(57)【要約】【課題】損失変動の温度依存性を低減し、耐衝撃性に優れた分散補償ファイバモジュールおよび分散補償ファイバモジュール用リールを提供する。【解決手段】円筒状の胴部２および円筒状の胴部２の両端部に接合された２つの鍔部３、３よりなるリール１と、リール１に巻き込まれた分散補償ファイバ５とを備えた分散補償ファイバモジュール１０において、円筒状の胴部２を、超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなるものとする。２つの鍔部３、３のうち少なくとも一方を、超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなるものとする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の胴部および該円筒状の胴部の両端部に接合された２つの鍔部よりなるリールを備え、該リールに分散補償ファイバを巻き込むようにした分散補償ファイバモジュールにおいて、
前記円筒状の胴部が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなることを特徴とする分散補償ファイバモジュール。
【請求項２】
請求項１記載の分散補償ファイバモジュールにおいて、
前記２つの鍔部のうち少なくとも一方が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなることを特徴とする分散補償ファイバモジュール。
【請求項３】
円筒状の胴部および該円筒状の胴部の両端部に接合された２つの鍔部を備え、分散補償ファイバを巻き込むようにした分散補償ファイバモジュール用リールにおいて、
前記円筒状の胴部が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなることを特徴とする分散補償ファイバモジュール用リール。
【請求項４】
請求項３記載の分散補償ファイバモジュール用リールにおいて、
前記２つの鍔部のうち少なくとも一方が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなることを特徴とする分散補償ファイバモジュール用リール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散補償ファイバを小型リールに巻き込んでモジュール化した分散補償ファイバモジュールおよびこれに用いられる分散補償ファイバモジュール用リールに関するものであり、特に、損失変動の温度依存性を低減した分散補償ファイバモジュールおよび分散補償ファイバモジュール用リールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光伝送路の波長分散を補償するために、分散補償ファイバモジュールを光伝送路に挿入することが行われている。また、分散補償ファイバモジュールは、既設の伝送機器内に収められて適用される。
この分散補償ファイバモジュールは、所望の補償量を有する分散補償ファイバが、円筒状の胴部およびこの胴部の両端部に接合された２つの鍔部よりなる小型のリールの胴部に巻き込まれてコイル状にされ、このコイル状の分散補償ファイバがケース内に収納された構造となっている。
一般的に、分散補償ファイバモジュールとしては、使用環境の温度範囲では、損失変動の少ないものが望ましい。
【０００３】
従来、分散補償ファイバモジュールを構成するリールの胴部は、アルミニウムなどの金属、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの合成樹脂などの材料で形成されている。そのため、周囲の温度変化により、リールの胴部は膨張、収縮する。
温度による分散補償ファイバモジュールの損失変動は、周囲の温度変化により、リールの胴部と分散補償ファイバの膨張率（膨張量）が異なっていることに起因している。特に、高温時にはリールの胴部の熱膨張により、胴部に巻き込まれた分散補償ファイバに対して側圧が加えられ、結果として、分散補償ファイバの損失増加や偏波モード分散（ＰＭＤ）の劣化を引き起こす。
このような周囲の温度変化による損失増加を抑制するためには、温度変化によるリールの胴部の膨張を抑える必要がある。分散補償ファイバモジュールを構成するリールの胴部の膨張を抑える方法を開示する先行技術文献としては、例えば、以下の特許文献１、２が挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０８８３９号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６６１５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１には、偏波モード分散が低減された分散補償光ファイバモジュールを提供するために、リールの胴部に接する鍔部の内側面と、胴部の外周面に緩衝材が取り付けられたリールを備えた分散補償光ファイバモジュールが開示されている。しかしながら、この緩衝材を用いた分散補償光ファイバモジュールは、振動や衝撃に弱く、また、長期的な信頼性（分散補償の温度依存性）に劣るという問題があった。
また、特許文献２には、損失変動の温度依存性に優れ、軽量かつ安価な波長分散補償器を提供するために、波長分散補償用の光ファイバが巻き付けられるリールの胴体が炭素繊維強化プラスチックによって形成された波長分散補償器が開示されている。温度変化による炭素繊維強化プラスチックの膨張、収縮は広い温度範囲において僅かであるが、高温時には波長分散補償器の損失増加が確認されている。これは、まだ炭素繊維強化プラスチックの熱膨張による影響が残っていることを示している。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、損失変動の温度依存性を低減し、耐衝撃性に優れた分散補償ファイバモジュールおよび分散補償ファイバモジュール用リールを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、円筒状の胴部および該円筒状の胴部の両端部に接合された２つの鍔部よりなるリールを備え、該リールに分散補償ファイバを巻き込むようにした分散補償ファイバモジュールにおいて、前記円筒状の胴部が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなる分散補償ファイバモジュールによって解決できる。
上記分散補償ファイバモジュールにおいて、前記２つの鍔部のうち少なくとも一方が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなることが好ましい。
前記課題は、円筒状の胴部および該円筒状の胴部の両端部に接合された２つの鍔部を備え、分散補償ファイバを巻き込むようにした分散補償ファイバモジュール用リールにおいて、前記円筒状の胴部が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなる分散補償ファイバモジュール用リールによって解決できる。
上記分散補償ファイバモジュール用リールにおいて、前記２つの鍔部のうち少なくとも一方が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の分散補償ファイバモジュールの一実施形態を示し、分散補償ファイバモジュールの一部を示す概略構成図である。図２は、本発明の分散補償ファイバモジュール用リールの一例を示す概略構成図である。
図中、符号１０は分散補償ファイバモジュールを示し、符号１は分散補償ファイバが巻き付けられるリールを示し、符号２はリール１を構成する円筒状の胴部を示し、符号３はリール１を構成する円環状の鍔部を示し、符号５は分散補償ファイバを示す。
この分散補償ファイバモジュール１０は、図示略の直方体状のケースと、このケースに収納されたリール１と、このリール１に巻き込められた分散補償ファイバ５とから概略構成されている。
【０００９】
リール１は、円筒状の胴部２と、この胴部２の両端部に接合された２つの円環状の鍔部３、３とから概略構成されている。
リール１において、胴部２の外径は５０ｍｍ〜１５０ｍｍが好ましく、実用的には６０ｍｍ〜１００ｍｍ程度が好ましい。
胴部２の外径が１５０ｍｍを超えると、これに巻き込められる分散補償ファイバ５の巻き込み条長が短くなってしまい、分散補償量が少なくなってしまう。一方、胴部２の外径が５０ｍｍ未満では、分散補償ファイバ５に曲げ損失を生じることがある。
また、胴部２の長さはケースに収納可能な範囲で出来る限り大きいことが好ましく、ケースの大きさに応じて適宜決定される。
【００１０】
リール１の胴部２を形成する材料としては、超高分子量ポリエチレンからなる繊維（以下、「超高分子量ポリエチレン繊維」とする。）を含む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であることが好ましい。
超高分子量ポリエチレン繊維を形成する超高分子量ポリエチレンの分子量は、３９０万〜４１０万程度であることが好ましい。
また、超高分子量ポリエチレン繊維の１本のフィラメントの太さは、０．９〜１．２デニール程度であることが好ましい。
【００１１】
胴部２を形成する材料には、超高分子量ポリエチレン繊維以外に、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などの繊維が混合されている。これら超高分子量ポリエチレン繊維以外の繊維における、１本のフィラメントの太さは、０．２〜４．１デニール程度であることが好ましい。
繊維強化プラスチックを形成し、上記の各種繊維を混合する基材となる樹脂材料としては、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂などが用いられる。
【００１２】
超高分子量ポリエチレン繊維と、上記の超高分子量ポリエチレン繊維以外の繊維との混合比は、８：２〜６：４（体積比）程度であることが好ましい。
【００１３】
超高分子量ポリエチレン繊維は、冷却すると繊維方向に膨張する特性（負膨張性）を示すため、超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックは低温環境における収縮の抑制されたものとなる。また、この超高分子量ポリエチレン繊維と、上記のような超高分子量ポリエチレン繊維以外の繊維とを含む繊維強化プラスチックは、熱膨張の抑制されたものとなる。
このようなことから、超高分子量ポリエチレン繊維の線膨張率は、−５×１０−６〜−１５×１０−６程度であることが好ましい。
【００１４】
超高分子量ポリエチレン繊維と、超高分子量ポリエチレン繊維以外の繊維との混合比を調整して、繊維強化プラスチックを形成し、この繊維強化プラスチックによりリール１の胴部２を作製すれば、周囲の温度変化により、胴部２は膨張、収縮しない、すなわち寸法変化を起こさないものとなる。したがって、胴部２の熱膨張によって、胴部２に巻き込まれた分散補償ファイバ５に対して側圧が加えられることによって生じる、分散補償ファイバ５の損失増加や偏波モード分散の劣化は、ほとんど生じなくなる。
【００１５】
また、リール１において、鍔部３の外径は、胴部２の外径および胴部２に巻き込められる分散補償ファイバ５の巻き込み条長に応じて、適宜決定される。また、鍔部３の内径は、胴部２の内径と等しくなっており、鍔部３の内壁面と胴部２の内壁面とは連通している。さらに、鍔部３の厚さは、１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
【００１６】
さらに、２つの鍔部３、３のうちの一方が、胴部２を形成するのと同様の超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックで形成されているとより好ましく、鍔部３、３の両方がこの繊維強化プラスチックで形成されているとさらに好ましい。
このようにすれば、鍔部３は周囲の温度変化により寸法変化を起こさないものとなる。したがって、リール１の胴部２に巻き込まれ、鍔部３の近傍にある分散補償ファイバ５に対して、鍔部３の膨張により側圧が加えられることによって生じる、分散補償ファイバ５の損失増加や偏波モード分散の劣化は、ほとんど生じなくなる。
【００１７】
このように、本発明の分散補償ファイバモジュールは、分散補償ファイバモジュール用リールの胴部、または、リールの胴部および２つの鍔部のうち少なくとも一方が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックで形成されたものであるから、周囲の温度変化により、損失増加や偏波モード分散の劣化は、ほとんど生じなくなる。
また、超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックは、寸法安定性に優れているのみならず、耐衝撃性にも優れているため、リール胴部や鍔部がこの繊維強化プラスチックで形成された本発明の分散補償ファイバモジュールは、耐衝撃特性も向上したものとなる。
【００１８】
以下、具体的な実施例を示し、本発明の効果を明らかにする。
（実施例１）
リール１として、外径９５ｍｍ、長さ３６ｍｍの超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなる円筒状の胴部２と、外径２００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなる円環状の鍔部３、３とからなるものを用いた。
ここでは、超高分子量ポリエチレン繊維における１本のフィラメントの太さが１デニール、超高分子量ポリエチレン繊維の含有率が７０体積％、基材となる樹脂材料がＡＢＳ樹脂である超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックを用いた。
リール１に、外径２５０μｍの分散補償ファイバを１０ｋｍ巻き込み、図１に示すような分散補償ファイバモジュールを作製した。
【００１９】
（実施例２）
リール１として、外径９５ｍｍ、長さ３６ｍｍの超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなる円筒状の胴部２と、外径２００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックからなる円環状の鍔部３、３とからなるものを用いた。
ここでは、超高分子量ポリエチレン繊維における１本のフィラメントの太さが１デニール、超高分子量ポリエチレン繊維の含有率が７０体積％、基材となる樹脂材料がＡＢＳ樹脂である超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックを用いた。
リール１に、小型分散補償ファイバモジュールに使用される外径１７５μｍの分散補償ファイバを１０ｋｍ巻き込み、図１に示すような分散補償ファイバモジュールを作製した。
【００２０】
（比較例１）
分散補償ファイバモジュール用リールとして、外径９５ｍｍ、長さ３６ｍｍのアルミニウムからなる円筒状の胴部と、外径２００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのアルミニウムからなる円環状の鍔部とからなるものを用いた。
リールに、外径２５０μｍの分散補償ファイバを１０ｋｍ巻き込み、図１に示すのと同様な分散補償ファイバモジュールを作製した。
【００２１】
（比較例２）
分散補償ファイバモジュール用リールとして、外径９５ｍｍ、長さ３６ｍｍのアルミニウムからなる円筒状の胴部と、外径２００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのアルミニウムからなる円環状の鍔部とからなるものを用いた。
リールに、小型分散補償ファイバモジュールに使用される外径１７５μｍの分散補償ファイバを１０ｋｍ巻き込み、図１に示すのと同様な分散補償ファイバモジュールを作製した。
【００２２】
実施例１、２および比較例１、２で作製した分散補償ファイバモジュールの光学特性を表１に示す。なお、分散補償ファイバモジュールの作製に使用した分散補償ファイバの曲げ損失は、それぞれ同程度の特性を有するものとした。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
実施例１、２および比較例１、２で作製した分散補償ファイバモジュールを、恒温恒湿槽内に入れ、それぞれの分散補償ファイバモジュールの温度変化による損失変動を測定した。温度変化のサイクルを−５℃から７５℃とした。損失変動の測定結果を図３、４に示す。
【００２５】
図３、４の結果から、実施例１、２で作製した、リールの胴部および鍔部が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックで形成された分散補償ファイバモジュールでは、温度変化による損失増加はほとんどみられなかった。一方、比較例１、２で作製した、リールの胴部および鍔部がアルミニウムで形成された分散補償ファイバモジュールでは、温度変化によるアルミニウムの熱膨張による損失増加がみられた。
また、分散補償ファイバの外径が、通常の２５０μｍと、細径の１７５μｍにおいても、ほぼ同様の結果が得られた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リールの胴部、または、リールの胴部および２つの鍔部のうち少なくとも一方が超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックで形成されたものであるから、高温時にリールの胴部の熱膨張による分散補償ファイバの損失増加をほぼ零に低減することができる。
また、本発明によれば、リールの胴部や鍔部が、耐衝撃性にも優れた超高分子量ポリエチレン繊維を含む繊維強化プラスチックで形成されているため、耐衝撃特性も向上したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分散補償ファイバモジュールの一実施形態を示し、分散補償ファイバモジュールの一部を示す概略構成図である。
【図２】本発明の分散補償ファイバモジュール用リールの一例を示す概略構成図である。
【図３】実施例１および比較例１で作製した分散補償ファイバモジュールの温度変化による損失変動を測定した結果を示すグラフである。
【図４】実施例２および比較例２で作製した分散補償ファイバモジュールの温度変化による損失変動を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・リール、２・・・胴部、３・・・鍔部、５・・・分散補償ファイバ、１０・・・分散補償ファイバモジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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