(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エルビウムドープ光ファイバ心線の前後に通常の通信用光ファイバ心線を高強度融着接続し、該融着接続点を樹脂で覆って光ファイバ心線とほぼ同等の外径にして光増幅機能付き光ファイバ心線となし、
少なくとも１本の前記光増幅機能付き光ファイバ心線及びこれと同数の通常の通信用光ファイバ心線を用いてケーブル化した
ことを特徴とする海底光ケーブル。
【請求項２】
表面にカーボンコートを施したエルビウムドープ光ファイバ心線を用いたことを特徴とする請求項１記載の海底光ケーブル。
【請求項３】
光増幅機能付き光ファイバ心線及び通常の通信用光ファイバ心線をテープ心線化したことを特徴とする請求項１もしくは２記載の海底光ケーブル。
【請求項４】
ケーブル内の融着接続点の位置に対応するケーブル表面に位置マーカーを施したことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の海底光ケーブル。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか記載の海底光ケーブルを陸上の各端局装置との接続部に、その光増幅機能付き光ファイバ心線を登り回線として、また、通常の光ファイバ心線を下り回線として設置し、
前記登り回線を端局装置内の励起光源及び受光器に接続するとともに下り回線を端局装置内の通信用光源に接続した
ことを特徴とする無中継光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長距離無中継光通信に適した海底光ケーブル及びこれを用いた無中継光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ケーブルを用いた無中継光通信方式として、従来、図１に示すように、海底の光中継器１０１にエルビウム（Ｅｒ）ドープ光ファイバを用いた光ファイバアンプを収容し、陸上の端局装置１０２に励起光源を設置し、海底光ケーブル１０３中の通信用光ファイバ心線を用いて前記光ファイバアンプに信号光と異なる波長の励起光を波長多重して供給する方式、いわゆるリモートアンプ方式が実現されている。
【０００３】
通常、信号光としては波長１．５５μｍ帯もしくは１．３μｍ帯、励起光としては波長１．４８μｍ帯もしくは０．９８μｍが用いられている。なお、ＷＤＭ方式では、信号光として数波〜数１０波が用いられている。
【０００４】
この方式は、光増幅用光源（励起光源）を陸上に設置できるので、高価な高信頼海底用励起光源を用いなくても光通信システムを構成でき、また、高価な光中継器の監視回路も不要であり、中継光通信システムに比べ、低コストで高信頼なシステムを構成できるという特徴を有している。
【０００５】
前述した従来のシステムでは、図２に示す如く、光アンプとしてＥｒドープファイバ２０１を数１０ｍ、ボビンに巻いてテールファイバ２０２と融着接続し、光中継器の筐体２０３に収容していた。さらに、ジンバル２０４を介してテールファイバ２０２と海底光ケーブル１０３内の通信用光ファイバ心線２０５とを融着接続し、この融着接続点は筺体２０３と一体化されたケーブル引き留め端末２０６に収容していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この構成では高価なベリリウム銅を用いて、複雑な光中継器の筺体を作製していたため、システム全体に占める光中継器の筐体のコストが大きいという問題があり、一層の低コスト化が求められていた。
【０００７】
また、光中継器の筺体は前後のケーブル引き留め端末を含めた長さが３ｍ以上、重量が５００ｋｇ以上と大型で重量物であるため、運搬や船積みが容易でなかった。また、ケーブル引き留め端末におけるケーブル引き留め作業には８時間程度の時間と熟練を要していた。
【０００８】
一方、敷設面においては、ケーブルの敷設は通常５ノット以上の高速で行うが、光中継器の敷設時には船速を１ノット程度に落とす必要が生じ、この結果、光中継器の前後の敷設スラック調整が難しく、ケーブルキンクの要因となる恐れがあった。また、光中継器の前後は敷設同時埋設が困難なため、後埋設作業が必要となる等、コスト面及び信頼性面で多くの問題が生じる原因となっていた。
【０００９】
本発明の目的は、前述のような従来のリモートアンプ方式が抱える問題を根本的に解決できる海底光ケーブル及びこれを用いた無中継光通信システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の問題の多くは、光中継器の筐体中にＥｒドープ光ファイバ心線を収容することによって生じている。かかる問題を根本的に解決するため、本発明においては、ケーブルの製造に先立って、Ｅｒドープ光ファイバ心線の前後に通常の通信用光ファイバ心線を高強度融着接続して一連の光増幅機能付き光ファイバ心線となし、これを同数の通常の通信用光ファイバ心線と組み合わせてケーブル化することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の海底光ケーブルの製造方法を示すもので、図中、１はボビンＡに巻かれた数１０ｋｍ長の通常の通信用光ファイバ心線、２はボビンＢに巻かれた数１０ｍ長のＥｒドープ光ファイバ心線である。両者の素線同士を高強度融着接続して融着接続点３を形成し、該融着接続点３の周囲に樹脂（図示せず）を充填して光ファイバ心線と同等の外径に成形する。かかる高強度融着接続については特許第３０３６８８４号「融着点補強方法」の技術等を用いれば良い。
【００１２】
なお、通常、光ファイバ（素線）の外径は１２５μｍ、光ファイバ心線の外径は２５０μｍもしくは４００μｍである。
【００１３】
融着接続後、融着接続点３を含むＥｒドープファイバ心線２をボビンＡに巻き取る。
【００１４】
また、４はボビンＣに巻かれた他の通常の通信用ファイバ心線であり、前記同様の作業により、ボビンＡに巻き取られたＥｒドープファイバ心線２の他端と高強度融着接続し、該融着接続点の周囲に樹脂を充填して外径を光ファイバ心線と同等とし、ボビンＡもしくはＣに巻き取る。
【００１５】
この結果、前後の通常の通信用光ファイバ心線１−４間に数１０ｍのＥｒドープ光ファイバ心線２を接続した一連の光増幅機能付き光ファイバ心線が得られる。
【００１６】
なお、高強度融着接続後、２〜２．５％の伸び歪に相当する張力を融着接続点に与えてプルーフ試験を行っても良い。
【００１７】
また、Ｅｒドープ光ファイバ心線２として、石英クラッド表面にカーボン層を施したカーボンコート光ファイバ（ＣＣＦ）を用いても良い。カーボン層は心線周囲の水分のファイバ内への透過を抑えるので、ファイバのｎ値（機械的疲労のファイバ歪に対する依存性を示す定数）が１００以上となり、機械的疲労劣化に対する耐性を着しく改善することが可能で、優れた長期信頼性を得ることができる。また、カーボン層は心線周囲の水素成分のファイバ内への透過も抑えるので、水素による光損失増加も抑制することができ、長期に亘って初期の光損失を持続できる。
【００１８】
次に、本発明の海底光ケーブルの具体的な構造について説明する。
【００１９】
本発明の海底光ケーブルは、図４に示すように、前述した光増幅機能付き光ファイバ心線、例えば５をその融着接続点３ごと、これと同数の通常の通信用ファイバ心線、例えば６と組み合わせてケーブル（７）化することによって構成する。
【００２０】
図５は本発明の海底光ケーブルの実施の形態の一例、ここでは単心線を用いた例を示す。図中、９は光増幅機能付きファイバ心線５もしくは通常の通信用光ファイバ心線６、１０は金属製の耐圧パイプ、１１は鋼線よりなる抗張力体、１２はポリエチレン層である。
【００２１】
ケーブル構造の詳細について特に限定するものではないが、例えば特許第１４５６５８０号「海底光ケーブル」の構造等、伝送特性及び機械特性を満足する必要があることは言うまでもない。
【００２２】
また、図６は本発明の海底光ケーブルの実施の形態の他の例、ここでは前述した単心線をテープ心線化した後、ケーブル化した例を示す。図中、１３はテープ心線、１４はスロットロッドである。
【００２３】
ケーブル構造の詳細について特に限定するものではないが、例えば特開平６−２８１８４９号（特願平５−２９８００４号）「海底光ケーブル」の構造等、伝送特性及び機械特性を満足する必要があることは言うまでもない。
【００２４】
図７に本発明の海底光ケーブルを用いた無中継光通信システムの構成例を示す。本発明の無中継光通信システムでは長スパン化を図るため、登り回線と下り回線で別の光ファイバ心線、具体的には、陸上の各端局装置との接続部において、登り回線に光増幅機能付き光ファイバ心線５を、また、下り回線に通常の通信用光ファイバ心線６を用いることを特徴とする。図７では簡略化のため、これらを１心ずつ含む海底光ケーブル７を用いた場合を示す。
【００２５】
登り回線である光増幅機能付き光ファイバ心線５は端局装置内の受光器２０に接続され、同時に光カプラー２１を介して励起光源２２に接続される。一方、下り回線である通常の通信用光ファイバ心線６は通信用光源２３に接続される。
【００２６】
このような構成にすることによって、通常の通信用光ファイバ心線６のみを用いたケーブルに比べ、長スパンの３００ｋｍを超えるような長距離に亘って無中継伝送が可能となる。本構成例ではＥｒドープ光ファイバ心線２の左側に通信用光ファイバ心線４、右側に通信用光ファイバ心線１となる例を示したが、製造上の都合により左右が入れ替わる場合もある。
【００２７】
Ｅｒドープ光ファイバ心線２と励起光源２０との間の通常の通信用光ファイバ心線１のファイバ長はシステムによるが、概略２０〜３０ｋｍ程度である。通信用光ファイバ心線としては、例えばＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５４に定めるカットオフシフト型シングルモードファイバ等、曲げ特性に優れ、かつ純石英コアファイバ等、低損失なファイバを用いることによって、無中継伝送距離の長延化を図る。
【００２８】
Ｅｒドープ光ファイバ心線２のファイバ長は概略数１０ｍであるが、Ｅｒの濃度に依存して長短の制御が可能であり、システム設計上必要な光増幅率によって決定される。
【００２９】
なお、本発明の海底光ケーブルが用いられるのは、陸上の端局装置との接続部分のみであり、その間の海底光ケーブルは通常の通信用光ファイバ心線のみからなる海底光ケーブルが用いられる。
【００３０】
次に、船上修理作業時を想定する。
【００３１】
海底光ケーブルに障害が発生すると、船上から海面に垂らしたアンカーで海底光ケーブルを捕捉し、海面上に引き上げ、ケーブル同士の接続点の一端からケーブルを船内に回収して障害点を除去し、ケーブルの割り入れ接続を行い、海中に再敷設して修理作業を終了する。
【００３２】
この際、従来の技術では光中継器の筐体中にＥｒドープ光ファイバ心線を収容していたので、光アンプ部の確認は目視により容易であった。しかし、本発明に係る海底光ケーブルでは、Ｅｒドープ光ファイバ心線をケーブル中に収容しているため、外観からの確認が困難である。
【００３３】
かかる問題に対処するため、本発明ではＥｒドープ光ファイバ心線を収容したケーブル内の位置、具体的にはケーブル内の融着接続点の位置に対応するケーブル表面に、彩色テープや塗料によりマーキングを行い、外観確認を可能とする。
【００３４】
なお、ボビンＡ，Ｂ，Ｃに巻かれた光ファイバ心線のファイバ長は、光パルス遅延時間法や位相法等の光学的方法、距離カウンター等の機械的方法によって製造時に測長することができるので、ケーブル製造工程において該当位置を検出してマーキングを行うことは容易に達成できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ケーブルに光中継器の筐体のような不連続部を接続することなくリモートアンプ方式による無中継光通信システムの構成が可能となる。この結果、光中継器の筐体が不要となることによるシステムコストの低減、ケーブル運搬の容易化、ケーブル接続端末成形作業の省略、ケーブル敷設速度の向上、ケーブル敷設スラック制御の高精度化、敷設時のケーブルキンク発生の抑制、従来必要であった光中継器の周辺のケーブル埋設作業の省略等による、システムの信頼性の向上と設備費及び保守費の低減が可能となる等、システム全体に亘って著しい改善効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の無中継光通信システムの説明図
【図２】従来の光ファイバアンプを収容した光中継器の構成図
【図３】本発明の海底光ケーブルの製造方法を示す説明図
【図４】本発明の海底光ケーブルの概要を示す説明図
【図５】本発明の海底光ケーブルの実施の形態の一例を示す断面図
【図６】本発明の海底光ケーブルの実施の形態の他の例を示す断面図
【図７】本発明の海底光ケーブルを用いた無中継光通信システムの説明図
【符号の説明】
１，４，６：通常の通信用光ファイバ心線、２：Ｅｒドープ光ファイバ心線、３：融着接続点、５：光増幅機能付きファイバ心線、７：海底光ケーブル、９：光増幅機能付き光ファイバ心線もしくは通常の通信用光ファイバ心線、１０：耐圧パイプ、１１：抗張力体、１２：ポリエチレン層、１３：テープ心線、１４：スロットロッド、２０：受光器、２１：光カプラー、２２：励起光源、２３：通信用光源。
【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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【図６】
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【図７】
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