低偏波モード分散特性の光ファイバテープ心線及びその心線の動的粘弾性測定法
伝送速度が数Ｇｂ／ｓから数１０Ｇｂ／Ｓの高密度波長多重（ＤＷＤＭ）伝送システムに適用される低偏波モード分散特性の光ファイバテープ心線を提供する。光ファイバテープ心線の偏波モード分散が、その動的粘弾性の測定において求められる損失正接値（ｔａｎδ）と関係していることが判明した。特に分散シフトファイバを用いた場合の損失正接値を０．０８０以上、シングルモード光ファイバを用いた場合の損失正接値を０．０４２以上とすることで、偏波モード分散係数（ＰＭＤ係数）がＤＷＤＭ伝送システムを実現するに好適な０．３ｐｓ／√ｋｍ以下に抑えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、複数本の光ファイバ心線をテープ状に一体化した光ファイバテープ心線に関するものである。さらに詳しくは、伝送速度が数Ｇｂ／ｓから数１０Ｇｂ／ｓという高速伝送に適した光ファイバテープ心線に関するものである。
【背景技術】
インターネットの急速な普及や企業ネットワークの拡張により急激に通信需要が増大したことで中継網の容量が不足し始めていることから、光ファイバ網の一層の高速化、大容量化が強く求められている。これに対応するため、特に都市部において通信事業者所有の中継網に伝送容量を飛躍的に増やすことが可能な技術として光ファイバに多数の波長を入れる高密度波長多重（以下ＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）という）伝送技術が注目を浴び導入が進んでいる。
ＤＷＤＭ伝送技術とは、１本の光ファイバに波長が異なる複数の光信号を伝送する技術であり、１本の光ファイバの通信容量を飛躍的に高めることのできる技術である。特に、次世代の大容量・高速システムである１０Ｇｂ／ｓや４０Ｇｂ／ｓという高速伝送を行う場合は、通常の分散特性に加えて、偏波モード分散（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：略してＰＭＤ）の影響も加わるために、伝送時の波形劣化を招く要因はますます大きくなってきている。そのため、この偏波モード分散をいかに小さくするかが非常に重要になってきている。
偏波モード分散とは、光ファイバ内の複屈折率により生じる等価的な光軸｛速波軸（ｙ−偏波）または遅波軸（ｘ−偏波）｝と光軸の間（たとえば４５°）に光波が入射した場合に、直交する２つの偏波成分の屈折率が一致しないため、２つの偏波の間に群遅延時間差が生じ光パルスが広がる現象のことをいう。偏波モード分散の大きさは、コアの楕円化やわずかに存在する異方応力（側圧、曲げ、ねじれ、張力、および温度変化による熱応力など）により生じる直交偏波の長さ方向の群遅延時間差として表わされ、この群遅延時間差をＰＭＤ（単位：ｐｓ）と国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ：略してＩＴＵ）において定義されている。
その偏波モード分散を距離の平方根で割った値が偏波モード分散（ＰＭＤ）係数（単位：ｐｓ／√ｋｍ）と定義されている。また、この群遅延時間差のことをＤＧＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ，単位：ｐｓ）とも呼んでいる。
また、通信システムを構築する上で光ファイバ同士を接続しなければならないが、その接続方法には数種類ある。その中で、信頼性および接続特性の両面で優れている融着接続方法においては、一回の接続に要する時間が他の方法と比較して長いという欠点があった。これらケーブルの高密度化と融着接続時間の短縮化を図るために開発されたのが光ファイバテープ心線である。例えば、「Ｊ．Ｋｏｈｔａｌａ，Ｊ．ｔａｎｓｋａｎｅｎ，Ｐ．Ｆｉｃｋｌｉｎｇ，ａｎｄ Ｍ．Ｅｒｉｋｓｓｏｎ，”Ａ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｒｉｂｂｏｎ”，ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｉｒｅ Ｃａｂｌｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ’９１（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｕ．Ｓ．Ａ．），１９９１，ｐｐ．５５０−５５５．」に、その構造や製造方法が記載されている。
光ファイバテープ心線の一般的構造は、光ファイバ素線を横一列に配置し一体化したものである。例えば、光ファイバ素線は、直径１２５μｍの光ファイバ素線に、被覆層および数μｍの着色層を施して外径２５０μｍとしたものである。光ファイバ素線としては、石英系シングルモード光ファイバ、石英系マルチモード光ファイバ、分散シフト光ファイバ等があり、基本的にシリカガラスあるいはゲルマガラスを基本に構成されている。
一体化する方法としては、隣り合う光ファイバ素線を接着したものと隣り合う光ファイバ素線の周囲に被覆（テープ被覆層と呼ぶ）を施して一体化したものの２種類がある。１本の光ファイバテープ心線に収容される光ファイバ素線の数はＪＩＳ Ｃ ６８３８において、２，４，５，６，８，１０または１２本とすることと定められている。
このような光ファイバテープ心線の多数枚を集合してケーブル化して光ファイバケーブルを構成している。近年の光増幅技術の進展により、シングルモード光ファイバもしくは分散シフト光ファイバを用いて、数１００ｋｍ〜数１０００ｋｍもの無再生中継伝送が可能となっている。
しかし、このような長距離伝送を行うためには、特にＤＷＤＭ伝送システムにおいて偏波モード分散による光信号劣化が問題となるため、偏波モード分散が小さい光ファイバケーブルの実現が強く要求されている。伝送速度が数Ｇｂ／ｓ〜数１０Ｇｂ／ｓの伝送速度で数１００ｋｍ〜数１０００ｋｍもの長距離光増幅伝送を行うためには、光ファイバケーブルの偏波モード分散係数を、０．３ｐｓ／√ｋｍ以下、好ましくは０．２ｐｓ／√ｋｍ以下にする必要がある。
以上のようなことから、光ファイバテープ心線においても優れたＰＭＤ特性が要求されてきている。しかしながら、光ファイバ素線自体の偏波モード分散がたとえ優れていても、テープ化することによって、偏波モード分散が悪化してしまうという問題点があった。また、テープ形光ファイバ心線には、通常複数本の光ファイバ素線が収容されているが、各光ファイバ素線間においてもＰＭＤ特性に差があることも問題となっていた。このように光ファイバテープ心線の偏波モード分散は、特に遠距離伝送のＤＷＤＭ伝送システムにおいて十分なものでないのが現状であった。
本発明は、１０Ｇｂ／ｓや４０Ｇｂ／ｓといった高速伝送に対応する光ファイバテープ心線を提供するものである。
【発明の開示】
本発明は、光ファイバテープ心線の損失正接値から前記光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散値を求める工程を含むことを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法及び設計方法を提供するものである。
本発明に従う光ファイバテープ心線は、複数本の光ファイバ素線をテープ接合材で一体化した光ファイバテープ心線において、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．３ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする。特に複数本の樹脂被覆光ファイバ素線を横一列に配列した後、該光ファイバ素線のまわりに紫外線硬化樹脂をテープ接合材としてなる光ファイバテープ心線において、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．３ｐｓ／√ｋｍ以下、好ましくは０．２ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする。
これらの光ファイバテープ心線は、損失正接値の極大値が０．０８０以上より好ましくは０．０８５以上、あるいは、０．０４２以上より好ましくは０．０５０以上とすることにより好適に実現できる。特に光ファイバ素線として分散シフトファイバを用いた場合は損失正接値の極大値が０．０８０以上、光ファイバとしてシングルモード光ファイバを用いた場合は損失正接値の極大値は０．０４２以上とすることが好適である。
本発明は、紫外線硬化後の光ファイバテープ心線の動的粘弾性において、光ファイバ心線が入った状態で、光ファイバの軸方向に応力をかけることを特徴とする光ファイバテープ心線の動的粘弾性の測定方法および前記測定方法を含む光ファイバテープ心線の製造方法を提供する。
上述の光ファイバテープ心線を溝付きスペーサの溝の中に収容したことを特徴とするスロット型光ファイバケーブルを本発明は提供する。そのスロット型光ファイバケーブルの一例は溝付きスペーサのらせん方向が周期的に反転するＳＺらせん型の溝を有する溝付きスペーサで有るスロット型光ファイバケーブルである。
テープ用接合材の一例は、紫外線硬化樹脂であり、この紫外線硬化樹脂は光重合プレポリマー、光重合性モノマー及び光重合開始剤からなる。なお、テープ接合材は、その損失正接値が０．６０以上である樹脂であるよう選ぶことが好適である。
本発明に従う光ファイバテープ心線は、複数の光ファイバ心線各々の偏波モード分散係数値が０．３ｐｓ／√ｋｍ以下となるようテープ用接合材が規定されている。
本発明に従う光ファイバテープ心線の構成の一例は、テープ用接合材が該複数の光ファイバ素線全体を被覆しているカプセル形構造である。
本発明に従う高密度波長多重（ＤＷＤＭ）システムは、複数の光信号のための第１の光合分波器、複数の光信号のための第１の光合分波器及び第１と第２の光合分波器の間に配設された上述の光ファイバテープ心線又はその光ファイバテープ心線を収容した光ファイバケーブルからなり、その伝送路上の信号伝送速度は数Ｇｂ／Ｓ〜数１０Ｇｂ／Ｓである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、引張型動的粘弾性測定システムの概要図であり、第２図は、本発明の光ファイバテープ心線試料の測定用治具を示す図であり、第３図は、光ファイバテープ心線の動的粘弾性の測定結果の一例を説明する図であり、第４図は、本発明の光ファイバテープ心線の製造装置の概略構成図であり、第５図は、光ファイバテープ心線のカプセル形構造の一例を示す図であり、第６Ａ図は、光ファイバテープ心線のエッジボンド形構造の一例を示す図であり、第６Ｂ図は、光ファイバテープ心線のエッジボンド形構造の他の例を示す図であり、第７図は、本発明の光ファイバテープ心線の偏波モード分散係数と損失正接値を示す図であり、第８図は、本発明のＤＷＤＭシステムを示す図であり、第９図は、本発明の光ファイバテープ心線を収容したスロット型光ファイバケーブルを示す図であり、第１０図は、本発明の光ファイバテープ心線を収容したＳＺらせん型スロット型光ファイバケーブルを示す図であり、第１１図は、２つの損失正接値に関し、ファイバ素線状態、テープ心線状態及びケーブル状態での変波モード分散係数を示す図であり、第１２図は、光ファイバテープ心線のカプセル形構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
光ファイバテープ心線の偏波モード分散を左右する要因の一つとしてテープ被覆層用材料を着目し、鋭意検討を行った。その結果、光ファイバ心線が入った状態で、光ファイバの軸方向に応力をかけて測定する光ファイバテープ心線の動的粘弾性の測定において求められる損失正接値（ｔａｎδ）はＰＭＤ係数に関係していることが判明し、特に分散シフトファイバを用いた場合の損失正接値を０．０８０以上、シングルモード光ファイバを用いた場合の損失正接値を０．０４２以上とすることによって、各光ファイバ素線のＰＭＤ係数を０，３ｐｓ／√ｋｍ以下に抑えられることを見出した。さらに好ましくは、分散シフトファイバを用いた場合の損失正接値を０．０８５以上、シングルモード光ファイバを用いた場合の損失正接値を０．０５０以上とすることによってＰＭＤ係数は０．２ｐｓ／√ｋｍ以下に抑えられることがわかった。
テープ接合材として例えば紫外線硬化樹脂が採用され、その紫外線硬化型樹脂の一例は、光重合性プレポリマー、光重合性モノマーおよび光重合開始剤からなり、光重合性プレポリマーとして、ウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリオールアクリレート樹脂、ブタジエンアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、シリコンアクリレート系樹脂などがあげられる。また、光重合用モノマーとしては、ビニルピロリドン、ヒドロキシエチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレート等があげられる。さらに、光重合開始剤としては、ベンゾフェノン系化合物、アシルフォスフィンオキシド系化合物、アセトフェノン系化合物があげられる。
（損失正接値の測定方法）
動的粘弾性とは、物体に周期的に変化する歪みまたは応力を加えたときに観測される粘弾性である。動的粘弾性を測定することによって、貯蔵弾性率（Ｇ’）、損失弾性率（Ｇ’’）、そして損失正接値（ｔａｎδ＝Ｇ’’／Ｇ’）のデータが得ることができる。貯蔵弾性率は物質の弾性要素、損失弾性率は物質の粘性要素を表現しており、損失正接値は損失弾性率を貯蔵弾性率で割った値で弾性要素と粘性要素のバランスを表している。完全な弾性体の場合、応力と歪が比例し、与えられた応力に対して遅れなく（位相差ゼロ）応力が検出される。一方、完全な粘性体の場合は、応力と歪み速度が比例するため、応力をｓｉｎ（ωｔ）で与えると応答の歪みは、−ｃｏｓ（ωｔ）＝ｓｉｎ（ωｔ−π／２）となり、応力に対して歪が１／４波長分（位相差π／２）遅れて検出される。
測定は試料に交流力を与えたときの、試料の変位量を検出し、試料に加えた交流力と検出した変位量からフーリエ演算処理を行い、位相差を求めるものである。一般的な高分子は完全弾性体と粘性体の中間を有し、位相差は０〜π／２の間となる。応力と歪みの関係を測定し、力学特性である弾性成分の貯蔵弾性率と粘性成分の損失弾性率の比を表す損失正接値を出力するものである。
光ファイバテープ心線の動的粘弾性における損失正接値は、第１図に示す引張型動的粘弾性装置を用いて求めた。ステーションＤＭＳ１からの指令により、交流関数発生器は交流信号を力発生器ＤＭＳ１７に印加する。力発生器ＤＭＳ１７は板バネＤＭＳ１３によりコンプライアンスの与えられているプローブＤＭＳ１４を交流駆動する。プローブは治具に設置のサンプルＤＭＳ１６に引張り応力を加える。このときサンプルの粘弾性は差動トランスセンサーＤＭＳ１２で変位として検知され、検知信号として変位検出回答ＤＭＳ５を介し、その交流成分はフーリエ変位検出器ＤＭＳ６及び振幅位相差演算器ＤＭＳ７で解析され、解析信号はステーションＤＭＳ１に送られて、貯蔵粘弾率（Ｇ′）、損失弾性率（Ｇ″）及び損失正接値（ｔａｎδ＝Ｇ″／Ｇ′）が得られる。尚、変位信号の直流成分は零位制御演算器ＤＭＳ４に送られ、ステップデータドライバＤＭＳ２を介してステップモータＤＭＳ１１を制御して、零位を設定する。又、その直流出力は直流関数発生器ＤＭＳ３を解して、交流力駆動信号に重ねられる。サンプルＤＭＳ１６は、温度検出器ＤＭＳ９と温度制御回路ＤＭＳ１０で制御されているヒータＤＭＳ１５によってサンプル温度が与えられている。
第２図は、引張型動的粘弾性装置に適用される治具を示す。テープ接合材２４と光ファイバ素線２５とからなる適当な長さに切断した光ファイバテープ心線試料２１の両端を、固定部材２２Ａと２２Ｂで固定し、固定部材に連結した引っ張りプローブ２３にて所定の周波数の交流力を試料２１の長軸方向に加える。光ファイバ素線が入った状態のまま光ファイバテープ心線試料を第２図のように固定することで、光ファイバの軸方向に応力をかけて粘弾性測定を行った。
その結果、光ファイバ素線が入った状態のまま光ファイバテープ心線の粘弾性測定を行って求めた損失正接値が、光ファイバテープ心線の偏波モード分散係数と相関係数が高いことが判明した。
（ＰＭＤ係数の測定方法）
偏波モード分散の測定は、ジョーンズマトリックス（ＪＭＥ）法によって行った。偏波モード分散の測定については、例えば、「波平宜敬，ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ（２０００）Ｎｏ．８，ｐｐ．１４６−１５７」に測定方法が記載してある。
以下の具体例について、損失正接値は、動的粘弾性装置として、（株）セイコーインスルメンツ製ＤＭＳ６１００（登録商標）を用い、光ファイバテープ心線を長さ約２０ｍｍに切断し、第２図に示したような引張型治具に固定し、第１図のシステムにて測定を行った。動的粘弾性は、光ファイバテープ心線構造体の温度に依存するから、試料温度を変えて、各温度での測定がなされた。測定は下記条件にて行った。
交流力の振動周波数：３３Ｈｚ
試料の昇温速度 ： ２℃／ｍｉｎ
本条件にて行った測定の一例を第３図に示す。８０〜１５０℃の温度範囲に損失正接値のピーク値（極大値）が現れることがわかる。この極大値における損失正接値を求めた。
また、テープ接合材に用いる紫外線硬化樹脂自体についても、ファイバ素線を含まない単なる長さ２０ｍｍのフィルム試料を作成し下記条件にて動的粘弾性を測定することで、同様に、損失正接値の最大値と最大値における温度を測定した。
交流力の振動周波数：３３Ｈｚ
試料の昇温速度 ： ２℃／ｍｉｎ
第４図は、本発明の一実施例の４心光ファイバテープ心線の製造装置の概略構成図である。４心の光ファイバ素線４１を光ファイバ素線集線ダイス４２にて横一列に配置し、テープ接合材用樹脂である紫外線硬化樹脂を供給装置４４から光ファイバ心線用ダイス４３に供給し、紫外線硬化樹脂で４心の光ファイバ素線４１をテープ状に被覆するように一体化し、その後紫外線硬化炉４５で樹脂を硬化させる。ベルトキャプスタン４６を経由して完成した光ファイバテープ心線４８を巻取ボビン４７に巻き取る。本装置を用いて外径２５５μｍの光ファイバ心線４心を横一列に配列し、テープ接合用紫外線硬化樹脂で被覆した後、紫外線硬化させることによって、第５図に示したような幅１．１２ｍｍ、高さ０．３３ｍｍのカプセル形構造の光ファイバテープ心線を製造した。４心の光ファイバ心線についてジョーンズマトリックス法を用いて偏波モード分散係数を求めた。４心のうち偏波モード分散（ＰＭＤ）係数が一番高いものの値（即ち、収容されている複数のファイバ素線のうちで最も高いＰＭＤ係数を持つファイバのＰＭＤ係数値）をこの光ファイバテープ心線の偏波モード分散係数値とした。
第５図に示す構成の光ファイバテープ心線を例１から例８までの８種類制作し上述の方法で損失正接値および偏波モード分散値の最大値を測定した。例１から例８の光ファイバテープ心線は紫外線硬化樹脂ＡからＧをテープ接合材として分散シフト光ファイバ、あるいはシングルモード光ファイバをテープ状に接合したものである。また、紫外線硬化樹脂ＡからＧについては上述したように長さ２０ｍｍのフィルム試料としても損失正接値の最大値および最大値における温度を測定した。フィルム資料の測定においては窒素中において照度２００ｍＷ／ｃｍ２、５００ｍＪ／ｃｍ２にて紫外線射することによって、厚さ２００μｍのフィルムを作成し、上述の動的粘弾性測定方法で動的粘弾性を測定し損失正接値を求めた。
（例１）テープ接合材として樹脂Ａを、光ファイバとして分散シフト光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例２）テープ接合材として樹脂Ｂを、光ファイバとして分散シフト光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例３）テープ接合材として樹脂Ｃを、光ファイバとして分散シフト光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例４）テープ接合材として樹脂Ｄを、光ファイバとして分散シフト光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例５）テープ接合材として樹脂Ｅを、光ファイバとして分散シフト光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例６）テープ接合材として樹脂Ｂを、光ファイバとしてシングルモード光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例７）テープ接合材として樹脂Ｆを、光ファイバとしてシングルモード光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例８）テープ接合材として樹脂Ｇを、光ファイバとしてシングルモード光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
上記結果を表１にまとめて示し、偏波モード分散係数と光ファイバテープ心線の損失正接値の関係をグラフ化したものを第７図に示している。
第７図から見られるように、偏波モード分散係数が０．３ｐｓ／√ｋｍ以下になる損失正接値は、分散シフトファイバを用いた場合は０．０８０以上、シングルモード光ファイバを用いた場合は０．０４２以上である。樹脂ＡとＢを用いた例１及び例２及び例６の構成において所望の偏波モード分散係数が得られている。即ち、例１と２と６は本発明実施例であり、例３、４、５、７は比較例である。又、テープ用被覆材自体の損失正接値を高くすることも偏波モード分散係数の低減に有効であり、該係数を０．６０以上に選択したときも０．３ｐｓ／√ｋｍ以上の所望の偏波モード分散係数が得られる傾向にある。ここで、本発明実施例１と２および６の樹脂ＡとＢはそれぞれジェイエスアール（ＪＳＲ）株式会社のＲ３０５９Ｙ１（グレード名）とＲ３１９４（グレード名）である。比較例３、４及び５の樹脂Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧは樹脂Ａ、Ｂとは異なる組成のものであった。
尚、本発明の第５図のような４心の光ファイバ心線周囲をラップ用接合材で被覆したカプセル型に構成する場合、各寸法はＪＩＳで規定されているようにテープ厚０．２５±０．０８〜０．４０±０．０８ｍｍ、テープ幅１．０１±０．１２とするのが一般的であるが例えば直径１６５μｍの細径光ファイバ素線を用いる場合、４心以外の心数を採用する場合、その他収納スペース上の事情などにより適宜変更することができる。各テープ心線間の隙間についてもほとんど隙間のないもの（第５図）でも良いし、若干の隙間を有するもの（第１２図）であってもよい。
また、本発明の第５図のような光ファイバ心線周囲をラップ用接合材で被覆したカプセル型の他に、第６Ａ図と第６Ｂ図で示すようなタイプの光ファイバテープ心線構造にも適用される。第６Ａ図と第６Ｂ図の構造は、隣り合う光ファイバ素線をテープ用接合材で接着したものである。
第８図は、本発明の光ファイバテープ心線を収容した光ファイバケーブル伝送線８１を、光合分波器８０Ａと８０Ｂ間に配置したＤＷＤＭシステム構成を示す。伝送線８１上で光信号はλ１、λ２…λ２は多重化され、伝送速度数Ｇｂ／ｓ〜数十Ｇｂ／Ｓ（例えば、１０Ｇｂ／ｓ、４０Ｇｂ／ｓ）で情報パルスが伝送される。
第８図の伝送係の実施例として配設されるケーブル構造に、上述の本発明に係る光ファイバテープ心線が収容される。スロット型光ケーブルとした例を第９図に示す。樹脂等からなるスペーサ９３の外周に複数条の溝（スロット）９４が形成されている。この溝９４各々内に本発明に係る平板状の光ファイバ心線を複数枚積層して収容している。９１は光ファイバ素線であり、９５は銅線等のテンション材である。このようなスロット型光ケーブル自体の構造は、例えば特開平２−２８２７０９号に開示されている。実施例の１つとしてこのスペーサ９３の外周の複数条の溝９４は、ＳＺ螺旋型である。本発明に係る光ファイバテープ心線はこの螺旋溝内に収容される。そして、この螺旋状の溝は、螺旋方向が周期的に反転するように形成されている。このような構成ケーブルを第１０図に示すが、このようなＳＺスロット型の構成自体は例えば特開平２−２８２７０９号に開示されている。スペーサ１１１の外周にらせん状の溝１１３が形成され、溝１１２のポイント１１３がらせん方向の反転部であり、ポイント１１４が反転部中央部である。反転部１１３から次の反転部迄がらせんピッチである。このようならせん方向が周期的に反転する溝１１３内に本発明に係る平板状の光ファイバテープ心線が収容され、光ファイバケーブルを構成する。このような光ファイバケーブル構造は、ケーブルの曲げに対する光ファイバの歪みを軽減することができる。本発明に係る光ファイバテープ心線によってこのようなスロット型ケーブルを構成している。
第１１図は、分散シフト光ファイバを用いた場合におけるファイバ素線状態、そのファイバ素線を含むテープ心線状態及びそのテープ心線を含むＳＺスロット型ケーブル状態を構成したときの、それぞれの偏波モード分散（ＰＭＤ）係数を示している。例２のテープ心線の損失正接値の極大値ｔａｎδ＝０．０８８の場合と、例３のｔａｎδ＝０．０７７の場合を示す。即ち、伝送路としてのケーブル状態で良好なＰＭＤ特性を得るには、ファイバ素線そのもののＰＭＤに加えテープ心線状態でのＰＭＤ特性も重要であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
以上説明したように、本発明の光ファイバテープ心線によれば、光ファイバテープ心線で測定した損失正接値が高いほど偏波モード分散係数を小さくすることができることがわかった。これにより、伝送時におけるパルスの拡がりを抑えることができるので、伝送速度が数Ｇｂ／ｓから数１０Ｇｂ／ｓという高速伝送に適した光ファイバテープ心線を供給することができ、長距離無再生のＤＷＤＭシステムが構築され得る。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【技術分野】
本発明は、複数本の光ファイバ心線をテープ状に一体化した光ファイバテープ心線に関するものである。さらに詳しくは、伝送速度が数Ｇｂ／ｓから数１０Ｇｂ／ｓという高速伝送に適した光ファイバテープ心線に関するものである。
【背景技術】
インターネットの急速な普及や企業ネットワークの拡張により急激に通信需要が増大したことで中継網の容量が不足し始めていることから、光ファイバ網の一層の高速化、大容量化が強く求められている。これに対応するため、特に都市部において通信事業者所有の中継網に伝送容量を飛躍的に増やすことが可能な技術として光ファイバに多数の波長を入れる高密度波長多重（以下ＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）という）伝送技術が注目を浴び導入が進んでいる。
ＤＷＤＭ伝送技術とは、１本の光ファイバに波長が異なる複数の光信号を伝送する技術であり、１本の光ファイバの通信容量を飛躍的に高めることのできる技術である。特に、次世代の大容量・高速システムである１０Ｇｂ／ｓや４０Ｇｂ／ｓという高速伝送を行う場合は、通常の分散特性に加えて、偏波モード分散（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：略してＰＭＤ）の影響も加わるために、伝送時の波形劣化を招く要因はますます大きくなってきている。そのため、この偏波モード分散をいかに小さくするかが非常に重要になってきている。
偏波モード分散とは、光ファイバ内の複屈折率により生じる等価的な光軸｛速波軸（ｙ−偏波）または遅波軸（ｘ−偏波）｝と光軸の間（たとえば４５°）に光波が入射した場合に、直交する２つの偏波成分の屈折率が一致しないため、２つの偏波の間に群遅延時間差が生じ光パルスが広がる現象のことをいう。偏波モード分散の大きさは、コアの楕円化やわずかに存在する異方応力（側圧、曲げ、ねじれ、張力、および温度変化による熱応力など）により生じる直交偏波の長さ方向の群遅延時間差として表わされ、この群遅延時間差をＰＭＤ（単位：ｐｓ）と国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ：略してＩＴＵ）において定義されている。
その偏波モード分散を距離の平方根で割った値が偏波モード分散（ＰＭＤ）係数（単位：ｐｓ／√ｋｍ）と定義されている。また、この群遅延時間差のことをＤＧＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ，単位：ｐｓ）とも呼んでいる。
また、通信システムを構築する上で光ファイバ同士を接続しなければならないが、その接続方法には数種類ある。その中で、信頼性および接続特性の両面で優れている融着接続方法においては、一回の接続に要する時間が他の方法と比較して長いという欠点があった。これらケーブルの高密度化と融着接続時間の短縮化を図るために開発されたのが光ファイバテープ心線である。例えば、「Ｊ．Ｋｏｈｔａｌａ，Ｊ．ｔａｎｓｋａｎｅｎ，Ｐ．Ｆｉｃｋｌｉｎｇ，ａｎｄ Ｍ．Ｅｒｉｋｓｓｏｎ，”Ａ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｒｉｂｂｏｎ”，ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｉｒｅ Ｃａｂｌｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ’９１（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｕ．Ｓ．Ａ．），１９９１，ｐｐ．５５０−５５５．」に、その構造や製造方法が記載されている。
光ファイバテープ心線の一般的構造は、光ファイバ素線を横一列に配置し一体化したものである。例えば、光ファイバ素線は、直径１２５μｍの光ファイバ素線に、被覆層および数μｍの着色層を施して外径２５０μｍとしたものである。光ファイバ素線としては、石英系シングルモード光ファイバ、石英系マルチモード光ファイバ、分散シフト光ファイバ等があり、基本的にシリカガラスあるいはゲルマガラスを基本に構成されている。
一体化する方法としては、隣り合う光ファイバ素線を接着したものと隣り合う光ファイバ素線の周囲に被覆（テープ被覆層と呼ぶ）を施して一体化したものの２種類がある。１本の光ファイバテープ心線に収容される光ファイバ素線の数はＪＩＳ Ｃ ６８３８において、２，４，５，６，８，１０または１２本とすることと定められている。
このような光ファイバテープ心線の多数枚を集合してケーブル化して光ファイバケーブルを構成している。近年の光増幅技術の進展により、シングルモード光ファイバもしくは分散シフト光ファイバを用いて、数１００ｋｍ〜数１０００ｋｍもの無再生中継伝送が可能となっている。
しかし、このような長距離伝送を行うためには、特にＤＷＤＭ伝送システムにおいて偏波モード分散による光信号劣化が問題となるため、偏波モード分散が小さい光ファイバケーブルの実現が強く要求されている。伝送速度が数Ｇｂ／ｓ〜数１０Ｇｂ／ｓの伝送速度で数１００ｋｍ〜数１０００ｋｍもの長距離光増幅伝送を行うためには、光ファイバケーブルの偏波モード分散係数を、０．３ｐｓ／√ｋｍ以下、好ましくは０．２ｐｓ／√ｋｍ以下にする必要がある。
以上のようなことから、光ファイバテープ心線においても優れたＰＭＤ特性が要求されてきている。しかしながら、光ファイバ素線自体の偏波モード分散がたとえ優れていても、テープ化することによって、偏波モード分散が悪化してしまうという問題点があった。また、テープ形光ファイバ心線には、通常複数本の光ファイバ素線が収容されているが、各光ファイバ素線間においてもＰＭＤ特性に差があることも問題となっていた。このように光ファイバテープ心線の偏波モード分散は、特に遠距離伝送のＤＷＤＭ伝送システムにおいて十分なものでないのが現状であった。
本発明は、１０Ｇｂ／ｓや４０Ｇｂ／ｓといった高速伝送に対応する光ファイバテープ心線を提供するものである。
【発明の開示】
本発明は、光ファイバテープ心線の損失正接値から前記光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散値を求める工程を含むことを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法及び設計方法を提供するものである。
本発明に従う光ファイバテープ心線は、複数本の光ファイバ素線をテープ接合材で一体化した光ファイバテープ心線において、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．３ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする。特に複数本の樹脂被覆光ファイバ素線を横一列に配列した後、該光ファイバ素線のまわりに紫外線硬化樹脂をテープ接合材としてなる光ファイバテープ心線において、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．３ｐｓ／√ｋｍ以下、好ましくは０．２ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする。
これらの光ファイバテープ心線は、損失正接値の極大値が０．０８０以上より好ましくは０．０８５以上、あるいは、０．０４２以上より好ましくは０．０５０以上とすることにより好適に実現できる。特に光ファイバ素線として分散シフトファイバを用いた場合は損失正接値の極大値が０．０８０以上、光ファイバとしてシングルモード光ファイバを用いた場合は損失正接値の極大値は０．０４２以上とすることが好適である。
本発明は、紫外線硬化後の光ファイバテープ心線の動的粘弾性において、光ファイバ心線が入った状態で、光ファイバの軸方向に応力をかけることを特徴とする光ファイバテープ心線の動的粘弾性の測定方法および前記測定方法を含む光ファイバテープ心線の製造方法を提供する。
上述の光ファイバテープ心線を溝付きスペーサの溝の中に収容したことを特徴とするスロット型光ファイバケーブルを本発明は提供する。そのスロット型光ファイバケーブルの一例は溝付きスペーサのらせん方向が周期的に反転するＳＺらせん型の溝を有する溝付きスペーサで有るスロット型光ファイバケーブルである。
テープ用接合材の一例は、紫外線硬化樹脂であり、この紫外線硬化樹脂は光重合プレポリマー、光重合性モノマー及び光重合開始剤からなる。なお、テープ接合材は、その損失正接値が０．６０以上である樹脂であるよう選ぶことが好適である。
本発明に従う光ファイバテープ心線は、複数の光ファイバ心線各々の偏波モード分散係数値が０．３ｐｓ／√ｋｍ以下となるようテープ用接合材が規定されている。
本発明に従う光ファイバテープ心線の構成の一例は、テープ用接合材が該複数の光ファイバ素線全体を被覆しているカプセル形構造である。
本発明に従う高密度波長多重（ＤＷＤＭ）システムは、複数の光信号のための第１の光合分波器、複数の光信号のための第１の光合分波器及び第１と第２の光合分波器の間に配設された上述の光ファイバテープ心線又はその光ファイバテープ心線を収容した光ファイバケーブルからなり、その伝送路上の信号伝送速度は数Ｇｂ／Ｓ〜数１０Ｇｂ／Ｓである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、引張型動的粘弾性測定システムの概要図であり、第２図は、本発明の光ファイバテープ心線試料の測定用治具を示す図であり、第３図は、光ファイバテープ心線の動的粘弾性の測定結果の一例を説明する図であり、第４図は、本発明の光ファイバテープ心線の製造装置の概略構成図であり、第５図は、光ファイバテープ心線のカプセル形構造の一例を示す図であり、第６Ａ図は、光ファイバテープ心線のエッジボンド形構造の一例を示す図であり、第６Ｂ図は、光ファイバテープ心線のエッジボンド形構造の他の例を示す図であり、第７図は、本発明の光ファイバテープ心線の偏波モード分散係数と損失正接値を示す図であり、第８図は、本発明のＤＷＤＭシステムを示す図であり、第９図は、本発明の光ファイバテープ心線を収容したスロット型光ファイバケーブルを示す図であり、第１０図は、本発明の光ファイバテープ心線を収容したＳＺらせん型スロット型光ファイバケーブルを示す図であり、第１１図は、２つの損失正接値に関し、ファイバ素線状態、テープ心線状態及びケーブル状態での変波モード分散係数を示す図であり、第１２図は、光ファイバテープ心線のカプセル形構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
光ファイバテープ心線の偏波モード分散を左右する要因の一つとしてテープ被覆層用材料を着目し、鋭意検討を行った。その結果、光ファイバ心線が入った状態で、光ファイバの軸方向に応力をかけて測定する光ファイバテープ心線の動的粘弾性の測定において求められる損失正接値（ｔａｎδ）はＰＭＤ係数に関係していることが判明し、特に分散シフトファイバを用いた場合の損失正接値を０．０８０以上、シングルモード光ファイバを用いた場合の損失正接値を０．０４２以上とすることによって、各光ファイバ素線のＰＭＤ係数を０，３ｐｓ／√ｋｍ以下に抑えられることを見出した。さらに好ましくは、分散シフトファイバを用いた場合の損失正接値を０．０８５以上、シングルモード光ファイバを用いた場合の損失正接値を０．０５０以上とすることによってＰＭＤ係数は０．２ｐｓ／√ｋｍ以下に抑えられることがわかった。
テープ接合材として例えば紫外線硬化樹脂が採用され、その紫外線硬化型樹脂の一例は、光重合性プレポリマー、光重合性モノマーおよび光重合開始剤からなり、光重合性プレポリマーとして、ウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリオールアクリレート樹脂、ブタジエンアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、シリコンアクリレート系樹脂などがあげられる。また、光重合用モノマーとしては、ビニルピロリドン、ヒドロキシエチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレート等があげられる。さらに、光重合開始剤としては、ベンゾフェノン系化合物、アシルフォスフィンオキシド系化合物、アセトフェノン系化合物があげられる。
（損失正接値の測定方法）
動的粘弾性とは、物体に周期的に変化する歪みまたは応力を加えたときに観測される粘弾性である。動的粘弾性を測定することによって、貯蔵弾性率（Ｇ’）、損失弾性率（Ｇ’’）、そして損失正接値（ｔａｎδ＝Ｇ’’／Ｇ’）のデータが得ることができる。貯蔵弾性率は物質の弾性要素、損失弾性率は物質の粘性要素を表現しており、損失正接値は損失弾性率を貯蔵弾性率で割った値で弾性要素と粘性要素のバランスを表している。完全な弾性体の場合、応力と歪が比例し、与えられた応力に対して遅れなく（位相差ゼロ）応力が検出される。一方、完全な粘性体の場合は、応力と歪み速度が比例するため、応力をｓｉｎ（ωｔ）で与えると応答の歪みは、−ｃｏｓ（ωｔ）＝ｓｉｎ（ωｔ−π／２）となり、応力に対して歪が１／４波長分（位相差π／２）遅れて検出される。
測定は試料に交流力を与えたときの、試料の変位量を検出し、試料に加えた交流力と検出した変位量からフーリエ演算処理を行い、位相差を求めるものである。一般的な高分子は完全弾性体と粘性体の中間を有し、位相差は０〜π／２の間となる。応力と歪みの関係を測定し、力学特性である弾性成分の貯蔵弾性率と粘性成分の損失弾性率の比を表す損失正接値を出力するものである。
光ファイバテープ心線の動的粘弾性における損失正接値は、第１図に示す引張型動的粘弾性装置を用いて求めた。ステーションＤＭＳ１からの指令により、交流関数発生器は交流信号を力発生器ＤＭＳ１７に印加する。力発生器ＤＭＳ１７は板バネＤＭＳ１３によりコンプライアンスの与えられているプローブＤＭＳ１４を交流駆動する。プローブは治具に設置のサンプルＤＭＳ１６に引張り応力を加える。このときサンプルの粘弾性は差動トランスセンサーＤＭＳ１２で変位として検知され、検知信号として変位検出回答ＤＭＳ５を介し、その交流成分はフーリエ変位検出器ＤＭＳ６及び振幅位相差演算器ＤＭＳ７で解析され、解析信号はステーションＤＭＳ１に送られて、貯蔵粘弾率（Ｇ′）、損失弾性率（Ｇ″）及び損失正接値（ｔａｎδ＝Ｇ″／Ｇ′）が得られる。尚、変位信号の直流成分は零位制御演算器ＤＭＳ４に送られ、ステップデータドライバＤＭＳ２を介してステップモータＤＭＳ１１を制御して、零位を設定する。又、その直流出力は直流関数発生器ＤＭＳ３を解して、交流力駆動信号に重ねられる。サンプルＤＭＳ１６は、温度検出器ＤＭＳ９と温度制御回路ＤＭＳ１０で制御されているヒータＤＭＳ１５によってサンプル温度が与えられている。
第２図は、引張型動的粘弾性装置に適用される治具を示す。テープ接合材２４と光ファイバ素線２５とからなる適当な長さに切断した光ファイバテープ心線試料２１の両端を、固定部材２２Ａと２２Ｂで固定し、固定部材に連結した引っ張りプローブ２３にて所定の周波数の交流力を試料２１の長軸方向に加える。光ファイバ素線が入った状態のまま光ファイバテープ心線試料を第２図のように固定することで、光ファイバの軸方向に応力をかけて粘弾性測定を行った。
その結果、光ファイバ素線が入った状態のまま光ファイバテープ心線の粘弾性測定を行って求めた損失正接値が、光ファイバテープ心線の偏波モード分散係数と相関係数が高いことが判明した。
（ＰＭＤ係数の測定方法）
偏波モード分散の測定は、ジョーンズマトリックス（ＪＭＥ）法によって行った。偏波モード分散の測定については、例えば、「波平宜敬，ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ（２０００）Ｎｏ．８，ｐｐ．１４６−１５７」に測定方法が記載してある。
以下の具体例について、損失正接値は、動的粘弾性装置として、（株）セイコーインスルメンツ製ＤＭＳ６１００（登録商標）を用い、光ファイバテープ心線を長さ約２０ｍｍに切断し、第２図に示したような引張型治具に固定し、第１図のシステムにて測定を行った。動的粘弾性は、光ファイバテープ心線構造体の温度に依存するから、試料温度を変えて、各温度での測定がなされた。測定は下記条件にて行った。
交流力の振動周波数：３３Ｈｚ
試料の昇温速度 ： ２℃／ｍｉｎ
本条件にて行った測定の一例を第３図に示す。８０〜１５０℃の温度範囲に損失正接値のピーク値（極大値）が現れることがわかる。この極大値における損失正接値を求めた。
また、テープ接合材に用いる紫外線硬化樹脂自体についても、ファイバ素線を含まない単なる長さ２０ｍｍのフィルム試料を作成し下記条件にて動的粘弾性を測定することで、同様に、損失正接値の最大値と最大値における温度を測定した。
交流力の振動周波数：３３Ｈｚ
試料の昇温速度 ： ２℃／ｍｉｎ
第４図は、本発明の一実施例の４心光ファイバテープ心線の製造装置の概略構成図である。４心の光ファイバ素線４１を光ファイバ素線集線ダイス４２にて横一列に配置し、テープ接合材用樹脂である紫外線硬化樹脂を供給装置４４から光ファイバ心線用ダイス４３に供給し、紫外線硬化樹脂で４心の光ファイバ素線４１をテープ状に被覆するように一体化し、その後紫外線硬化炉４５で樹脂を硬化させる。ベルトキャプスタン４６を経由して完成した光ファイバテープ心線４８を巻取ボビン４７に巻き取る。本装置を用いて外径２５５μｍの光ファイバ心線４心を横一列に配列し、テープ接合用紫外線硬化樹脂で被覆した後、紫外線硬化させることによって、第５図に示したような幅１．１２ｍｍ、高さ０．３３ｍｍのカプセル形構造の光ファイバテープ心線を製造した。４心の光ファイバ心線についてジョーンズマトリックス法を用いて偏波モード分散係数を求めた。４心のうち偏波モード分散（ＰＭＤ）係数が一番高いものの値（即ち、収容されている複数のファイバ素線のうちで最も高いＰＭＤ係数を持つファイバのＰＭＤ係数値）をこの光ファイバテープ心線の偏波モード分散係数値とした。
第５図に示す構成の光ファイバテープ心線を例１から例８までの８種類制作し上述の方法で損失正接値および偏波モード分散値の最大値を測定した。例１から例８の光ファイバテープ心線は紫外線硬化樹脂ＡからＧをテープ接合材として分散シフト光ファイバ、あるいはシングルモード光ファイバをテープ状に接合したものである。また、紫外線硬化樹脂ＡからＧについては上述したように長さ２０ｍｍのフィルム試料としても損失正接値の最大値および最大値における温度を測定した。フィルム資料の測定においては窒素中において照度２００ｍＷ／ｃｍ２、５００ｍＪ／ｃｍ２にて紫外線射することによって、厚さ２００μｍのフィルムを作成し、上述の動的粘弾性測定方法で動的粘弾性を測定し損失正接値を求めた。
（例１）テープ接合材として樹脂Ａを、光ファイバとして分散シフト光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例２）テープ接合材として樹脂Ｂを、光ファイバとして分散シフト光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例３）テープ接合材として樹脂Ｃを、光ファイバとして分散シフト光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例４）テープ接合材として樹脂Ｄを、光ファイバとして分散シフト光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例５）テープ接合材として樹脂Ｅを、光ファイバとして分散シフト光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例６）テープ接合材として樹脂Ｂを、光ファイバとしてシングルモード光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例７）テープ接合材として樹脂Ｆを、光ファイバとしてシングルモード光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
（例８）テープ接合材として樹脂Ｇを、光ファイバとしてシングルモード光ファイバを用いた光ファイバテープ心線である。
上記結果を表１にまとめて示し、偏波モード分散係数と光ファイバテープ心線の損失正接値の関係をグラフ化したものを第７図に示している。
第７図から見られるように、偏波モード分散係数が０．３ｐｓ／√ｋｍ以下になる損失正接値は、分散シフトファイバを用いた場合は０．０８０以上、シングルモード光ファイバを用いた場合は０．０４２以上である。樹脂ＡとＢを用いた例１及び例２及び例６の構成において所望の偏波モード分散係数が得られている。即ち、例１と２と６は本発明実施例であり、例３、４、５、７は比較例である。又、テープ用被覆材自体の損失正接値を高くすることも偏波モード分散係数の低減に有効であり、該係数を０．６０以上に選択したときも０．３ｐｓ／√ｋｍ以上の所望の偏波モード分散係数が得られる傾向にある。ここで、本発明実施例１と２および６の樹脂ＡとＢはそれぞれジェイエスアール（ＪＳＲ）株式会社のＲ３０５９Ｙ１（グレード名）とＲ３１９４（グレード名）である。比較例３、４及び５の樹脂Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧは樹脂Ａ、Ｂとは異なる組成のものであった。
尚、本発明の第５図のような４心の光ファイバ心線周囲をラップ用接合材で被覆したカプセル型に構成する場合、各寸法はＪＩＳで規定されているようにテープ厚０．２５±０．０８〜０．４０±０．０８ｍｍ、テープ幅１．０１±０．１２とするのが一般的であるが例えば直径１６５μｍの細径光ファイバ素線を用いる場合、４心以外の心数を採用する場合、その他収納スペース上の事情などにより適宜変更することができる。各テープ心線間の隙間についてもほとんど隙間のないもの（第５図）でも良いし、若干の隙間を有するもの（第１２図）であってもよい。
また、本発明の第５図のような光ファイバ心線周囲をラップ用接合材で被覆したカプセル型の他に、第６Ａ図と第６Ｂ図で示すようなタイプの光ファイバテープ心線構造にも適用される。第６Ａ図と第６Ｂ図の構造は、隣り合う光ファイバ素線をテープ用接合材で接着したものである。
第８図は、本発明の光ファイバテープ心線を収容した光ファイバケーブル伝送線８１を、光合分波器８０Ａと８０Ｂ間に配置したＤＷＤＭシステム構成を示す。伝送線８１上で光信号はλ１、λ２…λ２は多重化され、伝送速度数Ｇｂ／ｓ〜数十Ｇｂ／Ｓ（例えば、１０Ｇｂ／ｓ、４０Ｇｂ／ｓ）で情報パルスが伝送される。
第８図の伝送係の実施例として配設されるケーブル構造に、上述の本発明に係る光ファイバテープ心線が収容される。スロット型光ケーブルとした例を第９図に示す。樹脂等からなるスペーサ９３の外周に複数条の溝（スロット）９４が形成されている。この溝９４各々内に本発明に係る平板状の光ファイバ心線を複数枚積層して収容している。９１は光ファイバ素線であり、９５は銅線等のテンション材である。このようなスロット型光ケーブル自体の構造は、例えば特開平２−２８２７０９号に開示されている。実施例の１つとしてこのスペーサ９３の外周の複数条の溝９４は、ＳＺ螺旋型である。本発明に係る光ファイバテープ心線はこの螺旋溝内に収容される。そして、この螺旋状の溝は、螺旋方向が周期的に反転するように形成されている。このような構成ケーブルを第１０図に示すが、このようなＳＺスロット型の構成自体は例えば特開平２−２８２７０９号に開示されている。スペーサ１１１の外周にらせん状の溝１１３が形成され、溝１１２のポイント１１３がらせん方向の反転部であり、ポイント１１４が反転部中央部である。反転部１１３から次の反転部迄がらせんピッチである。このようならせん方向が周期的に反転する溝１１３内に本発明に係る平板状の光ファイバテープ心線が収容され、光ファイバケーブルを構成する。このような光ファイバケーブル構造は、ケーブルの曲げに対する光ファイバの歪みを軽減することができる。本発明に係る光ファイバテープ心線によってこのようなスロット型ケーブルを構成している。
第１１図は、分散シフト光ファイバを用いた場合におけるファイバ素線状態、そのファイバ素線を含むテープ心線状態及びそのテープ心線を含むＳＺスロット型ケーブル状態を構成したときの、それぞれの偏波モード分散（ＰＭＤ）係数を示している。例２のテープ心線の損失正接値の極大値ｔａｎδ＝０．０８８の場合と、例３のｔａｎδ＝０．０７７の場合を示す。即ち、伝送路としてのケーブル状態で良好なＰＭＤ特性を得るには、ファイバ素線そのもののＰＭＤに加えテープ心線状態でのＰＭＤ特性も重要であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
以上説明したように、本発明の光ファイバテープ心線によれば、光ファイバテープ心線で測定した損失正接値が高いほど偏波モード分散係数を小さくすることができることがわかった。これにより、伝送時におけるパルスの拡がりを抑えることができるので、伝送速度が数Ｇｂ／ｓから数１０Ｇｂ／ｓという高速伝送に適した光ファイバテープ心線を供給することができ、長距離無再生のＤＷＤＭシステムが構築され得る。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の光ファイバ素線をテープ接合材で一体化した光ファイバテープ心線において、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．３ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項２】
複数本の樹脂被覆光ファイバ素線を横一列に配列した後、該光ファイバ素線のまわりに紫外線硬化樹脂をテープ接合材としてなる光ファイバテープ心線において、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．３ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項３】
請求項１または２いずれか一つに記載の光ファイバテープ心線において、前記テープ接合材として紫外線硬化樹脂が採用され、該紫外線硬化樹脂は、光重合性プレポリマー、光重合性モノマーおよび光重合開始剤からなり、該光重合性プレポリマーは、ウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリオールアクリレート樹脂、ブタジエンアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、シリコンアクリレート系樹脂の１つ又はその組合せからなり、該光重合用モノマーはビニルピロリドン、ヒドロキシエチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレートの１つ又はその組合せからなり、該光重合開始剤は、ベンゾフェノン系化合物、アシルフォスフィンオキシド系化合物、アセトフェノン系化合物の１つ又はその組合せからなる光ファイバテープ心線。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線において、光ファイバテープ心線状態での損失正接値の極大値が０．０４２以上であることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線に於いて、光ファイバテープ心線状態での損失正接値の極大値が０．０５０以上で、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．２ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線において、光ファイバ素線としてシングルモード光ファイバを用いたことを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線において、光ファイバ素線として分散シフト光ファイバを用いたことを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項８】
請求項１乃至３いずれか１項に記載の光ファイバテープ心線において、光ファイバテープ心線状態での損失正接値の極大値が０．０８０以上であることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項９】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線に於いて、光ファイバテープ心線状態での損失正接値の極大値が０．０８５以上で、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．２ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項１０】
請求項８又は９のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線において、光ファイバ素線として分散シフト光ファイバを用いたことを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項１１】
テープ用接合材が該複数の光ファイバ素線全体を被覆しているカプセル形構造である請求項１〜１０の１に記載の光ファイバテープ心線。
【請求項１２】
請求項１〜１１の１に記載の光ファイバテープ心線を溝付きスペーサの溝の中に収容したことを特徴とするスロット型光ファイバケーブル。
【請求項１３】
請求項１２記載のスロット型光ファイバケーブルに於いて、溝付きスペーサのらせん方向が周期的に反転するＳＺらせん型の溝を有する溝付きスペーサで有ることを特徴とするスロット型光ファイバケーブル。
【請求項１４】
複数の光信号のための第１の合分波器、複数の光信号のための第２の光合分波器及び該第１と第２の光号分波器間に配置された伝送路とからなる高密度波長多重（ＤＷＤＭ）システムにおいて、
該伝送路は請求項１〜１０の１に記載の光ファイバテープ心線からなることを特徴とする高密度波長多重システム。
【請求項１５】
複数の光信号のための第１の合分波器、複数の光信号のための第２の光合分波器及び該第１と第２の光号分波器間に配置された伝送路とからなる高密度波長多重（ＤＷＤＭ）システムにおいて、
該伝送路は請求項１２又は１３に記載の光ファイバケーブルからなることを特徴とする高密度波長多重システム。
【請求項１６】
複数本の樹脂被覆光ファイバ素線を横一列に配列した後、該光ファイバ素線のまわりに紫外線硬化樹脂を被覆層として塗布してなる光ファイバテープ心線であって、紫外線硬化後の該光ファイバテープ心線の動的粘弾性の測定方法において、光ファイバ素線が入った光ファイバテープ心線の状態で、光ファイバの軸方向に応力をかけることを特徴とする光ファイバテープ心線の動的粘弾性の測定方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の測定方法により光ファイバテープ心線の動的粘弾性を測定する工程を含む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１８】
光ファイバテープ心線の損失正接値から前記光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散値を求める工程を含む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１９】
光ファイバテープ心線の損失正接値から前記光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散値を求める工程を含むことを特徴とする光ファイバテープ心線の設計方法。
【請求項１】
複数本の光ファイバ素線をテープ接合材で一体化した光ファイバテープ心線において、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．３ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項２】
複数本の樹脂被覆光ファイバ素線を横一列に配列した後、該光ファイバ素線のまわりに紫外線硬化樹脂をテープ接合材としてなる光ファイバテープ心線において、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．３ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項３】
請求項１または２いずれか一つに記載の光ファイバテープ心線において、前記テープ接合材として紫外線硬化樹脂が採用され、該紫外線硬化樹脂は、光重合性プレポリマー、光重合性モノマーおよび光重合開始剤からなり、該光重合性プレポリマーは、ウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリオールアクリレート樹脂、ブタジエンアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、シリコンアクリレート系樹脂の１つ又はその組合せからなり、該光重合用モノマーはビニルピロリドン、ヒドロキシエチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレートの１つ又はその組合せからなり、該光重合開始剤は、ベンゾフェノン系化合物、アシルフォスフィンオキシド系化合物、アセトフェノン系化合物の１つ又はその組合せからなる光ファイバテープ心線。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線において、光ファイバテープ心線状態での損失正接値の極大値が０．０４２以上であることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線に於いて、光ファイバテープ心線状態での損失正接値の極大値が０．０５０以上で、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．２ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線において、光ファイバ素線としてシングルモード光ファイバを用いたことを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線において、光ファイバ素線として分散シフト光ファイバを用いたことを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項８】
請求項１乃至３いずれか１項に記載の光ファイバテープ心線において、光ファイバテープ心線状態での損失正接値の極大値が０．０８０以上であることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項９】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線に於いて、光ファイバテープ心線状態での損失正接値の極大値が０．０８５以上で、該光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散の最大値を０．２ｐｓ／√ｋｍ以下とすることを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項１０】
請求項８又は９のいずれか１項に記載の光ファイバテープ心線において、光ファイバ素線として分散シフト光ファイバを用いたことを特徴とする光ファイバテープ心線。
【請求項１１】
テープ用接合材が該複数の光ファイバ素線全体を被覆しているカプセル形構造である請求項１〜１０の１に記載の光ファイバテープ心線。
【請求項１２】
請求項１〜１１の１に記載の光ファイバテープ心線を溝付きスペーサの溝の中に収容したことを特徴とするスロット型光ファイバケーブル。
【請求項１３】
請求項１２記載のスロット型光ファイバケーブルに於いて、溝付きスペーサのらせん方向が周期的に反転するＳＺらせん型の溝を有する溝付きスペーサで有ることを特徴とするスロット型光ファイバケーブル。
【請求項１４】
複数の光信号のための第１の合分波器、複数の光信号のための第２の光合分波器及び該第１と第２の光号分波器間に配置された伝送路とからなる高密度波長多重（ＤＷＤＭ）システムにおいて、
該伝送路は請求項１〜１０の１に記載の光ファイバテープ心線からなることを特徴とする高密度波長多重システム。
【請求項１５】
複数の光信号のための第１の合分波器、複数の光信号のための第２の光合分波器及び該第１と第２の光号分波器間に配置された伝送路とからなる高密度波長多重（ＤＷＤＭ）システムにおいて、
該伝送路は請求項１２又は１３に記載の光ファイバケーブルからなることを特徴とする高密度波長多重システム。
【請求項１６】
複数本の樹脂被覆光ファイバ素線を横一列に配列した後、該光ファイバ素線のまわりに紫外線硬化樹脂を被覆層として塗布してなる光ファイバテープ心線であって、紫外線硬化後の該光ファイバテープ心線の動的粘弾性の測定方法において、光ファイバ素線が入った光ファイバテープ心線の状態で、光ファイバの軸方向に応力をかけることを特徴とする光ファイバテープ心線の動的粘弾性の測定方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の測定方法により光ファイバテープ心線の動的粘弾性を測定する工程を含む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１８】
光ファイバテープ心線の損失正接値から前記光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散値を求める工程を含む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１９】
光ファイバテープ心線の損失正接値から前記光ファイバテープ心線内の光ファイバの偏波モード分散値を求める工程を含むことを特徴とする光ファイバテープ心線の設計方法。
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０２５３４６
【国際公開日】平成１６年３月２５日（２００４．３．２５）
【発行日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５３５９３４（Ｐ２００４−５３５９３４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／０１１５７９
【国際出願日】平成１５年９月１０日（２００３．９．１０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１６年３月２５日（２００４．３．２５）
【発行日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／０１１５７９
【国際出願日】平成１５年９月１０日（２００３．９．１０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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