多心光ファイバケーブル

【課題】本発明の課題は、フォトニック結晶ファイバをケーブル外被内に弛緩状態で収容することにより、外力による光損失を軽減し、更に、細径・高密度・軽量かつ設計が容易な多心光ファイバケーブルを提供することにある。
【解決手段】本発明は、フォトニック結晶ファイバの外周に被覆を施した単心被覆光ファイバ３１を直線状に複数本配列し一括被覆した光ファイバテープ３２複数本を、長手方向に集合させると共に、ケーブル外被３５内に外被に対して余長を持たせて曲げながら収容したことを特徴とするものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニック結晶ファイバを複数本集合した多心光ファイバケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、多様で広帯域なマルチメディアサービスを提供するため、通信網に低損失・広帯域という特徴を持つ光ファイバが導入されている。光ファイバを通信網に用いる際には、光ファイバを束ねて、外被を施して光ファイバケーブルとして使用される。これまで、光ファイバケーブルの構造設計を行う際には、ケーブル製造時・敷設時及び長期使用時に光ファイバに加わる張力や曲げなどの外力に対して、（１）光ファイバの損失を増加させず、かつ、（２）長期信頼性を確保することが重要であった。すなわち、光ファイバに張力・曲げなどの外力が可能な限り加わらない構造の選定が重要な課題であった。特に、光ファイバの曲がりによる光損失増加を生じさせないような設計は重要となる。
【０００３】
図１３は従来の４心光ファイバテープを実装した１００心光ファイバケーブルの例を示す断面図である（例えば、特許文献１参照。）。図１３に示すように、プラスチックロッド１１の外周に溝（スロット）１２を設け、１つのスロット１２内に空隙部分を設けつつ、単心、４心または８心光ファイバテープ１３を複数実装し、外被１４を施した構造である。このプラスチックロッド１１や抗張力体１５によって外力から光ファイバを保護し、極力光ファイバには大きな力が加わらないようにしている。なお、光ファイバテープとは複数本の光ファイバを直線状に並べ、一括被覆を施したものである。通常、４本または８本の光ファイバが一括被覆された４心光ファイバテープまたは８心光ファイバテープが用いられている。
【０００４】
このような光ファイバケーブルを用いて通信網を構築するが、光ファイバの需要の増大に伴い、地下の管路やビル内の配管等が不足し、１つの管路や配管等に複数本の光ファイバケーブルを布設することもある。この場合、先に布設された光ファイバケーブル径によっては、管路や配管等の空隙が小さく所望の光ファイバケーブルが布設できないことが生じ、管路や配管を増設し、光ファイバケーブルを布設することがある。管路や配管等の増設には、多額の費用を要し、コストアップとなるため、より一層細径・高密度な光ファイバケーブルが望まれている。
【０００５】
一方、近年、光ファイバに関する研究開発も大幅に進展し、大容量のデータを高速に伝送するため、種々の光ファイバ構造および光ファイバシステムの提案が行われている。
【０００６】
図１４（ａ），（ｂ）はフォトニック結晶ファイバを示す断面図である（例えば、非特許文献１参照。）。図１４（ａ），（ｂ）に示すように、ガラスよりなる光ファイバ２１の中心部付近に多数個の空孔２２を設け、等価的に光ファイバ中心部よりも屈折率を下げることで中心部に光を閉じ込め導波させるフォトニック結晶ファイバと呼ばれる光ファイバが提案されている。この光ファイバは、光ファイバの零分散波長が幅広く変化するため可視領域での零分散、光ファイバを曲げたときの光損失増加を大幅に抑制できるなどのこれまでの光ファイバと異なった大きな特徴を有している。
【０００７】
図１５は従来型光ファイバとフォトニック結晶ファイバの曲げによる光損失増加特性比較を示す特性図である。図１５に示すように、従来型光ファイバと光ファイバ中心部に６個の空孔を設けた光ファイバの曲げによる光損失増加特性を比較したものであり、光ファイバ中心部に空孔を設けることで光を閉じこめ効果が増大し、光ファイバを曲げ半径５ｍｍまで曲げても光損失が増加しないことがわかる。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−２０４２１４号公報
【非特許文献１】周健他著「フォトニック結晶ファイバの宅内、ビル内配線への適用に関する検討」社団法人電子情報通信学会信学技報２００３年１月ｐ．４１−４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
１つの管路や配管内に複数本の光ファイバケーブルを布設できるようにするために、できるだけ細い光ファイバケーブルが望まれている。特に、既に光ファイバケーブル等が布設されている管路や配管内に新たに光ファイバケーブルを布設しようとする場合などには、空隙がなく、所望の光ファイバケーブルが布設できないという問題が生じている。このため、一層細径・高密度な光ファイバケーブルが必要となる。ケーブル内に極めて多数の光ファイバを高密度に収納する場合、曲げなどの外力による影響を軽減し、心線の識別を容易にするためにファイバ同士を撚り合わせる製造プロセスが必要である。また、ファイバテープを用いる場合には、外力や曲げの影響を軽減するためにプラスチックロッドを用いて、溝内にテープを積層させて収容し、ケーブルを構成しているが、プラスチックロッドがあるため、１００心程度の心線数で細径・高密度な光ファイバケーブルを実現することは困難である。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、曲げに対して光損失が増加しないフォトニック結晶ファイバを、ケーブル外被内に弛緩状態で収容することにより、外力による光損失を軽減し、更に、プラスチックロッドや抗張力体を省略して細径・高密度・軽量かつ設計が容易な光ファイバケーブルを実現し、既存管路の収容スペースの有効利用が可能となる多心光ファイバケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の多心光ファイバケーブルは、フォトニック結晶ファイバの外周に被覆を施した単心被覆光ファイバを直線状に複数本配列し一括被覆した光ファイバテープ複数本を、長手方向に集合させると共に、ケーブル外被内に外被に対して余長を持たせて曲げながら収容したことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明は、フォトニック結晶ファイバの外周に被覆を施した単心被覆光ファイバを集合した多心光ファイバケーブルであって、前記単心被覆光ファイバを複数本ストレートまたは撚り合わせて集合した外周に識別用糸またはテープを巻いた光ファイバ束の１本もしくは複数本を、長手方向に集合させると共に、ケーブル外被内に外被に対して余長を持たせて曲げながら収容したことを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明は、フォトニック結晶ファイバの外周に被覆を施した単心被覆光ファイバを集合した多心光ファイバケーブルであって、前記単心被覆光ファイバを複数本ストレートまたは撚り合わせて集合した外周に第１の識別用糸またはテープを巻いて第１の光ファイバ束を構成し、更に、前記第１の光ファイバ束を複数本ストレートまたは撚り合わせて集合した外周に第２の識別用糸またはテープを巻いた第２の光ファイバ束の１本もしくは複数本を、長手方向に集合させると共に、ケーブル外被内に外被に対して余長を持たせて曲げながら収容したことを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明は、前記多心光ファイバケーブルにおいて、外被内に光ファイバを螺旋状または波状にうねらせながら弛緩状態で収容したことを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明は、前記多心光ファイバケーブルにおいて、外被内に抗張力繊維を配置したことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明は、前記フォトニック結晶ファイバが曲げに対して光損失が増加しないという特徴を生かし、密に光ファイバを実装することにより細径・高密度・軽量な光ファイバケーブルが実現する。具体的には、長期信頼性の確保を考慮した設計のみで十分であり、従来、ケーブルに加わる外力などによって生じる光損失を軽減するためなどに用いられてきたプラスチックロッドなどを除き、フォトニック結晶ファイバを複数本配列したファイバテープまたはフォトニック結晶ファイバの単心被覆光ファイバを、ケーブル外被内に一定の弛みを持たせて収容することで、外力による光損失を軽減し、更に、光ファイバケーブル内における光ファイバ心線密度を可能な限り高めたことを特徴とする多心光ファイバケーブルである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の多心光ファイバケーブルにより、プラスチックロッドや抗張力体の省略が可能であり、細径・高密度・軽量かつ設計が容易な光ファイバケーブルが実現し、既存管路の収容スペースの有効利用が可能となり、新規光回線布設時に、土木設備投資にかかるコストを大幅に削減するとともに布設工事期間の大幅な短縮ができる。また、既存光ファイバケーブルのように撚り合わせが必要ないため、ケーブル製造プロセスの簡略化とコスト削減が期待できる。さらに、既存光ファイバケーブルよりも細径であることから、ケーブル取り回し性が向上し、ケーブル布設作業者の負担を軽減し、より迅速なケーブル布設が可能となることが期待できる。また、電柱間を架渉する際には、ケーブルが細径・軽量であるために、ケーブル自重による張力が軽減され、ケーブルの長期信頼性が向上するとともに、架空距離の延長も可能である。ケーブルに曲げが生じたときの歪みについても緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す横断面図、図２は本発明の第１の実施形態例に係るフォトニック結晶光ファイバテープを示す断面図、図３は本発明の第１の実施形態例に係るフォトニック結晶光ファイバテープの積層と識別用糸の巻き方を説明するための摸式図、図４は本発明の第１の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す縦断面図である。図２に示すように、フォトニック結晶光ファイバの外周に同心円状に被覆を施した単心被覆光ファイバ３１を直線状に複数本例えば４本配列し一括被覆した光ファイバテープ３２を構成し、図３に示すように、前記光ファイバテープ３２を複数本例えば３本長手方向に密に集合して積層し、３本積層した光ファイバテープ３２の外周に識別用糸または識別用テープ３３を巻いて光ファイバ束３４を構成する。次に、図１及び図４に示すように、前記光ファイバ束３４を７本ケーブル外被３５内に収容して多心光ファイバケーブル３６を構成する。この場合、光ファイバ束３４は、図１及び図４に示すように、光ファイバ束３４がケーブル外被３５内においてケーブル円周方向に自由に移動できるように、光ファイバ束３４とケーブル外被３５との間に空隙３７を設け、ケーブル外被３５による拘束力を弱くし弛緩状態に収容し、さらに光ファイバ束３４がケーブル長手方向にも自由に移動できるようにケーブル外被３５に対して一定の余長を持たせ、ケーブル外被３５内において、螺旋状または波状にうねらせながらまたは弛ませながら曲げて収容することにより、ケーブルに曲げや引張などの外力が加わった場合に光ファイバに加わる歪みを緩和することが可能である。
【００１９】
また、ケーブル外被３５内への光ファイバ束３４の収容数は７本に限定されるものではなく複数本の収容が可能である。なお、ケーブル外被３５内の空隙３７に抗張力繊維を配置して、機械的特性を向上させることも可能である。
【００２０】
また、図１に示すように、ケーブル外被３５には、２本の切り裂き紐３８が光ファイバケーブル中心に対して互いに対称の位置になるようにケーブル外被３５の内側近傍に埋め込まれている。前記切り裂き紐３８の埋め込み部のケーブル外被３５の厚さは、切り裂き紐３８の埋め込み部以外のケーブル外被３５の厚さよりも厚くなっている。このような構造とすることで、外部より切り裂き紐３８の位置がわかり、カッタ等を用いてケーブル外被３５を除去することができる。また、ケーブル外被３５の厚くなった部分を除去し、次に、浅い切れ目を形成させることで、切り裂き紐３８を容易に取り出し、ケーブル外被３５を引き裂けるため、分岐性にも優れている。
【００２１】
図５は本発明の第１の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルの他の例を示す横断面図である。図５に示すように、ケーブル外被３５内には、光ファイバケーブル中心に対して互いに対称の位置になるように抗張力体３９を配置することも可能で、張力などの外力に対する機械的特性を向上させることが可能である。
【００２２】
図６は本発明の第１の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルの他の異なる例を示す横断面図である。図６に示すように、多心光ファイバケーブル３６の外部に支持線４０を一体に設けた構造の光ファイバケーブルであり、架空設置時などにおける信頼性を向上させることが可能である。
【００２３】
図７は本発明の第２の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す横断面図、図８は本発明の第２の実施形態例に係るフォトニック結晶光ファイバを複数本集合して識別用糸の巻き方を説明するための摸式図、図９は本発明の第２の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す縦断面図である。図８に示すように、フォトニック結晶ファイバの外周に同心円状に被覆を施した単心被覆光ファイバ５１を複数本例えば４本長手方向に対してストレートに密に集合させ、４本集合させた単心被覆光ファイバ５１の外周に識別用糸または識別用テープ５２を巻いて第１の光ファイバ束５３を構成する。次に、図７及び図９に示すように、前記第１の光ファイバ束５３を複数本例えば７本ケーブル外被５４内に長手方向に対してストレートに密に集合させて多心光ファイバケーブル５５を構成する。この場合、前記第１の光ファイバ束５３は、ケーブル外被５４内においてケーブル円周方向に自由に移動できるよう、第１の光ファイバ束５３とケーブル外被５４との間に空隙５６を設け、ケーブル外被５４による拘束力を弱くし緩く収容し、さらに第１の光ファイバ束５３がケーブル長手方向にも自由に移動できるようにケーブル外被５４に対して一定の余長を持たせ、ケーブル外被５４内において、螺旋状または波状にうねらせながらまたは弛ませながら曲げて収容することにより、ケーブルに曲げや引張などの外力が加わった場合に光ファイバに加わる歪みを緩和することが可能である。５７は切り裂き紐である。
【００２４】
また、ケーブル外被５４内への第１の光ファイバ束５３の収容数は７本に限定されるものではなく１本もしくは複数本の収容が可能である。また、第１の光ファイバ束５３は単心被覆光ファイバ５１を複数本撚り合わせて密に集合させた外周に識別用糸または識別用テープを巻いて構成してもよい。また、ケーブル外被５４内の空隙５６に抗張力繊維を配置して、機械的特性を向上させることも可能である。
【００２５】
なお、ケーブル外被５４中に抗張力体を設けてもよく、また、多心光ファイバケーブル５５と一体にケーブル支持線を配置することも可能である。
【００２６】
図１０は本発明の第３の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す横断面図、図１１は本発明の第３の実施形態例に係るフォトニック結晶光ファイバの光ファイバ束を複数本集合して識別用糸の巻き方を説明するための摸式図、図１２は本発明の第３の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す縦断面図である。図８に示すように、単心被覆光ファイバ５１を４本長手方向に対してストレートに集合させ、その外周に識別用糸または識別用テープ５２を巻いて第１の光ファイバ束５３を構成し、更に図１１に示すように、前記第１の光ファイバ束５３を複数本例えば４本長手方向に対してストレートに密に集合させた外周に識別用糸または識別用テープ６１を巻いて第２の光ファイバ束６２を構成する。次に図１０及び図１２に示すように、前記第２の光ファイバ束６２を複数本例えば７本ケーブル外被６３内に長手方向に対してストレートに密に集合収容して多心光ファイバケーブル６４を構成する。前記第２の光ファイバ束６２はケーブル外被６３内においてケーブル円周方向に自由に移動できるよう、第２の光ファイバ束６２とケーブル外被６３との間に空隙６５を設け、ケーブル外被６３による拘束力を弱くして緩く収容し、さらに第２の光ファイバ束６２がケーブル長手方向にも自由に移動できるようにケーブル外被６３に対して一定の余長を持たせ、螺旋状または波状にうねらせながらまたは弛ませながら曲げて収容することにより、ケーブルに曲げや引張などの外力が加わった場合に光ファイバに加わる歪みを緩和することが可能である。６６は切り裂き紐である。
【００２７】
また、ケーブル外被６３内への第２の光ファイバ束６２の収容数は７本に限定されるものではなく１本もしくは複数本の収容が可能である。また、第２の光ファイバ束６２は第１の光ファイバ束５３を複数本撚り合わせて密に集合させた外周に識別用糸または識別用テープを巻いて構成してもよい。また、ケーブル外被６３内の空隙６５に抗張力繊維を配置して、機械的特性を向上させることも可能である。
【００２８】
なお、ケーブル外被６３中に抗張力体を設けてもよく、また、多心光ファイバケーブル６４と一体にケーブル支持線を配置することも可能である。
【００２９】
以上のように本実施形態例に係る多心光ファイバケーブルによれば、プラスチックロッドや抗張力体の省略が可能であり、細径・高密度・軽量かつ設計が容易な光ファイバケーブルが実現し、既存管路の収容スペースの有効利用が可能となり、新規光回線布設時に、土木設備投資にかかるコストを大幅に削減するとともに布設工事期間の大幅な短縮ができる。また、既存光ファイバケーブルのように撚り合わせが必要ないため、ケーブル製造プロセスの簡略化とコスト削減が期待できる。さらに、既存光ファイバケーブルよりも細径であることから、ケーブル取り回し性が向上し、ケーブル布設作業者の負担を軽減し、より迅速なケーブル布設が可能となることが期待できる。また、電柱間を架渉する際には、ケーブルが細径・軽量であるために、ケーブル自重による張力が軽減され、ケーブルの長期信頼性が向上するとともに、架空距離の延長も可能である。ケーブルに曲げが生じたときの歪みについても緩和することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施形態例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す横断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態例に係るフォトニック結晶光ファイバテープを示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態例に係るフォトニック結晶光ファイバテープの積層と識別用糸の巻き方を説明するための摸式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す縦断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルの他の例を示す横断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルの他の異なる例を示す横断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す横断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態例に係るフォトニック結晶光ファイバを複数本集合して識別用糸の巻き方を説明するための摸式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す横断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態例に係るフォトニック結晶光ファイバの光ファイバ束を複数本集合して識別用糸の巻き方を説明するための摸式図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態例に係る多心光ファイバケーブルを示す縦断面図である。
【図１３】従来の４心光ファイバテープを実装した１００心光ファイバケーブルの例を示す断面図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）はフォトニック結晶ファイバを示す断面図である。
【図１５】従来型光ファイバとフォトニック結晶ファイバの曲げによる光損失増加特性比較を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３２】
３１…単心被覆光ファイバ、３２…光ファイバテープ、３３…識別用糸または識別用テープ、３４…光ファイバ束、３５…ケーブル外被、３６…多心光ファイバケーブル、３７…空隙、３８…切り裂き紐。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトニック結晶ファイバの外周に被覆を施した単心被覆光ファイバを直線状に複数本配列し一括被覆した光ファイバテープ複数本を、長手方向に集合させると共に、ケーブル外被内に外被に対して余長を持たせて曲げながら収容したことを特徴とする多心光ファイバケーブル。
【請求項２】
フォトニック結晶ファイバの外周に被覆を施した単心被覆光ファイバを集合した多心光ファイバケーブルであって、前記単心被覆光ファイバを複数本ストレートまたは撚り合わせて集合した外周に識別用糸またはテープを巻いた光ファイバ束の１本もしくは複数本を、長手方向に集合させると共に、ケーブル外被内に外被に対して余長を持たせて曲げながら収容したことを特徴とする多心光ファイバケーブル。
【請求項３】
フォトニック結晶ファイバの外周に被覆を施した単心被覆光ファイバを集合した多心光ファイバケーブルであって、前記単心被覆光ファイバを複数本ストレートまたは撚り合わせて集合した外周に第１の識別用糸またはテープを巻いて第１の光ファイバ束を構成し、更に、前記第１の光ファイバ束を複数本ストレートまたは撚り合わせて集合した外周に第２の識別用糸またはテープを巻いた第２の光ファイバ束の１本もしくは複数本を、長手方向に集合させると共に、ケーブル外被内に外被に対して余長を持たせて曲げながら収容したことを特徴とする多心光ファイバケーブル。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の多心光ファイバケーブルにおいて、外被内に光ファイバを螺旋状または波状にうねらせながら弛緩状態で収容したことを特徴とする多心光ファイバケーブル。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の多心光ファイバケーブルにおいて、外被内に抗張力繊維を配置したことを特徴とする多心光ファイバケーブル。

【図１】