CN1124354A - 一种光纤缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤缆，尤其适用于分布网络，它包括一光纤组合件，其特征在于每根据光纤在1550nm处有7μm至9μm范围内的模式分布直径，截止波长小于或等于1.35μm，且光纤按相互或绕增强元件绞合的方式，或按纵向放置的方式在缆线内组合起来。

Description

一种光纤缆及其制造方法

本发明涉及一种光纤缆，尤其是用于分布网络的光纤缆。还涉及这种光纤缆的制造方法。

光纤缆能使数据在极佳的状态下传输很长的距离。

至今，光纤缆的应用主要限于城市之间和交换网之间。目前，人们开始注意将其用于分布网络，甚至用于大厦内和居民区内，尤其在本文中将要涉及的正在开发的多功能数字化网络。

不幸的是，常规的光纤缆结构适用于城市之间和交换网之间，且适合于少的光纤数量，但作为分布网络的光纤缆需要有比长距离的传输所需光纤数量多得多的光纤数，这是因为必须考虑到众多的用户终端(实际中，这种缆的光纤数可以在几百至几千根范围内)，而且缆线还必需做得十分紧凑，以使其能设置在直径很小的管道中。

现行用于长距离传输的光纤缆有两种类型：

第一种类型的光纤缆是“蜂窝状”或“有空隙”结构的，如：它包括一个或多个开槽棒状或管状元件，其内装有光纤。为了减少对光纤造成使衰减增大的弯曲和微弯，使光纤被自由地放置并在槽或管内留有一定长度的余量。

很容易理解，为了留出空间容纳多余的光纤长度，这种结构需要整个缆线截面与其内各个光纤截面之和的比率很大。因此，这样的结果非常不适于分布网络，因为缆线用于这类网络时所必需包含的大量光纤，将会使缆线的截面过大。

第二种类型的光纤缆有一带状结构，即光纤被此平行地放置，并由保护性的树脂涂层固定在一起。由于这类缆线不需有多余的光纤长度，所以它更为紧凑，体积不大。尽管如此，带状结构更为适于全部光纤同时连接，且可能在分配网络中会产生一些问题。在分配网络中，必有网络分布的不断拓展，这需要把光纤带分裂开，这种操作难于与同时连接的限制相容，因为它不具备足够的柔韧性。

由此，现有的光纤缆技术不适于在分配网络中的应用。

本发明的目的是，通过提供一种满足分配网络内使用所特有要求的光纤缆来纠正这些缺陷，这种光纤缆的生产成本低，易于连接，且可以包含大量光纤。

为了这个目标，本发明提供了一种包含多根据光纤的光纤缆，每根光纤有一个由光学包层包围着的光学芯；每根所述光纤的光学包层上有一层牢固密封涂层，且在该涂层上有一塑性材料涂层。所述缆线还包括一个包围着所述光纤的塑性材料外部保持护套，该缆线的特征在于，每根所述光纤有一个在1550nm左右时7μm-9μm范围内的模式分布直径，且截止波长小于或等于1.35μm，在于所述的光纤互相挨着，或围绕着加强元件绞合在一起，或纵向排列地共同安置在所述缆线中。

于是，就本发明的作用而言，它能够采用最接近那些已有的，在铜线电缆分配系统中仍旧延用的编制连接程序的程序，即光纤互相绞合或相对中心加强组件绞合，再或者纵向排列，形成合适的紧密结构，这需要通过降低光纤对弯曲和微弯的敏感性来使其成为可能。

已知，弯曲或微弯的光纤会由于衰减的增加而受到减少寿命和增加传输损耗的惩罚。

通过给光纤提供一个薄的密封涂层(不会明显地增加其尺寸)，它的寿命会得以增加，且弯曲和微弯的第一种惩罚可以避免。

通过选择在1550nm左右时7μm-9μm范围内的一个模式分布直径。及小于或等于1.35μm的每根光纤的截止波长，可确保传输性能得到改善，即，使损耗降低，从而避免了弯曲和微弯的第二种惩罚。

由此，光纤对弯曲和微弯的敏感度下降，从而不必一定要采用余量长度和空隙结构。可以在那些配电缆线所用的相同类型结构中使用光纤，从而获得与有空隙结构光缆高度相容，同时与带状光缆也易于连接。

于是，根据本发明，不用凭借大尺寸或带状的结构而通过直接对光纤实施作用，可以降低弯曲或微弯的影响。由于性能提高后的光纤能够抵抗住弯曲和微弯，所以新颖的光纤结构和与电分配系统所用相同类型的缆线结构结合起来就可以提供一种缆线，此缆线特别紧凑，并适宜用在分配网络中，达到了与相同结构电缆一样的尺寸。

最后，每根光纤外加塑料涂层的作用首先是保护其表面结构，其次，涂层是挤出而成，以使用此法涂覆后的光纤能够被辨认，因为可用的颜色数目比涂有树脂层的初级光纤所着颜色要多(与电缆中的一样)。于是解决了在缆线内识别寻找每一根光纤的问题，而且这一点在安装与连网过程中至关重要。这个问题也可以采用常规的电导线传输来很好地解决，但在预知的光纤缆中可以对光纤基层树脂涂层的颜色数量相对有限。

可以看出，光纤上塑料涂层的挤出是能够做到的，因为光纤已经对弯曲和微弯不敏感了。

另，选择薄的塑料涂层还可以限制施加在光纤上弯曲或微弯的量。

另一方面，本发明提供了一种制造光纤缆的方法，其特征在于包括以下步骤：

制出在1550nm处有一个7μm-9μm范围的模式分布直径且截止波长小于或等于1.35μm的光纤；

处理每根光纤，以使其确实密封好；

将为了识别而着色的薄塑料涂层直接涂在每根预处理过的光纤上；

组合已经用此法处理过并涂覆过的光纤；

为组合件加一护套。

在附图所给出的非限定性实例中：

图1是根据本发明处理的光纤的透视图；

图2是在同心层上组装于一起的本发明的光纤透视图；

图3是成束组装在一起的本发明光纤透视图；

图4是能够用来代替图1光纤的多芯光纤的透视图；

图5A表示用SZ组合法组装在一起的光纤；

图5B表示用螺旋线组合法组装一起的光纤；

图6和7包括两个用于本发明缆线中的光纤折射率分布图。

在所有图中，相同的元件标有相同标号。

以下参见图1到5B描述本发明的光纤缆。

本发明的光纤缆具有以下一组特征的全部或一部分；

缆线在1550nm波长附近有7μm-9μm的一个小的模式分布尺寸，以抵御弯曲和微弯，它对应一个易于制作的折射率分布曲线，如：

Δn＝6×10^-3—8×10^-3；

处理是在外层二氧化硅上或内进行，以获得恶劣环境下具有足够寿命，从而使光纤成为一种密封型光纤；

将薄的塑料涂层直接涂在按此法制出的光纤上(用挤出或其它方法)，并对其着色以便识别；

用此法涂层过的光纤可组合成束，或者组合成具有螺旋线距的同心层或SZ形状，这种组合具有能够采用与铜制分配电缆所用相似的连接结构的优点；以及

把以上的组合用一个塑料外护套保护起来。

更为一般地讲，在1550nm附近，本发明缆线中的光纤模式分布尺寸在7μm-9μm范围内，并且每根光纤截止波长小于或等于1.35μm，并以1.33μm左右为宜。能够获得上述特征的两限定性的折射率分布曲线实例表示在图6和7中，在图中光纤的不同部分和最接近光纤芯包层的折射率之差Δn被表示成一个距光纤轴之距离d的函数，其中a是光纤芯的半径。

参见图1，本发明缆线用的光纤1有一按常规环绕在传输光芯3周围的二氧化硅光学色层2。该色层先被处理出处理层4，这可采用表面处理获得，所述处理层4用以增加光纤的寿命。以上涂层很薄，大约为0.5μm厚。

所有包在光芯外的二氧化硅都称为“光学包层”，且为了简化说明它们，一律用标号2标识。但是，实际上应理解，为了得到具有所需特性的光学包层，它可以是复合结构的，且包层不一定是由单一层二氧化硅包住光芯构成。

塑料涂层5形成在预处理过的光纤上。涂层5的作用是保护处理层4，它还用于按色码的方式从缆线内识别出不同的光纤。识别对于用于分配网络之缆线是十分重要的。涂层适宜挤出获得，以便减少可用颜色组的数目，但也可以用其它某些涂覆方法。

按此法处理或涂过的光纤随后被组装在一起，如图2和图3所表示的。

在电缆领域已公知的第一种组装方法是同心层法，且表示在图2中。在此组合方式中，光纤1，22螺旋地设置(或绞合)在缆20内固定同心层上，如围绕着填充材料构成的机械增强元件21。增强元件21可以用光纤代替。

根据本发明的另一种组装方式，如图3所示，光纤按束31，32，33放置在缆线30中，每一束本身的构成可以按不同的方式，如纵向或同心层地排列。组装后用塑料外护套34保护。

还可设想，采用具有与图1中光纤1相同模式分布尺寸的多芯光纤替代上述光纤，但构成光学的四芯线，如图4简示的由四芯41，43，46和47，处理层44，及塑料涂层45。

为了改善缆线的机构性能，光纤或光纤速通常沿缆线的长度方向绞合，或按照表示着含有本发明处理光纤1的缆线55的图5B所示的螺旋组合方式52进行，或按照表示着含有本发明处理光纤1的缆线50的图5A所示SZ型组合方式51进行。

但是，光纤可按紧密或松弛的纵向的，任意环绕中心增强元件的方式组合，这些仍属本发明的范围。

光纤经上述组合好之后，组合件被图3所示的塑料外护套保护起来。由这种缆线所给出的特征(相对于光线数目而言尺寸小重量轻)，并且由于可拉应力纤维构成了正面剖面的主要部分，可以不必添加任何机械增强件，这就构成了本发明缆线的一个附加的优点。

被处理光纤上的塑料涂层，无论挤出的还是用其它某些涂覆方法制成的，都必需尽可能地薄，为的是减小尺寸和增加已给直经缆线内光纤的数量。

塑料涂层有两种功能，即，保护光纤外层二氧化硅上的处理层，和按相应的色码识别。这种识别功能对用于分配网络的缆线来讲是很重要的。挤出的涂覆技术使得用色码标记塑料涂层很容易做到。应看到，以树脂的涂覆技术不适于构成多个色码的识别。

作为特殊实例的举例，可以给出以下尺寸：

外包光学包层2的光纤1的直径：125μm±3μm；

碳涂层4的厚度：0.5μm；

光纤的塑料涂层5的厚度：～200μm。

在1550nm处的模式分布尺寸2W_o：7.5μm≤2W_o≤9μm；以及

截止波长入_c：1200nm≤入_c≤1280nm(入_c总是小于或等于1350nm)。

本发明实际上不限于上述例子，许多的变化都可以对所述的例子进行，而不会超出本发明的范围。

因此，二氧化硅光纤的外径可以在80μm至100μm范围，且各种不同的处理可以施加在二氧化硅层的外表面上。

同样地，缆线光纤的数量以及他们组合在一起所用的方法可以任意，并且尤其可以因缆线的使用条件而定。

Claims (11)

1.一种光纤缆，包括一组光纤(1)，每根光纤都有围绕着光学包层(2)的光学芯(3)，每根所述光纤都在所述光学包层(2)上有严密密封的涂层(4)和所述密封涂层上的塑料涂层(5)，所述缆线进一步包括一个包围着所述光纤(1)的塑料外护套(34)，该缆的特征在于：每根所述光纤(1)在1550nm处有一个7μm至9μm范围内的模式分布直径，和一个小于或等于1.35μm的截止波长，且所述光纤通过相互绞合或绕增强元件绞合，或纵向放置地在缆线内组合在一起。

2.根据权利要求1的缆线，其特征在于所述塑料涂层包含着能识别每根光纤的识别信息。

3.根据权利要求2的光纤缆，其特征在于所述识别信息对应一色码。

4.根据权利要求1至3的光纤缆，其特征在于光纤被组合成束(31，32，33)。

5.根据权利要求1至4的光纤缆，其特征在于光纤(1，22，23)是在同心层内组合在一起的。

6.根据权利要求1至5的光纤缆，其特征在于光纤(1)按螺旋矩(52)组合在一起。

7.根据权利要求1至5中任意一个的光纤缆，其特征在于光纤(1)按Sz型组合螺距(51)组合在一起。

8.根据权利要求1到7中任意一个光纤缆，其特征在于光纤(40)是多芯光纤(41，43，46，47)。

9.根据权利要求1到8中任意一个光纤缆，其特征在于每根光纤的所述密封层(4)由光学色层上的沉积碳构成。

10.根据权利要求1至8中任意一个的光纤缆，其特征在于每根光纤的所述密封层(4)由所述光学色层中掺杂入氧化钛构成。

11.根据权利要求1至10中任意一个光纤缆的制造方法，其特征在于它包括下列步骤：

制作在1550nm处模式分布直径在7μm至9μm范围内，截止波长小于或等于1.35μm的光纤(1)；

处理每根光纤以使其严密密封；

制作直接涂布于每根预处理光纤上的薄塑料涂层(5)；

组合已按此法处理和涂覆过的光纤；

给组合件加一层护套。

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