CN107367804A - 具有增强的带叠层耦合的光纤带电缆及其方法 - Google Patents

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CN107367804A CN201710212713.8A CN201710212713A CN107367804A CN 107367804 A CN107367804 A CN 107367804A CN 201710212713 A CN201710212713 A CN 201710212713A CN 107367804 A CN107367804 A CN 107367804A
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威廉·韦尔奇·麦科洛
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Abstract

本文提供一种光纤带电缆，所述光纤带电缆包括电缆的护套(320)，所述护套具有限定在护套中的空腔、包括光纤并在护套的空腔内延伸的光学元件及沿空腔内的光学元件延伸的干式阻水元件(340)。所述干式阻水元件包裹在光学元件周围，其中所述干式阻水元件的至少一部分安置在干式阻水元件的另一部分与光学元件之间，由此定义干式阻水元件的重叠部分。光学元件与重叠部分交界以在光学元件与护套之间提供直接或间接耦合。

Description

具有增强的带叠层耦合的光纤带电缆及其方法
本申请是申请号为201280045423.4、申请日为2012年9月28日并且于2014年3月18日进入中国国家阶段的PCT专利申请的分案申请。
技术领域
本公开案一般来说涉及光纤电缆。更具体来说，本公开案涉及干式光纤带电缆，所述干式光纤带电缆包括用于保护至少一个光纤带叠层并提供带耦合力的重叠带。
背景技术
光纤电缆包括传输光学信号(例如，语音信息、视频信息及/或数据信息)的光学波导(比如光纤)。一种类型的光纤电缆设置包括安置在管内的光学波导，由此形成管总成。一般来说，管保护光学波导；然而，光学波导必须在管内受进一步保护。例如，光学波导应具有光学波导与管之间的某种相对运动以适应弯曲。另一方面，光学波导应与管适当耦合，由此抑制(例如)在施加拉力来安装电缆时在管内移动光学波导。另外，管总成应抑制管内的水迁移。而且，管总成应能够在一温度范围内操作而无过度光学性能退化。
一些光学管总成通过用触变材料(比如油脂)1(图1)填充管来满足所述要求。触变材料一般允许光学波导与管之间的适当运动、缓冲及光学波导的耦合。另外，触变材料对于阻止管内的水迁移是有效的。然而，必须在连接化所述光学波导之前从光学波导清除触变材料。从光学波导清除触变材料是一个麻烦并且耗时的过程。而且，触变材料的粘度一般随温度而变。由于改变粘度，触变材料可在相对高的温度下从管的末端滴下，并且触变材料可在相对低的温度下引起光学衰减。
电缆设计试图从管消除触变材料，但所述设计一般不适当，因为所述设计不满足所有要求及/或制造昂贵。从管消除触变材料的一个实例为美国专利第4,909,592号，所述专利公开具有其中安置有水可膨胀条带2(图2)及/或纱线的管，其中水可膨胀条带2相对较薄并且不会充满缓冲管内部的空间。因此，水可膨胀条带可能因为未充满的空间而不提供光学波导的适当耦合。另外，空间可允许管内的水沿管迁移，而不是由水可膨胀条带内含。因此，所述设计可能需要大量水可膨胀组件在管内用于适当耦合光纤与管，此操作是不经济的，因为此操作增加了电缆的制造复杂性以及成本。
从光纤电缆消除触变材料的另一实例为美国专利第6,278,826号，所述专利公开具有大于零的含湿量的泡沫体，所述泡沫体载有超吸水聚合物。描述泡沫体的含湿量改进泡沫体的阻燃特征。同样，所述设计的泡沫体相对昂贵并且增加了电缆的成本。
不使用本文所引用的任何参考构成先前技术。申请人明确地保留要求任何引用文件的精确性和相关性的权利。
发明内容
本公开案的一个方面涉及一种光纤带电缆，所述光纤带电缆包括电缆的护套，所述护套具有限定在护套中的空腔、包括光纤并在护套的空腔内延伸的光学元件及沿空腔内的光学元件延伸的干式阻水元件。所述干式阻水元件包裹在光学元件周围，其中所述干式阻水元件的至少一部分安置在干式阻水元件的另一部分与光学元件之间，由此定义干式阻水元件的重叠部分。光学元件与重叠部分交界以在光学元件与护套之间提供直接或间接耦合。
本公开案的一方面涉及一种光纤带电缆，所述光纤带电缆具有护套和安置在护套中的缓冲管，所述缓冲管具有平均内部宽度、平均内部周长长度及平均横截面内部面积。光纤带叠层可在缓冲管内纵向延伸，所述带叠层具有平均横截面带面积，所述内部面积和所述带面积限定约0.30或更大的比值。带状电缆可进一步包括沿带叠层延伸的细长条带，所述细长条带包裹在带叠层周围，其中一个相对边缘的至少一部分在另一相对边缘与带叠层之间折叠，从而定义重叠部分，所述重叠部分为至少45度。
在本公开案的另一方面中，光纤带电缆可包括约90度至约130度的重叠部分，并且在又一实施方式中，重叠部分可为约130度。重叠部分可沿带叠层延伸至少一米。
在本公开案的另一方面中，带叠层可耦合到光纤带电缆，在30米长的电缆上，耦合力为至少0.39牛顿每米。在一些实施方式中，在30米长的电缆上，耦合力可高达约2.25牛顿每米。
本公开案的另一方面提供一种制造光纤带电缆的方法，所述方法包括：放出多个光纤带；放出至少一个细长条带；将细长条带放置在多个光纤带周围，使得细长条带包裹在带叠层周围，其中一个相对边缘的至少一部分在另一相对边缘与带叠层之间折叠，从而定义至少45度的重叠部分，所述重叠部分至少部分围绕多个光纤带，从而形成芯；在芯周围挤压缓冲管；及在缓冲管周围挤压电缆护套。
本公开案的另一方面提供一种在光纤带电缆中引发耦合力的方法，所述方法包括：提供光纤带叠层，所述带叠层具有引发的螺旋扭曲；沿光纤带叠层提供细长条带；将细长条带放置在光纤带叠层周围，从而形成芯；形成细长条带的重叠部分，所述重叠部分至少部分围绕光纤带叠层，电缆的所述区段由于重叠部分包含沿带叠层延伸的至少三层细长条带；在芯周围挤压缓冲管，所述缓冲管包含在熔融状态下挤压的聚合物；冷却缓冲管，冷却的缓冲管在冷却期间收缩，从而在带叠层、细长条带、重叠部分与缓冲管之间引发耦合力，所述耦合力为约0.39N/m或更大；及在缓冲管周围挤压护套。
在随后的具体描述中将阐述额外特征结构和优点，而且所属领域的技术人员将根据所述描述在某种程度上显而易见额外特征结构和优点，或通过实践本文的书面描述和权利要求书以及附图中所描述的实施方式认识到额外特征结构和优点。
应理解，上述一般描述和以下具体描述都仅为示范性的，而且都旨在提供用以理解权利要求书的本质和特性的概述或框架。
包括附图以提供进一步理解，并且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。图式说明一或更多个实施方式，并且与描述一起用以解释各个实施方式的原理和操作。
附图说明
图1为光纤电缆的横截面视图，所述光纤电缆具有传统的油脂填充管总成；
图2为光纤电缆的横截面视图，所述光纤电缆具有传统的干式管总成；
图3为根据本公开案的管总成的横截面视图；
图3a为根据本公开案的另一管总成的横截面视图；
图4为图3的管总成的干式插入件的横截面视图；
图4a为根据本公开案的另一干式插入件的横截面视图；
图4b至图4d图示涂覆到图4的干式插入件的粘合剂/胶粘剂的各种设置；
图5和图5a为根据本公开案的管总成的横截面视图，所述管总成具有图4a的干式插入件；
图6为根据本公开案的生产线的示意性表示；
图7为根据本公开案的光纤电缆的横截面视图，所述光纤电缆使用图3的管总成；
图8为根据本公开案的光纤电缆的横截面视图，所述光纤电缆使用图5的管总成；
图9为根据本公开案的概念的另一干式插入件的透视图；
图10为根据本公开案的概念的另一干式插入件的横截面视图；图11为根据本公开案的概念的另一干式插入件的透视图；
图12为根据本公开案的概念的另一干式插入件的透视图；
图13为根据本公开案的光纤电缆的横截面视图，所述光纤电缆具有铠装层；
图14为根据本公开案的无管光纤电缆的横截面视图；
图15为根据本公开案的光纤电缆的横截面视图，所述光纤电缆具有绞式管；
图16为图4a的干式插入件的横截面视图，所述干式插入件具有额外层；
图17为根据本公开案的干式插入件的又一实施方式的横截面视图；
图18为图17的干式插入件的平面图；
图19和图20为根据本公开案的无管光纤电缆的横截面视图；
图21为光纤带电缆的透视图，所述光纤带电缆具有重叠细长条带；
图22为图21的电缆的横截面示意图；
图23为图21的电缆的横截面视图；
图24为图21的电缆的另一横截面视图；
图25为细长条带的部分透视图；及
图26为图示图21的电缆的耦合力的图表。
具体实施方式
现将参照图示本公开案的优选实施方式的附图在下文中更全面描述本公开案。然而，本公开案可以许多不同形式实施并且不应被解释为受限于本文所阐述的实施方式；相反，提供所述实施方式以使本公开案将向本领域技术人员全面地表达本公开案的范围。图式不必按比例绘制，但设置为清楚地图示本公开案。
图3图示根据本公开案的一个方面的示范性管总成10。管总成10包括至少一个光学波导12、至少一个干式插入件14和管18。在所述情况下，至少一个光学波导12呈带叠层13的形式，所述带叠层13横跨叠层的边角具有对角D尺寸。干式插入件14一般围绕至少一个光学波导12并且形成芯15，所述芯15安置在管18内。干式插入件14执行功能(比如缓冲、耦合、抑制水迁移)及适应弯曲。因为光学波导容易从干式插入件14拆卸而不会留下要求在连接化之前清除的残渣或薄膜，干式插入件14为有利的。而且，与传统触变材料不同，干式插入件14不随着温度变化而改变粘度或不具有在高温下从管的末端滴下的倾向。此外，管总成10可包括其他适合组件(比如聚酯捆缚线17)以将干式插入件14保持在光学波导12周围。同样，两个或两个以上的线可缝合在一起以用于在干式插入件周围挤压管18之前将干式插入件14保持在一起。图3a图示管总成10'，所述管总成10'为管总成10的变体。具体来说，管总成10'包括多个零散光学波导12，而不是带叠层13。在所述情况下，管总成10'包括具有对角尺寸D的二十四个零散光学波导12，但可使用任何适合数量的光学波导。而且，光学波导12可使用捆缚物、水可膨胀线、条带、包裹物或其他适合材料捆绑为一或多个群组。另外，管总成10或10'可为图7图示的电缆的一部分。此外，根据本公开案的干式插入件14可用于无管电缆设计。
如图所示，光学波导12为形成光纤带的一部分的光纤。在所述情况下，光学波导为呈带状样式的多个单模光纤，所述光纤形成带叠层13。带叠层13可包括螺旋或S-Z绞股。另外，可使用其他类型或设置的光学波导。举例来说，光学波导12可为多模、纯模、铒掺杂、保偏光纤、其他适合类型的光波导及/或以上的组合。而且，光学波导12可为零散的或成束的。每一光学波导12可包括硅基芯，所述芯有效传输光并且由硅基包层围绕，所述包层具有比芯低的折射率。另外，一或多个涂层可涂覆到光学波导12。举例来说，柔软第一涂层围绕包层，而相对坚硬的第二涂层围绕第一涂层。在一个实施方式中，一或多个光学波导12包括在2003年7月18日申请的美国专利申请案第10/632,219号中公开的涂层系统，所述申请案的公开内容以引用的方式并入本文。光学波导12还可包括识别构件，比如用于识别的油墨或其他适合标记。适合光纤可从纽约康宁公司(Corning)购得。
在其他实施方式中，带叠层13可具有带有预定MAC数的一或多个边角光学波导12a，由此抑制边角光学波导在经受压力时的光学衰减。换句话说，选择具有预定MAC数的边角光学波导而将对由压力引起的光学衰减较不敏感的光学波导放置在经历相对较高水平压力的带叠层位置中。如本文所使用，MAC数计算为模场直径(mode field diameter；MFD)除以给定光学波导12a的截止波长，其中两个数量都以微米表达，使得MAC数为无因次的。换句话说，MFD通常以微米表达，而截止波长通常以纳米表达，因此截止波长必须除以1000来转换成微米，由此得出无因次的MAC数。
在一个实施方式中，一或多个边角光学波导12a具有预定的MAC数。具体来说，MAC数为约7.35或更小，更优选地为约7.00或更小，且最优选地为约6.85或更小。例如，一或多个边角光学波导12a经选择具有9.11μm或更小的MFD和1240nm或更大的截止波长，由此得出7.35或更小的MAC数。一般来说，MAC数与MFD成正比例并且与截止波长成反比例。带叠层13具有四个边角光学波导12a；然而，其他带叠层设置可包括更多边角位置。例如，具有一般加号形状的带叠层包括八个外边角。同样，其他带叠层设置可具有其他数量的边角位置。
另外，本公开案的带实施方式可具有正的带余长(excess ribbon length；ERL)，但负的ERL是可能的。如本文所使用，ERL定义为特定带的长度减去含有带的管或电缆的长度除以含有带的管或电缆的长度，此通过乘以100可表达为百分数。是使用管长度还是电缆长度来计算ERL取决于具体设置。而且，电缆的个别带可具有不同的ERL值。例如，电缆的带具有正ERL，优选地在约0.0％至约0.2％或更大的范围内的正ERL。同样，具有零散或捆绑光纤的实施方式可包括正光纤余长(excess fiber length；EFL)。
图4和图4a图示根据本公开案的说明性干式插入件14的横截面视图。干式插入件14由一或多种细长材料形成，所述一或多种细长材料能够从卷轴放出以在制造期间供连续应用。干式插入件14可由多个层(图4)形成，所述多个层可执行不同功能；然而，干式插入件14(图4a)也可为可压缩单一层，比如毡状材料。干式插入件14在光学波导12与管18之间形成缓冲，由此将光学波导12的光学衰减维持为在1310nm的参考波长下低于约0.4dB/km和在1550nm和1625nm的参考波长下低于0.3dB/km。在一个实施方式中，干式插入件14由两个不同的层及/或材料形成。例如，图4图示干式插入件14的为可压缩层的第一层14a和为水可膨胀层的第二层14b。在所述情况下，第一层14a由具有预定弹性常数的可压缩材料形成，以提供适当耦合特征。例如，第一层为泡沫条带，优选地为开孔泡沫条带；然而，可使用任何适合的可压缩材料，比如闭孔泡沫条带。第二层14b为水可膨胀层，比如具有水可膨胀粉末的条带，所述水可膨胀粉末抑制管18内的水迁移。另外，根据本公开案的单一层干式插入件可具有类似特征。
图4a图示另一干式插入件14，所述另一干式插入件14具有由一或多种材料制成的单一非织造毡状层。在所述情况下，干式插入件14包含多个水可膨胀细丝24a以及在水中不可膨胀的其他细丝24b，由此形成具有多种材料的毡状层。如本文所使用，毡意指包含一或多种类型的不连续细丝及/或纤维的材料，已通过热作用、湿气作用、化学品作用、压力作用或前述作用的组合使得所述细丝及/或纤维粘附和缠结在一起，由此形成相对较厚的可压缩层。水可膨胀细丝24a可包含任何适合的水可膨胀材料，但优选地包括至少一种超吸水聚合物。优选的超吸水聚合物为部分交联聚合物，所述聚合物吸收聚合物自身重量许多倍的水并且显著膨胀而不溶解，例如丙烯酸酯材料、聚氨酯材料或纤维素基材料。例如，图4a的单一层干式插入件14可包括以重量计约25％或更少的水可膨胀细丝24a和以重量计约75％或更多的其他细丝24b；然而，其他适合的比值是可能的。同样，在所述设置中，干式插入件的密度可受影响以满足管总成的需求。一般来说，单一层毡状干式插入件为用于光纤的缓冲和耦合的可压缩层，并且所述插入件可包括用于抑制水迁移的水可膨胀材料。与一些水可膨胀条带不同，单一层毡具有相对大的厚度，所述厚度一般来说充满管或腔室内的空间。而且，毡状干式插入件可使用帮助提供干式插入件的压缩性或松软性的水可膨胀细丝，而不是用于其它水可膨胀条带中的水可膨胀粉末。
其他细丝24b可包括任何适合细丝及/或纤维材料，比如如同聚丙烯、聚乙烯和聚酯的聚合物细丝，同样，可包括其他适合材料(比如棉花、尼龙、人造丝(rayon)、弹性体、玻璃纤维、芳纶、聚合物、基于橡胶的聚氨酯、复合材料及/或以上的混合物)作为其他细丝24b的一部分并且所述其他适合材料可经定制以提供特定特征。例如，聚合物细丝可用于在干式插入件上方挤压管时将干式插入件与管耦合。换句话说，热管挤压物至少部分熔融聚合物细丝，由此在两者之间引起粘附。另一实例为干式插入件中可包括弹性纤维以提供光学波导12与管18的改进耦合。弹性纤维或其他适合材料的使用可允许通过增大摩擦系数将干式插入件14耦合到管18及/或将光学波导12耦合到干式插入件14。当然，如图4b至图4d所图示，粘合剂、胶合剂(图4b至图4d)或其他方法可用于将干式插入件附接到管。此外，干式插入件可包括其他化学品或附加剂以影响比如阻燃性的性质。
图5和图5a图示管总成30和30'，所述管总成30和30'类似于图3和图3a中图示的管总成10和10'，不同之处在于管总成30和30'使用图4a的干式插入件。此外，可包括管总成30和30'作为图8中图示的光纤电缆60的一部分。图4a的干式插入件14有利地执行缓冲、耦合、抑制水迁移的功能并适应弯曲，如同多层干式插入件。另外，单一层构造可降低成本并且改进电缆的可制造性。
另外，图4a的干式插入件可包括除毡以外的一或多个其他层，用于定制性能特征。以说明方式，图16图示另一干式插入件14，所述干式插入件14具有耦合到图4a的毡状干式插入件的一侧的第二层162。使用附接到毡状干式插入件的第二层允许若干不同的干式插入件设置。例如，毡状干式插入件可排除水可膨胀细丝，而相反第二层162为抑制水迁移的水可膨胀条带。在另一实施方式中，毡包括水可膨胀细丝和附接到水可膨胀细丝的水可膨胀条带。在进一步实施方式中，第二层162为具有聚合物的可熔融层，所述可熔融层在层上方挤压管期间至少部分地熔融。同样，其他干式插入件实施方式是可能的。
以说明方式，图17和图18图示具有第一层172和第二层176的干式插入件14，其中至少一个水可膨胀层174安置在第一层172和第二层176之间的隔室174a中。换句话说，水可膨胀层174一般含在第一层172和第二层176之间的一或多个隔室174a中，所述第一层172和第二层176用作衬背层。例如，第一层和第二层可由尼龙、聚合物、玻璃纤维、芳纶、w-s条带、复合材料或任何其他适合材料以条带状设置形成。用于所述设置的材料应提供必需的强度以经受布线过程和预期使用。另外，第一层及/或第二层中的至少一个层应为可渗透的以供水渗透。优选地，水可膨胀层174包括不连续水可膨胀细丝，所述细丝零散地安置在第一层172与第二层174之间，由此形成可压缩干式插入件。适合水可膨胀细丝为(例如)可从日本大阪的Toyobo公司获得的LANSEAL材料或可从英国南部亨伯赛德郡的TechnicalAbsorbents公司获得的OASIS材料。另外，水可膨胀层174可包含水可膨胀粉末以及水可膨胀细丝。而且，水可膨胀层174可包括作为填充物的其他细丝以增加水可膨胀层的厚度并因此增加干式插入件的厚度，同时降低干式插入件的成本。其他细丝可包含本文论述的任何适合不可膨胀细丝。
此外，第一层172和第二层176附接在一起，使得水可膨胀层174一般夹在第一层172和第二层176之间，由此形成一或多个隔室174a，所述隔室174a一般来说将水可膨胀层174装存在其中。最低限度，层172、层176在多个接缝178处沿纵向边缘附接在一起，但层172、层176在可以其他方式附接。层172、层176可使用粘合剂、热(适当的情况下)、缝合或其他适合方法附接。在优选实施方式中，层172、层176在中间位置处沿干式插入件的长度附接。如图18所图示，层172、层176使用菱形图案的接缝178附接在一起；然而，其他适合的图案(比如，三角形、半圆形或曲线图案)是可能的，由此形成多个隔室174a。另外，隔室之间的接缝可布置为用于帮助在光学波导周围形成干式插入件。水可膨胀层174的隔室化有利地抑制材料移动或移位超出各别隔室。而且，隔室为干式插入件增加了枕状纹理。
在进一步实施方式中，第一层172和第二层176不需要包含相同材料。换句话说，第一层和第二层的材料可经选择以根据干式插入件的每一侧的需求定制干式插入件特性。例如，第一层定制为与挤压管粘附，而第二层定制为具有光洁度以与光学波导接触。另外，在其他实施方式中，干式插入件可不止具有第一层和第二层，以(例如)最佳化层的附接、耦合及/或抑制水迁移。然而，干式插入件不应太硬，以免难以将干式插入件制造成电缆总成。另外，在图4a中所图示，对于任何干式插入件的纵向边缘中的一个边缘，可能有利的是具有锥形边缘24c以使得当干式插入件形成在至少一个光纤12周围时纵向边缘可重叠而不具有大的鼓包。
本公开案的干式插入件14优选地具有水膨胀速度，使得水可膨胀物质的大部分膨胀高度在暴露至水的约120秒或更短时间(更优选地为约90秒或更短时间)内发生。另外，干式插入件14优选地针对蒸馏水具有约18mm的最大膨胀高度并且针对5％离子水溶液(即，盐水)具有约8mm的最大膨胀高度；然而，可使用具有其他适合的最大膨胀高度的干式插入件。
干式插入件14可在组装期间经压缩，使得干式插入件14提供抑制光学波导12容易地沿管18纵向移动的预定法向力。干式插入件14优选地具有约5mm或更小的未压缩高度h，以用于最小化管直径及/或电缆直径；然而，任何适合高度h可用于干式插入件14。例如，单一层干式插入件14可具有在约0.5mm至约2mm的范围内的未压缩高度，由此产生具有相对小的直径的管总成。而且，干式插入件14的高度h不需要跨越宽度为恒定的，而是所述高度h可变化，由此符合光学波导的横截面形状并且提供改进的缓冲以改进光学性能(图12)。干式插入件14的压缩实际上为干式插入件14的局部最大压缩。在图3的情况下，干式插入件14的局部最大压缩横跨直径发生在带叠层的边角处。计算图3中干式插入件14的压缩百分数要求了解管18的内径、带叠层的对角线D尺寸和干式插入件14的未压缩高度h。例如，管18的内径为7.1mm，带叠层的对角线D为5.1mm，并且干式插入件14跨越直径的未压缩高度h为3.0mm(1.5mm的2倍)。将对角线D(5.1mm)与干式插入件14跨越直径的未压缩高度h(3.0mm)相加得出未压缩尺寸8.1mm。当将带叠层和干式插入件14放置到具有7.1mm的内径的管18中时，干式插入件压缩总量为1mm(8.1mm–7.1mm)。因此，干式插入件14横跨管18的直径压缩了约百分之三十。根据本公开案的概念，干式插入件14的压缩优选地在约10％至约90％的范围内；然而，其他适合压缩范围可提供所需性能。虽然如此，干式插入件14的压缩不应过大以致引起任何光学波导的过度光学衰减。
在其他实施方式中，干式插入件14的第一层14a在管总成10中未压缩，但在引发光纤波导运动时开始压缩。其他变体包括将干式插入件14的一部分附接、接合或以其他方式耦合到管18。举例来说，粘合剂、胶合剂、弹性体及/或聚合物14c安置在干式插入件14的表面的一部分上，所述部分接触管18以将干式插入件14附接到管18。另外，可将干式插入件14螺旋包裹在光学波导12周围，而不是纵向安置。在更进一步实施方式中，两个或更多个干式插入件可形成在一或多个光学波导12周围，比如放置在管18内的两个半部。
其他实施方式可包括用于将电缆芯及/或干式插入件14与管18耦合的短效胶合剂/粘合剂。胶合剂/粘合剂或类似物质(例如)在制造过程中涂覆到干式插入件14的径向向外表面。短效胶合剂/粘合剂在加热或熔融的同时涂覆到干式插入件14的外表面，并且随后在电缆淬火或冷却时冷却或冷冻。例如，适合短效胶合剂可从新泽西布里奇沃特的National Starch and Chemical公司以商标名70-003A获得。短效胶合剂或其他适合粘合剂/材料可以具有图4b至图4d中图示的连续或断续设置的珠粒涂覆。例如，一或多个粘合剂/胶合剂珠粒可沿干式插入件纵向涂覆、可为纵向间隔珠粒、沿干式插入件的纵轴呈之字形珠粒或呈任何其他适合的设置。
在一个应用中，短效胶合剂/粘合剂或类似物质的多个珠粒涂覆到干式插入件14。例如，三个连续的或不连续的珠粒可安置在各位置处，使得当干式插入件形成在带叠层周围时，珠粒隔开约120度。同样，四个珠粒可安置在各位置处，使得当干式插入件形成在光学波导周围时，四个珠粒隔开约90度。在珠粒沿纵轴间隔开的实施方式中，珠粒可具有约20mm及约800mm或更大的纵向间隔S；然而可使用其他适合间隔。另外，珠粒可断续地涂覆，以最小化所需材料的量，由此减少制造花费同时还提供充足的耦合/粘附。
由于管总成10未填充触变材料，因此管可变形或折叠，由此形成椭圆形管而不是圆形管。2003年5月30日申请的美国专利申请案第10/448,509号(所述申请案的公开内容以引用的方式并入本文)论述干式管总成，其中管由具有预定平均椭圆度的双模聚合物材料形成。如本文所使用，椭圆度为管18的外径D2与内径D2的差除以外径D1并且乘以100倍，由此将椭圆度表达为百分数。双模聚合物材料包括具有在双反应器工艺中制造的至少第一聚合物材料和第二聚合物材料的材料，所述第一聚合物材料具有相对高的分子量，所述第二聚合物材料具有相对低的分子量。所述双反应器工艺提供所需材料性质并且不应与简单后反应器聚合物混合物混淆，所述混合物折衷混合物中两种树脂的性质。在一个实施方式中，管具有约10％或更小的平均椭圆度。例如，管18由HDPE形成，所述HDPE可从密歇根州米德兰的Dow Chemical公司以商标名DGDA-2490NT获得。
在管总成中光学波导的耦合可通过使用标准化光纤带拔出力试验测量。带拔出力试验测量引发带叠层从10米长的电缆运动所需的力(N/m)。当然，所述试验同样适用于零散或捆绑光学波导。具体来说，试验测量引发带叠层或光学波导的其他设置相对于管运动的力，并且力除以电缆的长度，由此正规化光纤带拔出力。优选地，带拔出力在约0.5N/m与约5.0N/m的范围内，更优选地，在约1N/m至约4N/m的范围内。
图6示意性图示根据本公开案用于管总成10的示范性生产线40。生产线40包括至少一个光学波导放线卷轴41、干式插入件放线卷轴42、可选压缩站43、胶合剂/粘合剂站43a、接合站44、十字头挤压机45、水槽46和收线卷轴49。另外，管总成10可具有在管总成周围的护层20，由此形成图7中图示的电缆50。护层20可包括强度部件19a和护套19b，所述强度部件19a和护套19b可在与管总成10相同的线上制造或在第二生产线上制造。示范性制造工艺包括从各个卷轴41和42放出至少一个光学波导12和干式插入件14。为清晰起见，仅图示用于光学波导12和干式插入件14的一个放线卷轴；然而，生产线可包括任何合适数量的放线卷轴以制造根据本公开案的管总成和电缆。接着，在压缩站43处将干式插入件14压缩到预定高度h，并且视情况在站43a处将粘合剂/胶合剂涂覆到干式插入件14的外表面。随后，干式插入件14一般定位在光学波导12的周围，并且在需要时，接合站将一或多个捆缚线包裹或缝合在干式插入件14周围，由此形成芯15。此后，将芯15供给到十字头挤压机45，在所述挤压机45处将管18挤压在芯15周围，由此形成管总成10。随后在水槽46中淬火管18，并且随后将管总成10缠绕到收线卷轴49上。如虚线框中图示，如果装配一个生产线来制造电缆50，则强度部件19a为放线卷轴47并且定位为邻近管18，并且使用十字头挤压机48将护套19b挤压在强度部件19a和管18周围。此后，电缆50在缠绕在收线卷轴49上之前进入第二水槽46。另外，根据本公开案的其他电缆及/或生产线是可能的。例如，电缆及/或生产线可包括在管18与强度部件19a之间的水可膨胀条带19c及/或铠装件；然而，可使用其他适合的电缆组件。
另外，带耦合力试验可用于模型化电缆在电缆的安装期间经受(例如)拉拔时施加到一或多个光学波导的力。尽管带拔出力与带耦合力之间的计算结果可使力在相同一般范围内，但带耦合力一般为实际电缆性能的较好指标。
具体来说，带耦合试验通过在电缆末端的各个护层上放置拉拔滑轮而在250m长的电缆上施加600磅的拉力来模拟导管中的地下电缆安装。如同带拉拔试验，所述试验同样适用于零散或捆绑光学波导。然而，其他适合的负载、长度及/或安装设置可用于在其他模拟中表征波导耦合。随后，从电缆末端测量一或多个光学波导上沿光学波导长度的力。使用布里渊光时域反射计(Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer；BOTDR)测量一或多个光学波导上的力。决定最适合的曲线斜率正规化带耦合力。因此，根据本公开案的概念，耦合力优选地在约0.5N/m至约5.0N/m的范围内，更优选地，在约1N/m至约4N/m的范围内。然而，耦合力的其他适合范围可提供所需性能。
另外，本公开案的概念可与干式插入件的其他设置一起使用。如图9所图示，干式插入件74具有第一层74a和第二层74b，所述第二层74b包括不同的适合类型的水可膨胀物质。在一个实施方式中，两种不同的水可膨胀物质安置在第二层14b中或上，使得管总成10可用于多种环境及/或具有改进的阻水性能。例如，第二层14b可包括对离子液体(比如，盐水)有效的第一水可膨胀组件76和对非离子液体有效的第二水可膨胀组件78。例如，第一水可膨胀材料为聚丙烯酰胺，而第二水可膨胀材料为超吸水聚丙烯酸酯。而且，第一水可膨胀组件76和第二水可膨胀组件78可占据水可膨胀条带的预定区段。通过改变水可膨胀材料，条带可用于标准应用、盐水应用或此两者。不同水可膨胀物质的其他变体包括具有与条带不同的膨胀速度、凝胶强度及/或粘附性的水可膨胀物质。
图10图示干式插入件的另一实施方式。干式插入件84由三个层形成。层84a和层84c为夹住层84b的水可膨胀层，层84b为可压缩的以用于向至少一个光学波导提供耦合力。同样，干式插入件的其他实施方式可包括其他变体，比如至少两个可压缩层夹住水可膨胀层。两个可压缩层可具有不同弹性常数，以用于定制施加到至少一个光学波导的法向力。
图11图示根据本公开案的另一实施方式的干式插入件94，所述干式插入件94具有层94a和层94b。层94a由闭孔泡沫形成，所述泡沫具有穿过泡沫的至少一个穿孔95，并且层94b包括至少一种水可膨胀物质；然而，其他适合材料可用于可压缩层。闭孔泡沫用作被动阻水材料，所述材料抑制水沿材料迁移，并且穿孔95允许层94b的活性水可膨胀物质朝向光学波导径向向内迁移。允许穿孔95的任何适合大小、形状及/或图案，所述穿孔允许活化水可膨胀物质径向向内迁移以有效阻水。穿孔的大小、形状及/或图案可经选择并且布置在叠层的边角光学波导周围，由此改进边角光学波导性能。举例来说，穿孔95可提供干式插入件的压缩性变化，由此定制光学波导上的法向力，以用于维持光学性能。
图12图示干式插入件104，所述干式插入件104图示本公开案的其他概念。干式插入件104包括层104a和层104b。层104a由多个不连续可压缩元件形成，所述元件安置在层104b上，所述层104b为连续水可膨胀层。在一个实施方式中，层104a的元件以规则间隔安置，所述间隔一般与带叠层的捻距相关联。另外，元件具有横跨元件的宽度w变化的高度h。换句话说，元件成形为符合元件一般预期围绕的光学波导的形状。
图13图示电缆130，所述电缆为使用管总成10的本公开案的另一实施方式。电缆130包括管总成10周围的护层系统137，以用于保护管总成10免于(例如)挤压力和环境影响。在所述情况下，护层系统137包括由捆缚线(不可见)、一对拉绳135、铠装条带136和护套138固定的水可膨胀条带132。铠装条带136优选地轧制形成；然而，可使用其他适合的制造方法。所述一对拉绳135一般以距离铠装重叠约九十度间隔安置成间隔约一百八十度，由此抑制拉绳在使用期间在铠装条带的边缘上剪断。在优选实施方式中，适用于撕裂铠装条带的拉绳具有2003年8月29日申请的美国专利申请案第10/652,046号中公开的构造，所述申请案的公开内容以引用的方式并入本文。铠装条带136可为电介质材料或金属材料。如果使用电介质铠装条带，那么电缆还可包括用于在埋入应用中定位电缆的金属线。换句话说，金属线使得电缆可调节(tonable)。护套138一般围绕铠装条带136，并且对电缆130提供环境保护。当然，其他适合的护层系统可用于管总成周围。
图14图示光纤电缆140。电缆140包括至少一个光学波导12和在护层系统142内形成电缆芯141的干式插入件14。换句话说，电缆140为无管设计，因为对电缆芯141的接入仅通过切开护层系统142来实现。护层系统142还包括强度部件142a，所述强度部件142a嵌入护层系统中并且安置为间隔约180度，从而对电缆提供优先弯曲。当然，其他护层系统设置(比如强度部件142a的不同类型、数量及/或配置)是可能的。电缆140还可包括一或多个拉绳145，所述拉绳145安置在电缆芯141与护层142之间以用于撕裂护层142，由此允许技工容易接入电缆芯141。
图15图示光纤电缆150，所述光纤电缆150具有绞在中心部件151周围的多个管总成10。具体来说，管总成10以及多个填充棒153以S-Z形绞在中心部件151周围并且用一或多个捆缚线(不可见)固定，由此形成绞式电缆芯。绞式电缆芯具有在电缆芯周围的水可膨胀条带156，所述水可膨胀条带156在于条带上挤压护套158之前用捆缚线(不可见)固定。视情况，芳纶纤维、其他适合的强度部件及/或阻水组件(比如，水可膨胀纱线)可绞在中心部件151周围，由此形成绞式电缆芯的一部分。同样，水可膨胀组件(比如纱线或条带)可放置在中心部件151周围，以用于抑制水沿电缆150的中部迁移。电缆150的其他变体可包括铠装条带、内护套及/或不同数量的管总成。
图19和图20图示根据本公开案的说明性无管电缆设计。具体来说，电缆190为具有至少一个光学波导12的引入电缆，所述至少一个光学波导12一般由护套198的空腔内的干式插入件14围绕。电缆190还包括至少一个强度部件194。其他无管引入电缆设置也是可能的，比如圆形或椭圆形设置。图20图示无管8字形引入电缆200，所述引入电缆200具有通过共用护套208连接的传送区段202和载体区段204。传送区段202包括强度部件203，而载体区段204包括具有至少一个光学波导12的空腔，所述光学波导12由干式插入件14围绕。载体区段204还可包括在载体区段204中的至少一个抗皱曲部件205，以用于在载体区段204与传送区段202分离时抑制收缩。尽管图19和图20图示图4a的干式插入件，但可使用任何适合的干式插入件。
在其他示范性电缆实施方式中，无凝胶或干式光纤带电缆可包括引导件(inducement)以将带叠层耦合到缓冲管或护套。细长条带可用于缓冲管或护套内部，围绕带叠层以促进耦合和阻水。通过使用(例如)足够宽以在带叠层的至少一部分周围产生重叠部分的此条带，可引起耦合，因为在缓冲管或护套的内圆周的一部分上存在至少三层条带。以前，条带(例如)相对于管大小具有以下宽度：所述宽度使得不存在重叠。所述耦合可通过具有管内部面积与带叠层横截面面积的相对大的比值进一步增强。所述增强的耦合可在无需增加带叠层的光纤的衰减的情况下实现。
图21图示光纤带电缆300的示范性实施方式，所述光纤带电缆300具有护套310、安置在护套310中的缓冲管320、光纤带叠层330和安置在带叠层330周围的细长条带340。带叠层330在缓冲管320内纵向延伸。在一些实施方式中，可不存在缓冲管320，使得护套310充当护套和缓冲管。细长条带340可包括两个相对边缘342、344。在示范性实施方式中，细长条带330可沿带叠层330延伸，包裹在带叠层330周围，(例如)一个相对边缘344的至少一部分在另一相对边缘342与带叠层330之间折叠，从而定义重叠部分350。带叠层330可由光纤带331制成并且可以螺旋扭曲定向。带叠层330可包括多达144个光纤，在示范性实施方式中可具有72个光纤。
如图22所图示，带叠层330具有由平均叠层高度332和平均叠层宽度334定义的平均横截面带面积336。在示范性实施方式中，缓冲管310具有由平均内部周长324限定并且由(例如)平均内部宽度322定义的平均横截面内部面积326。在一些实施方式中，缓冲管310可定义一般为圆形的轮廓，使得面积计算为公式的应用，所述公式是用于具有平均内部宽度322值的直径的圆的面积(众所周知)。在示范性实施方式中，内部面积326和带面积336限定约0.30或更大的比值。换句话说，带面积336可表示约30％或更大的内部面积326。
细长条带340可位于内部面积326的多余部分(balance)中，如图23图示，大体上围绕带叠层330。如上文所述，细长条带340可具有两个相对边缘342、344，所述两个相对边缘342、344横贯细长条带340的长度。在示范性实施方式中，可(例如)通过一个边缘(例如，边缘342)在另一边缘(例如，边缘344)下方折叠定义重叠部分350，从而将细长条带340的外层343和折入层345夹在缓冲管320与带叠层330之间。重叠部分350可部分围绕带叠层330，如由(例如)至少45度的角度重叠测量352图示。在示范性实施方式中，重叠部分350的重叠测量352可为约90度至约180度，并且在其他示范性实施方式中，可为约130度。
横贯电缆300并横跨重叠部分350的虚构直径线362可与(例如)细长条带340的三个层364、366、368。所述重叠可确保重叠部分的适当线性距离354(图24所图示)，以提供大范围的三层条带区域360，从而增强带叠层耦合。线性距离354可为约四毫米至约六毫米。如本文定义，“重叠”不需沿带状电缆300的整个长度为连续的或均匀的。在示范性实施方式中，重叠部分350可沿带叠层330纵向延伸至少一米的距离。
如图25所图示，在示范性实施方式中，细长条带340可由非织造聚酯材料制成并且包括阻水材料，例如超吸水聚合物，但可考虑其他材料。细长条带340可具有大于14毫米的宽度346，并且其他实施方式可具有在约18毫米至约25毫米的范围内的宽度。在其他示范性实施方式中，细长条带340可为约20毫米至约22毫米，例如21毫米。在示范性实施方式中，带状电缆300的细长条带340可不要求涂覆粘合剂或胶合剂。
由于重叠部分350而存在的细长条带340的三个层364、366、368提供带叠层330相对于护套310或缓冲管320的耦合。带叠层330的任何尝试的运动可由来自细长条带340的阻力解决，从而有效地将带叠层330接合到护套310或缓冲管320内部。除了重叠部分350以外，细长条带340可包括沿电缆长度安置的其他纵向特征结构，例如，折叠、褶皱、皱痕、波纹、绗缝及以上的组合，所述特征结构可进一步增强带叠层330的耦合力。在一些实施方式中，针对30米长的带状电缆300，带叠层330相对于护套310或缓冲管320可具有大于或等于0.39牛顿每米(N/m)的耦合力。所述耦合力在每30米电缆长度下提供0.1625牛顿每光纤。在其他实施方式中，针对30米长的带状电缆300，耦合力可为约1.67N/m至约2.66N/m。在其他实施方式中，针对30米长的带状电缆300，耦合力可为约2.0N/m至约2.33N/m。在示范性实施方式中，针对30米长的带状电缆300，耦合力可为约2.25N/m。换句话说，具有(例如)72个光纤的带叠层330可具有约68牛顿的耦合力。如图26所图示，不具有重叠部分350的72个光纤的电缆具有约7牛顿的耦合力(此可陈述为在30米长的电缆上为0.0972牛顿每光纤)或仅具有由重叠部分350提供的最小力的约60％。
在示范性实施方式中，带电缆300可进一步包括安置在缓冲管320与护套310之间的铠装层。所述铠装层(未图示)可为电介质铠装层或金属铠装层。
可参考上文及图6中的一种制造带状电缆300的方法。除了上文的程序以外，所述方法还可包括放出多个光纤带以形成带叠层330的步骤。在示范性实施方式中，所述方法可包括：放出至少一个细长条带340；将细长条带340放置在多个光纤带周围使得细长条带彼此重叠，从而形成重叠部分350，所述重叠部分至少部分围绕多个光纤带，从而形成芯。缓冲管320(例如)可挤压在芯周围。护套310可挤压在缓冲管320周围。
可在光纤带电缆300中引发耦合力。举例来说，当缓冲管320在芯周围时，缓冲管320可为(例如)以熔融状态挤压的聚合物。通过冷却缓冲管320，缓冲管320可在芯周围收缩，从而在带叠层、细长条带、重叠部分与缓冲管之间引发耦合力，针对30米长的电缆，所述耦合力为约0.39N/m或更大。
上述实施方式的优点包括通过调整条带重叠量或改变带叠层的扭曲捻距改变或“调节”耦合力的能力。举例来说，如图21、图23和图24中图示，在上述实施方式的至少一些实施方式中，矩形带叠层的边角形成带叠层的最外部突出并且由此接触条带并通过与条带相互作用(例如，叠层的边角对一或多个条带的压缩)提供一些或所有耦合力。在扭曲叠层的情况下，叠层的边角仅在沿电缆长度的断续位置接触管内的重叠条带区段，从而提供断续耦合点或部分；在所述情况下，在断续耦合点或部分之间，带叠层可能较差地耦合或根本不直接耦合到管，从而允许带运动与断续耦合点或部分相比更大的自由度。如此，增加扭曲率(即，降低叠层的捻距长度)增加了叠层与条带的重叠部分之间的断续耦合点或部分的数量，从而增加总体耦合与拔出力。或者或另外，增加条带重叠的量(例如，管内部的130度与仅45度的重叠相比)相应地增加了在管内相对于重叠扭曲的带叠层的边角在每一各个断续耦合点或部分处与重叠接触或交界的长度，从而对应地增加耦合力。耦合也可通过改变其他参数增加，比如通过减小管直径(影响叠层与管内部面积的比值)、通过增加带叠层大小(影响叠层与管内部面积的比值)、通过增加条带厚度及通过调整或改变其他参数；并且相反的情况也可为正确的：由于条带产生的带叠层与管之间的耦合力可通过反向改变所述参数降低。在所述的情况下，增加条带重叠的量及/或增加带叠层中扭曲的比率(即，降低捻距长度)为“调节”耦合力以实现所需耦合及/或在上文公开的范围内的耦合力(或其他耦合力)的两种相对简单的方式。
在附加权利要求书范围内的本公开案的许多修改和其他实施方式对于技术人员将显而易见。举例来说，光学波导可以各种带叠层或设置(比如，带叠层的台阶式轮廓)形成。根据本公开案的电缆还可包括螺旋绞式而非S-Z绞式设置的一个以上的光学管总成。另外，本公开案的干式插入件可如图示层压在一起或作为个别组件应用。因此，应理解，本公开案不受限于本文所公开的特定实施方式，且可使得所述修改和其他实施方式在附加权利要求书的范围中。尽管本文中使用特定术语，但所述术语仅以一般意义和描述意义使用，而并非为了限制。已参考硅基光学波导描述本公开案，但本公开案的发明性概念适用于其他适合的光学波导及/或电缆设置。
除非另有明确说明，否则绝不能将本文所述的任何方法视为要求以特定次序执行步骤。因此，在方法权利要求实际上未列举步骤次序或在权利要求书或描述中未另行具体说明步骤受限于特定次序时，绝非意在推断任何特定的次序。所属领域的技术人员将显而易见，可在不背离本公开案的精神或范围的情况下作出各种修改和变化。由于所属领域的技术人员可想到合并本公开案的精神和实质的所公开实施方式的修改组合、子组合和变化，本公开案应被视为包括附加权利要求和附加权利要求的等价物的范围内的一切事物。

Claims (15)

1.一种光纤带总成，所述光纤带总成包含：
缓冲管；
光纤带叠层，所述光纤带叠层在所述缓冲管内延伸；及
至少一个条带，所述条带具有沿所述至少一个条带的纵向长度的至少两个边缘，其中所述至少一个条带沿所述缓冲管内的所述带叠层延伸；其中所述至少一个条带包裹在所述带叠层周围，其中一个边缘的至少一部分安置在另一边缘与所述带叠层之间，由此定义所述至少一个条带的重叠部分；及
在所述带叠层和所述缓冲管之间纵向延伸的断续耦合，所述断续耦合由与一部分所述至少一个条带交界并挤压所述一部分所述至少一个条带的所述带叠层的至少一个边角定义。
2.如权利要求1所述的总成，其中所述带叠层在所述缓冲管内扭曲。
3.如权利要求1所述的总成，还包含护套，其中所述带叠层具有平均横截面带面积，而所述护套具有平均横截面内部面积，并且其中所述缓冲管的所述平均横截面带面积与所述平均横截面内部面积的比值为约0.30或更大。
4.如权利要求1所述的总成，其中所述至少一个条带的所述重叠部分在所述缓冲管的至少45度的内部周长周围延伸。
5.如权利要求1所述的总成，其中所述至少一个条带的所述重叠部分在所述缓冲管的所述内部周长周围延伸约90度至约180度。
6.如权利要求1所述的总成，其中所述至少一个条带的所述重叠部分在所述缓冲管内并且沿着所述带叠层纵向延伸至少一米的距离。
7.如权利要求1所述的总成，其中所述带叠层具有作用于所述缓冲管的至少约0.5N/m的耦合力。
8.如权利要求7所述的总成，针对30米长的电缆来说，所述耦合力在约1.67N/m至约2.66N/m的范围内。
9.如权利要求1所述的总成，其中所述至少一个条带包含非织造聚酯并且为阻水类型的条带。
10.如权利要求1所述的总成，其中所述至少一个条带具有大于14毫米的宽度。
11.如权利要求1所述的总成，其中所述带叠层包含72个光纤。
12.如权利要求1所述的总成，其中所述重叠部分具有与所述电缆的纵轴正交的长度，所述长度为约4毫米至约6毫米。
13.如权利要求1所述的总成，其中所述至少一个条带包括沿所述纵向长度的特征结构，所述特征结构选自由以下组成的群组：折叠、褶皱、皱痕、波纹、绗缝及以上的组合，由此借助所述至少一个条带的所述特征结构增强所述带叠层到所述缓冲管的耦合。
14.一种制造光纤带总成的方法，所述方法包含以下步骤：
放出多个光纤带并形成光纤带叠层；
放出至少一个条带，所述条带具有沿所述至少一个条带纵长延伸的至少两个边缘，其中所述至少一个条带为阻水类型的条带；
将所述至少一个条带放置在所述多个光纤带周围，使得所述至少一个条带包裹在所述带叠层周围；
在所述带叠层与所述至少一个条带周围挤压缓冲管，其中所述带叠层的边角与所述至少一个条带交界，其中所述带叠层的边角与所述至少一个条带断续交界并挤压所述至少一个条带，以定义在所述带叠层与所述缓冲管之间的断续耦合。
15.如权利要求14所述的方法，其中针对30米长的所述电缆，所述光纤带叠层具有作用于所述缓冲管的约0.39N/m或更大的耦合力。
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