DE2355854A1 - Optisches lichtleitkabel - Google Patents

Optisches lichtleitkabel

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Description

British Insulated Callender's Cables Limited, 21 Bloomsbury Street, London W.Cl, England
Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 52099/72 vom 10. November 1972 beansprucht.
Optisches Lichtleitkabel
Die Erfindung bezieht sich auf optische Führungen bzw. Leitungen zum übertragen der ultravioletten, sichtbaren und infraroten Bereiche des elektromagnetischen Spektrums, wobei diese Bereiche der Einfachheit halber im nachfolgenden in dem allgemeinen Ausdruck "Licht" zusammengefaßt werden, und betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, optische Wellenführungen zur Verwendung auf dem Gebiet der Fernmeldetechnik, die zur Übertragung von Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,8 - 1,1 Mikrometer bestimmt sind.
Zum Zwecke der Übertragung von Licht in einem optischen übertragungssystem wurde bereits vorgeschlagen, optische Führungen zu verwenden, die eine oder mehr als eine optische Faser enthalten. Wenn eine optische Führung eine Vielzahl von optischen Fasern aufweist, so werden diese allgemein in einem Bündel angeordnet, welches manchmal in einer äußeren Schutzhülle eingeschlossen 1st.
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Die Erfindung betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, optische Führungen, die eine oder mehr als eine optische Paser von zusammengesetzter bzw. Verbundform aufweist, mit einem Kern aus transparentem Material, der über seine gesamte Länge hinweg mit einem anderen transparenten Material von niedrigerem Brechungsindex ummantelt ist, welches durch totale innere Reflexion von Licht, welches entlang der Paser übertragen bzw. übermittelt wird, zumindest einen überwiegenden Teil des Lichtes innerhalb der Paser fesselt. Eine optische Verbundfaser wird allgemein, aber nicht unbedingt, aus zwei Glassorten von unterschiedlichen Brechungsindizes hergestellt, wobei das den Kern bildende Glas einen höheren Brechungsindex als das die Ummantelung bildende Glas hat. Bei einer Alternativ-Ausführungsform von optischer Verbundfaser kann der Kern aus einer transparenten Flüssigkeit hergestellt werden, die einen höheren Brechungsindex als denjenigen der Ummantelung aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes optisches Kabel zu schaffen, welches infolge seiner Konstruktion sowohl eine leichte Identifizierung jeder optischen Faser des Kabels oder jeder Gruppe von optischen Pasern, die zusammen als eine einzige Lichtführung mit einer einzigen Lichtquelle verwendet werden, an jeder beliebigen Querschnittsstelle auf der Länge dss Kabels amcglicht als auch die Beanspruchung zumindest im wesentlichen reduziert, die sonst Jeder oder irgendeiner optischen Paser des Kabels auferlegt wird, wenn das Kabel auf solche Weise beansprucht wird, daß die Tendenz besteht, Jede oder irgendeine optische Paser einer Zugkraft auszusetzen.
Erfindungsgemäß weist das optische Kabel einen zentralen langgestreckten Verstärkungsbauteil, eine Vielzahl von optischen Fasern und/oder Gruppen von optischen Pasern, die zusammen als eine einzige Lichtführung verwendet werden und nebeneinander an einem im wesentlichen flachen fexiblen Haltebauteil befestigt oder innerhalb desselben angeordnet sind, der schraubenlinienförmig um den
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Verstärkungsbauteil herum in mindestens einer Lage gewickelt ist, und ferner eine Schutzhülle auf, wobei die Lage jeder -optischen Paser oder Gruppe von optischen Pasern mit Bezug auf die anderen optischen Pasern öder Gruppen von optischen Pasern der oder jeder Lage über die gesamte Länge des Kabels konstant ist und der. Verstärkungsbauteil aus einem solchen Material besteht,und einen solchen Querschnitt mit Bezug auf das Material oder die Materialien bzw. den Querschnitt jeder optischen Paser aufweist, daß der Verstärkungsbauteil zumindest im wesentlichen die Beanspruchung reduziert, die sonst den optischen Pasern auferlegt werden würde, wenn das Kabel in einer solchen Weise beansprucht wird, daß die Tendenz besteht, irgendeine optische Paser einer Zugkraft auszusetzen.
Vorzugsweise hat der im wesentlichen flache flexible Haltebauteil die Form von mindestens einem Band, z.B. aus Papier oder Kunststoff oder aus Metall oder einer Metallegierung.
Wenn der flexible Haltebauteil der Lage oder mindestens einer der Lagen aus einem einzigen Band besteht, so werden die optischen Pasern und/oder Gruppen von optischen Pasern durch Klebstoff an der einen Oberfläche des Bandes befestigt; wenn der flexible Haltebauteil der Lage oder mindestens einer der Lagen aus zwei Bändern besteht, wobei das eine über dem anderen liegt, so werden die optischen Pasern und/oder Gruppen von optischen Fasern zwischen den b.eiden Bändern eingeschichtet und durch Klebstoff an den angrenzenden Oberflächen der Bänder befestigt. Ein alternativer flexibler Haltebauteil weist ein einziges Band aus Kunststoff auf, wobei die optischen Pasern und/oder Gruppen von optischen Pasern in diesem eingebettet sind.
Wenn mindestens zwei Bandlagen, welche die optischen Pasern und/oder Gruppen von optischen Pasern tragen, schraubenlinienförmig um den Verstärkungsbauteil gewickelt sinds so werden die Bänder so aufgebracht, daß die Pasern und/oder Gruppen von Pasern jeder Lage eine entgegengesetzte Schlagrichtung zu derjenigen der
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Pasern und/oder Gruppen von Pasern der oder jeder angrenzenden Lage haben können. Da die Lage jeder optischen Paser oder Gruppe von optischen Fasern in der oder jeder Lage mit Bezug auf die anderen Pasern oder Gruppen von Pasern über die gesamte Länge des Kabels hinweg konstant ist, kann jede beliebige optische Paser oder Gruppe von optischen Pasern an jeder beliebigen Querschnittssteile des Kabels leicht identifiziert werden.
Vorzugsweise besteht der zentrale Verstärkungsbauteil aus
einem Material, welches einen Elastizitätsmodul von mindestens
H 2 demjenigen von Glas hat, das heißt von mindestens 6,9 χ 10 MN/m .
Der zentrale Verstärkungsbauteil kann ein einzelnes massives langgestrecktes Element sein oder kann, wenn die Flexibilität von Wichtigkeit ist, eine Vielzahl von langgestreckten zusammen verseilten Elementen aufweisen. Vorzugsweise enthält der Verstärkungsbauteil mindestens einen elektrischen Leiter. Wenn der Verstärkungsbauteil ein einzelnes langgestrecktes Element ist, so kann dieses Element selbst ein elektrisch leitendes Metall oder eine Metallegierung von der notwendigen Zugfestigkeit sein, z.B. Kadmium-Kupfer, doch wird vorzugsweise der elektrische Leiter durch eine Lage von elektrisch leitendem Metall oder einer Metalllegierung gebildet, die auf einen Draht aus Stahl oder einem anderen Material von entsprechender Zugfestigkeit aufgebracht wird. Wenn der Verstärkungsbauteil von verseilter Form ist, so kann mindestens eines der langgestreckten Elemente des verseilten Bauteils aus elektrisch leitendem Metall oder einer Metallegierung bestehen»
Um den Gesamtdurchmesser des Verstärkungsbauteils zu erhöhen und das Umwickeln des Bandes oder der Bänder, welche die optischen Pasern und/oder Gruppe von optischen Pasern trägt bzw. tragen, zu erleichtern, wird eine Schicht aus Gummi oder Kunststoff um den Verstärkungsbauteil herum stranggepreßt oder auf andere V/eise aufgebracht. Um eine entsprechend federnd-nachgiebige Einbettung für das Band oder die Bänder, welche die optischen Fasern und/oder Gruppen von optischen Fasern tragen, vorzusehen, ohne daß das
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Gewicht des Kabels übermäßig erhöht wird, besteht diese Schicht vorzugsweise aus verschäumtem Kunststoff. Eine Schicht aus Gummi oder Kunststoff, z.B. verschäumtem Kunststoff, wird vorzugsweise außerdem direkt" über der Lage oder äußersten Lage von optischen Pasern und/oder Gruppen von optischen Pasern aufgebracht.
Das optische Kabel kann mit einem äußeren konzentrischen. Leiter ausgestattet werden, der unter der äußeren Schutzhülle angeordnet wird. Dieser äußere Leiter kann jede beliebige zweckmäßige Form haben, doch im Hinblick auf eine Verbesserung der Flexibilität des Kabels weist er mindestens ein Band aus elektrisch leitendem Metall oder einer Metallegierung auf, welches schraubenlinienförmig um das Kabel gewickelt ist.
Die äußere Schutzhülle ist vorzugsweise eine stranggepreßte Hülle aus Kunststoff. Vorzugsweise wird sie aus hartem Polyolefin, wie beispielsweise Polypropylen oder einem modifizierten Polypropylen, z.B. einem Propylen-Äthylen-Copolymer, hergestellt. Andere geeignete Materialien für die Hülle umfassen Polyäthylen, insbesondere hochdichtes Polyäthylen, sowie Polyvinylchlorid. Die Hülle kann einen zweiten Mantel aus einem Material mit niedrigem Reibungsbeiwert, z.B. Nylon, aufweisen.
Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt
Fig. 1 eine zurückgeschnittene Seitenansicht des Kabels in vergrößertem Maßstab, während die
Pign. 2,3 und 4 jeweils in vergrößertem Maßstab Querschnitte von flexiblen Haltebauteilen wiedergeben, welche optische Fasern zur Verwendung bei optischen Kabeln nach der Erfindung tragen.
Wie aus den Fign. 1 und 2 hervorgeht, weist das optische Kabel einen Stahldraht 1 mit einer Gesamtummantelung 2 aus Kupfer
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in-einer radialen Dicke von 0,25 nun auf, wobei der mit Kupfer ummantelte Stahldraht einen Durchmesser von 1,5 mm aufweist; es weist ferner eine Schicht 3 aus verschäumtem Polyäthylen mit einer radialen Dicke von 0,6 mm, ein Papierband 4 (Fig. 2) mit einer Breite von 2 mm und einer Dicke von 0,1 mm, wobei sich zehn optische Verbundfasern 5 mit einem Gesamtdurchmesser von 100 yum, von denen jede einen Kern mit einem Durchmesser von 80yum und eine Ummantelung mit einem niedrigerem Brechungsindex als den des Kerns aufweist, nebeneinander in Längsrichtung zum Band erstrecken, an welchem sie durch einen entsprechenden Klebstoff befestigt sind, wobei das die optischen Pasern tragende Papierband schraubenlinienförmig um die Schicht 3 gewickelt ist, ferner eine Schicht 7 aus verschäumtem Polyäthylen mit einer radialen Dicke von 0,6 mm, ein Kupferband 8 mit einer Breite von 4 mm und einer Dicke von 0,25 mm, welches in einem offenen Wendel um die Schicht 7 gewunden ist, und schließlich eine äußere Schutzhülle 9 aus Polyäthylen mit einer radialen Dicke von 0,6 mm auf. Das optische Kabel hat einen Gesamtdurchmesser von 5.9 mm.
Der in Fig. 3 dargestellte flexible Haltebauteil besteht aus zwei Papierbändern 14, von denen jedes eine Breite von 2 mm und eine Dicke von 0,1 mm aufweist und zwischen deren benachbarten Seiten sich zehn optische Verbundfasern 15 nebeneinander in Längsrichtung der Bänder erstrecken, wobei die Pasern an den angrenzenden Seiten der Bänder durch Klebstoff 16 befestigt sind. Jede optische Verbundfaser hat einen Gesamtdurchmesser von 100 yum und besteht aus einem Kern mit einem Durchmesser von 80 yum und einer Ummantelung von niedrigerem Brechungsindex als dem des Kerns.
Der in Fig. 4 dargestellte flexible Haltebauteil v/eist ein Band 24 aus Kunststoff mit einer Breite von 2 mm und einer Dicke von 0,3 mm auf, in welchem zehn optische Pasern eingebettet sind, die sich nebeneinander in Längsrichtung innerhalb des Bandes er strecken. Jede optische Verbundfaser hat einen Gesamtdurchmesser
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von 100yum und besteht aus einem Kern mit einem Durchmesser von 8OyUm und einer Ummantelung aus einem Glas von niedrigerem Brechungsindex als dem des Kerns.
Bei den flexiblen Haltebauteilen, welche optische Fasern tragen, wie in den Fig. 2 bis k dargestellt, werden die Fasern mit ihren Achsen in einer im wesentlichen gemeinsamen Ebene liegend und in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Bei einer Alternativ-Ausführungsform (nicht dargestellt) könnten die Fasern jedes flexiblen Haltebauteils in zwei oder mehr Gruppen angeordnet werden, wobei jede Gruppe aus zwei oder mehr Fasern besteht, die dicht nebeneinander mit ihren Achsen in einer im wesentlichen gemeinsamen Ebene liegend angeordnet und für die Verwendung bei einer einzigen Lichtquelle bestimmt sind. Der Abstand zwischen benachbarten Gruppen würde wesentlich größer sein als der Abstand zwischen den Fasern jeder Gruppe.
Patentansprüche
4098 2 0/0907

Claims (1)

  1. - 8. NOV. 1973
    73 060 Kü/G
    Patentansprüche
    .yOptisches Lichtleitkabel mit einer Vielzahl von optischen Fasern und/oder Gruppen von optischen Fasern, die zusammen als eine einzige Lichtführung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern und/oder Gruppen von optischen Fasern nebeneinander.an oder in einem im wesentlichen flachen flexiblen Haltebauteil befestigt sind, der schraubenlinienförmig um einen zentralen langgestreckten Verstärkungsbauteil in mindestens einer Lage gewickelt ist, daß die Bauteilgruppe von einer .äußeren Schutzhülle umgeben ist, wobei die Lage jeder optischen Faser oder Gruppe von optischen Fasern mit Bezug auf die anderen optischen Fasern oder Gruppen von optischen Fasern der oder jeder Lage über die gesamte Länge des Kabels hinweg konstant ist, und wobei der Verstärkungsbauteil aus einem solchen Material besteht und einen solchen Querschnitt in Bezug auf das Material oder die Materialien und den Querschnitt jeder optischen Faser hat, daß der Verstärkungsbauteil die Beanspruchung zumindest im wesentlichen reduziert, die sonst den optischen Fasern auferlegt werden würde, wenn das Kabel in einer solchen Weise beansprucht wird, daß die Tendenz besteht, irgendeine optische Faser einer Zugkraft auszusetzen.
    2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern und/oder Gruppen von optischen Fasern der Lage oder mindestens einer der Lagen durch Klebstoff nebeneinander auf einer Oberfläche von mindestens einem im wesentlichen flachen Band befestigt sind.
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    5. Optisches Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern und/oder Gruppen von optischen Fasern der Lage oder mindestens einer der Lagen zwischen zwei im wesentlichen flache Bänder eingeschichtet und an den angrenzenden Oberflächen derselben durch Klebstoff befestigt sind.
    4. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern und/oder Gruppen von optischen Fasern der Lage oder mindestens einer der Lagen nebeneinander in einem im wesentlichen flachen Band aus Kunststoff eingebettet sind.
    5. Optisches Kabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, bei welchem mindestens zwei Bandlagen, die optische Fasern und /oder Gruppen von optischen Fasern tragen, schraubenlinienförmig um den Verstärkungsbauteil herum gewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern und/oder Gruppen von Fasern jeder Lage eine entgegengesetzte Schlagrichtung zu derjenigen der Fasern und/oder Gruppen \on Fasern der oder jeder benachbarten Schicht aufweisen.
    6. Optisches Kabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Verstärkungsbauteil aus einem Material besteht, welches einen Elastizitätsmodul von mindestens 6,9 x 10 raJ/m aufweist.
    7. Optisches Kabel nach einem .oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Verstärkungsbauteil eine Vielzahl von zusammen verseilten langgestreckten Elementen aufweist.
    8. Optisches Kabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Verstärkungsbauteil ein einziges langgestrecktes Element aufweist.
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    - ίο -
    9. Optisches Kabel nach Anspruch. 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das einzelne langgestreckte Element öder mindestens einige der Vielzahl Von langgestreckten Elementen aus Stahl besteht bzw. bestehen.
    10. Optisches Kabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Verstärkungsbauteil mindestens einen elektrischen Leiter enthält.
    11. Optisches Kabel nach Anspruch 10, dadurch, gekennzeichnet, daß der zentrale Verstärkungsbauteil ein einzelnes langgestrecktes Element aus einem elektrisch leitenden Metall oder einer Metall-Legierung ist.
    12. Optisches Kabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Verstärkungsbauteil ein einzelnes langgestrecktes Element ist und daß der elektrische Leiter durch eine auf das langgestreckte Element aufgebrachte Schicht aus elektrisch leitendem Metall oder einer Metall-Legierung gebildet ist.
    13- Optisches Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der langgestreckten Elemente des verseilten Bauteils aus elektrisch leitendem Metall oder einer Metall-Legierung besteht.
    Ή. Optisches Kabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus Gummi oder Kunststoff den. zentralen Verstärkungsbauteil umgibt.
    15· Optisches Kabel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den zentralen Verstärkungsbauteil umgebende Schicht aus verschäumten Kunststoff besteht.
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    16. Optisches Kabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus Gummi oder Kunststoff die Lage oder äußerste Lage von optischen Fasern und/ oder Gruppen von optischen Fasern umgibt.
    17-, Optisches Kabel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht, welche die Lage oder äußerste Lage von optischen Fasern und/oder Gruppen von optischen Fasern umgibt, aus verschäumten Kunststoff besteht.
    18. Optisches Kabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17} dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer konzentrischer elektrischer Leiter unter der äußeren Schutzhülle angeordnet ist.
    19. Optisches Kabel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Leiter mindestens ein Band aus elektrisch leitendem Metall oder einer Metall-Legierung aufweist, welches schraubenlinienförmig um das Kabel gewickelt ist.
    20. Optisches Kabel nach einem oder mehreren der Ansprüche
    1 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schutzhülle eine stranggepreßte Hülle aus Kunststoff ist.
    21. Optisches Kabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet,_daß die äußere Schutzhülle von einem zweiten Mantel aus einem Material mit einem niedrigen Reibungsbeiwert umgeben ist.
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    Leerseite
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