DE102010032716A1

DE102010032716A1 - Faseroptisches Kabel

Info

Publication number: DE102010032716A1
Application number: DE201010032716
Authority: DE
Inventors: Dr. Hill Wieland
Original assignee: Lios Technology GmbH
Current assignee: Luna Innovations Germany GmbH
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-02-02

Abstract

Faseroptisches Kabel (7), umfassend eine optische Faser (9), durch die optische Strahlung übertragen werden kann, eine Hülle (4), die die optische Faser (9) umgibt und zumindest teilweise oder abschnittsweise hermetisch abdichtet, sowie einen Zwischenraum (5), der zwischen der optischen Faser (9) und der Hülle (4) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein faseroptisches Kabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Definitionen: Wenn im Folgenden optische Strahlung verwendet wird, ist damit elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, insbesondere vom XUV bis zum FIR, gemeint.
Ein faseroptisches Kabel der eingangs genannten Art ist aus der US 5,243,675 bekannt. Das darin beschriebene Kabel ist für Hochtemperaturanwendungen geeignet und umfasst eine aus mehreren Adern bestehende optische Faser, durch die optische Strahlung übertragen werden kann. Die einzelnen Adern der Faser sind von einem Mantel umgeben. Der Mantel kann mit einem kolloidalen Gel gefüllt sein, das auch zwischen den einzelnen Adern angeordnet ist. Der Mantel besteht aus Kunststoff. Der Mantel ist von einer den Mantel hermetisch abdichtenden Hülle umgeben, die insbesondere aus Edelstahl besteht. Die Hülle liegt an dem Mantel an und verhindert, dass der Mantel mit Sauerstoff oder Feuchtigkeit in Berührung kommt.
Als nachteilig hierbei erweist sich, dass vor der hermetischen Abdichtung der Hülle in die Außenseite des Mantels oder die Innenseite der Hülle Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff eindringt. Dieser Restsauerstoff beziehungsweise diese Restfeuchtigkeit werden nach hermetischer Abdichtung der Hülle und anwendungsspezifischer Temperaturerhöhung zu einer teilweisen Oxydation beziehungsweise Zersetzung des Materials des Mantels führen. Weiterhin können sich bei hohen Temperaturen die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Hülle und des Materials des Mantels nachteilig auswirken, weil sich die Innenseite der Hülle auf der Außenseite des Mantels bewegen kann. Die dadurch entstehende mechanische Belastung des Mantels kann die Zersetzung des Materials des Mantels beschleunigen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung eines faseroptisches Kabel der eingangs genannten Art, das temperaturbeständiger ist.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein faseroptisches Kabel der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass das faseroptische Kabel einen Zwischenraum umfasst, der zwischen der optischen Faser und der Hülle vorgesehen ist. Der Zwischenraum kann thermische Ausgleichsbewegungen der optischen Faser relativ zur Hülle ermöglichen.
Der Zwischenraum kann mit einem Fluid, insbesondere einem Gas, gefüllt sein oder von einem Fluid, insbesondere einem Gas, durchströmt werden. Insbesondere kann dabei das Fluid ein inertes Fluid oder ein sauerstofffreies Fluid oder ein reduzierendes Fluid, wie beispielsweise Formiergas, oder ein sauerstofffangendes Fluid sein. Aufgrund der Präsenz eines derartigen Fluids können Feuchtigkeit und Sauerstoff nicht oder nur in sehr geringen Konzentrationen an die Außenseite der optischen Faser gelangen. Auf diese Weise kann eine Oxydation oder Zersetzung des Materials der Außenseite der optischen Faser auch bei höheren Temperaturen verhindert werden. Formiergas reduziert Metalle bei höheren Temperaturen, ist kostengünstig und nicht explosiv.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass in dem Zwischenraum ein sauerstofffangendes Material, insbesondere lediglich abschnittsweise, angeordnet ist. Auch durch diese Maßnahme kann eine Oxydation oder Zersetzung des Materials der Außenseite der optischen Faser bei höheren Temperaturen verhindert werden.
Es besteht die Möglichkeit, dass das faseroptische Kabel an einem, vorzugsweise an jedem Ende einen Verschluss umfasst, der den Zwischenraum an den Kabelenden hermetisch verschließt, wobei die optische Faser gasdicht durch den Verschluss hindurch geführt ist. Die Hindurchführung der optischen Faser durch den Verschluss kann beispielsweise vermittels eines O-Rings und/oder vermittels eines elastischen Klebstoffs erfolgen. Der Verschluss kann im Bereich der Hülle beispielsweise durch einen Schneidring realisiert werden.
Es besteht die Möglichkeit, dass die optische Faser einen Faserkern, durch den die optische Strahlung übertragen werden kann, einen den Faserkern umgebenden Mantel und eine auf dem Mantel angeordnete Beschichtung umfasst.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung aus Kunststoff besteht, vorzugsweise aus Acrylat oder Silicon oder Polyimid, oder dass die Beschichtung Kunststoff umfasst, vorzugsweise Acrylat oder Silicon oder Polyimid. Derartige Materialien sind in Abwesenheit von Feuchtigkeit und Sauerstoff vergleichsweise temperaturbeständig.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung aus Metall besteht oder Metall umfasst. In Abwesenheit von Feuchtigkeit und Sauerstoff weisen Metalle eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit auf. Metalle zersetzen sich in Abwesenheit von Feuchtigkeit und Sauerstoff nicht und weisen in der Regel niedrige Dampfdrücke und somit lediglich eine langsame Sublimation auf. Daher können sie in Temperaturbereichen eingesetzt werden, die nahe an den Schmelzpunkt der Metalle heranreichen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Hülle aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, besteht oder dass die Hülle Metall, insbesondere Edelstahl, umfasst. Beispielsweise kann die Hülle ein längsverschweißtes Rohr sein. Sie kann das Eindringen von Sauerstoff verhindern.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Hülle einlagig oder mehrlagig ausgebildet ist und/oder mit einer äußeren Verseilung aus Draht versehen ist. Durch eine mehrlagige Ausführung oder das Vorsehen einer äußeren Verseilung kann die Beständigkeit gegenüber mechanischen Belastungen wie Zug, Biegung, Druck und Schlag verbessert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
1 einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kabel;
2 eine Seitenansicht eines Endabschnitts eines erfindungsgemäßen Kabels.
Die in 1 abgebildete Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kabels 7 umfasst einen optischen Faserkern 1, durch den optische Strahlung übertragen werden kann, einen Mantel 2, der den Faserkern 1 umgibt, und eine Beschichtung 3, die den Mantel 2 umgibt. Der Faserkern 1, der Mantel 2 und die Beschichtung 3 bilden zusammen eine optische Faser 9. Weiterhin umfasst das Kabel 7 eine Hülle 4, die die optische Faser 9 umgibt. Die Innenseite der Hülle 3 und die Außenseite der Beschichtung 3 sind zumindest abschnittsweise voneinander beabstandet, so dass ein Zwischenraum 5 entsteht, der mit einem Fluid, insbesondere einem Gas, gefüllt sein kann.
Der Faserkern 1 und der Mantel 2 bestehen in üblicher Weise aus einem für die zu übertragende Strahlung transparenten Material, wie beispielsweise Glas, wobei Faserkern 1 und Mantel 2 einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen.
Die Beschichtung 3 kann aus Kunststoff bestehen, vorzugsweise aus Acrylat oder Silicon oder Polyimid. Vorzugsweise jedoch besteht die Beschichtung 3 aus Metall. Die Hülle 4 besteht vorzugsweise aus Edelstahl und kann insbesondere ein längsverschweißtes Edelstahlröhrchen sein. Für Anwendungen, bei denen hohe mechanische Belastungen erwartet werden, kann die Hülle 4 mehrlagig ausgeführt werden oder mit einer äußeren Verseilung aus Draht versehen werden (nicht abgebildet).
Die Hülle 4 schließt den Zwischenraum 5 hermetisch ab. Dazu ist insbesondere an einem jeden der Enden des Kabels 7 ein Verschluss 6 vorgesehen. Durch den Verschluss 6 wird die optische Faser 9 gasdicht herausgeführt. Diese Durchführung kann beispielsweise durch einen O-Ring realisiert werden.
2 zeigt das zu der linken Seite verlaufende Kabel 7 und den als T-Stück ausgebildeten Verschluss 6, in den von unten in 2 die Versorgungsleitung 8 für das Fluid mündet, das in den Zwischenraum 5 des Kabels eingebracht wird. Nach rechts ist aus dem Verschluss 6 die optische Faser 9 gasdicht herausgeführt.
Bei dem in dem Zwischenraum 5 vorgesehenen Fluid kann es sich beispielsweise um ein inertes oder ein sauerstofffreies oder ein reduzierendes oder ein sauerstofffangendes Gas handeln. Ein Beispiel für ein reduzierendes Gas ist Formiergas. Formiergas ist eine Mischung aus Stickstoff und Wasserstoff. Ein Beispiel für ein Formiergas ist eine Mischung aus 95% Stickstoff und 5% Wasserstoff. Ein geeignetes Formiergas kann aber auch andere Mischungsverhältnisse dieser Gase aufweisen.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, in dem Zwischenraum kein Gas, sondern ein flüssiges oder festes, insbesondere sauerstofffangendes, Material lediglich abschnittsweise anzuordnen. Alternativ kann zusätzlich zu einem Gas in dem Zwischenraum abschnittsweise ein flüssiges oder festes, insbesondere sauerstofffangendes, Material angeordnet werden.
Es besteht die Möglichkeit, dass das Gas in dem Zwischenraum 5 statisch verbleibt, oder aber dass vorgesehen wird, dass das Gas den Zwischenraum 5 oder Teile des Zwischenraums 5 durchströmt. Dazu werden die in 2 abgebildeten Versorgungsleitungen 8 im Bereich der Verschlüsse 6, insbesondere hermetisch, angeschlossen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5243675 [0003]

Claims

Faseroptisches Kabel (7), umfassend – eine optische Faser (9), durch die optische Strahlung übertragen werden kann, – eine Hülle (4), die die optische Faser (9) umgibt und zumindest teilweise oder abschnittsweise hermetisch abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass – das faseroptische Kabel (7) einen Zwischenraum (5) umfasst, der zwischen der optischen Faser (9) und der Hülle (4) vorgesehen ist.
Faseroptisches Kabel (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (5) mit einem Fluid, insbesondere einem Gas, gefüllt ist oder von einem Fluid, insbesondere einem Gas, durchströmt werden kann.
Faseroptisches Kabel (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein inertes Fluid oder ein sauerstofffreies Fluid oder ein reduzierendes Fluid, wie beispielsweise Formiergas, oder ein sauerstofffangendes Fluid ist.
Faseroptisches Kabel (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum (5) ein sauerstofffangendes Material, insbesondere lediglich abschnittsweise, angeordnet ist.
Faseroptisches Kabel (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das faseroptische Kabel (7) an einem, vorzugsweise an jedem Ende einen Verschluss (6) umfasst, der den Zwischenraum (5) an den Kabelenden hermetisch verschließt, wobei die optische Faser (9) gasdicht durch den Verschluss (6) hindurch geführt ist.
Faseroptisches Kabel (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (8) einen Faserkern (1), durch den die optische Strahlung übertragen werden kann, einen den Faserkern (1) umgebenden Mantel (2) und eine auf dem Mantel (2) angeordnete Beschichtung (3) umfasst.
Faseroptisches Kabel (7) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) aus Kunststoff besteht, vorzugsweise aus Acrylat oder Silicon oder Polyimid, oder dass die Beschichtung (3) Kunststoff, vorzugsweise Acrylat oder Silicon oder Polyimid, umfasst.
Faseroptisches Kabel (7) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) aus Metall besteht oder Metall umfasst.
Faseroptisches Kabel (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (4) aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, besteht oder dass die Hülle (4) Metall, insbesondere Edelstahl, umfasst.
Faseroptisches Kabel (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (4) ein längsverschweißtes Rohr ist.
Faseroptisches Kabel (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (4) einlagig oder mehrlagig ausgebildet ist und/oder mit einer äußeren Verseilung aus Draht versehen ist.