CN1193120A - 用于光纤光缆的光学装置 - Google Patents

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Abstract

光纤光缆(10,20)用的光学装置(5a,5b),所述装置包括一集中在套(3a,3b)内的多束光纤(2)。套在温度+20℃左右时有一低于200兆帕的杨氏模量,并且有一低于90肖氏单位的硬度,在温度－40℃左右时有一低于2000兆帕的杨氏模量。光纤光缆(10,20)包括至少一个这样的光学装置。光缆在通讯中的应用。

Description

用于光纤光缆的光学装置
本发明涉及一种用于光纤缆的光学装置，该装置一般用于通讯，所述装置包括在套中成组的光纤束，这些光纤可以在套子内部由一个或几个带子捆在一起。本发明特别涉及了包有光纤的套子的材料。
具有该种光学装置的光缆用于通讯领域，特别是用于多路分支传输或在传输网出口处多束光缆合并形成有大量光纤的大光缆的情况。
图1和图2示出了两种已知的光缆截面，分别是被称为“单管(Unitube)”的结构(图一)和被称为“绞合衬管(s tranded loose tube)”。文件F-A-2280911描述了已知的“绞合衬管”的结构。
光纤光缆10和20有成束状或带状的光纤2，自由地置于管状3套内，其纵轴是光缆(单管结构)的纵轴或在环绕由介电材料制成的中央加强部件1周围的多个套3中(绞合衬管结构)。光学装置5包括套3及其包含的一根或多根光纤2。
在单管结构的光缆10的装置5或绞合衬管的光缆20的装置5的周围，置有连续的机械加强层6，该层由例如电介质加强部件及外部绝缘材料保护套7组成。另外，光缆20的装置5之间的自由空间可由填充材料填充，比如填充冻胶体4，以保证轴向密封或容纳保证此密封的、遇液体膨胀的材料。
包含有光纤2的装置5的套3由众所周的知坚硬材料构成，比如高密度聚丁烯(PEHD)或聚丁烯对本二甲酸脂(PBT)；它同样可以由一双层聚丁烯对本二甲酸脂/聚碳酸脂(PBT/PC)构成。根据文件FR-2280911，“绞合衬管”的管状套也可以是聚丁烯或聚丙烯构成。
构成光缆10或20中套的材料的杨氏模量一般很高，20℃下为2400-2600兆帕级。此类套给光纤2一个非常好的机械保护，尤其是抵抗径向的压力。当杨氏模量较小的情况下，此类材料的管形套应有足够的厚度来保证光缆有良好的抵抗径向压力的能力。在此情况下，套3的厚度相对比较大(对于“绞合衬管”结构典型值为0.5毫米级，对于单管结构典型值为0.75毫米级)。因此，光缆10或20或者体积庞大，或僵硬无比，或二者都有，因而难于使用。
这就是为什么欧洲专利申请EA-A-0769711提出在光纤装置的套上使用柔软和弹性的材料；它特别提出用于光纤通讯光缆的光学装置，包括以弹性材料制成管状的套，其中自由安置有至少一条光纤，其特征在于所述套的厚度小于或等于0.5毫米，并且所述材料的杨氏模量在20℃时小于1500兆帕，并且应力/延伸曲线没有一个转点。此类材料可使得光缆较前面提到的现有技术中的光缆所占空间更小，更加易于使用。
另外，套内光纤的封闭也会由于微弯曲而带来衰减增加的问题。在外部约束、原始机械或热应力的作用下，套应该产生一个变形，以不使得封闭在套内的光纤产生微弯曲。
本发明的目的在于提供一种光纤光缆用的光学装置，光缆有多束的，成一条或多条条带的，集中置于套内的光纤，它一般只有一种材料。该光缆的制造简便，成本低廉，而且套具有良好的光学性能，稳定的机械性能并且容易对光纤进行修缮。
因此，本发明提供了一种通常用于通讯的光纤光缆的光学装置，所述的装置有一集中在套内的多束光纤，并且可在套内装成一个或几个条带，其特征在于套在+20℃左右的温度下，有低于200兆帕的杨氏模量，及小于90单位的肖氏(Shore A)硬度，并且在温度为-40℃左右时杨氏模量小于2000兆帕。
光纤集中在套中，相对于现有技术光纤自由置于套中而言，这样做可以减小光学装置尺寸上的体积。因此套就非常接近于在套内安装一个或多个条带的光纤。所以套就可以在优先地不粘连的情况下与集中的光纤或光纤带接触。但套也可以与光纤或光纤带间有直到0.1毫米的间距。
根据本发明的光纤装置也可包括一填充材料，比如含有基于油，更常用的是基于硅或聚阿尔法烯烃的填充胶冻。
测试显示出根据本发明的光学装置的光学性能与套的构成材料的柔韧性有关。
第一个光学测试在于测量该装置的一条光纤相对于自由状态的衰减值的增量。
第二个光学测试在于根据不同的温度来测量该装置的一条光纤的不同衰减。为模拟传输网中有该种装置的通讯光缆所处于的实际温度范围，测试温度范围为+70℃到-40℃之间。
测试中使用了不同的物质，通常是在如聚氯乙烯(PVC)等热塑性聚合材料，和弹性聚合材料中选择的聚合物。
然后通过分别测试，就可以建立起该种材料套的测试装置的衰减值与此种材料杨氏模量间的关系。根据衰减标准，就可以根据温度确定两个杨氏模量的上限阈值，温度-20℃左右时为200兆帕，温度-40℃左右时2000兆帕。
因此，根据本发明的光学装置，有一套，其杨氏模量使得其较柔软，能够在应力作用下变形时减小由于套中集中的光纤因微弯曲而引起的衰减效应。
另一测试表明根据本发明的光学装置的套的易开性涉及构成套的材料的硬度。
所以，在进行与前述材料相同材料的测试中，套被剪切工具剪开。通过分别测试，就可得出光学装置套的易开性与构成套的材料硬度的关系。根据套易开性的标准，就可以确定构成套的材料的硬度的上限阈值：在+20℃左右时90肖氏硬度单位。
因而，由低于前述测试所确定的杨氏模量和硬度阈值的材料所构成的套就有良好的光学性能及光学易维修性。
根据本发明的光学装置在波长1550纳米(nm)下，一般有等于0.1分贝/千米左右的衰减的变化幅度。
本发明的其它特点和优点在下面的说明书中参照附图详细描述，其中：
-图1简示出了现有技术中单管结构光缆的局部剖视，
-图2简示出了现有技术中“绞合衬管”结构光缆的局部剖视，
-图3简要地示出了根据本发明第一实施例的光学装置的横剖视图，
-图4简要地示出了根据本发明第二实施例的光学装置的横剖视图，
-图5比较了温度对于在两个光学装置中，其中一个符合本发明的第一个实施例，对光纤衰减的影响。
在所有这些图中，相同的部件有相同的编号。图3和图4的光学装置用于插入如图1和图2中那样的光缆中，并位于图1和图2中所描述的光学装置3的位置。
图1和图2的与现有技术相关。
在图3中，光学装置有以多束光纤，集中在套3中。光学装置5a被表示成有8条光纤2a，集中在微管状套3a中，套与光纤非常接近。填充材料7，比如所属技术领域的技术人员公知的填充胶冻被填充在套3a内部光纤的周围。
举例来说，光学装置5a具有如下特性：
光缆直径：1.2毫米
套厚    ：0.2毫米
光纤直径：0.250毫米
光纤数  ：8
本发明第一实施例的光学装置用在单管或结构或绞合衬管结构的通讯光缆中，尤其是在大量分支的传输网中，在那里，许多该类光缆组合成有大量光纤的粗光缆。
根据图4的本发明的第二实施例，诸光纤4被安装成两个条带9和11，每一条带有4条光纤。光学装置5b包括一套3b，它在图4的横剖图中有一矩形内部槽12两条带9和11紧靠地置于矩形槽12的内部。
条带安装使得光纤间相互较易定位，特别是更易于包含有所述光学装置的光缆的连接操作。应当注意的是，单一的条带与多条带是同样的，每一条带可包括6，8或12条光纤。在本发明中，也可以将第一和第二实施例结合起来，也就是说，在同一光学装置中，将单一的光纤和至少一个光纤条带相组合。
举例来说，光学装置5b有如下特性：
光缆直径  ：2.0毫米
槽的长和宽：1.2×0.7毫米
光纤直径  ：0.250毫米
光纤数    ：8
含有根据本发明的光学装置的光缆可以通过例如挤压成形制造。在挤压机的头部，汇集了套的构成材料，有时一种光纤的填充材料，还可以有光缆的填充材料及光纤或光纤条带。填充材料可以是胶冻，以填充光学装置和光缆套之间的间隙，保护光缆免受潮湿或光学装置容易顺滑。
包含本发明光学装置的光缆也可以具有全部的如下的部件，比如外部保护层(甲壳，套…)；或加强部件：FRP英文是“Fiber ReinforcedPlastic(纤维加强塑料)；或连续加强纤维，比如玻璃纤维，或在有机热塑性或网状模中的氩酰胺涂层的纤维，这些都是所属技术领域技术人员公知的。
根据本发明的光学装置的套由聚合物构成，比如象是聚氯乙烯的热塑性材料。也可以有弹性材料。套材料在+20℃左右温度时，杨氏模量低于200兆帕，并且硬度低于90肖氏单位，在温度为-40℃左右时，杨氏模量低于2000兆帕。
图5是一条置于光学装置内的光纤在波长1550纳米下，衰减与温度的变化。光纤的基准衰减取自在温度20℃。
光学装置A有符合本发明的塑化聚氯乙烯套构成，其参数约为：
-20℃时硬度为78肖氏单位
-20℃时杨氏模量为20兆帕
--40℃时杨氏模量为1900兆帕
光学装置B的聚丙烯和乙烯复合聚合物套，在温度为+20℃左右时杨氏模量约为1200兆帕，硬度大于98肖单位(超出了肖氏硬度的尺度)，在温度为-40℃左右时，杨氏模量约为3000兆帕。
光学装置A的衰减变化，在其所有的使用环境下，-40℃-+70℃，满足固定于0.10分贝/千米的标准。相反，光学装置B只是在温度为-5℃-+70℃之间时，才满足固定于0.10分贝/千米的标准。

Claims (9)

1.光纤光缆(10，20)用的光学装置(5a，5b)，所述装置包括一集中在套(3a，3b)内的多束光纤(2)，其特征在于套在温度+20℃左右时有一低于200兆帕的杨氏模量，并且有一低于90肖氏单位的硬度，在温度-40℃左右时有一低于2000兆帕的杨氏模量。
2.根据权利要求1所述的光学装置，光纤在套(3a)内部安装成一个或几个条带(9，11)。
3.根据权利要求1或2所述的光学装置，其套是由热塑性材料构成。
4.根据权利要求3所述的光学装置，其套是由塑化聚氯乙烯材料构成。
5.根据权利要求1或2所述的光学装置，其套是由弹性材料构成。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的光学装置，光纤与套之间的距离为0到0.1毫米之间。
7.单管型结构光缆，包括一根据权利要求1到6中任一项所述的光学装置。
8.绞合衬管型结构光缆，包括一根据权利要求1到6中任一项所述的光学装置。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的光缆在通讯中的应用。
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