CN100432731C - 防止光纤回缩的缓冲管耦合圈 - Google Patents

Abstract

一种安装光缆(31)的方法，该光缆(31)包括设置在缓冲管(33)中的诸如光纤的至少一个通信元件以及一个环绕的护套。该方法包括以下步骤：在一段预定长度(37)上暴露缓冲管(33)的一部分；以及将缓冲管(33)的暴露部分形成为具有至少一个环圈的第一耦合圈(38)。该光缆安装方法通过利用由暴露的缓冲管(33)形成的至少一个耦合圈(38)避免了在光缆端部的光纤回缩，并且有利于生成具有小直径圈的耦合圈端部，对于更有效的安装需要较少的光缆，并且为了端部在视觉上更令人愉快还规定了耦合圈(38)将位于接合器(40)之中。更佳地，在光缆(31)的每一端都形成耦合圈(38)，并且使得耦合圈(38)位于接合器(40)中。

Description

防止光纤回缩的缓冲管耦合圈

技术领域

本发明涉及光纤光缆的端部，用缓冲管耦合圈将光纤和缓冲管耦合，从而防止光纤回缩。

背景技术

光纤回缩指的是当光缆承受拉伸负荷时，光纤向光缆中的移动。当光纤没有正当地和光缆耦合时，会出现光纤回缩。当光缆纵向伸展时，光纤希望保持它们在未拉紧的状态，并且如果它们没有充分与光缆耦合，光纤的端头将会回缩进光缆。

光纤回缩通常出现在中心管光纤光缆。在光缆的中心，中心管光缆一般包括在缓冲管内的散纤维。增强构件通常位于缓冲管的外部，通常嵌入外部护套。中心管光缆还可以包括多个光纤束、带或者甚至更小的缓冲管。该中心缓冲管通常被称为芯管，芯缓冲管或者甚至内护套。

当在两个端部点之间安装光缆时，该光缆将承受张力。一种安装是架空安装，其中由于该光缆的重力以及其它由风和在光缆上形成的冰等造成的负荷，该光缆承受张力。当承受这些负荷时，拉长了光缆。在光缆中的增强构件控制拉长量。如果在光缆内的元件是恰当地耦合在一起，则它们将拉长相同的量。增强构件、护套、缓冲管和光纤都将同样地拉长。然而，如果这些元件未耦合在一起，则这些元件有可能发生互不相同的运动。为了减轻应变，光缆内的元件有可能发生相对移动。一个公知的例子是在中心缓冲管内具有散光纤的中心管光缆。在该缓冲管内，这些光纤通常被松散地嵌入在填充凝胶中。

图1A-图1C中，说明了光纤10和光缆12之间的相互作用。图1A中，示出了在光缆12上没有张力情况。这里，光缆的应变和光纤的应变都为零。注意在该状态下光缆和光纤的长度是相同的。参看图1B，其中所示的情况是：光缆承受张力并且光纤10和光缆12充分耦合在一起。在这种情况下，由于张力的作用，光缆被拉长了，拉长量为14。然而，由于光纤和光缆充分耦合在一起，光缆应变等于光纤应变。因此，光纤和光缆的相对长度不变，并且没有观察到回缩。最后，在图1C所示的情况下，光纤10和光缆12并没有十分充分地耦合在一起。因此，当施加张力时，光缆拉长了，拉长量为16，而光纤并没有拉长相同的量。这种充分耦合的缺乏使得了光纤回缩进光缆。

光纤回缩可以导致网络功能的严重破坏。在架空安装的情况下，光缆段的末端被连接到接合器。增强构件保证光缆在接合器内的安全。当由于下垂、风、冰或者其它因素拉伸负荷施加到光缆时，该负荷将由增强构件承受。如果光纤没有充分地耦合到光缆，光纤会在光缆的中央腔中轴向地自由移动。如果光纤能够自由移动，能够使得当光纤回缩进光缆时从接合器中拉出。这使接合器产生问题，并且严重地，若非有害地，影响光纤和光缆的光学性能。

已经开发了多种方法来防止光纤回缩。这些方法包括在光缆的末端应用胶水之类的密封剂以便将光缆元件结合在一起；在接合器中留出额外的松驰量来补偿回缩；以及使用耦合圈。然而，每种传统的方法具有它们各自负面的一面。

更具体地，一种以前使用的解决光纤回缩的传统的方法是使用耦合圈，这种方法涉及将光缆的一部分形成一个环圈或多个环圈。这导致了内部光纤和缓冲管的摩擦耦合，从而防止光纤相对于光缆的其它构件发生移动。然而，由于光缆的最小弯曲半径由诸如护套和增强构件的光缆外部构件决定，因此传统耦合圈会相当大和笨重。这些传统耦合圈一般在直径上远超过1英尺(30.5cm)。这样大的耦合圈不是所期望的，因为当有些应用，例如光纤到户，需要在居住区安装这些光缆时，它们将引起人们视觉上的不快。而且，在许多情况下，由于接近其它光缆和/或可通行性的限制，不可能在电话架杆或电话线上制造大的圈。此外，传统圈要求使用相当长的光缆来形成大直径的圈，这导致了安装成本的增加。

因此，希望通过耦合光缆和光纤来防止光纤回缩，而没有传统方法中所具有的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种安装光缆的方法，该光缆包括设置在缓冲管中的至少一条光纤和环绕在该缓冲管上的护套，该光纤光缆具有最小弯曲半径，该方法包括以下步骤：在一段预定长度上暴露缓冲管的一部分；以及将缓冲管的暴露部分形成为至少具有一个环圈的第一耦合圈，其中该至少一个环圈的半径小于该光纤光缆的最小弯曲半径。更佳地，耦合圈位于光缆第一端的附近，以便能够在接合器中设置耦合圈。该方法还包括以下步骤：在一段预定长度上暴露缓冲管的第二部分，并且将缓冲管的第二暴露部分形成为至少具有一个环圈的第二耦合圈。更佳地，第二耦合圈设置在光缆的相对端并且位于第二接合器之中。

本发明进一步提供一种光纤光缆，包括至少一条光纤；缓冲管，其中设置有所述光纤；环绕该缓冲管的护套，其中缓冲管包括暴露部分，该暴露部分在一段预定长度上暴露在所述护套之外；以及耦合圈，其具有至少一个环圈，且由缓冲管的暴露部分形成，其中该光纤光缆具有最小弯曲半径，并且其中，该耦合圈的至少一个环圈的半径小于该光纤光缆的最小弯曲半径。

更佳地，本发明的光纤包括位于接合器中的第一耦合圈和第二耦合圈。有益的是，本发明提供一种耦合圈，具有比现有方法显著小的直径。而且，更小的耦合圈能够设置在盒内以便提供在视觉上更加令人愉快的光缆端部。

根据本发明的光缆端部还能够在时间和效率方面有所节省，以及在它们的安装时只需要更少的光缆。

参考下面的描述和所附的权利要求，这些和其它特征，方面，以及优点将变得更加清楚。

附图说明

图1A-图1C示出了一个光缆，以及当有连接和没有连接时，在光缆上张力的影响；

图2示出了包括在光缆端部中的具有施加力的耦合圈；

图3A和图3B示出了根据本发明的光缆和耦合圈端部的细节；

图4示出了光缆的安装，其中该光缆在具有两个耦合圈的端部点之间架空悬挂；

图5显示了一个图表，该图表描述了根据本发明的缓冲管耦合圈的测试结果。

具体实施方式

下面将参考图2-图5描述本发明。通过使用耦合圈，更佳地该耦合圈位于端部或接合器中，在光缆安装中可以防止光纤回缩。耦合圈工作的原理是利用圈的侧面摩擦，通常被称为牵引效应。图2说明了该牵引效应，其中需要抵消施加负荷F2的反作用力F1与摩擦因子(f)和圈的数量(θ)成指数关系。这种关系可以用下式表示：

F₂＝F₁e^fθ

图3A和图3B示出了根据本发明的光缆。光纤光缆的元件是针对于图3A描述的。光纤光缆31包括至少一根位于缓冲管33的光纤32，以及围绕该缓冲管的护套34。该光缆还可以包括增强构件35，它帮助转移光缆31上的负荷，并且可以用于保护到一个端部点的光缆。

转到图3B，示出了根据本发明的光纤光缆的端部。光缆31附于楔形夹36以支撑光缆的重量。例如，楔形夹36可以夹住光缆的增强构件。虽然示出了楔形夹，也可以采用其他支撑光缆重量的方法，其中包括附于光缆的增强构件的方法。

在预定的长度37上暴露了缓冲管33的一部分。暴露该缓冲管的方式不应损坏该缓冲管或其中设置的任何光纤。所选择的长度不是关键的，而是应该通过考虑要形成的圈所要求的长度和将要终止的光纤的末端所要求的长度来进行选择。如果该光缆包括除护套以外的任何外部构件，例如增强构件和铠装，应该在暴露该缓冲管时去除这些构件。

将缓冲管33的暴露部分形成为至少具有一个环圈的耦合圈38内。可以通过缠绕缓冲管33的预定长度37，将耦合圈38形成为直径实质上相等的多个环圈。多个环圈的使用增加了耦合作用。可以用至少一个扣件(未示出)来保证耦合圈38安全。耦合圈形成的精确位置不是关键。然而，如以下所讨论，更佳地，耦合圈位于光缆的末端，以使它们能够被容纳在接合器中。另外，在每个端部可以形成多于一个的耦合圈。而且，如果充分地支撑光缆的重量，则根据本发明的耦合圈可以位于光缆上的任何一点。

如前所述，由耦合圈得到的耦合作用与耦合圈中的环圈数有关。参考图5中所示的图表来说明该作用，其描述了在没有缓冲管耦合圈的情况下光纤的回缩以及当在光缆端部使用了1至5个环圈的缓冲管耦合圈时光纤的回缩，该光缆端部具有形成在光缆的每个末端的耦合圈，如图所示。水平轴表示在每个耦合圈中形成的环圈数，范围从零个环圈(无耦合圈)到具有五个环圈的耦合圈，并且垂直轴描述了观察到的光纤回缩的百分比。提供了在零分钟、30分钟、60分钟和120分钟时观察到的光纤回缩。在根本没有使用耦合圈(零环圈)的情况下，120分钟时发生0.38％的实质光纤回缩。该回缩是不可逆的。在具有单个环圈的缓冲管耦合圈的情况下，出现了光纤回缩的明显较小的百分比，其中光纤回缩的百分比在120分钟时为0.33％。而且，当利用具有两个环圈的缓冲管耦合圈时，在120分钟时观察到的光纤回缩小于0.10％。最后，在具有三到五个环圈的耦合圈的情况下，没有发生光纤回缩。

再次参考图3B，设置在暴露的缓冲管33内部的光纤(或多个光纤)在第一端部39处终止。有益的是，在其中需要使人视觉上愉快的安装中，例如在居住区域中光纤到户的安装，耦合圈38可以位于接合器40内部，以便隐藏端部，该安装中安装。

图4表示架空安装，其中光缆41悬挂在第一端部点42和第二端部点43之间。光缆41是适合于架空安装的具有与图3A描述的光纤光缆结构类似结构的光纤光缆，其中光缆的结构包括至少一个设置在缓冲管中的至少一根光纤，以及环绕缓冲管的护套，该缓冲管具有帮助转移在光缆上负载的增强构件。在发明人为Fitz等的美国专利No.6,459,837中描述了用于架空安装的光纤光缆的另一个例子，其公开的内容通过参考引入这里。

回到图4，提供了架空安装的进一步细节，其中在预定长度45上暴露光缆41的缓冲管44的第一部分。将暴露的缓冲管44的第一部分形成为具有至少一个环圈的第一耦合圈46。而且，在第二预定长度48上暴露缓冲管47的第二部分。将暴露的缓冲管47的第二部分形成为第二耦合圈49。如在前述的情况，通过将缓冲管44和缓冲管47的暴露部分缠绕成多个直径实质相同的环圈来形成耦合圈46和耦合圈49。

而且，如上所述，光缆41附在楔形夹50和楔形夹51上以支撑光缆的重量。如前所述，可以采用支撑光缆重量的其他方法。在缓冲管46的第一部分的末端，设置在缓冲管内的一个或多个光纤在第一端部42处终止。类似地，在缓冲管47的第二部分的末端，设置在缓冲管内的一个或多个光纤在第二端部43处终止。

第一接合器52可以装入第一端部42、第一耦合圈46和楔形夹50。类似地，第二接合器53可以装入第二端部43、第二耦合圈49和楔形夹51。第一接合器52可以安装在架杆54上，并且第二接合器53可以安装在架杆55上，以便悬挂光缆41。

如从以上可以理解到的，本发明涉及缓冲管耦合圈的使用，通过将缓冲管缠绕成小圈来形成该耦合圈。由于没有光缆的外部构件来形成该圈，这些缓冲管耦合圈显著的小于传统的耦合圈。因为缓冲管耦合圈的小尺寸，它们可以容易地保存在一个接合器之内，以便提供一个使人视觉上更加愉快的端部。

缓冲管耦合圈的工作原理与光缆耦合圈的相同。由于光纤和缓冲管之间的相对移动，在一个圈中要求只有这两个元件。利用诸如护套、铠装和增强构件的其他元件不需在圈中来获得耦合的情况，仅由光纤和缓冲管的最小允许弯曲半径对圈直径进行限制。

通常，光纤限于1英寸(2.54cm)弯曲半径或2英寸(5.08cm)弯曲直径。然而，光缆通常具有10倍其直径的最小弯曲半径。有铠装的光缆甚至要求更大的弯曲半径。对于1英寸(2.54cm)直径的光缆，最小光缆弯曲半径应为10英寸-20英寸(25.4-50.8cm)或更大。因此，非常需要能达到耦合的缓冲管耦合圈，这种耦合无需传统耦合圈的实质圈直径，且能够防止光纤回缩。

通过光纤和缓冲管内壁之间的摩擦力，该光纤耦合到缓冲管。与传统光缆圈一样，在缓冲管圈中，这种保持元件在一起的摩擦力随圈内环圈数指数地增加。由此，传统光缆圈和缓冲管圈的耦合力理论上相等。

在一些光纤光缆中，光纤设置在缓冲管内，而缓冲管充满凝胶物质。然而，缓冲管耦合圈的使用不限于在充满凝胶的缓冲管中释放光纤。本方法还可以用于干燥缓冲管、用于干燥缓冲管中的带、用于充满凝胶的缓冲管中的带、用于缓冲管中多个光纤束、用于较大缓冲管中的微型缓冲管以及其他的应用。可以相信，光纤回缩是所有未成束的光纤光缆的潜在问题，其中缓冲管和/或光纤长度与光缆长度相同。如果光纤没有充分地与光缆耦合，则会出现回缩。

通常，通过将需要长度的缓冲管手工缠绕成松散的、直径实质相等的未被支撑的环圈，形成缓冲管耦合圈。可选择地，可以通过将需要长度的缓冲管绕着支撑心轴或环进行缠绕，形成该缓冲管耦合圈。在耦合圈形成后，可以去除该心轴或环，或者可以将其保留在原处以帮助阻止管圈的纽绞或倒塌。

多种技术可以一起用于保证环圈安全(保持耦合圈不解圈)，或保证到心轴或环(如果使用)的环圈的安全。这些技术可以包括粘结带、带套、收缩套、螺旋套等。至少可以使用一个扣件来保证耦合圈的安全，并且可以在圈的不同位置采用多个扣件以保证环圈的安全。不管采用何种安全技术，它应该对缓冲管材料或结构没有损坏。

本发明的应用不限于具有设置在缓冲管中光纤的光纤光缆。预期本发明同样可应用于除了光纤光缆的以外的其他类型光缆的安装。本发明适用于任何光缆的端部，该光缆包括至少一个设置在中心管中的内部构件，和一个围绕该管的外部构件，其中该方法包括在预定长度上暴露中心管的一部分预定长度，并且将中心管的暴露部分形成为具有至少一个环圈的耦合圈。该形成步骤可以包括在接近光缆的末端处形成耦合圈。

本发明与在背景技术中讨论的现有技术相比提供了很多优点。其中有小尺寸，其中一个缓冲管耦合圈可以小于传统光缆耦合圈10倍以上。而且，缓冲管耦合圈可以放置在接合器中而且是看不见的。由于它们尺寸非常小，在光缆的任何一个端部，缓冲管耦合圈都可以容易地被设置在接合器中。而且，与制造相当大的光缆耦合圈相比，该较小的缓冲管耦合圈非常容易制造。

另外，制造缓冲管耦合器只需要非常少的光缆。例如，对于1英寸(2.54cm)光缆，大约需要20英尺(6m)额外的光缆来制造光缆耦合圈，而只需要2英尺(0.6m)额外的缓冲管来制造具有4个环圈的缓冲管耦合圈。该缓冲管耦合圈能够取得与传统的耦合圈同样的防止光纤回缩的效果，而只需要更少的光缆，因此能够使安装者更有经济好处。

此外，缓冲管耦合圈可以用于多种设计，例如在干燥管中的光纤、在干燥管中的带、在充满凝胶的缓冲管中的带、在干燥或充满凝胶的缓冲管中的多光纤束、在较大缓冲管中的微型缓冲管以及其它的设计。

上面的描述应当被认为仅是本发明原理的说明。此外，由于对于本领域熟练的技术人员将会出现大量的修改和改变，因此不应该将本发明限制在所示的和所描述的原样的解释和操作，并且相应地，所有可以借助的合适的变形和等同物属于在本发明的范围。

参考标号列表

10      光纤

12      光缆

14      延长量

16      延长量

31      光纤光缆

32      至少一条光纤

33      缓冲管

34      护套

35      增强构件

36      楔形夹

37      预定长度

38      耦合圈

39      第一端部

40      接合器

41      光缆

42      第一端部点

43      第二端部点

44      缓冲管第一部分

45      预定长度

46      第一耦合圈

47      缓冲管第二部分

48      第二预定长度

49      第二耦合圈

50和51  楔形夹

52      第一接合器

53      第二接合器

54和55  架杆

Claims (16)

1.一种安装光纤光缆的方法，该光纤光缆包括设置在缓冲管中的至少一条光纤和环绕在该缓冲管上的护套，该光纤光缆具有最小弯曲半径，该方法包括以下步骤：

在一段预定长度上暴露该缓冲管的一部分；以及

将该缓冲管的暴露部分形成为具有至少一个环圈的第一耦合圈，其中该至少一个环圈的半径小于该光纤光缆的所述最小弯曲半径。

2.根据权利要求1的方法，其中所述形成步骤包括邻近该光纤光缆的第一端形成该第一耦合圈。

3.根据权利要求1或2的方法，进一步包括以下步骤：

在一段预定长度上暴露该缓冲管的第二部分，并且将该缓冲管的暴露的该第二部分形成为具有至少一个环圈的第二耦合圈，其中该第二耦合圈的至少一个环圈的半径小于该光纤光缆的所述最小弯曲半径。

4.根据权利要求3的方法，其中所述形成步骤包括邻近该光缆的第一端形成该第一耦合圈，并且邻近该光纤光缆的第二端形成该第二耦合圈。

5.根据权利要求4的方法，进一步包括以下步骤：

将该光纤光缆悬挂在由第一接合器和第二接合器分别限定的第一端部点和第二端部点之间。

6.根据权利要求5的方法，其中该第一耦合圈位于该第一接合器之内，并且该第二耦合圈位于该第二接合器之内。

7.根据权利要求6的方法，其中该光纤光缆进一步包括至少一个增强构件，并且其中该方法进一步包括以下步骤：在所述缓冲管的预定长度上去除该增强构件。

8.根据权利要求1的方法，其中所述形成步骤包括以下步骤：将一段长度的暴露缓冲管缠绕为等半径的多个环圈，其中该半径小于该光纤光缆的所述最小弯曲半径。

9.一种光纤光缆，包括：

至少一条光纤；

缓冲管，其中设置有所述光纤；

环绕该缓冲管的护套，其中所述缓冲管包括暴露部分，该暴露部分在一段预定长度上暴露在所述护套之外；以及

耦合圈，其具有至少一个环圈，由该缓冲管的该暴露部分形成，其中该光纤光缆具有最小弯曲半径，并且其中，该耦合圈的所述至少一个环圈的半径小于该光纤光缆的所述最小弯曲半径。

10.根据权利要求9的光缆，其中邻近该光纤光缆的一端形成所述耦合圈。

11.根据权利要求9或10的光缆，其中所述暴露部分是第一暴露部分并且由该第一暴露部分所形成的所述耦合圈是第一耦合圈，并且其中该缓冲管包括延伸一预定长度的第二暴露部分，所述第二暴露部分包括具有至少一个环圈的第二耦合圈，由该缓冲管的第二暴露部分形成，并且其中，该第二耦合圈的至少一个环圈的半径小于该光纤光缆的所述最小弯曲半径。

12.根据权利要求11的光缆，其中邻近该光缆的第一端形成所述第一耦合圈，并且邻近该光纤光缆的第二端形成所述第二耦合圈。

13.根据权利要求12的光缆，其中该光缆悬挂在该光纤光缆的该第一端和该第二端之间。

14.根据权利要求13的光缆，进一步包括第一接合器和第二接合器，其中分别设置有所述第一耦合圈和第二耦合圈。

15.根据权利要求11的光缆，其中所述第一耦合圈和第二耦合圈中的至少一个包括多个环圈，该环圈具有相等的半径，该半径小于该光纤光缆的所述最小弯曲半径。

16.根据权利要求14的光缆，进一步包括设置在所述护套之中的至少一个增强构件，所述增强构件从包括第一耦合圈和第二耦合圈的一段光纤光缆上去除。

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