(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバをリールに巻き付けて使用する場合において、リール底部に下巻き用線状体を、１層分に相当する長さ以上を整列に巻き付けて、巻き付け底部を形成させた後、本線光ファイバを巻き付ける光ファイバのリール巻き付け方法であって、
前記リールは胴径が６０ｍｍであり、
下巻き用線状体の外径を、本線光ファイバの外径の７２％〜１６０％とし、
下巻き用線状体の巻き付けピッチを該下巻き用線状体外径の１〜２倍とし、
下巻き用線状体外表面の被覆材料のヤング率を、本線光ファイバの被覆材料のヤング率の３３〜１３３％とし、かつ
下巻き用線状体を被覆されたガラスファイバとすることを特徴とする光ファイバのリール巻き付け方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバのリール巻き付け方法により作られることを特徴とする光ファイバコイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバ型分散補償器、光ファイバ増幅器或いは光ファイバジャイロ等に用いられる光ファイバコイルに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
ファイバ型分散補償器の場合には、高品質の光信号を長距離伝送するため、伝送路の光ファイバと逆符号分だけの波長分散特性を有する、いわゆる分散補償光ファイバを所要長さ伝送路に挿入して、波長分散を相殺している。
【０００３】
また、光ファイバ増幅器の場合には、コアにエルビウム等の希土類元素をドープした光ファイバを使用するが、光増幅率を大きくするために、光ファイバ長をある程度長くする必要がある。
【０００４】
従って、ファイバ型分散補償器、光ファイバ増幅器或いは光ファイバジャイロ等には、長尺の光ファイバが使用される。長尺の光ファイバを用いるためには、長尺の光ファイバをコンパクトな容器に収納して使用することが必要となり、そのためには、長尺の光ファイバを小径リールに巻き付けなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、小径のリールに長尺の光ファイバを巻き付けて使用するニーズは大きいが、長尺の光ファイバを、小径のリールに、一定張力で、多層に巻き付けると、リールの底部や隣接する光ファイバから側圧をうけ、或いは局所的に小さく曲げられるため、光ファイバには内部応力が付加される。このような内部応力は、光ファイバの伝送損失や偏波モード分散（ＰＭＤ）を増加するため、長尺の光ファイバを小径リールに巻き付けるにあたっては、この課題を解決しなければならない。
【０００６】
この課題を解決するために、リールに巻き付けられた光ファイバを、リールの胴部から抜き取る手段もあるが、巻き取りによって光ファイバに付加された内部応力は除去されても、その後の取扱いに困難性が伴うため、この手段は必ずしも実用的とはいえない。
【０００７】
そこで実用的方法として、例えば特開平８−３３７３６１では、巻き付けられた光ファイバが接触するリールの胴部表面の材質を軟質材料とすることが提案されている。リール胴部の表面を軟質材料で構成することによって、巻き取られた光ファイバが受ける側圧を緩和させようとするものである。
【０００８】
また、特開平１０−３１１２０では、光ファイバをリールに巻き取る時、或いは巻き取り後に、光ファイバに付加された巻き歪みを除去する処理を加える方法が提案されている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ここに開示する発明は、小径リールに巻き取られた、光ファイバに付加される側圧の発生原因について解析した結果、側圧を緩和できる実用性の高い光ファイバコイルの巻き付け方法を見出したものである。
光ファイバを小径のリールに巻き付けたときに受ける側圧は、巻き付け張力、巻き付けピッチ等によって影響を受けるが、側圧の逃げ場のない平坦なリール胴部近傍の下層で最も大きく、中層から上層にかけては、巻き付けられたファイバ間の相互作用で側圧が吸収される。
また、使用されるリールと光ファイバとでは、熱膨張率に差があり、金属製リールの場合は、リールの熱膨張率の方が大きいため、逃げ場の少ない下層程リールの熱膨張による影響を大きく受け、巻き付けられた光ファイバに付加される内部応力も大きくなる。
【００１０】
本発明は、リールに本線光ファイバを直接巻き付けるのではなく、ダミーとなる下巻き用線状体を巻き付けてから、その上に本線の光ファイバを巻き付け、光ファイバに付加される側圧の減少を図ったものである。
【００１１】
本発明の第１は光ファイバをリールに巻き付けて使用する場合において、リール底部に下巻き用線状体を、１層分に相当する長さ以上を整列に巻き付けて、巻き付け底部を形成させた後、本線光ファイバを巻き付ける光ファイバのリール巻き付け方法であって、前記リールは胴径が６０ｍｍであり、下巻き用線状体の外径を、本線光ファイバの外径の７０％〜１６０％とし、下巻き用線状体の巻き付けピッチを該下巻き用線状体外径の１〜２．２倍とし、下巻き用線状体外表面の被覆材料のヤング率を、本線光ファイバの被覆材料のヤング率の３０〜１４０％とし、かつ下巻き用線状体を被覆されたガラスファイバとすることを特徴とする光ファイバのリール巻き付け方法に係るものである。
【００１４】
本発明の第２は、本発明の第１の発明に係る光ファイバのリール巻き付け方法により作られた光ファイバコイルに係るものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、実施条件を種々変化させることによって得た実施結果を含めて説明する。
図１は、本発明に係る光ファイバコイルの巻き付け方法によって作成した、光ファイバコイルの断面図である。即ち、胴２、鍔３を有するリール１を用いて、胴２に下巻き用線状体を巻き付けてから、本線光ファイバを巻き付けた光ファイバコイルである。
【００１８】
表１〜４は、図１に示した本発明に係る光ファイバコイルの巻き付け方法によって作製した、光ファイバコイルの特性変化と巻き付け条件との関係を示した実施例である。
試験に供した本線光ファイバは、被覆外径が２５０μm ，１．５５μm 帯における伝送損失が０．４０ｄＢ／ｋｍ、曲げ損失（２０ｍｍφにおける）が１×１０-5ｄＢ／ｍ、偏波モード分散（ＰＭＤ）が０．２０ｐｓ／Ｋｍ1/2 の特性を有する分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）である。なお、被覆樹脂には紫外線硬化樹脂を用いている。
また、下巻き用線状体には、本線光ファイバの分散補償光ファイバと同じ被覆樹脂で被覆した外径２５０μm の光ファイバを用いた。
下巻き用線状体にはガラスファイバを使用すると利点が多い。即ち、熱膨張係数等が本線光ファイバと同等であるばかりでなく、不良品等製品としては使用出来ない光ファイバの活用が可能であるからである。
光ファイバを巻き付けるリールには、ステンレス製、胴径６０ｍｍ、胴幅２０ｍｍ、鍔径２５０ｍｍのリールを用いた。
【００１９】
実施例１を表１に示す。実施例１は試料番号１〜９において、巻き付け長さを０〜１，０００ｍまで変えた下巻き用光ファイバを巻き付けてから、その上に本線光ファイバを１０ｋｍ巻き付け、本線光ファイバの特性を測定した結果を示したものである。巻き付け張力は、下巻き用光ファイバ、本線光ファイバともに０．２Ｎ、巻き付けピッチは４００μm である。
表１には、巻き付け前、及び下巻きをせずに直接本線光ファイバを巻き付けた比較例１と対比して、試料番号１〜９の本線光ファイバである分散補償光ファイバの伝送損失、及び偏波モード分散の値を示した。
【００２０】
【表１】
0004629824.tif 000002
【００２１】
表１から明らかなように、下巻きの効果は下巻き長さが１５ｍ（試料番号１）、即ち整列に巻き付けられた下巻き層が、１層分に相当する長さだけ巻き付けられた場合でも現れ、下巻き長さが４５ｍ（試料番号３）、即ち下巻き層が３層分の長さ巻き付けられると、伝送損失は巻き付け前の値と同等の４．０ｄＢとなって、リールに巻き付けても伝送損失は実質的に増大しないことを示している。
更に、下巻き長さが７５ｍ（試料番号５）、即ち下巻き層が５層以上分に相当する長さを巻き付けると、偏波モード分散も巻き付け前の値と同等の０．６４ｐｓとなり、偏波モード分散も増加しないことがわかった。
【００２２】
表２は実施例２の内容を示したものである。実施例２では試料番号１０〜１８において、巻き付けピッチの影響を求めた。実施例１では、巻き付けピッチを４００μｍとしたが、実施例２では、巻き付けピッチを３００μm とした。巻き付けピッチ以外の巻き付け条件は実施例１と同じである。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
表２から明らかなように、実施例１の場合と同様に、下巻きの効果は下巻き長さが１５ｍ（試料番号１）、即ち下巻き層が１層分に相当する長さが巻き付けられると現れ、下巻き長さが６０ｍ（試料番号１３）、即ち下巻き層が４層分に相当する長さになると、伝送損失は巻き付け前の値と同等の４．０ｄＢとなった。
また、下巻き長さが７５ｍ（試料番号１４）、即ち下巻き層が５層以上分に相当する長さになると、偏波モード分散は巻き付け前の値と同等の０．６４ｐｓとなり、偏波モード分散も増加しなかった。
【００２５】
巻き付けピッチ３００μm は下巻き用線状体として用いた光ファイバの外径の１．２倍に、また巻き付けピッチ４００μm はその１．６倍に相当する。巻き付けピッチが本線光ファイバ外径の１倍以下になると巻き崩れが生じ易く、また巻き付けピッチが大きくなり過ぎると線間隔が広がり過ぎて、いわゆるクロス巻きの状態となって、下方の線と交叉する上方の線にマイクロベンドが生じ易いため、いずれも好ましくない。
そこで、本発明においては、巻き付けピッチは下巻き用線状体外径の１〜２倍に設定するのが好ましいと考えた。
【００２６】
表３は実施例３の内容を示したものである。実施例３では、試料番号１０〜１８において、下巻き用線状体の外径の影響を求めた。即ち、下巻き用線状体として用いた光ファイバの外径を１５０〜９００μm に変え、その影響を求めたものである。下巻き長さは７５ｍ一定とし、その他の巻き付け条件は実施例１の場合と同じとした。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
表３によると、下巻き用光ファイバの外径が１８０〜４００μm（試料番号２０〜２４）のときには、本線光ファイバ特性の劣化が見られない。即ち、下巻きに使用する光ファイバの外径が、本線光ファイバ外径の７２〜１６０％の範囲内にあれば影響がないということである。
【００２９】
表４は実施例４の内容を示したものである。
【００３０】
【表４】
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【００３１】
表４によると、実施例４では、試料番号２７〜３３において、下巻き用線状体に被覆する被覆材料のヤング率の影響を求めた。即ち、下巻き用線状体として用いた光ファイバの被覆樹脂のヤング率を３００〜２１００ＭＰａに変化させ、本線光ファイバの被覆樹脂のヤング率は９００ＭＰａ一定とした。その他の巻き付け条件は、下巻き長さを７５ｍ一定とした以外は実施例１と同じとした。
【００３２】
下巻き用線状体の被覆材料のヤング率が３００〜１２００ＭＰａ（試料番号２７〜３０）、即ち下巻き用線状体の被覆材料のヤング率が、本線光ファイバの被覆材料のヤング率の３３〜１３３％であれば、下巻き用線状体の被覆材料を変えても影響が生じない。
【００３３】
以上示した実施例の結果から明らかなように、本線光ファイバを小径リールに巻き付け、光ファイバコイルとして使用する場合、本線光ファイバを巻き付ける前に下巻き用線状体を先ず巻き付け、巻き付け底部を形成させてから、本線光ファイバを巻き付ければ、本線光ファイバの伝送特性を劣化させることなく、光ファイバコイルを製造できることがわかった。
【００３４】
即ち、本発明に係る光ファイバコイルの製造に当たっては、下巻き用線状体の巻き付け条件として、リールは胴径が６０ｍｍであり、下巻き用線状体の外径を本線光ファイバ外径の７０〜１６０％、巻き付けピッチを下巻き用線状体外径の１〜２．２倍、また下巻き用線状体の被覆材料のヤング率を本線光ファイバ被覆材料のヤング率の３０〜１４０％とし、下巻き用線状体には被覆されたガラスファイバを用いるのが好ましいことを明らかにした。
また、本実施例においては、リールはステンレス製を使用したが、他の材質のものでもよい。但し、ガラスと熱膨張係数の差の小さい材質のリールを使用するのが望ましく、ガラス、あるいはセラミック製リールも使用できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る光ファイバコイルの製造においては、特別の巻き付け装置を必要とせず、従来装置をそのまま使用できるので、実用化において支障をきたす要因は何ら存在しない。従って、製造コストの上昇を伴うことはない。
それ故、本発明に係る方法によってリールに巻き付けられた光ファイバコイルは、製造コストに加えて、実施例にも示したように、伝送特性に優れ、ファイバ型分散補償器、或いは光ファイバ増幅器等で使用できる有用な光ファイバコイルとなることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る巻き付け方法で作製された光ファイバコイルの断面図である。
【符号の説明】
１  リール
２  胴
３  鍔
４  下巻き用線状体
５  本線光ファイバ
【図１】
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