(57)【要約】【課題】本発明の課題は、ＳＺスロットの溝内に収納されるテープ心線に小さな曲がりが発生しないような溝の軌跡を得て、光損失の小さいＳＺスロット型の光ファイバケーブルを提供することにある。【解決手段】テンションメンバとこのテンションメンバ上の１条以上のＳＺ方向の螺旋溝が形成された樹脂製のスロット層とからなり螺旋溝が略正弦波の軌跡を描くＳＺスロットにおいて、螺旋溝の軌跡について、フーリエ展開したときの２次の高周波成分の割合をＤ２，３次の高周波成分の割合をＤ３，４次の高周波成分の割合をＤ４とし、反転角の基準値Φ０を、Φ０＝０．０６８Ｄ２２−４．２Ｄ３＋０．１８Ｄ４２＋２７５  としたとき、反転角Φを０．９７Φ０以上、１．０３Φ０以下とし、螺旋溝に収納したテープ心線の動きに対する拘束を小さくし、テープ心線の小さな曲がりを防止して伝送損失を小さくできる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テンションメンバと、このテンションメンバ上の１条以上のＳＺ方向の螺旋溝が形成された樹脂製のスロット層とからなり、螺旋溝が略正弦波の軌跡を描くＳＺスロットにおいて、
螺旋溝の軌跡は、フーリエ展開したときの２次の高周波成分の割合をＤ２，３次の高周波成分の割合をＤ３，４次の高周波成分の割合をＤ４とし、反転角の基準値Φ０を、
【数１】
2004347785.tif 000008
としたとき、
反転角Φは、０．９７Φ０以上、１．０３Φ０以下であることを特徴とするＳＺスロット。
【請求項２】
５次以上の高周波成分は、それぞれ１％以下であることを特徴とする請求項１記載のＳＺスロット。
【請求項３】
請求項１記載のＳＺスロットに光ファイバを集合させて形成したことを特徴とするＳＺスロット型の光ファイバケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、向きが交互に反転する螺旋状の複数のＳＺ溝を持ち、このＳＺ溝に光ファイバテープ心線を収納するＳＺスロット及びこのＳＺスロットを用いて形成されたＳＺスロット型の光ファイバケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバテープ心線を収納したＳＺスロット型光ファイバケーブルの従来の技術としては、特許文献１及び特許文献２に開示されたものがある。
【０００３】
この技術は、図２に示すように、向きが交互に反転する螺旋状の溝２を持つＳＺスロット３の各溝２に、図３に示すように、光ファイバテープ心線（以下、テープ心線という）４を収納した構造を有するものである。このようにして、ＳＺスロット型の光ファイバケーブルを１が形成される。この図３において、５はテンションメンバ、６は押さえテープ、７は外被である。
【０００４】
この種のＳＺスロット型光ファイバケーブル１に用いるＳＺスロット３の溝２の軌跡は、ＳＺスロット３を側面から見た時、図４（イ）に示すようであり、この交互に反転する溝２の軌跡を展開して示すと、図４（ハ）の展開図形２´のようになっている。
【０００５】
従来は、ＳＺスロット３の溝２の軌跡として、その展開図形が正弦曲線となるような軌跡を採用していた。すなわち、図４（ハ）に示した溝２の軌跡の展開図形２´は正弦曲線であり、この正弦曲線をＳＺスロット３の外周面に添わせた時の軌跡を溝２の軌跡としていた。同図において、Ｐは溝の反転ピッチである。Ｌは溝２の螺旋ピッチであり、反転ピッチＰの２倍（Ｌ＝２Ｐ）である。φ〔ｄｅｇ〕は、例えば２７５°程度とされる反転角である。
【０００６】
光ファイバケーブルにおいては、伝送損失を極力低減することが望まれるが、ＳＺスロット型光ファイバケーブルの場合、テープ心線を収納する溝の螺旋の向きが交互に反転するので、一方向溝の場合と比べると、反転部近傍でテープ心線に変形が生じやすく、したがって、テープ心線の変形に注意を払う必要がある。特に、テープ心線が溝内で自由に動くことができないと、テープ心線が局所的に詰まって、半径の小さな曲がり（曲率半径２０ｍｍ乃至３０ｍｍ程度の曲がり）が生じ易く、伝送損失増大の要因となる。
【０００７】
そこで、反転角φ〔ｄｅｇ〕は、２７５°近傍であることがケーブル特性上好ましいとされている。その理由は、光ファイバケーブルをどの方向に曲げても、溝２内の心線の線長差が小さくなり、溝２内の光ファイバの歪みが小さくなるためであると考えられている。
【０００８】
【特許文献１】
特公平７−１３６８７号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２００２−１９６１９８公報
【００１０】
【特許文献３】
特開２００２−３３３５６２公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のＳＺスロット型の光ファイバケーブルの理論解析は、ＳＺスロットの溝内でテープ心線が自由に動けるかどうかは特に考慮せず、ＳＺスロットの溝の軌跡が正弦波であるとして行われている。
【００１２】
しかし、最近の４心テープ心線、８心テープ心線のような幅の広い心線の適用や、光ファイバケーブルの細径化による溝内のクリアランスの減少により、溝内においてテープ心線が自由に動くことができない状況が出現し、良好な伝送損失特性が得られなくなってきた。
【００１３】
また、特許文献３にも開示されているように、ＳＺスロットの溝の軌跡を調査すると、ＳＺスロットの溝の軌跡は、正弦波からずれた形状をしており、その波形をフーリエ展開により解析すると、高周波成分が含まれていることが確認されている。
【００１４】
特許文献３においては、ＳＺスロットの溝の軌跡は、反転角が２７５°±１０°であり、高周波成分の振幅の和の基本波成分の振幅に対する比率、すなわち、〔（高周波成分の振幅の和）×１００〕／（基本波成分の振幅）〔％〕が、５％以内のＳＺスロットを用いることにより、良好な特性の光ファイバケーブルが得られるとしている。
【００１５】
しかしながら、高周波成分をもつＳＺスロットの溝の理論検討をさらに行うと、どのようなＳＺスロットの溝の軌跡であっても、最適な反転角があることがわかった。
【００１６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、高周波成分をもつＳＺスロットの溝の反転角を最適化することにより、良好なケーブル特性が得られるＳＺスロットの溝の反転角の範囲を広げ、この溝内に収納されるテープ心線の動きを極力拘束せずテープ心線に小さな曲がりを発生させないような溝の軌跡を得て、光損失の小さいＳＺスロット型の光ファイバケーブルを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、テンションメンバとこのテンションメンバ上の１条以上のＳＺ方向の螺旋溝が形成された樹脂製のスロット層とからなり螺旋溝が略正弦波の軌跡を描くＳＺスロットにおいて、螺旋溝の軌跡は、フーリエ展開したときの２次の高周波成分の割合をＤ２，３次の高周波成分の割合をＤ３，４次の高周波成分の割合をＤ４とし、反転角の基準値Φ０を、
【数２】
Φ０＝０．０６８Ｄ２２−４．２Ｄ３＋０．１８Ｄ４２＋２７５
としたとき、反転角Φは、０．９７Φ０以上、１．０３Φ０以下であることを要旨とする。
【００１８】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、さらに、５次以上の高周波成分は、それぞれ１％以下であることを要旨とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項１記載のＳＺスロットに光ファイバを集合させて形成したことを要旨とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明において、数値計算により、光ファイバケーブルの直線状態と曲げ状態でのＳＺスロットの溝の軌跡の線積分を計算し、どの方向に曲げても線積分の長さが変わらない反転角の基準値（理論値）Φ０〔ｄｅｇ〕を求めた結果を示すグラフである。図２は、本発明を適用しようとするＳＺスロット型の光ファイバケーブルにおけるＳＺスロットの外観を示す側面図である。図３は、本発明を適用しようとするＳＺスロット型の光ファイバケーブルの断面図である。
【００２２】
本発明を適用しようとするＳＺスロット型光ファイバケーブル１は、前述した図２の通り、向きが交互に反転する螺旋状の複数の溝２を持つＳＺスロット３の各溝２に、図３に示すように光ファイバテープ心線４を収納した構造を有している。なお、５はテンションメンバ、６は押さえテープ、７は外被である。
【００２３】
図４は、前記ＳＺスロットの溝の軌跡を説明するグラフであり、（イ）はＳＺスロットの平面図、（ロ）は図（イ）の左側面図、（ハ）は前記溝の展開図である。
【００２４】
この光ファイバケーブル１に用いるＳＺスロット３の溝２の軌跡は、ＳＺスロット３を側面から見た時、図４（イ）に示すようであり、この交互に反転する溝２の軌跡を展開して示すと、図４（ハ）の展開図形２´のようになっている。溝２の軌跡は、その展開図形の基本波は、正弦曲線となるような軌跡を採用している。すなわち、図４（ハ）に示す溝２の軌跡の展開図形２´の基本波は正弦曲線であり、この正弦曲線をＳＺスロット３の外周面に添わせた時の軌跡が溝２の軌跡となる。同図において、Ｐは溝の反転ピッチである。Ｌは溝２の螺旋ピッチであり、反転ピッチＰの２倍（Ｌ＝２Ｐ）である。
【００２５】
Φ〔ｄｅｇ〕は、反転角である。この反転角Φは、２７５°近傍であることがケーブル特性上好ましい。光ファイバケーブルをどの方向に曲げても、溝２内の心線の線長差が小さくなり、溝２内の光ファイバの歪みが小さくなるためである。
【００２６】
そして、本発明においては、ＳＺスロット３の溝２の軌跡がもつ高周波成分の割合に応じて、適切な反転角を選定することとする。
【００２７】
すなわち、ＳＺスロット３の溝２の軌跡については、反転ピッチをｐとし、ＳＺスロット３の層心径をａとし、ＳＺスロット３長さ方向をＺ軸方向、断面をＸ−Ｙ平面にとると、以下のように表すことができる。
【００２８】
【数３】
ｘ＝ａｃｏｓθ  ，  ｙ＝ａｓｉｎθ
θ（ｚ）＝Ａ１ｓｉｎ（πｚ／ｐ）＋Ａｎｓｉｎ（ｎπｚ／ｐ）
ここで、反転角Φ〔ｄｅｇ〕を、以下のように定義する。
【００２９】
【数４】
Φ＝θｍａｘ−θｍｉｎ
また、高周波成分の割合Ｄ〔％〕を、以下のように定義する。
【００３０】
【数５】
Ｄ＝（Ａｎ／Ａ１）×１００〔％〕
そして、数値計算により、光ファイバケーブル１が直線である状態と、曲げられた状態とで、ＳＺスロット３の溝２の軌跡の線積分を計算し、光ファイバケーブル１をどの方向に曲げても線積分の長さが変わらない反転角Φ０〔ｄｅｇ〕を求めた。この計算結果を示すグラフを図１に示している。
【００３１】
次に、ｎ次の高周波成分の基本波に対する割合Ｄｎ〔％〕を、以下のように表す。
【００３２】
【数６】
Ｄｎ＝（Ａｎ／Ａ１）×１００〔％〕
前述の反転角の計算結果は、２次、３次、４次の高周波成分Ｄｎ〔％〕が、−１０％乃至１０％の間で、それぞれ、以下のように表される曲線で近似される。
【００３３】
【数７】
Φ０＝０．０６８Ｄ２２＋２７５
Φ０＝−４．２Ｄ３＋２７５
Φ０＝０．１８Ｄ４２＋２７５
また、それぞれの高周波成分をもつ場合には、反転角Φ０〔ｄｅｇ〕は、以下のように表される曲線で近似される。
【００３４】
【数８】
Φ０＝０．０６８Ｄ２２−４．２Ｄ３＋０．１８Ｄ４２＋２７５
したがって、高周波成分Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を含むＳＺスロット３の溝２の軌跡については、反転角Φ〔ｄｅｇ〕を、０．９７Φ０以上、１．０３Φ０以下、すなわち、（１±０．０３）Φ０の範囲とすることにより、良好な特性のＳＺスロット型の光ファイバケーブルを得ることができる。
【００３５】
ここで、５次以上の高周波成分は、それぞれ１％以下となっているので、光ファイバケーブルの特性にはほとんど影響しない。
【００３６】
実施例として、外径８ｍｍ、反転ピッチ１２５ｍｍ、５本の溝を有するＳＺスロットについて、ＳＺスロットの溝の軌跡の反転角を種々変更して、光ファイバケーブル化を行った。
【００３７】
ＳＺスロット３の各溝２には、４心光ファイバテープ心線を５枚積層して集合させ、ナイロン糸の粗巻き、不織布の横巻きを行い、「ＬＬＤＰＥ」によるシースを行った。シース厚は１．５ｍｍとした。
【００３８】
ＳＺスロット３の溝２の軌跡形状のパラメータとして、高周波成分Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４、反転角Φ〔ｄｅｇ〕が異なる複数種類のＳＺスロット３を用いて、光ファイバケーブルの試作を行った。溝２の軌跡形状の５次以上の高周波成分は、それぞれ１％以下になるようにした。
【００３９】
そして、試作した光ファイバケーブルをドラム胴径６００ｍｍのドラムに巻き、−３０°Ｃ乃至＋７０°Ｃに亘る温度サイクルを３サイクル行い、伝送損失温度特性試験を行った。測定波長は、１．５５μｍとした。
【００４０】
このときの伝送損失の最大値を、試作した光ファイバケーブルごとに、以下の〔表１〕乃至〔表５〕に示す。これら〔表１〕乃至〔表５〕においては、伝送損失温度特性評価時における最大伝送損失が、０．３５〔ｄＢ／ｋｍ〕以下である光ファイバケーブルを特性が良好な光ファイバケーブルと判断し、○印が付してある。
【００４１】
【表１】
2004347785.tif 000003
【表２】
2004347785.tif 000004
【表３】
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【表４】
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【表５】
2004347785.tif 000007
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、テンションメンバとこのテンションメンバ上の１条以上のＳＺ方向の螺旋溝が形成された樹脂製のスロット層とからなり螺旋溝が略正弦波の軌跡を描くＳＺスロットにおいて、螺旋溝の軌跡は、フーリエ展開したときの２次の高周波成分の割合をＤ２，３次の高周波成分の割合をＤ３，４次の高周波成分の割合をＤ４とし、反転角の基準値Φ０を、
【数９】
Φ０＝０．０６８Ｄ２２−４．２Ｄ３＋０．１８Ｄ４２＋２７５
としたとき、反転角Φが、０．９７Φ０以上、１．０３Φ０以下となっているので、高周波成分をもつＳＺスロットの溝の反転角が最適化され、良好なケーブル特性が得られるＳＺスロットの溝の反転角の範囲が拡大し、この溝内に収納するテープ心線の動きを極力拘束せずテープ心線に小さな曲がりを発生させないような溝の軌跡が得られており、光損失の小さいＳＺスロット型の光ファイバケーブルを提供することができる。
【００４３】
請求項２記載の本発明によれば、さらに、５次以上の高周波成分は、それぞれ１％以下となっているので、光ファイバケーブルの特性にはほとんど影響しないようになされている。
【００４４】
請求項３記載の本発明によれば、請求項１記載のＳＺスロットに光ファイバを集合させて光ファイバケーブルを形成しているので、高周波成分をもつＳＺスロットの溝の反転角が最適化されており、この溝内に収納されるテープ心線の動きが極力拘束されずテープ心線に小さな曲がりが発生せず、光損失の小さいＳＺスロット型の光ファイバケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において、数値計算により、光ファイバケーブルの直線状態と曲げ状態でのＳＺスロットの溝の軌跡の線積分を計算し、どの方向に曲げても線積分の長さが変わらない反転角Φ０を求めた結果を示すグラフである。
【図２】本発明を適用しようとするＳＺスロット型の光ファイバケーブルにおけるＳＺスロットの外観を示す側面図である。
【図３】本発明を適用しようとするＳＺスロット型の光ファイバケーブルの断面図である。
【図４】前記ＳＺスロットの溝の軌跡を説明するグラフであり、（イ）はＳＺスロットの平面図、（ロ）は図（イ）の左側面図、（ハ）は前記溝の展開図である。
【符号の説明】
１  光ファイバケーブル
２  溝
３  ＳＺスロット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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