CN108292021A - 具有粘结芯元件的光纤电缆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通信光缆以及相关的系统和方法。所述光缆(10)包括多个缠绕芯元件(20、22)，并且邻近的缠绕芯元件的外表面通过离散粘结部分(34)来接合在一起。所述离散粘结部分(34)可以是诸如激光焊接、超声波焊接或粘合材料的结构。所述离散粘结部(34)将所述缠绕芯元件以诸如SZ绞合图案的缠绕图案保持在一起。

Description

具有粘结芯元件的光纤电缆

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年6月3日提交的美国临时申请号62/170233的优先权，所述申请以引用的方式并入本文。

背景技术

本公开大体涉及通信光缆，并且更具体地涉及包括粘结或粘附到邻近芯元件的绞合芯元件的通信光缆。通信光缆已经在各种各样的电子和电信领域中得到了越来越多的使用。通信光缆可以包括或围绕一个或多个通信光纤。光缆为光缆内的光纤提供结构和保护。

发明内容

本公开的一个实施方案涉及一种通信光缆。所述通信光缆包括：电缆主体，其包括限定所述主体中的通路的内表面；第一芯元件，其位于所述电缆主体中；以及第二芯元件，其位于所述电缆主体中。所述第一芯元件包括：具有限定孔的内表面和外表面的第一管；以及位于所述第一管的所述孔内的第一光学传输元件。所述第二芯元件包括：具有限定孔的内表面和外表面的第二管；以及位于所述第二管的所述孔内的第二光学传输元件。所述第一芯元件和所述第二芯元件卷绕在所述通路的中心区域周围，使得所述第一芯元件和所述第二芯元件彼此邻近，从而限定所述第一管和所述第二管的所述外表面之间的界面，其中所述界面沿着所述电缆主体长度的至少一部分延伸。所述电缆包括多个离散粘结部分，其沿着所述界面长度在离散部分处将所述第一管的所述外表面接合到所述第二管的所述外表面，使得所述第一管和所述第二管在缠绕之后相对于彼此保持。所述电缆包括所述第一管的所述外表面和所述第二管的所述外表面的未粘结部分，其沿着所述界面长度定位在邻近粘结部分之间。

本公开的附加实施方案涉及用于通信光缆的芯。所述芯包括多个细长芯元件，其围绕彼此缠绕，使得所述多个缠绕的细长芯元件的一部分长度形成围绕中心区域的螺旋部分，当以截面进行观察时所述中心区域被所述多个芯元件沿周向包围。每个芯元件的外表面沿顺时针方向邻近所述其他芯元件中的一个芯元件的外表面，并且沿逆时针方向邻近所述其他芯元件中的一个芯元件的外表面。所述芯包括多个粘结部，其位于每个芯元件的外表面与沿顺时针方向邻近的所述芯元件的外表面之间，并且位于每个芯元件的外表面与沿逆时针方向邻近的所述芯元件的外表面之间。

本公开的附加实施方案涉及一种形成用于通信光缆的芯的方法。所述方法包括提供各自具有外表面的多个细长光学芯元件。所述方法包括使所述多个细长光学芯元件围绕彼此缠绕，使得所述多个缠绕的细长芯元件的一部分长度形成围绕中心区域的螺旋部分，当以截面进行观察时所述中心区域被所述多个芯元件沿周向包围。每个芯元件的外表面沿顺时针方向邻近所述其他芯元件中的一个芯元件的外表面，并且沿逆时针方向邻近所述其他芯元件中的一个芯元件的外表面。所述方法包括将所述多个芯元件中的第一芯元件的外表面的子部分粘结到所述多个芯元件中的第二芯元件的外表面的子部分，其中在截面中进行观察时所述第二芯元件沿顺时针方向邻近所述第一芯元件。所述方法包括将所述第一芯元件的外表面的另一个子部分粘结到所述多个芯元件中的第三芯元件的外表面的子部分，其中在截面中进行观察时所述第三芯元件沿逆时针方向邻近所述第一芯元件。

另外的特征和优点将在以下的详述中阐明，并且通过描述，这些特征和优点中的部分对本领域技术人员将是显而易见的，或者也可通过实践本文的书面描述和其权利要求书以及附图中所述的实施方案而认识到这些特征和优点中的部分。

应了解，以上概述与以下详述二者均仅为示例性的并且意图提供用来理解所述权利要求的性质和特征的综述或框架。

包括附图以提供进一步理解并且所述附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分。附图说明一个或多个实施方案并且和描述一起用于解释各种实施方案的原理和操作。

附图说明

图1是根据示例性实施方案的通信光缆的透视图。

图2是根据示例性实施方案的光学芯的透视图。

图3是示出根据示例性实施方案的图2的光学芯的邻近芯元件之间的粘结的详细视图。

图4示出根据示例性实施方案的维持自支撑SZ绞合图案的两个粘结芯元件。

图5示出根据示例性实施方案的在分离之后的两个先前粘结芯元件的部分。

图6是根据示例性实施方案的用于粘结芯元件的激光焊接系统的示意图。

图7是根据示例性实施方案的用于粘结芯元件的激光焊接系统的示意图。

图8是根据另一个示例性实施方案的用于粘结芯元件的激光焊接系统的示意图。

图9是示出根据示例性实施方案的在形成激光焊缝之后的两个芯元件的粘结的透视图。

具体实施方式

总体参考附图，示出了通信光缆(例如，纤维光缆、光纤电缆等)、用于通信光缆的芯以及形成方法和系统的各种实施方案。通常，本文讨论的实施方案涉及包括多个细长光学芯元件的(例如，包含松散光纤的缓冲管、紧密缓冲光纤、填充条、填充管等)光学芯。光学芯元件围绕彼此缠绕从而形成缠绕图案(例如，SZ绞合图案)。每个光学纤芯元件通过将邻近纤芯元件的外表面彼此接合的多个离散粘结部分来粘结到至少一个邻近纤芯元件。每对粘结芯元件包括沿着邻近芯元件之间的界面的纵向长度延伸的多个离散粘结区段、并且还包括在离散粘结部分之间间隔开的多个未粘结区段。

在各种实施方案中，通过利用邻近芯元件之间的间断粘结，可以产生维持期望的缠绕图案的稳定光学芯，而不需要诸如螺旋粘结剂或粘结套筒的外部径向粘结元件。此外，通过控制每个粘结区段内的粘结程度并且通过控制每个粘结区段沿着芯元件长度的间隔，可以控制接近特定芯元件以及将特定芯元件与光学芯其余部分分离所需的力量。在各种实施方案中，消除外部径向粘结元件通过消除在接近芯元件之前必须被突破和移除的层，改善了光缆的芯元件的可接近性。

此外，本文讨论的粘结布置允许接近单个芯元件并且将单个芯元件与光学芯其余部分分离，同时使未接近芯元件之间的粘结部分保持在适当的位置。这与典型的径向力粘结剂相反，所述径向力粘结剂一旦被突破就停止向其他芯元件施加粘结力。此外，邻近芯元件之间的直接粘结形成稳定的SZ绞合芯，而不需要支撑利用径向限制性粘结剂的SZ绞合芯通常所需的刚性中心强度构件。此外，在至少一些实施方案中，本文讨论的芯元件粘结布置提供了具有更易接近空隙区的光学芯，其可有助于各种材料(例如，防水SAP粉末、凝胶等)渗透到绞合光学芯中。此外，在芯元件相互接触并完全包围中心区域的实施方案中，光学芯体具有改善的抗压性和改善的稳定性，这是由邻近芯元件之间的直接粘结引起的，而不是简单地依靠外部粘结剂的径向力以及邻近芯元件与强度元件之间的摩擦。

此外，本文讨论的直接芯元件粘结所提供的芯稳定性被认为在光学芯和电缆制造期间提供了许多优点。例如，因为在绞合之后可以直接形成芯元件之间的离散粘结，所以当下游过程(例如，加护套、铠装形成等)发生时，所述粘结部用于将绞合图案保持在适当位置。通过在电缆形成期间减少芯元件之间的相对移动，这种粘结可以产生具有减小的捻距可变性的光学芯。据信，利用本文讨论的离散粘结的光学芯较不易受另外可能由于护套挤出过程的热量而引起的变形的影响。本文讨论的形成离散粘结的过程通过允许生产线停止并启动而不会不利地影响热塑性芯元件(例如，缓冲管、填充条等)改善了可制造性。本文讨论的形成离散粘结的过程通过在加护套过程中发生缺陷时允许再加护套改善了可制造性。此外，离散粘结提供了提供着色焊缝或粘附材料的能力，所述着色焊缝或粘附材料允许在绞合和粘结时在芯元件上产生基于颜色的ID，而不是依靠用于ID目的的特定颜色的预先形成缓冲管。

参考图1，根据示例性实施方案示出通信光缆(被示为电缆10)。电缆10包括电缆主体(被示为电缆护套12)，所述电缆主体具有限定内部通道、通路或空腔(被示为中心孔16)的内表面14。如通常将理解的，护套12的内表面14限定其中定位有以下讨论的各种电缆部件的内部区域或内部区。被示为光纤18的多个光传输元件位于孔16内。一般来说，电缆10在安装期间和安装之后向光纤18提供结构和保护(例如，在处理期间进行保护，保护免受的影响，保护免受害虫等)。

在图1所示的实施方案中，电缆10包括位于中心孔16内的多个芯元件。第一类型的芯元件是光传输芯元件，并且在图1的实施方案中，芯元件包括位于管(诸如缓冲管20)内的一个或多个光纤18。一个或多个附加的芯元件(被示为填充条22)也可以位于孔16内。在所示的实施方案中，填充条22和缓冲管20被布置或缠绕在由诸如玻璃增强塑料或金属(例如，钢)的材料形成的中心支撑构件(被示为中心强度构件24)的周围。包括光纤18的缓冲管20、填充条22和中心强度构件24一起形成电缆10的芯26。在各种实施方案中，芯26可以包括以任何组合的任何类型的光学芯元件，包括光学微模块、紧密缓冲光纤和填充管。在其他实施方案中(例如，如以下在图2中所示的)，光学芯26不包括中心强度构件，并且光学芯26包括以期望缠绕图案支撑光学芯的一系列粘结部分。

在诸如图1所示的各种实施方案中，电缆10可以包括位于护套孔16内的在芯26与内表面14之间的各种附加层或结构。例如，防水材料(诸如防水带28)可以位于缠绕的缓冲管20和填充条22的周围。电缆10还可以包括位于防水层28外部的加强片材或层(被示为铠装层30)。铠装层30缠绕在电缆10的内部元件(包括光纤18)周围，使得铠装层30围绕孔16内的光纤18。铠装层30通常向电缆10内的光纤18提供附加的保护层，并且可提供对损害(例如，在安装期间由接触或压缩而导致的损害、来自元件的损害、来自啮齿动物的损害等)的抵抗力。在各种实施方案中，铠装层30可以由各种强化材料或抗损害材料形成。在图1所示的实施方案中，铠装层30由具有一系列交替的脊和槽的金属材料波纹片形成。在一个实施方案中，波纹金属是钢，并且在另一个实施方案中，波纹金属是铝。在其他实施方案中，可以使用其他非金属强化材料。在一些实施方案中，铠装层30可以由弹性模量超过2Gpa并且更具体地超过2.7GPa的塑料材料形成。此类塑料铠装层可以用于抵抗动物啃咬，并且可以包括动物/害虫驱避材料(例如，苦味材料、胡椒材料、合成虎尿等)。

在各种实施方案中，电缆护套12可包括嵌入电缆护套12中的一个或多个不连续部分(诸如共挤出的不连续部分32)。通常，不连续部分32在护套12中提供弱化区域，其允许用户剥开护套12以便接近芯26。

参考图1和图2，电缆10包括多个粘结部分(被示为焊缝34)，其将每个芯元件的外表面粘结到光学芯26的邻近芯元件的外表面。通常，焊缝34是沿着邻近缓冲管20和/或填充条22的外表面之间的界面通过未粘结部分(被示为未粘结部分36)彼此分离的离散粘结部分。

如图2所示，光学芯26的缓冲管20和/或填充条22可以在中心区域38的周围相对于彼此缠绕。在各种实施方案中，缓冲管和/或填充条22可能以各种图案(包括螺线图案、螺旋图案、SZ图案等)相对于彼此缠绕。焊缝34将光学芯26的邻近芯元件粘结在一起，使得通过焊缝34经由粘附(在使用界面材料的情况下)或内聚力(在管材料之间产生粘结的情况下)将卷绕图案保持在适当位置。因此，在此类实施方案中，焊缝34抵抗管表面相对于彼此的垂直和切向移动，并且从而用于抑制芯元件从缠绕图案散开的倾向。在一些此类实施方案中，因为焊缝34所提供的粘附，电缆10不包括提供径向向内的力以将光学芯26一起保持在期望图案的外部径向粘结元件(诸如螺旋缠绕的粘结剂纱线或粘结剂套管)。此外，在一些实施方案中，中心区域38不包括刚性支撑元件(诸如强度构件24)，因为焊缝34在制造期间将光学芯26保持在期望的缠绕图案，而不需要刚性中心构件。

如图2的实施方案所示，光学芯26包括以相对于彼此的图案缠绕的多个芯元件(在图2的具体实施方案中为六个芯元件)，使得当在垂直于芯纵向轴线40的平面中(即，沿着图2的定向的端视图)观察时，缓冲管20和填充条22沿周向围绕中心区域38。在这种布置中，每个芯元件(例如，缓冲管20或填充条22)在周向上邻近两个另外芯元件；一个沿顺时针方向邻近并且一个沿逆时针方向邻近。在此类实施方案中，光学芯26包括：在每个芯元件的外表面与其顺时针邻近的相邻部分的外表面之间的多个焊缝34、以及在每个芯元件的外表面与其逆时针邻近的相邻部分的外表面之间的多个焊缝34。

以举例的方式参考图2，缓冲管20中的一个(被标记为缓冲管42)邻近顺时针相邻的缓冲管44，并且还邻近逆时针相邻的缓冲管46。特定缓冲管42通过一系列焊缝48来粘结到顺时针相邻的缓冲管44，所述焊缝48位于这两个缓冲管的外表面之间。类似地，特定缓冲管42通过一系列焊缝50来粘结到逆时针相邻的缓冲管46，所述焊缝46位于这两个缓冲管的外表面之间。像光学芯26的剩余部分一样，未粘结部分36位于沿着缓冲管之间的界面的每个焊缝处。

在各种实施方案中，焊缝34可以是可沿着光学芯26的长度间断地形成的任何类型的适当强度的粘结部或接合部。在各种实施方案中，焊缝34可以是通过用激光能量将邻近芯元件的部分熔化在一起而形成的激光焊缝。在其他实施方案中，焊缝34可以是通过用超声波能量将邻近芯元件的部分熔化在一起而形成的超声波焊缝。在其他实施方案中，焊缝34可以由位于邻近芯元件之间的粘合剂形成。在各种实施方案中，粘合剂可以是胶水、可热固化粘合剂、热熔性粘合剂(例如，热塑性粘合剂)、可辐射固化粘合剂等。

参考图2，光学芯26被示出为具有至少一个螺旋缠绕部分。具体地，光学芯26被示为以交替的螺旋图案(也被称为SZ绞合图案)。在此类实施方案中，光学芯26包括右旋螺旋缠绕部分60、反转部分62和左旋螺旋缠绕部分64。在右旋螺旋缠绕部分60内，芯元件(诸如缓冲管20和填充条22)沿右旋方向进行螺旋缠绕。在左旋螺旋缠绕部分64内，芯元件(诸如缓冲管20和填充条22)沿左旋方向进行螺旋缠绕。反转部分62是提供右旋螺旋缠绕部分60与左旋螺旋缠绕部分64之间的过渡的部分。在一个实施方案中，反转部分62被成形为正弦函数。

应当理解的是，尽管图2仅示出若干右旋螺旋缠绕部分、若干反转部分和若干左旋螺旋缠绕部分，光学芯26可以包括沿电缆10的长度延伸的类似于图2所示部分的多个重复部分。在各种实施方案中，右旋螺旋缠绕部分和左旋螺旋缠绕部分沿光学芯26的长度交替，其中反转部分位于每个相反缠绕的螺旋部分之间。

此外，螺旋缠绕部分包括节距(也称为捻距)，其作为一个芯元件围绕中心区域38完成完整回转所需的轴向距离。在一些实施方案中，芯26可具有平均节距(或平均捻距)，其作为沿着芯26的长度的多个单独节距的平均值。在各种实施方案中，邻近芯元件之间的焊缝34的数量可以基于光学芯26的捻距。一般而言，捻距越短，邻近焊缝34形成得越近，以便一起保持更紧密缠绕的图案。在各种实施方案中，焊缝34之间的间距是各种因素的函数，所述因素包括芯元件数量、捻距、芯元件直径等。

在图2所示的实施方案中，焊缝34形成纵向彼此对齐的间隔开的焊缝34的图案，使得限定了沿大致平行于纵向轴线40的纵向方向延伸的焊缝34的路径或条纹。如图2所示，焊缝34的路径之一用线66来标记。在各种实施方案中，如以下更详细解释的，焊缝条纹66的基本上对齐的性质由相对于缠绕芯元件在位置上固定的焊缝形成系统引起，并且在焊缝形成期间使缠绕芯元件前进通过焊接系统。如将理解的，焊缝条纹66的数量等于光学芯26的芯元件的数量，并且在所示的实施方案中，光学芯26包括围绕光学芯26的周边均匀间隔的六个焊缝条纹66。

参考图3，根据示例性实施方案示出光学芯26的一部分的详细视图。一般来讲，图3示出彩色ID系统，其中使用独特着色的焊缝34来唯一地标识光学芯26的每个芯元件。一般来讲，光学芯26的每个芯元件包括：在芯元件的一侧上(例如，在给定轴向位置处的逆时针侧上)具有第一独特颜色的焊缝、以及在芯元件的另一侧上(例如，在给定轴向位置处的顺时针侧上)具有第二独特颜色的焊缝。在所述布置中，光学芯26的每个芯元件通过独特的颜色对来标识。在此类实施方案中，通过使用独特的焊缝颜色而不是独特着色或标记的缓冲管，在电缆形成期间可以使用单股共同着色的缓冲管，其中在电缆构造期间随着焊缝形成添加位置标签。

作为举例，参考图3，图3所示的五个芯元件通过沿顺时针方向标记的独特参考数字来进行标记：芯元件70、72、74、76和78。如图3所示，芯元件70与72之间的焊缝80具有第一不同颜色(颜色A)，并且芯元件72与74之间的焊缝82具有第二不同颜色(颜色B)。因此，芯元件72被标识为具有颜色A和颜色B的焊点的唯一芯元件。类似地，芯元件74与76之间的焊缝84具有第三不同颜色(颜色C)。因此，芯元件74被标识为具有颜色B和颜色C的焊点的唯一芯元件。类似地，芯元件76与78之间的焊缝86具有第四不同颜色(颜色D)。因此，芯元件76被标识为具有颜色C和颜色D的焊点的唯一芯元件。在图3中，焊缝80、82、84和86被示为具有不同的交叉阴影以表示每种焊缝材料的不同颜色。所述图案围绕光学芯26延续，使得存在六个独特颜色对，其独特地识别光学芯26的每个芯元件。进一步地，在管分离之后，独特着色的焊缝断裂，从而在每个芯元件的表面上留下两个独特颜色组合以允许进行识别。例如，在芯元件72与其他芯元件分离之后，具有颜色A的焊缝80的一部分和具有颜色B的焊缝82的一部分保持在芯元件72上，从而即使在分离之后也提供了彩色ID功能。

在各种实施方案中，可通过在每个邻近芯元件的界面处定位有色焊缝前体材料(例如，有色可固化粘合剂材料、有色激光焊接丝等)来提供焊缝(诸如图3所示的焊缝80、82、84和86)的着色。在此类实施方案中，有色焊缝前体材料被固化或以其他方式激活以形成焊缝，从而粘结邻近的芯元件，同时维持与芯元件颜色不同并且与其他焊缝不同的着色。

参考图4，两个缠绕和焊接的缓冲管20被示为通过焊缝34焊缝在一起。如图4所示，申请人已经发现焊缝34以形成稳定结构的形式将一对缓冲管20接合在一起，所述稳定结构维持SZ缠绕图案而不用外部粘结剂并且不需要中心刚性支撑构件。具体地，申请人已经发现两个缓冲管20具有仅提供扭转约束的间隔离散焊缝34，这允许管对维持SZ缠绕图案。因此，申请人已经确定SZ图案可以维持在仅具有由焊缝34提供的扭转约束的光学芯内，这允许形成SZ绞合光学芯而不需要中心强度构件和/或外部径向粘结剂来维持SZ绞合图案。尽管应当指出的是，虽然在此讨论的某些实施方案不需要这些元件来维持SZ绞合，但在一些实施方案中，电缆10可以包括用于其他目的(例如拉伸强度、改善的抗压性等)的中心强度构件和/或外部粘结剂。

参考图5，示出了在焊缝34分离之后的两个缓冲管20。如图5所示，在一个实施方案中，当两个邻近缓冲管20分离时，焊缝34断裂或分离，从而在焊缝位置处在每个管的表面上留下标记或突起。在一个实施方案中，分离之后由焊缝34留下的突起或凹陷的高度小于150微米，并且更具体地为约100微米。

在各种实施方案中，焊缝34被设置尺寸并且形成为足够坚固的以将光学芯26维持在缠绕图案(如图2所示)，同时也允许相对容易的手动分离。在各种实施方案中，选择每单位长度的芯元件的焊缝数量、每个焊缝的长度和/或每个焊缝内的粘结梯度，以便提供在强度与简单的手动接近之间的这种平衡。在各种实施方案中，芯元件长度的每25mm内形成一至五个焊缝。在各种实施方案中，每个焊缝34在纵向方向上具有长度(被示为L1)。在各种实施方案中，L1小于5mm，更具体地约为2mm(例如，2mm±50％)。在各种实施方案中，每个未粘结部分36在纵向方向上具有长度(被示为L2)。在各种实施方案中，L2小于25mm，具体地在1mm与10mm之间，并且更具体地约为4mm(例如，4mm±50％)。在各种实施方案中，L2是管捻距和用于产生焊缝34的焊接工具(例如，激光器)的数量的函数。在一个具体实施方案中，L2将等于捻距除以放置在芯周围的激光源的数量，以及然后除以螺旋角的余弦。

如图5所示，焊缝34可以形成为具有大致椭圆形状。在一个此类实施方案中，椭圆形导致焊缝34具有沿焊缝长度变化的粘结强度。在具体实施方案中，焊缝34的中心90处的粘结强度大于在任一端点92和94处的粘结强度。在具体实施方案中，焊缝34内的粘结强度在焊缝34的中心区处于最大值并且逐渐减小至端点92和94处的最小值。在一个实施方案中，焊缝34的粘结强度在端部92和94处为10％并且在中心90处为80％。据信，焊缝34的粘结强度梯度通过在分离期间减少扭曲管的可能性来促进管分离。在各种实施方案中，所述局部粘结强度(仅作为力来测量)与T剥离型测试期间测量的最大破坏力相关。随着这种测量进行，其将绘制测量的力作为管位移的函数(其涉及断裂量)。在焊缝34的端部处，力<最大分离力的10％，并且焊缝34的最大分离力位于焊缝中间处。

在各种实施方案中，本文讨论的焊缝布置和结构提供了允许手动分离管20的焊缝。在一个实施方案中，焊缝34将管20接合在一起，使得在使用T剥离测试的情况下破坏焊缝34并将管20彼此分离所需的力在0.5牛顿(N)与1.0N之间。在一个具体的实施方案中，根据ASTM D1876标准或其修改进行T剥离试验。

在另一个实施方案中，焊缝34将光学芯26粘结在一起，使得强度构件拉出力大于1N/光学芯26的长度的10mm。这种对于将中心强度构件移出芯的阻力是强度构件与其周围的芯元件之间的联接力量的指示。这种阻力是通过管与强度构件之间产生的摩擦来实现的。在一个实施方案中，在从电缆样本芯拉出强度构件的情况下，通过拉伸试验机(诸如可购自Instron的拉伸试验机)来测量强度构件拉出力，并且在拉出期间读取的峰值力被标准化到测试样品的长度，例如(N/mm)。

参考图6-9，根据示例性实施方案示出各种焊缝形成系统。参考图6，根据示例性实施方案示出激光焊接系统100的示意性端视图。激光焊接系统100包括围绕光学芯26间隔的多个激光器102、104、106和108。通常，在形成SZ绞合图案之后，使光学芯26沿着垂直于图6的观察平面的方向前进通过激光焊接系统100。

激光器102和104分别具有焦点区110和112，并且激光器106和108分别具有焦点区114和116。如图所示，激光焊接系统100的激光器被聚焦，使得每个激光器的激光焦平面处于邻近芯元件的外表面彼此接触的位置处。因此，在这种布置中，激光器102在焦点区110处产生足够的热量以便在芯元件118与120之间形成焊缝，并且激光器104在焦点区112处产生足够的热量以便在芯元件122与124之间形成焊缝。相反，因为激光器106和108的焦点区114和116位于芯元件126和128的表面之下，所以激光器106和108在图6所示光学芯26的位置处没有形成焊缝。然而，作为螺旋，光学芯26的SZ图案前进通过激光焊接系统100，芯元件的邻接外表面移动进出焦点区110、112、114和116，从而形成图2所示的间断和离散的焊缝图案。因此，在所述布置中，当光学芯26前进通过激光焊接系统100时，激光焊接系统100连续形成间断焊缝34。在此类实施方案中，图6中的布置形成间断焊缝34，而不需要打开和关闭激光器，并且不需要追踪邻近芯元件之间的界面以便确保在正确位置处形成焊缝。此外，激光焊接系统100提供有效的连续系统，而不需要移动旋转设备(典型地具有螺旋卷绕粘结剂)以将光学芯26按期望缠绕图案粘结。

参考图7-9，根据示例性实施方案示出各种激光焊接配置和过程。在各种实施方案中，激光焊接系统的激光束被配置来始终聚焦在邻近芯元件之间的正确位置，以便加热两个芯元件并在每个芯元件上产生熔化区域。系统还被配置来迫使芯元件上的熔化区域在一起以形成接合部或粘结部分，诸如以上讨论的焊缝34。在各种实施方案中，可以通过一步或多步过程来实现激光焊接。

参考图7，示出了一步激光焊接过程的示例性实施方案。如图7所示，迫使两个芯元件130和132在一起，使得其外表面136和138的相对部分之间的界面134在暴露于激光束140之前形成。一旦暴露于激光束140，在被激光束140加热的界面部分处形成激光焊接。在一个实施方案中，激光束140是椭圆形激光束。在一个此类实施方案中，常规的圆形激光束被重新成形为椭圆形光束，使其能够覆盖相对较大的区域并产生足够的熔化区域以形成焊缝。在各种实施方案中，椭圆形光束的纵横比的范围是从2到10，使得所述过程对管漂移和振动不敏感，因为尽管存在漂移和/或振动，激光束140是足够大的以在界面134处形成焊缝。

参考图8和图9，示出了多步激光焊接过程。参考图8和9，激光焊接系统150产生激光束154，并且两个分离的芯元件152和156暴露于激光束154。在图8所示的实施方案中，激光焊接系统150被配置，使得熔化区域在均面向激光器158并位于激光器158的相对侧上的芯元件152和156的外表面部分上形成。具体地，如图8所示，激光束154是相对较大的激光束，使得激光束154加热面向激光器158的芯元件152和156的部分160和162。此外，激光束154的一部分164穿过芯元件152与156之间的间隙，以便由反射镜166朝着与激光器158相对的芯元件152和156的侧面进行反射。以此方式，芯元件152和156的区168和170被激光束154加热。因此，相对于激光器158从两侧加热芯元件152和156以形成相对较大的熔化区域，以便在芯元件152与156之间形成激光焊接。

在各种实施方案中，激光束154可以是圆形或椭圆形的，其光束尺寸在垂直方向上(在图8和图9的定向上)大于芯元件152与156之间的间隙。反射镜166被配置来改造/分离光束并将其重定向到芯元件152和156的外表面区168和170上。所述配置可以容许两个芯元件152和156的较大漂移量。如图9所示，一旦熔化区域172在芯元件152的区160和168中形成，并且相对熔化区域174在芯元件156的区162和170处形成，则两个芯元件结合在一起以形成焊缝34。

存在许多不同的用于布置激光束的替代方案，使得它可以加热芯元件的外表面以形成接合部或焊缝(诸如焊缝34)。在所述实施方案中，两个熔化区的尺寸和位置是类似的。由于激光束通过视觉系统或其他类型的反馈控制系统与芯元件运动同步，因此不需要在每个芯元件上形成大的熔化区。这种布置可以在焊缝部位减轻芯元件表面上的突出。在这种配置中，相对于芯元件的激光束入射角的范围在10度到45度。在其他实施方案中，光束可能以与芯元件以相同或稍微不同的速度移动。这样做可以增加激光器与芯元件之间的相互作用时间，使得需要较低的激光功率来产生所需的熔化区域。此外，通过在增加的激光相互作用时间下使用较低激光功率来形成熔化区可以降低损坏芯元件的可能性。在各种实施方案中，控制激光束与熔化区之间的关系，使得焊接光学芯中的所有芯元件之间的焊接图案是一致的。

在各种实施方案中，提供了一种形成通信光缆芯的方法。方法包括提供各自具有外表面的多个细长光学芯元件(例如，缓冲管20、填充条22、芯元件152和156等)。方法包括使多个细长光学芯元件围绕彼此缠绕，使得多个缠绕的细长芯体元件的一部分长度形成螺旋部分，并且在截面中进行观察时，所述多个芯元件沿周向围绕中心区域。在所述缠绕布置中，每个芯元件的外表面沿顺时针方向邻近其他芯元件中的一个芯元件的外表面，并且也沿逆时针方向邻近其他芯元件中的一个芯元件的外表面。方法包括沿顺时针方向将第一芯元件的外表面的子部分粘结到邻近芯元件的外表面的子部分。方法还包括沿逆时针方向将第一芯元件的外表面的另一个子部分粘结到邻近芯元件的外表面的子部分。在各种实施方案中，粘结的子部分是焊缝(诸如以上讨论的焊缝34)。在各种实施方案中，粘结包括激光焊接，诸如通过以上关于图6-9所示和所述的激光焊接系统。

在所述方法的各种实施方案中，缠绕步骤形成SZ缠绕图案。在一些此类实施方案中，缠绕图案包括：多个左旋螺旋缠绕部分、多个右旋螺旋缠绕部分、以及在左旋螺旋缠绕部分与右旋螺旋缠绕部分之间提供过渡的多个反转部分。在具体实施方案中，粘结子部分将芯元件维持在缠绕图案，而不用施加径向向内力的外部粘结元件。在所述方法的各种实施方案中，粘结步骤利用激光焊接、超声波焊接和使用粘合材料中的至少一种。在所述方法的各种实施方案中，粘结步骤通过长度在1mm与10mm之间的芯元件未粘结部分来形成彼此间隔的粘结部。在所述方法的具体实施方案中，接合步骤是激光焊接步骤，其利用聚焦激光束以熔化邻近芯元件的外表面界面处的区来形成激光焊接。

如上所述，在特定实施方案中，电缆护套12由聚乙烯材料形成。在各种实施方案中，电缆护套12可以是用于电缆制造的各种材料，诸如中密度聚乙烯、低烟无卤聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、尼龙、聚酯或聚碳酸酯和其共聚物。此外，电缆护套12的材料可以包括向电缆护套12的材料提供不同特性的少量其他材料或填充物。例如，电缆护套12的材料可以包括提供着色、UV/光遮挡(例如，炭黑)、阻燃等的材料。在各种实施方案中，光纤单元的缓冲管可以由被挤出以包围光纤18的已挤出热塑性材料形成。在一个实施方案中，包括缓冲管的芯元件由聚丙烯材料形成。在另一个实施方案中，包括缓冲管的芯元件由聚碳酸酯材料形成。在各种实施方案中，包括缓冲管的芯元件由一种或多种聚合物材料形成，所述聚合物材料包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、氯乙烯(PVC)、阻燃PCV、聚(乙烯-共聚-四氟乙烯)、本文讨论的聚合物材料的组合等。在各种实施方案中，包括缓冲管的芯元件的材料可以包括各种填料或添加剂，其包括阻UV材料和阻燃材料。

本文讨论的光传输元件包括可以是由玻璃或塑料制成的柔性透明光纤的光纤。纤维可以用作波导以便在光纤的两端之间传递光。光纤可以包括由具有较低折射率的透明包覆层材料包围的透明芯。通过全内部折射率可以将光保持在芯中。玻璃光纤可以包括二氧化硅，但是也可以使用一些其他材料，诸如氟锆酸盐、氟铝酸盐和硫化物玻璃以及晶体材料(诸如蓝宝石)。可以通过具有一种具有低折射率的光学包覆层将光沿光纤的芯向下导引，所述光学包覆层通过全内反射将光困在芯中。可以通过缓冲区和/或保护包覆层免受水分和/或物理损害的另一种涂层来涂覆包覆层。这些涂层可以是在拉伸过程中应用到光纤外部的UV固化的聚氨酯丙烯酸酯组合物材料。所述涂层可以保护玻璃纤维股线。

除非另外明确说明，否则决不意图将本文陈述的任何方法解释为要求以特定顺序执行其步骤。因此，在方法权利要求项没有实际叙述其步骤所遵循的顺序或在权利要求书或描述中没有另外具体陈述各步骤将限于特定顺序的情况下，决不意图推断任何特定的顺序。此外，如本文所使用的，冠词“一(a)”旨在包括一个或多于一个的部件或元件并且不旨在被解释为仅意味着一个。

对本领域技术人员将显而易见的是，可在不背离公开的实施方案的精神或范围的情况下进行各种修改和变更。由于本领域技术人员想到，可以对包含所述实施方式的精神和物质的公开的实施方式进行修改、组合、子组合和变化，因此公开的实施方案应被解释为包括在所附权利要求及其等同物的范围内的任何内容。

Claims (21)

1.一种通信光缆，其包括：

电缆主体，其包括限定所述主体中的通路的内表面；

第一芯元件，其位于所述电缆主体中，所述第一芯元件包括：

具有限定孔的内表面和外表面的第一管；以及

位于所述第一管的所述孔内的第一光学传输元件；

第二芯元件，其位于所述电缆主体中，所述第二芯元件包括：

具有限定孔的内表面和外表面的第二管；以及

位于所述第二管的所述孔内的第二光学传输元件；

其中所述第一芯元件和所述第二芯元件卷绕在所述通路的中心区域周围，使得所述第一芯元件和所述第二芯元件彼此邻近，从而限定所述第一管和所述第二管的所述外表面之间的界面，其中所述界面沿着所述电缆主体长度的至少一部分延伸；以及

多个离散粘结部分，其沿着所述界面长度在离散部分处将所述第一管的所述外表面接合到所述第二管的所述外表面，使得所述第一管和所述第二管在缠绕之后相对于彼此保持，其中所述第一管的所述外表面和所述第二管的所述外表面的未粘结部分沿着所述界面长度定位在邻近粘结部分之间。

2.如权利要求1所述的通信光缆，其中所述多个离散粘结部抵抗所述第一管与所述第二管之间的垂直和切向移动。

3.如权利要求1所述的通信光缆，其中所述多个离散粘结部分中的每一个包括位于所述界面的纵向方向上的第一端与第二端之间的中心点，其中所述离散粘结部分中的每一个在所述中心点处的粘结强度大于在所述第一端和所述第二端处的粘结强度。

4.如权利要求1所述的通信光缆，其还包括所述第一管和所述第二管的纵向长度的每25mm内的一个至五个离散粘结部分，其中在所述第一管和所述第二管的纵向方向上的每个粘结部的长度小于5mm。

5.如权利要求1所述的通信光缆，其中所述多个离散粘结部分将所述第一管接合到所述第二管，使得在T剥离测试下需要0.5牛顿至1.0牛顿以破坏所述粘结部分从而将所述第一管与所述第二管分离。

6.如权利要求1所述的通信光缆，其中所述第一管和所述第二管被卷绕从而形成缠绕图案，所述缠绕图案包括：多个左旋螺旋缠绕部分、多个右旋螺旋缠绕部分、以及在所述左旋螺旋缠绕部分与所述右旋螺旋缠绕部分之间提供过渡的多个反转部分，其中所述离散粘结部分将所述第一芯元件和所述第二芯元件维持在所述缠绕图案，而不用施加径向向内力的外部粘结元件。

7.如权利要求6所述的通信光缆，其中中心强度构件位于所述通路的所述中心区域。

8.如权利要求1所述的通信光缆，其中所述粘结部分是以下中的至少一个：

激光焊接，其将所述第一管的所述外表面熔合到所述第二管的所述外表面；

超声波焊接，其将所述第一管的所述外表面熔合到所述第二管的所述外表面；以及

粘合材料，其位于所述第一管的所述外表面与所述第二管的所述外表面之间并且粘结到所述第一管的所述外表面与所述第二管的所述外表面。

9.如权利要求8所述的通信光缆，其中所述粘结部分由其颜色不同于所述第一管颜色和所述第二管颜色的材料形成。

10.一种用于通信光缆的芯，其包括：

多个细长芯元件，其围绕彼此缠绕，使得所述多个缠绕的细长芯元件的一部分长度形成围绕中心区域的螺旋部分，在截面中进行观察时所述中心区域被所述多个芯元件沿周向包围，其中每个芯元件的外表面沿顺时针方向邻近所述其他芯元件中的一个芯元件的外表面，并且沿逆时针方向邻近所述其他芯元件中的一个芯元件的外表面；以及

多个粘结部，其位于每个芯元件的外表面与沿顺时针方向邻近的所述芯元件的外表面之间，并且位于每个芯元件的外表面与沿逆时针方向邻近的所述芯元件的外表面之间。

11.如权利要求10所述的用于通信光缆的芯，其还包括多个未粘结部分，其位于每个芯元件的外表面与沿顺时针方向邻近的所述芯元件的外表面之间，并且位于每个芯元件的外表面与沿逆时针方向邻近的所述芯元件的外表面之间。

12.如权利要求11所述的用于通信光缆的芯，其中所述粘结部是激光焊接、超声波焊接和粘合材料部分中的至少一个。

13.如权利要求12所述的用于通信光缆的芯，其中所述多个粘结部中的每一个包括位于所述粘结部的第一端与第二端之间的中心点，其中每个粘结部在所述中心点处的粘结强度大于在所述第一端和所述第二端处的粘结强度。

14.如权利要求12所述的用于通信光缆的芯，其中所述多个缠绕芯元件形成缠绕图案并且所述缠绕图案包括多个左旋螺旋缠绕部分、多个右旋螺旋缠绕部分、以及在所述左旋螺旋缠绕部分与所述右旋螺旋缠绕部分之间提供过渡的多个反转部分，其中所述粘结部分将所述芯元件维持在所述缠绕图案，而不用将径向向内力施加到所述多个细长芯元件上的外部粘结元件。

15.如权利要求10所述的用于通信光缆的芯，其还包括：

形成所述多个粘结部的多种粘结材料，其各自具有独特的颜色，其中不同着色的粘结材料位于每对周向邻近的芯元件之间；

其中每个芯元件可通过独特颜色对来识别，所述独特颜色对是由于粘结到所述顺时针邻近的芯元件的粘结材料的颜色和粘结到所述逆时针邻近的芯元件的粘结材料的颜色的组合而引起的。

16.如权利要求10所述的用于通信光缆的芯，其中所述芯元件中的每一个是包括一个或多个光纤的缓冲管、填充条、填充管和紧密缓冲光纤中的至少一个。

17.如权利要求10所述的用于通信光缆的芯，其还包括位于所述中心区域中的中心强度条。

18.一种形成用于通信光缆的芯的方法，所述方法包括：

提供各自具有外表面的多个细长光学芯元件；

使所述多个细长光学芯元件围绕彼此缠绕，使得所述多个缠绕的细长芯元件的一部分长度形成围绕中心区域的螺旋部分，在截面中进行观察时所述中心区域被所述多个芯元件沿周向包围，其中每个芯元件的外表面沿顺时针方向邻近所述其他芯元件中的一个芯元件的外表面，并且沿逆时针方向邻近所述其他芯元件中的一个芯元件的外表面；

将所述多个芯元件中的第一芯元件的外表面的子部分粘结到所述多个芯元件中的第二芯元件的外表面的子部分，在截面中进行观察时所述第二芯元件沿顺时针方向邻近所述第一芯元件；以及

将所述第一芯元件的外表面的另一个子部分粘结到所述多个芯元件中的第三芯元件的外表面的子部分，在截面中进行观察时所述第三芯元件沿逆时针方向邻近所述第一芯元件。

19.如权利要求18所述的方法，其中缠绕包括形成缠绕图案，所述缠绕图案包括多个左旋螺旋缠绕部分、多个右旋螺旋缠绕部分、以及在所述左旋螺旋缠绕部分与所述右旋螺旋缠绕部分之间提供过渡的多个反转部分，其中所述粘结子部分将所述第一芯元件、所述第二芯元件和所述第三个芯元件维持在所述缠绕图案，而不用施加径向向内力的外部粘结元件。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述粘结步骤包括激光焊接、超声波焊接和使用粘合材料中的至少一种，其中所述粘结步骤包括通过长度在1mm与10mm之间的芯元件未粘结部分来形成彼此间隔的粘结部，其中所述芯元件中的每一个是包括一个或多个光纤的缓冲管、填充条、填充管和紧密缓冲光纤中的至少一个。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述粘结步骤包括激光焊接，其利用聚焦激光束以熔化所述第一芯元件和所述第二芯元件的外表面界面处的区来形成激光焊接，并且熔化所述第一芯元件和所述第三芯元件的外表面界面处的区来形成激光焊接。