(57)【要約】【課題】生産性の低下を抑えつつ、偏波分散の劣化を効果的に抑制することが可能なテープ型光ファイバ心線の製造方法を提供すること。【解決手段】各ボビン２０から送り出された複数本の光ファイバ１は溝付きガイドローラ２１ａ、２１ｂを通過する間に平面状に整列されて塗布装置１４に供給される。このとき、これらの光ファイバ１を、当該光ファイバ１の伸び率が０．３％以上２％以下となるように張力（供給張力）を付与して塗布装置１４に供給する。供給張力が付与された状態のこれらの光ファイバ１は塗布装置１４を通過する間に図示してない樹脂供給タンクのポンプによって矢印の方向から圧入される被覆樹脂２が一括塗布され、ヒータあるいは紫外線ランプを用いた樹脂硬化装置２２によって硬化させてテープ型光ファイバ心線３が形成される。テープ型光ファイバ心線３はフラット状のガイドローラ２３を介して図示していない巻き取り機に巻取られる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に平行に配列された複数本の光ファイバを塗布装置に通過させて被覆樹脂を一括塗布するテープ型光ファイバ心線の製造方法であって、
前記光ファイバを、当該光ファイバの伸び率が０．３％以上２％以下となるように張力を付与して前記塗布装置に供給することを特徴とするテープ型光ファイバ心線の製造方法。
【請求項２】
前記光ファイバに付与する前記張力を、当該張力の和が略７００ｇ×前記光ファイバの本数となる範囲内で、前記光ファイバの長手方向において異ならせることを特徴とする請求項１に記載のテープ型光ファイバ心線の製造方法。
【請求項３】
前記光ファイバに付与する前記張力の前記光ファイバ間での差を２００ｇ以下とすることを特徴とする請求項２に記載のテープ型光ファイバ心線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テープ型光ファイバ心線の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テープ型光ファイバ心線の製造においては、予め製造された光ファイバ（ガラスファイバの外周に樹脂が被覆された状態のものをいう）を複数本整列状態に配列させ、これを被覆樹脂が供給された塗布装置（ダイス）に通過させてテープ状に一括塗布し、次いで硬化装置により硬化させてキャプスタン、プーリー等を経て巻き取り機に巻き取っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発明者等の調査研究の結果、基底モード（ＬＰ０１モード）のみで光伝送を行うシングルモード型光ファイバでテープ型光ファイバ心線を構成する場合、以下のような問題点を有することが新たに判明した。
【０００４】
光ファイバを伝送される光信号を変形させてしまう分散の劣化要因はいくつか挙げられるが、１０Ｇｂｐｓを越える速度での伝送を数百ｋｍも行うことができる技術が開発されてくると、縮退した基底モードにおける微小な分散も伝送路の構築に影響してくるようになった。このため、国際標準化の審議団体である国際電気通信連合（ＩＴＵ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｏｎ）における電気通信標準化部門（ＩＴＵ−Ｔ：ＩＴＵ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ　Ｓｅｃｔｏｒ）や国際電気標準会議（ＩＥＣ）による規格に、偏波分散の要項が最近追加されたばかりである。これらの規格によれば、１０Ｇｂｐｓでの伝送を４００ｋｍの距離で実施するためには、リンクＰＭＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）として０．５ｐｓ／ｒｋｍ以下であることが要請されている。また、最近では、４０Ｇｂｐｓでの伝送を視野に入れた０．１ｐｓ／ｒｋｍ以下の新しい規格水準が検討されている。
【０００５】
偏波分散を劣化させる要因は、光ファイバの非円度等の非対称性である。最近の製造技術の向上により、光ファイバのリンクＰＭＤは０．１ｐｓ／ｒｋｍ以下を実現できる。しかしながら、光ファイバをテープ型光ファイバ心線に加工した場合には、一括して塗布した被覆樹脂の硬化後の収縮等により、光ファイバに対して応力が不均一に作用することになり、リンクＰＭＤが劣化し、０．２ｐｓ／ｒｋｍを超過することがあり、場合によっては０．５ｐｓ／ｒｋｍを越えてしまうこともある。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、生産性の低下を抑えつつ、偏波分散の劣化を効果的に抑制することが可能なテープ型光ファイバ心線の製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ゴムチューブ等の樹脂製のチューブを長手方向に引っ張ると、引っ張られた部分は細くなる。これは、長手方向に変形すると径方向にも変形が生じるためであり、長手方向の変形に対する径方向（長手方向に直行する方向）の変形の比をポアソン比と呼んでいる。このポアソン比は、通常の物質では正の値であり、その値は物質によって異なるが、樹脂等の弾性的に変化する物質の多くでは０．３程度であることが知られている。
【０００８】
樹脂製のチューブを長手方向に圧縮することは難しいが、実現させれば、引っ張った場合と逆の現象が生じ、樹脂製のチューブは径方向外側に膨らむように変形することとなる。つまり、光ファイバを囲むように一括被覆した、光ファイバの配列方向に長い略チューブ状の樹脂（被覆樹脂を硬化させたもの）は、長手方向に圧縮されば、径方向外側に向かって膨らみ、被覆している光ファイバを径方向外側に引っ張る方向の応力が作用することとなる。
【０００９】
光ファイバを一括被覆した樹脂は、一般に、その硬化時に３％程度体積収縮する。このため、光ファイバは径方向に不均一に圧縮応力を受けるようになる。もし、上記のような径方向外側に引っ張る方向の応力を作用させることができれば、上記圧縮応力が全体として緩和されることとなり、偏波分散の劣化を抑制することが可能となる。
【００１０】
ところで、光ファイバはいくらでも引っ張ることができる訳ではなく、国際標準である０．１２５ｍｍの直径を有する石英系ガラスファイバでは、理論強度的に、伸び率が６％強に相当する６ｋｇ相当の張力で破断する。また、長手方向に確率的に存在する微小傷により部分的には、それより低い張力で破断する低強度部が存在する。そのため、光ファイバは、その製造の過程で伸び率１％程度に相当する張力である１ｋｇ相当の張力を付与して、低強度部を故意に破断させて、製品の品質を保証するスクリーニングを実施している。
【００１１】
スクリーニングの張力を高くすると、多くの低強度部が破断、除去されてより一層信頼性の高い光ファイバを得ることができるが、逆に生産性を低下させてしまうという問題が生じることとなり、実質的に２％より大きい張力が印加されることは通常ない。なお、それ以下の張力であっても、張力を印加させることにより、光ファイバの微小傷が成長して強度低下につながってしまう。このため、光ファイバの製造後はスクリーニングの張力の２０〜３０％以下の張力しか作用しないようにするのが好ましく、テープ型光ファイバ心線を製造する際には、５０〜１００ｇ相当の張力（伸び率０．０５〜０．１％に相当）としている。
【００１２】
そこで、本発明に係るテープ型光ファイバ心線の製造方法は、平面状に平行に配列された複数本の光ファイバを塗布装置に通過させて被覆樹脂を一括塗布するテープ型光ファイバ心線の製造方法であって、光ファイバを、当該光ファイバの伸び率が０．３％以上２％以下となるように張力を付与して塗布装置に供給することを特徴としている。
【００１３】
本発明に係るテープ型光ファイバ心線の製造方法では、光ファイバは、当該光ファイバの伸び率が０．３％以上２％以下となるように張力が付与されて塗布装置に供給される。このように、光ファイバが長手方向に引っ張られた状態で被覆樹脂を塗布し、硬化させることで、張力解放後にテープ型光ファイバ心線が長手方向に収縮し、硬化した被覆樹脂がその径方向外側に膨らんで変形することとなり、光ファイバに作用する径方向の圧縮応力を緩和して、偏波分散の劣化を効果的に抑制することができる。また、光ファイバに付与される張力は、伸び率０．３％以上２％以下に相当する張力であるので、テープ型光ファイバ心線を製造する際に、光ファイバが破断したり、強度が低下したりするようなことはなく、その生産性の低下を抑制することができる。
【００１４】
また、光ファイバに付与する張力を、当該張力の和が略７００ｇ×光ファイバの本数となる範囲内で、光ファイバの長手方向において異ならせることが好ましい。この場合には、モードカプリングが促進されることとなり、偏波分散の劣化をより一層抑制することができる。また、光ファイバに付与する張力の和が略７００ｇ×光ファイバの本数となる範囲内に制限されるので、光ファイバが破断するようなことはなく、生産性の低下も抑制できる。また、上記付与する張力の光ファイバ間での差は、２００ｇ以下とすることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明によるテープ型光ファイバ心線の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係わるテープ型光ファイバ心線を製造する装置の概略図である。図１において、各ボビン２０から送り出された複数本の光ファイバ１は溝付きガイドローラ２１ａ、２１ｂを通過する間に平面状に整列されて塗布装置１４に供給される。このとき、これらの光ファイバ１を、当該光ファイバ１の伸び率が０．３％以上２％以下となるように張力（供給張力）を付与して塗布装置１４に供給する。
【００１７】
光ファイバ１に張力を付与する方法として、ボビン２０と塗布装置１４との間に、錘を掛けたローラを配置し、このローラを通過させて張力を付与させるようにしてもよい。また、光ファイバ１を送り出すためにボビン２０を回転させる際の回転トルクを調整することで、光ファイバ１に張力を付与するようにしてもよい。
【００１８】
光ファイバ１に伸び率０．３％を与えるためには、２７０ｇ程度の張力が必要となる。また、光ファイバ１に伸び率２％を与えるためには、１８００ｇ前後の張力が必要となる。
【００１９】
供給張力が付与された状態のこれらの光ファイバ１は、塗布装置１４を通過する間に図示してない樹脂供給タンクのポンプによって矢印の方向から圧入される被覆樹脂２が一括塗布され、ヒータあるいは紫外線ランプを用いた樹脂硬化装置２２によって硬化させてテープ型光ファイバ心線３が形成される。テープ型光ファイバ心線３はフラット状のガイドローラ２３を介して図示していない巻き取り機に巻取られる。ここで、被覆樹脂２には、熱硬化性、湿度硬化性あるいは紫外線硬化性等の化学反応により硬化する樹脂を用いることができ、例えば、ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂等を用いることができる。
【００２０】
テープ型光ファイバ心線３は、図２に示されるように平面状に平行に配置された複数本（一般に２、４、８、１２あるいは１６本であり、本実施形態においては４本）の光ファイバ１の外周に被覆樹脂２からなる一括被覆層４を施して形成される。光ファイバ１は、直径１２５μｍの石英系ガラスファイバ５と、その外周に設けられたシリコン樹脂あるいは紫外線硬化型樹脂からなる被覆層６と、その外周に設けられた着色層７とによって外径２５０μｍに形成されている。
【００２１】
以上のように、本実施形態によれば、それぞれの光ファイバ１は、当該光ファイバ１の伸び率が０．３％以上２％以下となるように張力が付与されて塗布装置１４に供給される。このように、光ファイバ１が長手方向に引っ張られた状態で被覆樹脂２を塗布し、硬化させることで、張力解放後にテープ型光ファイバ心線３が長手方向に収縮し、硬化した被覆樹脂２がその径方向外側に膨らんで変形することとなり、光ファイバ１に作用する径方向の圧縮応力を緩和して、テープ型光ファイバ心線３の偏波分散の劣化を効果的に抑制することができる。
【００２２】
また、光ファイバ１に付与される張力は、伸び率０．３％以上２％以下に相当する張力であるので、テープ型光ファイバ心線３を製造する際に、光ファイバ１が破断したり、強度が低下したりするようなことはなく、テープ型光ファイバ心線３の生産性の低下を抑制することができる。
【００２３】
なお、本実施形態において、光ファイバ１に付与する張力を、当該張力の和が略７００ｇ×光ファイバの本数（本実施形態においては、４本）となる範囲内で、光ファイバ１の長手方向において異ならせるようにしてもよい。このとき、光ファイバ間でも付与する張力を異ならせ、当該張力の光ファイバ１間での差は２００ｇ以下とすることが好ましい。７００ｇの張力を付与すると、光ファイバ１の伸び率は０．７８％程度となる。張力差２００ｇは、０．２２％程度の伸び率差に相当する。
【００２４】
たとえば、４本の光ファイバ１に付与する張力をそれぞれ、まず、７００ｇ，６００ｇ（伸び率略０．６７％相当），８００ｇ（伸び率略０．８９％相当），６５０ｇ（伸び率略０．７２％相当）に設定してテープ型光ファイバ心線３の製造を開始する。このとき、張力の和は２７５０ｇとなり、７００ｇ×４＝２８００ｇの範囲内である。また、付与する張力の光ファイバ間での差は、８００ｇ−６００ｇ＝２００ｇとなり、２００ｇ以下となる。そして、製造開始から３０秒後に、４本の光ファイバ１に付与する張力をそれぞれ、６５０ｇ，８００ｇ，７００ｇ，６００ｇに変更し、更に３０秒経過すると、８００ｇ，６５０ｇ，６００，７００ｇに変更する。このように、３０秒ごとに張力を変更することで、光ファイバ１に付与する張力を、光ファイバ１の長手方向において異ならせることが可能となる。なお、光ファイバ１に付与する張力は、連続的に変更するようにしてもよい。
【００２５】
このように、光ファイバ１に付与する張力を、当該張力の和が略７００ｇ×光ファイバ１の本数となる範囲内で、光ファイバ１の長手方向において異ならせることで、モードカプリングが促進されることとなり、偏波分散の劣化をより一層抑制することができる。また、光ファイバ１に付与する張力の和が略７００ｇ×光ファイバ１の本数となる範囲内に制限されるので、光ファイバ１が破断するようなことはなく、テープ型光ファイバ心線３の生産性の低下も抑制できる。
【００２６】
なお、テープ型光ファイバ心線３に含まれる全ての光ファイバ１に付与する供給張力を異ならせる必要はなく、同じ張力が付与される光ファイバ１が存在してもよい。また、必ずしも一部の光ファイバ１の供給張力を増加させ、残りの光ファイバ１の供給張力を減少させる必要はない。ただし、張力差を大きくするがために、一部の光ファイバ１の供給張力をあまり大きくしすぎると光ファイバが破断する惧れがあることから、一部の光ファイバ１の供給張力を増加させ、残りの光ファイバ１の供給張力を減少させることが好ましい。
【００２７】
本発明のテープ型光ファイバ心線の製造方法による効果を確認するための試験を行った。
【００２８】
光ファイバを１００本準備し、その中からランダムに４本ずつの組を２５組作成し、４心のテープ型光ファイバ心線を、供給張力を変更して計２５本製作した。ここで、テープ型光ファイバ心線の巻き取り張力は、７５ｇで一定としている。今回の試験では、ジョーンズマトリックス法によって測定した光ファイバのＰＭＤをモンテカルロ法による計算処理でリンクＰＭＤ（ボビンに巻き取られた状態）を求めた。試験結果を図３に示す。なお、テープ型光ファイバ心線とする前の束状態での光ファイバのリンクＰＭＤは、０．０２４ｐｓ／ｒｋｍであった。
【００２９】
図３から分かるように、供給張力を３００ｇ（伸び率略０．３％）と設定した辺りからＰＭＤ低減の効果が見られ、それ以降も緩やかではあるが供給張力を大きくするにしたがってＰＭＤが改善されており、本発明の有効性が確認された。なお、供給張力を２５００ｇを越えた時点で、連続で１ｋｍ以上のテープ型光ファイバ心線が製造できず、光ファイバの断線が多発したことから、試験を中止した。
【００３０】
続いて、供給張力を光ファイバ間で異ならせてテープ型光ファイバ心線を作成し、同様に、リンクＰＭＤ（ボビンに巻き取られた状態）を求めた。長期信頼性を確保する観点から、光ファイバの残留歪みは、スクリーニング張力の２０〜３０％を上限とすべきであり、光ケーブル化、敷設の全てのプロセスの中で加算される可能性を検証すると、残留歪みはより小さくする必要がある。そこで、供給張力の差を最大±１００ｇ、すなわち２００ｇとした。また、試験では、供給張力の差を最大±５０ｇ、すなわち１００ｇとしたものも用いることとした。試験結果を図４に示す。
【００３１】
図４から分かるように、供給張力の差をもたせることにより、ＰＭＤが改善されており、本発明の有効性が確認された。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、生産性の低下を抑えつつ、偏波分散の劣化を効果的に抑制することが可能なテープ型光ファイバ心線の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係わるテープ型光ファイバ心線を製造する装置の概略図である。
【図２】テープ型光ファイバ心線の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の効果を確認するための試験結果を示す図表である。
【図４】本発明の効果を確認するための試験結果を示す図表である。
【符号の説明】
１…光ファイバ、２…被覆樹脂、３…テープ型光ファイバ心線、４…一括被覆層、５…石英系ガラスファイバ、６…被覆層、７…着色層、１４…塗布装置、２０…ボビン、２２…樹脂硬化装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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