(57)【要約】【課題】従来ＰＭＤの値が大きくなる傾向があった光ファイバテープ心線において、ＰＭＤを小さい値に抑制する光ファイバテープ心線と、その簡易な製造方法を与える。【解決手段】複数本の光ファイバ１を一平面状に平行に並べて一括樹脂被覆して一体化した光ファイバテープ心線３において、複数本の光ファイバのそれぞれに、長手方向に左右交互反転する捻りが与えられている光ファイバテープ心線とすることにより、低コストで低ＰＭＤが実現できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の光ファイバを一平面状に平行に並べて一括樹脂被覆して一体化した光ファイバテープ心線において、前記複数本の光ファイバの全てまたは一部の光ファイバのそれぞれには、長手方向に捻りが与えられており、捻りの方向は長手方向に変化することを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項２】
複数本の光ファイバの全てまたは一部の光ファイバのそれぞれに与えられる長手方向の捻りは、一定の周期で左右交互反転する捻回であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバテープ心線。
【請求項３】
複数本の光ファイバを一平面状に平行に並べて一括樹脂被覆して一体化する光ファイバテープ心線の製造方法において、前記複数本の光ファイバの全てまたは一部の光ファイバのそれぞれに、長手方向に左右交互反転する捻りを与えつつ一括樹脂被覆して一体化することを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法。
【請求項４】
溝を有するガイドローラの溝底からずらした溝壁面に光ファイバを接触させて走行させることにより、光ファイバに、長手方向に左右交互反転する捻りを与えることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバテープ心線の製造方法。
【請求項５】
溝を有するガイドローラの回転方向と鋭角をなす方向に、光ファイバをガイドローラに接触させて走行させることにより、光ファイバに、長手方向に左右交互反転する捻りを与えることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバテープ心線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の光ファイバを平行に並べて一体化した光ファイバテープ心線とその製造方法に関するもので、特に光ファイバの偏波モード分散特性を改良する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数本の光ファイバを一平面状に平行に並べて一括樹脂被覆して一体化した光ファイバテープ心線（以下、テープ心線とも称する）は、光ファイバケーブルの基本的構成要素として多用されている。近年、高速度の光通信においては、光ファイバの偏波モード分散（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  略して  ＰＭＤ）特性が重要視されている。ＰＭＤは小さいほど好ましいが、テープ心線およびこれを用いたケーブルでは、ＰＭＤは大きくなりがちで、小さいものは得難いという一般的で必然的な傾向がある。
【０００３】
光ファイバの断面の内部構造は理想的には同心円構造であるが、これらの円の真円からのずれや偏心などのあらゆる非対称性は、光ファイバの断面に内在する方向性である。この光ファイバ内部の方向性は製造に起因するため、一断面に留まらず光ファイバの長手方向に連続する傾向がある。このような方向性を有する光ファイバ内を光が伝播すると、その伝播モードとなるＸ偏波モードとＹ偏波モードの伝播速度に差が生じるため分散が生じる。これがＰＭＤである。
【０００４】
一方、テープ心線を構成すると、テープ心線の断面に厚さ方向と幅方向という幾何学的な方向性を生じるが、これはテープ心線が外力を受け易い方向を定めるという力学的な方向性を形成する。このテープ心線の方向性が、前記光ファイバ内部の方向性を助長する場合、大きなＰＭＤを生じる。つまり、光ファイバ内部の方向性と、テープ心線の方向性とが、ある一定の関係を長手方向に連続して保持する場合、ＰＭＤは非常に大きな値になるが、テープ心線およびこれを用いたケーブルでは、まさにこのような状況が実現するため、ＰＭＤは大きくなりやすいのである。
【０００５】
したがって、複数の光ファイバを個々に捻った状態にしてテープ心線を構成すれば、光ファイバ内部の方向性とテープ心線の方向性が一定の関係で長手方向に持続することが避けられ、ＰＭＤを減少させることができる。従来、このような考えから、複数の光ファイバを捻った状態にしてテープ心線を構成するという発明がなされている（特許文献１参照）。ここでは、光ファイバを捻ったことによってテープ心線全体が捻れてしまうことを避けるため、個々の光ファイバの捻り量を、テープ心線内の位置によって変えるという発明が開示されている。
【０００６】
特許文献１に示される発明では、一本の光ファイバについては捻り方向と捻り量は全長に亘り一定であるが、光ファイバ毎に捻り方向と捻り量を変えて、テープ心線全体として捻回しないように力学的にバランスさせるものである。したがって、光ファイバ毎にその捻り方向と捻り量を正確に実現するように制御する必要があり、実施はやや煩雑であった。また、一本の光ファイバについては捻り方向は一定であるから、光ファイバの繰出しボビンには、繰出すための回転と、捻回を与えるための回転という２系統の独立な回転を継続させる必要があり、設備的にも大掛かりなものになり、製造コストも嵩むものになるという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０８−０４３６９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来ＰＭＤの値が大きくなる傾向があった光ファイバテープ心線において、ＰＭＤを小さい値に抑制する光ファイバテープ心線と、その製造方法を与えることを課題とし、従来技術よりも実施が容易で低コストが実現できるようにするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数本の光ファイバを一平面状に平行に並べて一括樹脂被覆して一体化した光ファイバテープ心線において、前記複数本の光ファイバの全てまたは一部の光ファイバのそれぞれには、長手方向に捻りが与えられており、捻りの方向は長手方向に変化することを特徴とする光ファイバテープ心線であり、複数本の光ファイバを一平面状に平行に並べて一括樹脂被覆して一体化する光ファイバテープ心線の製造方法において、前記複数本の光ファイバの全てまたは一部の光ファイバのそれぞれに、長手方向に左右交互反転する捻りを与えつつ一括樹脂被覆して一体化することを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法である。
【００１０】
光ファイバの長手方向に左右交互反転する捻回（ＳＺ捻回と言う）を与えるには、光ファイバの繰出しボビンに、繰出すための回転と同時に、ＳＺ捻回を与える方向に正逆の回転を与える方法を用いても良いが、もっと簡便な方法でも実施が可能である。簡便な方法では光ファイバの繰出しボビンに、光ファイバに捻回を与えるための回転をさせる必要がなく、繰出すための回転だけすればよいので設備的にも簡素なもので済み、低コストで製造が可能になる。ＳＺ捻回は、光ファイバが繰出しボビンを出た後に簡便な方法で与えることができるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の光ファイバテープ心線の例を図１に示す。図は４心のテープ心線で、１は光ファイバ、２はテープ樹脂、３はテープ心線を示し、光ファイバ１が捻回されている状態を細線で示した。実際には、この細線は見えないのであるが、光ファイバ内部の方向性がこの線に沿って回転していると考えて良い。また、４心の光ファイバを一括被覆するテープ樹脂２は点線で示した。ＳＺ捻回は４心の光ファイバで位相が揃っている必要は無く、図示のように、各光ファイバが独立に捻回していれば良い。反転のピッチも同じである必要は無い。
【００１２】
光ファイバの断面において、内部の方向性を矢印で示し、矢の先端が図の細線を指しているとすると、図１のａ点、ｂ点、ｃ点におけるテープ心線３の断面はそれぞれ図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のようになる。図２に示すようにテープ心線はその上下面から外圧を受け易く（図の上下の矢印）、光ファイバ１もその方向の歪を受け易いのであるが、光ファイバ内部の方向性を示す矢印は歪の方向に対して様々に変化するので、テープ心線にしたことによってＰＭＤが大きな値に助長されることは無い。
【００１３】
本発明では、テープ心線を構成する個々の光ファイバは、ＳＺ捻回されるので光ファイバ毎に捻回トルクは相殺され、テープ心線全体を捻回させるトルクを残留させることが無い。また、捻回の位相を４心の光ファイバで揃えたり、反転のピッチを同じにする等の特別の手段は何ら用いないので、個々の光ファイバの捻回がある位置で偶然揃って、テープ心線全体を局部的に捻回させるようなこともまず起こらない。したがって、本発明によればテープ心線としての捻回を抑制するために、特許文献１に示される発明のような個々の光ファイバの捻回量を制御するといった煩雑な操作は必要ない。
【００１４】
本発明のテープ心線がＰＭＤ低減の効果を現すためには、ＳＺ捻回での捻り量は少なくても１８０度以上あることが望ましい。つまり、右に１８０度以上捻れてから、左に１８０度以上捻れることが望ましい。この捻り量は３６０度以上あれば更に好ましい。逆に捻り量が数１０度と小さいとＰＭＤ低減効果は小さくなる。これらのことは、前述の図１、図２の説明から明らかである。
【００１５】
ＳＺ捻回における、捻り方向が左右に交互反転する周期は、必ずしも一定である必要はない。つまり、複数本の光ファイバのうち、任意の１本の光ファイバについて捻り方向が反転する周期は必ずしも長さ方向に一定していなくても良い。反転周期が変化しても、前記の十分な捻り量が与えられていれば十分なＰＭＤ低減効果が得られる。
【００１６】
更に特殊な場合、ＰＭＤ低減を要しない光ファイバを含むテープ心線が想定される。例えば、８心のテープ心線において６心は高速度通信用でＰＭＤ低減を必要とするが、他の２心は用途的にＰＭＤ低減を要しないものである場合が考えられる。このときはＰＭＤ低減を要しない２心については、捻りを与える必要はない。
【００１７】
次に、本発明の光ファイバテープ心線の製造方法について説明する。前述したように、光ファイバにＳＺ捻回を与えるためには、光ファイバの繰出しボビンを回転させてファイバを捻る必要は無い。ＳＺ捻回を与える一つの簡便な方法として、溝を有するローラの溝断面がＵ字またはＶ字形のガイドローラを用いる方法がある。このようなローラの、溝底の中央から外れた位置に光ファイバを接触させて光ファイバを走らせれば、光ファイバはガイドローラの溝の壁面を転がりながら上下して走行するため、ＳＺ捻回を自ら繰返す。
【００１８】
この状況を、図３を参照して説明する。図３（ａ）は光ファイバ１がガイドローラ４に接触して図の矢印の向きに走行している状態を示している。ガイドローラ４は溝断面がＵ字またはＶ字形で、ガイドローラに当たって通過する光ファイバはその溝の溝底に接触して走行するのが通常の使用形態であり、通常の走行ラインを一点鎖線で示す。本発明では、光ファイバはガイドローラの溝底の中央から外れた位置に接触させて、一点鎖線からずらした（センターをずらした）ラインを走らせることにより、光ファイバに捻回を与えるものである。
【００１９】
光ファイバに捻回を与えるメカニズムを図３（ｂ）により説明する。図３（ｂ）は図３（ａ）の断面図であり、光ファイバ１とガイドローラ４の溝との関係を示したものである。最初に光ファイバがガイドローラの溝底の中央から外れたＮ点に接触するように設定しておくと、走行して間もなく光ファイバはより張力を減らすことのできるＬ点（溝底近傍）を走行する。しかしＮ点からＬ点に移るとき、光ファイバは、図において時計周りの捻回をする。この捻回を解放するため、光ファイバはＮ点に戻るように動くが、このとき弾みでＵ点まで溝を登って反時計周りの捻回受ける。この捻回を解放するため再度Ｌ点に行き、これを繰返しＵ点、Ｌ点の間を登ったり降りたりする。このような振動を繰返す条件は特殊なものではなくむしろ一般的で、言い換えれば光ファイバはＳＺ捻回を自ら繰返すことになる。そして捻り量は条件により、一方向につき３６０度以上数回転まで可能である。
【００２０】
上記のガイドローラにより、テープ心線を製造するには、このようなガイドローラを光ファイバの心数分用意して、それぞれの光ファイバを、対応するそれぞれのガイドローラのセンターをずらして走行させて一括樹脂被覆装置に導き、光ファイバを平行に集線する直後に一括樹脂被覆する。これによって、個々の光ファイバはＳＺ捻回された状態でテープ心線内に収容される。
【００２１】
ＳＺ捻回を与えるもう一つの簡便な方法として、同じく断面がＵ字またはＶ字形の溝を有するガイドローラを用いて、このローラの回転方向と、光ファイバの走行方向とが鋭角をなすようにして、光ファイバをガイドローラに接触させて走らせる方法がある。こうすると光ファイバはガイドローラによって捻回されながら走行するが、捻回が蓄積してある一定限度に達すると、捻回の歪エネルギーを解放しようとして、瞬時に逆回転をするため、この場合もＳＺ捻回を自ら繰返す。
【００２２】
この状況を、図４を参照して説明する。図４は矢印方向に走行する光ファイバを上から見た平面図であり、光ファイバ１とガイドローラ４の溝との関係を示したものである。図のように光ファイバの走行方向がガイドローラの回転方向と鋭角をなすようにしておくと、光ファイバは走行中絶えずガイドローラから捻回トルクを受けて捻回する。捻回が蓄積すると、逆回転してこの捻回を解放し、正回転と逆回転を繰返す。回転方向が振動するこの条件も特殊なものではなくむしろ一般的で、この場合もやはり光ファイバはＳＺ捻回を自ら繰返すことになる。そして捻り量はこの場合も条件により、一方向につき３６０度以上数回転まで可能である。
【００２３】
このガイドローラを用いて、テープ心線を製造するには、前記と全く同様にガイドローラを光ファイバの心数分用意して、それぞれの光ファイバを、対応するそれぞれのガイドローラを走行させて一括樹脂被覆装置に導き、光ファイバを平行に集線すると同時に一括樹脂被覆する。これによって、個々の光ファイバがＳＺ捻回した状態でテープ心線内に収容される。
【００２４】
上記のようなガイドローラは各光ファイバ１本につき１個だけあれば良いが、光ファイバ１本当たり取付け方を異ならせた２個のガイドローラを用いて、ガイドローラを１個ずつ交互に光ファイバに接触させる方法も有効である。例えば図５（ａ）に示すように、中心線をずらした２個のガイドローラＡ、Ｂを縦列に並べておきガイドローラＡとガイドローラＢとを交互に接触させる、または図５（ｂ）に示すように、傾きを変えた２個のガイドローラＡ、Ｂを縦列に並べておきガイドローラＡとガイドローラＢとを交互に接触させることも有効である。なお、１個のガイドローラを、図５のガイドローラＡ、ガイドローラＢの状態に周期的に変化させてもよい。
【００２５】
【実施例】
本発明により試作したテープ心線とそのＰＭＤ特性について説明する。光ファイバは紫外線硬化型樹脂で被覆された外径２５０μｍのもので、この光ファイバ４心をさらに紫外線硬化型樹脂で被覆し、厚さ４００μｍ、幅１１００μｍの光ファイバテープ心線を構成した。一括樹脂被覆装置の前段には図４に示したガイドローラを配置して、各光ファイバに捻りを与えた。
【００２６】
試作したテープ心線の、４心の光ファイバについてＰＭＤを測定したところ、０．１〜０．２ｐｓ／√ｋｍの結果が得られた。一方、同じ光ファイバを用いて、捻回無しで従来型のテープ心線も製造したが、そのＰＭＤは、０．２〜０．５ｐｓ／√ｋｍと大きく、光ファイバにＳＺ捻回を与える本発明により、ＰＭＤが著しく改善されることが確認された。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバにＳＺ捻回を与えて光ファイバテープ心線を構成することにより、従来ＰＭＤの値が大きくなる傾向があった光ファイバテープ心線において、ＰＭＤを小さい値に抑制することができる。また、一方向に継続する捻回ではないＳＺ捻回のため、光ファイバテープ心線全体が捻れてしまうようなことが無く、捻回の位相を４心の光ファイバで揃えたり、反転のピッチを同じにする等の特別の手段は何ら用いないので、個々の光ファイバの捻回が揃って、テープ心線全体を局部的に捻回させるようなことも起こり難い。つまり本発明では、特許文献１に示される発明のような個々の光ファイバの捻回量を制御するといった煩雑な操作は必要ない。さらに、ＳＺ捻回を与える製造は、設備も簡素なものでも良いので実施が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバテープ心線を説明する斜視図である。
【図２】本発明の光ファイバテープ心線を説明する断面図である。
【図３】ガイドローラにより光ファイバに捻回を与える方法の説明図である。
【図４】ガイドローラにより光ファイバに捻回を与える他の方法の説明図である。
【図５】２個のガイドローラにより光ファイバに捻回を与える方法の説明図である。
【符号の説明】
１：光ファイバ
２：テープ樹脂
３：テープ心線
４：ガイドローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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