DE10115423A1

DE10115423A1 - Kombiniertes Mikro-Lichtwellenleiterkabel/Elektrokabel

Info

Publication number: DE10115423A1
Application number: DE10115423A
Authority: DE
Inventors: Douglas J Coleman; Herbert V Congdon
Original assignee: Corning Optical Communications LLC
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2001-10-11
Also published as: US6463198B1; GB0105921D0; GB2360853A

Abstract

Kombinierte Kabel können Daten auf optische oder elektrische Übertragungsarten übertragen. Die kombiniertn Kabel beinhalten einen Lichtwellenleiter, der Licht überträgt und der einen auf Quarzglas basierenden Kern (21) und eine auf Quarzglas basierende Umhüllung umfaßt, die einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als der Kern (21). Kern (21) und Umhüllung sind von zwei Kunststoffschichten (22) umgeben, die eine weiche primäre Beschichtung bilden, die die Umhüllung umgibt und mit dieser in Berührung steht, und eine verhältnismäßig feste sekundäre Beschichtung, die die erste Beschichtung umgibt und mit dieser in Berührung steht. Der Lichtwellenleiter weist einen Außendurchmesser von ungefähr 250 mum bis ungefähr 500 mum oder mehr auf, und ein elektrischer Leiter (23) umgibt die zweite Beschichtung. Das kombinierte Kabel beinhaltet eine äußere Kabelmantelschicht (24) mit einem Außendurchmesser von ungefähr 3500 mum oder weniger.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft kombinierte Kabel, die mindestens eine optische Übertragungskomponente und minde stens eine elektrische Übertragungskomponente beinhalten.

Hintergrund der Erfindung

Lichtwellenleiterkabel beinhalten mindestens einen Lichtwel lenleiter, der Daten, Sprach- und Bildinformationen übertra gen kann. Kombinierte oder gemischtadrige Kabelausführungen verbinden die hohe Bitratenkapazität von mindestens einem Lichtwellenleiter mit der elektrischen Übertragung von minde stens einem elektrischen Leiter. Herkömmliche kombinierte Ka belausführungen weisen jedoch unter Umständen nicht akzepta ble optische/elektrische Leistungseigenschaften auf, sie kön nen unerwünschte strukturelle Merkmale im Aufbau erforderlich machen, die den Zugriff auf die Lichtwellenleiter erschweren, sind eventuell nur mit Schwierigkeit durch die Kabelkanäle zu führen und/oder können hohe Produktionskosten für das Kabel verursachen.

Herkömmliche kombinierte Kabel beinhalten unter Umständen große und teure elektrische Leiter. Beispielsweise offenbart die US-A-4 867 527, auf deren Offenbarung hier vollumfänglich Bezug genommen wird, eine Kombination aus Stromversorgungs- und Lichtwellenleiterkabel. Das Kabel erfordert einen großen elektrischen Leiter, der von einer Isolierung umgeben ist, einer Hülle rund um die Isolierung, eine ein- oder zweiteili ge Schutzschicht rund um die Isolierung, eine Röhre in der Schutzschicht und mindestens einen Lichtwellenleiter, der lo se durch die Röhre geführt wird. Die Schutzschicht kann mit einer Armierung umgeben sein, und in diesem Fall weist die radiale Dicke der Schutzschicht den zwei- bis vierfachen Durchmesser der Röhre auf.

Ein verhältnismäßig großes und teures herkömmliches kombi niertes Kabel wurde für unterseeische Anwendungen entwickelt. Die US-A-5 468 913, auf deren Offenbarung hierin vollumfäng lich Bezug genommen wird, offenbart ein elektrooptisches Schleppkabel für den Einsatz im Meer, das ein verhältnismäßig großes Bündel koaxialer Zentralleiter an der neutralen Achse des Kabels erfordert, wobei der koaxiale Schutzleiter ein dielektrisches Material umgibt. Das dielektrische Material beinhaltet Lichtwellenleiterübertragungselemente, die die Zentralleiter spiralförmig umgeben. Die elektrooptische An ordnung wird von einem wasserdichten Mantel und einer Schutz armierung umgeben, die die Zugkräfte aufnehmen, die während des Schleppvorgangs im Meer auf das Kabel einwirken.

Ein kombiniertes Kabel kann Kabelkomponenten enthalten, die den Zugang zum Lichtwellenleiter erschweren. Die US-A-5 202 944 erfordert beispielsweise eine Außenhülle aus Edelstahl mit einer Dicke von 0,20 mm. Das Edelstahlblech wird zu einer Röhre geformt und der Länge nach verschweißt, um die Außen hülle zu bilden. Koaxialkabel können den Zugang zum und Zu griff auf den Lichtwellenleiter erschweren, da sie mehrere Schichten elektrischer Leiter erfordern, beispielsweise wie in der US-A-4 896 939 und der US-A-5 467 420 offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein kompaktes kombiniertes Kabel, das eingesetzt werden kann, um in elek trischen und optischen Übertragungsarten zu übertragen. Das kombinierte Kabel enthält eine optische Faser, die dazu ein gesetzt werden kann, Licht zu übertragen, und die einen auf Quarzglas (Silika) basierenden Kern mit einer auf Quarzglas basierenden Umhüllung (Cladding) umfaßt, die einen niedrige ren Brechungsindex aufweist als der Kern. Kern und Umhüllung sind von mindestens einer Kunststoffschicht umgeben, die eine Beschichtung (Coating) bildet, die die Umhüllung umgibt und mit dieser in Berührung steht und einen Außendurchmesser von ungefähr 250 µm bis ungefähr 500 µm aufweist. Ein elektri scher Leiter umgibt die Beschichtung, und das kombinierte Ka bel umfaßt weiter eine äußere Kabelummantelungsschicht mit einem Außendurchmesser von ungefähr 3500 µm oder weniger.

Kurzbeschreibung der Figuren der Zeichnung

Fig. 1 ist eine isometrische aufgebrochene Ansicht eines Lichtwellenleiterkabels gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Querschnittansicht eines kombiniertes Ka bels aus dem Kabel der Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Querschnittansicht eines kombinierten Ka bels gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Kombinierte Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung sind kom pakt und vereinen die hohe Bitratenkapazität von mindestens einem Lichtwellenleiter mit den Übertragungseigenschaften von mindestens einem elektrischen Leiter. Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 3 werden als Beispiele die kombinierten Licht wellenleiterkabel 10, 40 beschrieben. Die optischen Kabel 10, 40 enthalten mindestens einen entsprechenden Lichtwellenlei ter 20. In einer bevorzugten Ausführung dient der Lichtwel lenleiter 20 dazu, Licht zu übertragen. Er enthält einen auf Quarzglas basierenden Kern 21 mit einer auf Quarzglas basie renden Umhüllung (Cladding), die einen niedrigeren Brechungs index aufweist als der Kern. Kern und Umhüllung sind von min destens einer, vorzugsweise von mindestens zwei Kunststoff schichten 22 umgeben, vorzugsweise aus Urethanacrylaten, die eine weiche primäre Beschichtung bilden, die die Umhüllung umgibt und mit dieser in Berührung stehen, sowie eine ver hältnismäßig feste sekundäre Beschichtung, die die primäre Beschichtung umgibt und mit dieser in Berührung steht. Der Kern 21 kann beispielsweise ein Single-Mode- oder Multi-Mode- Lichtwellenleiter sein, wie er von Corning Incorporated her gestellt wird. In der bevorzugten Ausführung umfaßt ein Lichtwellenleiter 20 einen Außendurchmesser von ungefähr 250-300 µm. Der Außendurchmesser kann auch bis zu ungefähr 500 µm oder mehr erreichen. Der Lichtwellenleiter 20 kann auch einen mehradrigen Lichtwellenleiter aus Glas oder Kunststoff enthalten.

Die sekundäre Beschichtung 22 ist vorzugsweise von einem ein zigen elektrischen Leiter 23 (Fig. 2) oder einer elektrische Leiterschicht 43 (Fig. 3) umgeben und steht mit dieser in Berührung. In diesem Zusammenhang sind die elektrischen Ei genschaften der Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung nicht koaxial. Um gute elektrische Leistungsmerkmale zu erreichen, sind die Leiter 23, 43 vorzugsweise aus einer leitfähigen Me tallfolie, einem Maschennetz, aus Drähten, einem aufgedampf ten Film und/oder einem Geflecht gebildet. Die Drahtgrößen reichen beispielsweise von 26 bis 36 AWG. Alternativ dazu können die Leiter 23, 43 als eine schichtweise aufgebaute Komponente wie in der US 5 521 331, auf die hier vollumfäng lich Bezug genommen wird, offenbart ausgebildet sein, die ein erstes Abschirmungselement umfaßt, das aus einem längsverlau fenden Band aus Isoliermaterial und einem Paar längsverlau fender Metallfolienstreifen gebildet ist, die mit den gegen überliegenden Seiten des Bandes verbunden sind, um zwei kon zentrische, im wesentlichen geschlossene abgeschirmte Schich ten zu bilden. Die elektrischen Leiter 23, 43 weisen vorzugs weise geeignete elektrische und mechanische Eigenschaften auf, z. B. Kabelbiegesteifheit und Druckfestigkeit.

Die elektrischen Leiter 23, 43 sind von jeweiligen Kabelmän teln 24, 44 umgeben, die vorzugsweise aus einem Polyäthylen material gebildet sind, das die äußerste Schicht des Kabels bildet. In einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung be trägt der Außendurchmesser des Kabelmantels 24, 44 ungefähr 3500 µm oder weniger und liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 300 µm und ungefähr 2500 µm, äußerst vorzugsweise zwischen ungefähr 300 µm und ungefähr 1000 µm.

Die Kabelmäntel 24, 44 können aus jedem beliebigen geeigneten Kunstharz gefertigt werden, beispielsweise einem flammenhem menden Material, wie PVC, das geeignete flammenhemmende Zu sätze enthalten kann, wie zum Beispiel Metallhydroxide. Das Kunstharz kann geeignete inerte, nicht reaktive Füllmateria lien enthalten und geschäumt sein, beispielsweise mit her kömmlichen chemischen oder mechanischen Mitteln. Die Kabel mäntel 24, 44 können mindestens eine Kennzeichnung enthalten, beispielsweise eine Einkerbung, eine mit Kontrasttinte ge sprühte Linie und/oder mitextrudierte Streifen.

Kombinierte Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung können ei nen Teil eines beispielhaften aufgebrochen dargestellten Ka bels (Fig. 1) bilden. Das Lichtwellenleiterkabel 30 kann ein dielektrisches Zentralelement 31, einen ersten Satz ge mischtadriger Kabel 10 und/oder 40 und eine Schicht dielek trischer Verstärkungselemente 33 enthalten. Darüber hinaus kann das aufgebrochene Kabel 30 einen zweiten Satz Lichtwel lenleiterkabel 10 und/oder 40 in einer Schicht 34, eine Schicht dielektrischer Verstärkungselemente 35 eine Reißleine 36 und einen Kabelmantel 37 enthalten. Die Verstärkungsele mente 33, 35 sind vorzugsweise schraubenförmig verseilt oder längsseitig angeordnet.

Kombinierte Kabel sind gemäß der vorliegenden Erfindung für die Übertragung von beispielsweise Daten, Computer- und Tele kommunikationsinformation mittels optischer und/oder elektri scher Übertragungsarten einsetzbar. In der bevorzugten Aus führung dient der elektrische Leiter zur Übertragung von Ver sorgungsspannung. Aus Gründen der Kompaktheit ist der Licht wellenleiter 20 innerhalb der elektrischen Übertragungskompo nenten 23, 43 angeordnet und kann im Betrieb eine hohe Bitra tenkapazität für optische Übertragungsanforderungen bereit stellen. Die elektrischen Übertragungskomponenten 23, 43 kön nen zur Übertragung von Daten oder Versorgungsspannung ver wendet werden. Die gemäß der vorliegenden Erfindung gefertig ten Kabel können auch zur Ortung, d. h. zum Auffinden vergra bener oder kanalgeführter Kabel, verwendet werden.

Zur Zugentlastung und/oder Abziehbarkeit kann die sekundäre Beschichtung 22 eine äußere Schicht enthalten, die eine kon trollierte Haftzone 45 bildet (Fig. 3). Die kontrollierte Haftzone 45 kann beispielsweise folgendes enthalten: eine viskose oder zähflüssige Gleitschicht, z. B. ein Gel, Öl oder Fett; eine nicht viskose oder im wesentlichen nicht viskose Gleitschicht, z. B. eine TEFLON-Beschichtung; eine schützende Pufferröhre; und/oder mindestens ein Verstärkungselement, z. B. Glasfasern oder Aramidfasern. Das Verstärkungselement kann zur Zugentlastung dienen. Andererseits kann die Zone 45 Kunststoff oder Epoxidharz mit verhältnismäßig niedrigem Ela stizitätsmodul für eine im allgemeinen dichte Verbindung der elektrischen Komponente mit der Beschichtung 22 umfassen.

Fertigung

Die Fertigung der Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Einspeisung von mindestens einem Lichtwellenleiter und mindestens einem elektrischen Leiter in einen Extruder und Extrudieren eines umgebenden Kabelmantels erreicht werden. Die elektrischen Leiter 23, 43 können dann um die Matrix ge legt oder gewickelt werden, und darüber kann mindestens ein jeweiliger Mantel 24, 44 angebracht werden. Soweit verseil bar, kann der elektrische Leiter mit einer SZ-Verseilung, schrauben- oder helixförmig oder längs über der Beschichtung 22 angebracht werden.

Funktionsweise

Der Zugang oder Zugriff zu einer Übertragungskomponente um faßt zur Veranschaulichung das Ablösen oder Abziehen des Ka belmantels und des elektrischen Leiters vom Lichtwellenlei ter. Der Lichtwellenleiter kann dann mit dem optischen Gerät oder der Hardware verbunden werden, und der elektrische Lei ter kann mit elektrischen Verbindern oder Geräten abgeschlos sen werden. Soweit das Lichtwellenleiterkabel 10, 40 eine kontrollierte Haftzone 45 enthält, kann zwischen dem elektri schen Leiter und dem Lichtwellenleiter beim Verbiegen des Ka bels eine Relativbewegung festgestellt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die vor herigen beispielhaften Ausführungen beschrieben, wobei die Ausführungen eher zur Veranschaulichung der vorliegenden er findungsgemäßen Konzepte gedacht sind, anstatt zu deren Ein grenzung. Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, daß Varia tionen und Modifikationen der vorherigen Ausführungen vorge nommen werden können, ohne vom Umfang der nachstehenden Pa tentansprüche abzuweichen. Die hier beschriebenen kombinier ten Kabel können in verschiedene Kabelausführungen integriert werden, beispielsweise in selbsttragende, unterirdische, für Innenbereiche sowie für Innen-/Außenbereiche vorgesehene Ka belanwendungen. Flammhemmendes Mantelmaterial kann ausgewählt werden, um Flammwerte für Innenräume, Steigleitungen oder LSZH zu erreichen. Besonders gut absorbierende Polymere oder blockierende Substanzen, z. B. thixotrope Fette, können in al len Zwischenräumen der kombinierten Kabel enthalten sein.

Claims

1. Kombiniertes Kabel, das in elektrischen und optischen Übertragungsarten übertragen kann, wobei das Kabel umfaßt:
einen Lichtwellenleiter, um Licht zu übertragen, der einen auf Quarzglas basierenden Kern (21) und eine auf Quarzglas basierende Umhüllung umfaßt, die einen niedrigeren Bre chungsindex aufweist als der Kern (21), wobei der Kern (21) und die Umhüllung von zwei Schichten (22)aus Kunststoff um geben sind, die eine erste weiche primäre Beschichtung bil den, die die Umhüllung umgibt und mit dieser in Berührung steht, sowie eine verhältnismäßig feste sekundäre Beschich tung, die die erste Beschichtung umgibt und mit dieser in Berührung steht, wobei der Lichtwellenleiter einen Außen durchmesser von ungefähr 250 µm bis ungefähr 500 µm auf weist;
einen elektrischen Leiter (23, 43), der die sekundäre Be schichtung umgibt; und
eine äußere Kabelmantelschicht (24, 44) mit einem Außen durchmesser von ungefähr 3500 µm oder weniger.

2. Kombiniertes Kabel nach Anspruch 1, bei dem der elektrische Leiter (23) einen einzigen elektri schen Leiter (23) umfaßt, wobei das kombinierte Kabel nicht koaxial ist.

3. Kombiniertes Kabel nach Anspruch 1, bei dem die äußere Kabelmantelschicht (24, 44) einen Außen durchmesser von ungefähr 300 µm bis ungefähr 2500 µm auf weist.

4. Kombiniertes Kabel nach Anspruch 1, bei dem die äußerste Kabelmantelschicht (24, 44) einen Außen durchmesser von ungefähr 300 µm bis ungefähr 1000 µm auf weist.

5. Kombiniertes Kabel nach Anspruch 1, bei dem die sekundäre Beschichtung (21) eine äußere Schicht (45) umfaßt, die eine kontrollierte Haftzone bildet.

6. Kombiniertes Kabel nach Anspruch 5, bei dem die kontrollierte Haftzone (45) eine viskose Gleit schicht umfaßt, die ein Gel oder ein Öl oder ein Fett umfaßt.

7. Kombiniertes Kabel nach Anspruch 5, bei dem die kontrollierte Haftzone (45) eine im wesentlichen nicht viskose Gleitschicht umfaßt, die eine TEFLON- Beschichtung oder eine schützende Pufferröhre oder ein Ver stärkungselement umfaßt.

8. Kombiniertes Kabel nach Anspruch 5, bei dem die kontrollierte Haftzone (45) eine im allgemeinen dichte Verbindung der elektrischen Komponente mit der sekun dären Beschichtung über einen Kunststoff oder ein Epoxidharz mit einem verhältnismäßig geringen Elastizitätsmodul bildet.

9. Kombiniertes Kabel, das in elektrischen und optischen Übertragungsarten übertragen kann, umfassend:
einen Lichtwellenleiter, um Licht zu übertragen, der einen auf Quarzglas basierenden Kern (21) und eine auf Quarzglas basierende Umhüllung umfaßt, die einen niedrigeren Bre chungsindex aufweist als der Kern (21), wobei der Kern (21) und die Umhüllung von mindestens einer Schicht (22) aus Kunststoff umgeben ist, die eine Beschichtung bildet, die die Umhüllung umgibt und mit dieser in Berührung steht und die einen Außendurchmesser von ungefähr 250 µm bis rund 500 µm oder mehr aufweist;
einen elektrischen Leiter (23, 43), der die Beschichtung umgibt; und wobei das kombinierte Kabel eine äußere Kabel mantelschicht (24, 44) mit einem Außendurchmesser von unge fähr 3500 µm oder weniger aufweist.

10. Kombiniertes Kabel nach Anspruch 9, bei dem der elektrische Leiter (23) einen einzigen elektri schen Leiter (23) umfaßt, wobei das kombinierte Kabel nicht koaxial ist.

11. Kombiniertes Kabel nach Anspruch 9, bei dem die äußere Kabelmantelschicht (24, 44) einen Außen durchmesser von ungefähr 300 µm bis ungefähr 2500 µm auf weist.

12. Kombiniertes Kabel nach Anspruch 9, bei dem die äußere Kabelmantelschicht (24, 44) einen Außen durchmesser von ungefähr 300 µm bis ungefähr 1000 µm auf weist.