となるため、光ケーブルや接続函の構造を簡素化することが可能となり、コスト面での低減を図ることが可能となる。
【００１５】
図１により第１の実施の形態を説明する。図１は、スロット形光ケーブルの一例を示し、図中、１は光ケーブル、２ａは光ファイバ心線、２ｂは光ファイバテープ心線、３はスロットロッド、４はスロット溝、５はテンションメンバ、６は外装被覆を示す。
【００１６】
光ケーブル１は、プラスチック製のスロットロッド３に設けた複数のスロット溝４に、複数本の光ファイバ心線２ａまたは光ファイバテープ心線２ｂを収納し、外周を外装被覆６で覆って構成される。光ファイバ心線２ａまたは光ファイバテープ心線２ｂは、光ファイバの素線被覆および心線被覆は、紫外線硬化型のアクリレート樹脂で形成されている。この紫外線硬化型のアクリレート樹脂は、水素発生量の非常に少ないファイバ被覆材料として知られている。
【００１７】
スロットロッド３の中心部には、テンションメンバ５が一体的となるように埋設されて光ケーブル１の引張り強度を確保している。スロット溝４は、長手方向に複数条、螺旋状またはＳＺ状に設けられ、光ファイバ心線２ａまたは光ファイバテープ心線２ｂを収納保持している。外装被覆６は、スロット溝４内に収納された光ファイバ心線２ａまたは光ファイバテープ心線２ｂの外部への飛び出し防止と保護を兼ねるものである。
【００１８】
本発明においては、外装被覆６として、非金属の繊維を織って形成された織布テープを、スロットロッド３の外周に縦添えまたは横巻きに巻き付けて形成している。非金属の繊維としては、化学繊維または自然繊維を用いることができる。特に化学繊維には、ケプラー（商標名）として知られるアラミド系繊維またはナイロン繊維が、強度、摩耗性の点で適している。また、自然繊維には、綿繊維、麻繊維、羊毛繊維または絹繊維のいずれかを用いることができる。
【００１９】
外装被覆６を繊維織布で形成することにより、光ケーブル１の内部と外部間に通気性、浸水性を持たせることができる。このため、光ケーブル１が水中に浸るようなことがあると、光ケーブル内に水が浸水し、光ケーブル内の光ファイバ心線にも同等の水圧がかかることとなる。したがって、光ケーブルが水との接触によって、光ケーブル内に水素ガスが発生するようなことがあっても、水圧によって光ケーブル外に排出され内部の水素分圧は小さく、光ファイバに加わる水素分圧も極めて低いものとなる。また、外装被覆６を非金属の繊維で形成することにより、金属腐食による水素ガスの発生をなくすことができる。
【００２０】
また、スロットロッド３内のテンションメンバ５に、強化プラスチック（ＦＲＰ）を使用することにより、金属腐食による水素ガスの発生を抑制することができる。上記の外装被覆６およびテンションメンバ５を非金属とすることにより、水素ガス発生の原因となる金属腐食のない光ケーブルとすることができ、光ファイバに加わる水素分圧をさらに低減することができる。この結果、光ファイバの水素ガスによる損失増加も小さく抑えることができる。特に、可逆的に生じるＨ２損失増は、水素分圧をゼロ近くにすることにより消滅させることもできる。
【００２１】
図２は第２の実施の形態を説明する図で、図２（Ａ）は外装に多孔性の樹脂テープを用いた例を示す図、図２（Ｂ）は外装を有しない例を示す図である。図中、１１，１１’は光ケーブル、１２は光ファイバ心線、１３は保護被覆、１４はテンションメンバ、１５はテープ状の結束部材、１６は紐状の結束部材を示す。
【００２２】
この第２の実施の形態による光ケーブル１１，１１’は、テンションメンバ１４の周囲に複数本の単心の光ファイバ心線１２を配し、繊維状の保護被覆１３を介在させ一体化して構成される。繊維状の保護被覆１３は、光ファイバ心線１２の外周に介在繊維として縦添えして、光ファイバ心線と共に撚り合わせることにより一体化し、保護被覆１３の外周をテープ状の結束部材１５または紐状の結束具１６で結束してばらけないようにされる。
【００２３】
保護部材１３の繊維としては、非金属の化学繊維または自然繊維を用いることができる。特に化学繊維としては、ケプラー（商標名）として知られるアラミド系繊維またはナイロン繊維が、強度、摩耗性の点で適している。また、自然繊維では、綿繊維、麻繊維、羊毛繊維または絹繊維のいずれかを用いることができる。
【００２４】
図２（Ａ）においては、テープ状の結束部材１５に多孔状のプラスチックテープを用い、これを保護被覆１３の外周全面に、縦添えまたは横巻きで巻き付けている。多孔状のプラスチックテープは、例えば、ナイロン樹脂等で形成され、光ケーブル１１の外部と内部は、テープの多孔を通じて気体、液体が自由に出入り可能とされている。
【００２５】
図２（Ｂ）においては、紐状の結束部材１６に非金属の繊維を織って形成した紐状のものを用い、これを保護被覆１３の外周に、螺旋状に横巻きで巻き付けている。この紐状の結束部材１６は、保護部材１３で用いたのと同様な化学繊維、自然繊維を織ったもの、または、不織布で形成することができる。
【００２６】
以上、図２に示した光ケーブル１１、１１’は、保護被覆１３を繊維状にして形成することにより、光ケーブルの内部と外部間に通気性、浸水性を持たせることができる。このため、図２（Ａ）においては、光ケーブル１１が水中に浸るようなことが生じると、テープ状の結束部材１５から光ケーブル内部にも水が浸水し、光ケーブル内の光ファイバ心線１２にも同等の水圧がかかることとなる。また、図２（Ｂ）においては、紐状の結束部材１６が接触していない部分から直接に光ケーブル内部にも水が浸水し、光ケーブル内の光ファイバ心線１２にも同等の水圧がかかることとなる。
【００２７】
したがって、光ケーブルが水との接触によって、光ケーブル内に水素ガスが発生するようなことがあっても、水圧によって光ケーブル外に排出され内部の水素分圧は小さく、光ファイバに加わる水素分圧も極めて低いものとなる。また、被覆を非金属の繊維で形成することにより、金属腐食による水素ガスの発生をなくすことができる。
【００２８】
また、光ケーブル１１、１１’の中心部に配されるテンションメンバ１４に、図１の場合と同様にＦＲＰを使用することにより、金属腐食による水素ガスの発生を抑制することができる。上記の保護被覆１３，テンションメンバ１４および結束部材１５、１６を非金属とすることにより、水素ガス発生の原因となる金属腐食のない光ケーブルとすることができ、光ファイバに加わる水素分圧をさらに低減することができる。この結果、光ファイバの水素ガスによる損失増加も小さく抑えることができる。特に、可逆的に生じるＨ２損失増は、水素分圧をゼロ近くにすることにより消滅させることもできる。
【００２９】
なお、光ケーブルを上述した如く、光ファイバに対する気密・水密構造を廃して水素雰囲気あるいは水に対してオープン構造とすることにより、光ケーブルの接続に対してもオープン構造とすることができる。このため、光ケーブル接続用のクロージャの構造を簡素化でき、施工作業もシール処理が不要となって、コスト面での大幅な低減を図ることができる。
【００３０】
また、本発明の光ケーブルでは、強固な外皮がない形状となり、非金属の繊維テープや結束された繊維が露出する形となる。しかし、機械的強度を要する場所での使用に対しては、防弾チョッキ等にも使用されているアラミド繊維を用いるなどにより、耐摩耗性や強度を高めることができる。また、麻や綿等の繊維も船舶用のロープ等で使用されており、常時水に浸かるようなことがあっても水による著しい強度劣化はない。したがって、光ケーブルの使用環境に応じて、非金属の各種繊維を選定することにより、従来のような強固な外皮を持たなくても機械的強度や外力に対応させることが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光ファイバに対する水素分圧を実質的にゼロに近づけることができ、光ファイバ内への水素拡散を低減させ損失増加を抑制することができる。また、光ケーブルの内外を含めた全体を、金属を用いることなく構成することにより、金属と水との反応による水素ガス発生の問題を解消することができる。さらに、光ケーブル接続等の周辺装置も、シール処理が不要となるため、コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施の形態を説明する図である。
【図２】本発明による第２の実施の形態を説明する図である。。
【符号の説明】
１…光ケーブル、２ａ…光ファイバ心線、２ｂ…光ファイバテープ心線、３…スロットロッド、４…スロット溝、５…テンションメンバ、６…外装被覆、１１，１１’…光ケーブル、１２…光ファイバ心線、１３…保護被覆、１４…テンションメンバ、１５…テープ状の結束部材、１６…紐状の結束部材。
【図１】
2004021117.tif 000003
【図２】
2004021117.tif 000004