改进的光缆制造技术

本说明书描述一种改进的光缆，其中该光缆横截面是圆形的，并且包含多个成束的光纤。该束可以包括随机排列的光纤或者以带状构形排列的光纤。该束嵌入机械地耦合到光纤的一个聚合物外套中。在一些实施例中，该外套相对较硬，并且故意制成附着到光纤束上。因此该外套介质作为一个有效应力转移介质，故意将光缆上的应力转移到光纤。本发明专利技术的光缆结构本质上是无间隙的，并且提供具有阻水能力的一个干燥的光缆。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有改进的光学传输特性的光缆。并且尤其涉及包含光纤束的以及用于减少弯曲损耗的光波传输光缆。
技术介绍
高容量光波传输光缆常常包括以带状或成束光纤构形组织的多个光纤。常规的成束光缆典型地在光缆芯处具有随机组织的两个或多个光纤。为了尽力增大光纤密度及空间效率，设计了光纤带。但是，其中光纤随机组织的光纤束仍被广泛使用，尤其是对于光纤数相对较少的情况。长久以来已经认识到光纤的弯曲是一个主要的信号损耗途径。弯曲半径(微弯曲)越小，越多的光逸出纤芯而损耗。当多个光纤排列在一个光缆中时，由于成束的光纤之间以及光纤与光缆套管之间机械地相互作用，微弯曲问题受该排列特性的影响。使用带状排列的光纤将该相互作用控制在某个程度，但是光纤带具有其自身的独特的微弯曲性质。在具有矩形截面的一个光纤带中，面外弯曲刚度比面内弯曲刚度低得多，导致所谓的优先弯曲轴。在其它的结果中，该优先弯曲特性会在光缆载荷过程中在该带中的某些光纤上造成非随机应力。这些应力会降低光缆中的光纤的信号传输特性。因此光纤带在成缆时提出特殊考虑。在光缆设计中还普遍认为控制微弯曲损耗的较好方法是使光纤与周围的光缆机械地去耦。这样，光缆上的机械碰撞和应力就不转移或者最低限度地转移到光纤上。为了达到这个目的已经使用了各种技术。早期方法包括将光纤或光纤束松散地放在一个相对较硬的管中。目的是允许光纤在管中“浮动”。在替代的设计中，光纤被包覆一个初次覆层，典型地为聚合物覆层，并且该覆层上施加一个光缆护套，同样典型地为聚合物。在这种情况下该初次覆层被制成柔软的，使得光缆受到的应力不会有效地转移到光缆内的光纤上。在针对同一目的的另一个设计中，光纤被涂覆一种凝胶，以减小光纤与周围的光缆护套之间的机械耦合。见2000年3月7日发布的美国专利号6,035,087。这里使用的术语“外套”定义为包围光纤的该初次介质。设计目的是使光纤去耦的光纤成缆技术仅获得一定的成功。这部分因为当光缆适度弯曲时，光缆内的成束光纤有翘曲或起皱的趋势。皱纹典型地在弯曲的内径上形成。鉴于弯曲本身可以具有相对较大的半径，该半径超过了将发生严重微弯曲损耗的范围，皱纹的弯曲小得多，并且容易转移到光纤上，导致微弯曲损耗。因此用于消除或减小成束光缆中的这些皱纹的技术将代表一项重大的技术进步。2001年11月13日发布的美国专利号6,317,542和2003年4月22日提出的申请系列号10/420,309中有用于光纤带光缆的覆层或外套的一个特别详尽的讨论。这些参考文件描述了各种实施例，其中敷形外套(conformalencasement)被用于光纤带堆栈。用于将光纤耦合到其余光缆结构的敷形外套的讨论与以下讨论有关，并且这些参考文件在这里一并作为参考。
技术实现思路
我们已经发现，与常规实践相反，增加光纤束与周围的光缆之间的耦合会提供意外的好处，并且减小光缆翘曲和起皱的趋势。如果光纤共同显示出一个优先弯曲轴，例如一个光纤带时，该效果尤其显著。增加的耦合和减小的微弯曲损耗是通过三个特征的组合实现的。首先，使用一个相对较高模量的外套。第二，促进光纤与外套之间的附着力。重要的是包围光纤束的一个相对较硬介质和光纤束与该周围介质之间的相对较高的附着力的组合，以允许光缆外部上的应力转移到光纤束。将应力转移到光纤束使得光纤束中的玻璃纤维被用作抗压强度构件。抑制光纤束光缆上的压缩应变明显减小了光纤束在弯曲半径内部形成皱纹的趋势。这种效果的量度是外套关于光纤束的收缩率，将在以下详细描述。敷形耦合外套的优点还适用于其它光纤束构形。一个例子是以紧密的排列，例如一个中心光纤周围六个光纤的六边形排列缠绕和组织的一束2～20个光纤。这些将在以下详细描述。可以发现本专利技术的光缆设计尤其适用于吹气式安装(air-blowninstallation)。附图说明图1是使光纤带堆栈成缆以减少堆栈到光缆结构的耦合的一种现有技术方法的透视图；图2是使光纤带堆栈成缆的第二现有技术方法的透视图；图3是一个示意图，显示当光缆适度弯曲时光纤带堆栈外套的起皱问题；图4是一个示意图，详细显示图3的皱纹；图5是本专利技术的光纤带光缆的一个实施例的透视图；图6是本专利技术的光纤带光缆的另一个实施例的透视图；图7给出图5的光纤带光缆的简图，显示与本专利技术特征的描述相关的尺寸；图8是一个示意图，显示本专利技术的光纤带光缆的剥离；图9是类似图5所示的具有十二个单元的一个光缆的横截面；图10是一个光缆的透视图，该光缆在一个耦合的外套中具有七个光纤的一个光纤束；以及图11显示具有一个附加的开伞索的图10的光缆。具体实施例方式如上所述，光纤束包括两个主要种类，随机成束的光纤，以及以带状构形组织的光纤。为了便于描述，并且因为光纤带在光缆性能方面给出了光纤束的一种特殊情况，以下描述将集中在光纤带光缆。但是，熟练的技术人员将理解许多描述同样适用于具有随机组织的光纤的光纤束。参考图1，显示光纤带堆栈11嵌在光缆护套中。光缆护套包括管12和管覆层13。在该例图中光纤带堆栈集合具有三条带，每条带具有六个光纤。具有四个或八个以及更多光纤的带是常见的并且可以买到。应当理解这些数字是任意的，是为了示例。关于光纤带结构的更多细节见美国专利号4,900,126，这里一并作为参考。每条带的光纤数目可以从两个到大于二十个。堆栈中带的数目也可以与这里所述的三条带完全不同。这些数目将决定该堆栈的宽高比，即宽度比高度。光纤带可以叠加成带平面在堆栈的长尺寸方向或短尺寸方向。在后一种情况中，典型地光纤带比每条带的光纤多。因此应当认识到在本专利技术的上下文中，用于光纤带堆栈的很多种构形都是有用的。具有单条带的光缆也认为是在本专利技术的范围内。这些图中显示的排列仅仅是为了示例。在图1的实施例中，光纤堆栈11本质上与护套管12完全去耦。这是一种所谓的“松散管”集合，以允许光纤堆栈“浮动”在管中。当管中发生小的弯曲或凹陷时，它们最少地转移到光纤。图2显示另一种光纤带堆栈光缆设计。该设计的更多细节参考美国专利号6,317,542。21处显示该光纤带堆栈，一个初次外套22围绕该光纤带堆栈。第二覆层23显示在外套层22上形成。在该设计中，光缆外表面的应力通过两个途径与该光纤带堆栈去耦。一个是，外套层22由相对较软的材料制成。直观地，可以认识到，如果材料22是软的，它就是一种无效的力转移介质。这可以看作是图1的设计理论的扩展，图1中材料22是不存在的。用于减小光纤带堆栈与外套之间的力转移的第二个途径是减小光纤带堆栈与外套之间的附着力。如果该光纤带堆栈是自由的，可以在外套内滑动，则拉力和压力都较少有效地在它们之间耦合。另外，图2的光纤带堆栈光缆设计具有一个敷形外套。以下将详细讨论它的几个方面。但是，这里可以注意到，正象该光纤带堆栈具有一个优先弯曲轴一样，外套22和第二覆层23也具有优先弯曲轴，与光纤带堆栈的优先弯曲轴一致的轴。因此该设计具有一个极强的优先弯曲轴。部分由于此，如果光缆受到适度弯曲，外套则具有翘曲的趋势。这导致在外套中(也在第二覆层23中)形成皱纹。图3表示这种状态。光纤带光缆31显示具有半径约为R的弯曲。在31处显示在弯曲半径的内侧形成皱纹。该皱纹容易具有波纹图形，详见图4。显然，图4是图3的圆32的放大。虽然由半径R的相对较大弯曲导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
光缆，包括：（ａ）一个光纤束，包含多个纵向延伸的光纤，（ｂ）一个外套，具有实质上圆形的横截面，包裹该多个纵向延伸的光纤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯M布坎格拉，哈罗德P迪班，珍尼弗R米克斯，肯尼斯L泰勒尔，彼特A维曼，
申请(专利权)人：古河电子北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]