DE2434280C3 - Nachrichtenübertragungsleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachrichtenübertragungsleitung mit mindestens einer Lichtleitfaser, bei der die Lichtleitfaser zum Schutz gegen beschädigende Einflüsse mit einer mehrschichtigen, die Lichtleitfaser koaxial umfassenden Umhüllung umgeben ist, bei der die erste unmittelbar an die Lichtleitfaser grenzende Umhüllungsschicht derart ausgebildet ist, daß geringe Eigenbewegungen der Lichtleitfaser in bezug auf diese Umhüllungsschicht möglich sind.

Lichtleitfasern in Form sogenaniUer optischer Wellenleiter bieten nach dem derzeitigen Stand des Fachwissens die größte Übertragungskapazität aller Nachrichtenübertragungsleitungea

Ein derartiger optischer Wellenleiter wird aus verlustarmem Glas, vorzugsweise aus reinem Quarzglas, hergestellt, Er besteht aus einem Kern- und aus einem

ίο Mantelbereich, deren Brechzahl sich geringfügig voneinander unterscheidet Bei sogenannten Monomode-Fasern liegt der Durchmesser des Kernbereichs in der Größenordnung der übertragenen Lichtwellenlänge; bei den Multimode-Fasern beträgt der Durchmesser des Ktftibereichs ein Vielfaches der Lichtwellenlänge. Der Gesamtdurchmesser der Fasern beläuft sich auf weniger als etwa 100 Mikrometer.

Nachrichtenübertragungsleitungen sind schon beim Verlegen und auch während des Betriebs hohen Beanspruchungen ausgesetzt, die ein derartiger Lichtleiter ohne geeigneten Schutz nicht ertragen könnte. Wegen der geringen Scherfestigkeit von Glas sind insbesondere zu Scherkräften Anlaß gebende mechanische Beanspruchungen nachteilig.

2$ Aus der GB-PS 11 78 500 ist eine Lichtleiieranordnung bekannt, bei der ein aus einer einzigen Faser oder aus einer Mehrzahl von Fasern bestehender lichtleitender Kern zum Schutz gegen schädigende Einwirkungen mechanischer oder chemischer Art mit einem Schutzrohr umgeben ist, dessen Innendurchmesser größer als der Durchmesser des lichtleitenden Kerns ist und dessen Innenwandung Vorsprünge aufweist die auf dem lichtleitenden Kern aufliegen. Der übrige Raum zwischen Kern und Mantelrohr ist mit Luft gefüllt. In der Patentschrift ist nicht angegeben, ob eine Relativbewegung zwischen dem Kern und dem diesen umgebenden Mantelrohr /uläs&ig ist.

Aus der FR-PS 20 95 172 ist ein optischer Faserleiter bekannt, bei dem eine Vielzahl lichtleitender Fasern mit einem mehrschichtigen Schutzmantel umgeben ist. Eine erste, aus einem weichen Material geringer Dichte bestehende Mantelschicht umgibt locker die zu einem Bündel zusammengefaßten Kernfasern. Darauf folgt eine auf der ersten Schicht nicht haftende zweite Mantelschicht aus einem Material größerer Dichte. Dieser Schutzmantel soll insbesondere die Trittfestigkeit eines solchen Faserleiters verbessern und weiterhin eine Relativbewegung der Einzelfasern untereinander ermöglichen, derart, daß bei Biegebeanspruchung eine Querschnittsveränderung ermöglicht wird, wodurch ein kleinerer Krümmungsradius erreichbar ist.

Weiterhin wurde in der älteren DT-OS 24 29 670 ein optischer Leitkörper mit einer oder mehreren optischen Fasern und einem die Fasern umgebenden äußeren Schutzmantel vorgeschlagen, bei dem die Zwischenräume zwischen der Faser und dem Mantel bzw. zwischen den Fasern und zwischen diesen und dem Mantel im wesentlichen mit einem pastenartigen Medium über im wesentlichen die gesamte Länge des Leitkörpers gefüllt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nachrichtenübertragungsleitung mit mindestens einer Lichtleitfaser anzugeben, die den in der Praxis auftretenden Beanspruchungen, insbesondere Beanspruchun-

<>5 gen mechanischer Art die zu übermäßigen Scherkräften führen, gewachsen ist und die auf besonders einfache und kostensparende Weise herstellbar ist. Eine Lösung dieses Problems wird bei einer Nach-

richtenübertragungsleitung gemäß dem Oberbegriff de? Hauptanspruchs erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die erste, unmittelbar an die Lichtleitfaser grenzende Umhüllungsschicht einer mehrschichtigen, die Lichtleitfaser koaxial umfassenden Umhüllung aus pulverförmigem oder feinkörnigem Material besteht

Bei starken Beanspruchungen einer derartigen Nachrichtenübertragungsleitung, insbesondere bei Biegungsbeanspruchungen infolge mechanischer Einflüsse karn durch diese Maßnahme verhindert werden, daß die auftretenden Kräfte die Scherfestigkeit der in die Umhüllung eingebetteten Lichtleitfaser übersteigen.

Durch die Verwendung eines pulverförmigen oder feinkörnigen Materials als erste Umhüllungsschicht wird erreicht, daß bei der Herstellung der Nachrichtenübertragungsleitung die Lichtleitfaser allseitig dicht mit Umhüllungsmaterial umgeben werden kann; andererseits ermöglicht der pulverförmig oder feinkörnige Zustand des Umhüllungsmaterials in gewissen Grenzen die erwünschte Eigenbewegung der Lichtleitfaser bei Beanspruchung des Nachrichtenübertragungskabels.

Als Material für diese Umhüllungsschicht eignet sich beispielsweise Talkumpuder.

Ein weiterhin mit Vorteil anwendbares Material für diese Umhüllungsschicht besteht aus dem Kunststoff Polystyrol, der als Granulat handelsüblich ist. Die feinkömige Struktur des Granulats ermöglicht wiederum bei der Herstellung des Nachrichtenübertragungskabels eine dichte Umfassung der Lichtleitfaser mit Polystyrolkörnern. Bekanntlich lassen sich die einzelnen Körnchen des Granulats durch Wärmeeinfluß, beispielsweise durch eine Behandlung mit Heißdampf, zu einer mehr oder weniger zusammenhängenden einheitlichen Masse verbinden. Sofern eine derartige Verschweißung der Granulatkörnchen angestrebt wird, wird die Wärmezufuhr vorzugsweise derart bemessen, daß eine enge Verbindung der Granulatkörnchen im wesentlichen nur im Randbereich dieser ersten Umhüllungsschicht erfolgt. In unmittelbarer Nachbarschaft der Lichtleitfaser dagegen sollten die Körnchen des Granulats nicht miteinander verbunden sein, um die gewünschte Eigenbewegung der Lichtleitfaser nicht zu behindern.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann bei Anwendung eines pulverförmigen oder feinkörnigen Materials als erste Umhüllungsschicht der Lichtleitfaser in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen in einer vorzugsweise senkrecht zur Längsachse der Übertragungsleitung liegenden Ebene im Material der Umhüllungsschicht eine verfestigte Zone vorgesehen werden, die mit der nächstfolgenden Umhüllungsschicht fest verbunden sein kann, mit der Lichtleitfaser dagegen nicht unbedingt eine feste Verbindung eingehen sollte. Diese Zone so!! in Kabellängsrichtung nur eine geringe Ausdehnung haben. Sie kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß bei der Herstellung der ersten Umhüllungsschicht dem Schichtmaterial zeitweise ein Bindemittel, beispielsweise ein aushärtbarer Kleber, zugesetzt wird. Diese verdichteten Zonen bieten den Vorteil, daß die Nachrichtenübertragungsleitung in einzelne Segmente aufgeteilt ist. Beim Auftrennen des Kabels an beliebiger Stelle oder bei einer Beschädigung des Kabels würde nur das pulverförmige oder feinkörnige Umhüllungsmaterial des grade betroffenen Segments der Leitung verlorengehen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß durch diese verdichteten Zonen auch eine unzulässige Längsdehnung der die Kabelseele bildenden Lichtleitfaser verhindert werden kann.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die verfestigten Zonen aus einem Kunststoffschaum, der aus dem pulverförmigen oder feinkörnigen Material gebildet wird; dieser bildet zwar eine zusammenhängende Masse, läßt aber durchaus die gewünschten Eigenbewegungen der Lichtleitfaser in gewissen Grenzen zu.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

'n F i g. 1 ist ein Schnitt durch einen Teil einer Nachrichtenübertragungsleitung gemäß der Erfindung dargestellt. Mit 1 ist eine die Seele des Kabels bildende Lichtleitfaser bezeichnet Zum Schutz gegen übermäßige Beanspruchungen ist diese insbesondere gegen starke Scherkräfte anfällige Lichtleitfaser mit einer mehrschichtigen Umhüllung umgeben. Erfindungsgemäß ist die erste, unmittelbar an die Lichtleitfaser 1 grenzende Umhüllungsschicht 2 derart ausgebildet, daß geringe Eigenbewegungen der Lichtleitfaser 1 in bezug auf diese Umhüllungsschicht möglich sind. Vorteilhaft besteht diese Umhüllungsschicht demnach aus einem pulverförmigen oder sehr feinkörnigen Material, welches die Lichtleitfaser 1 einerseits dicht umgibt, andererseits aber doch Eigenbewegungen dieser Lichtleitfaser zuläßt. Bei der Auswahl des Materia's für die Umhül lungsschicht 2 ist lediglich zu beachten, daß es keine harten und scharfkantigen Körner aufweisen sollte, um eine Beschädigung des Lichtleiters 1 zu verhindern. Ansonsten werden keine besonderen Anforderungen an dieses Material gestellt, so daß ein eine preisgünstige Herstellung des Nachrichtenkabels ermöglichendes Material ausgewählt werden kann. Denkbar ist eine Verwendung von Talkumpuder als Material für diese Umhüllungsschicht 2.

In F i g. 1 sind noch weitere Teile des mehrschichtigen Kabelaufbaus dargestellt, die sich nach außen an die unmittelbar an die Lichtleitfaser angrenzende Umhüllungsschicht anschließen. Mit 3 ist die unmittelbar auf die pulverförmige Umhüllungsschicht 2 folgende Mantelschicht bezeichnet die beispielsweise aus einem Kunststoffband bestehen kann, das während der Her stellung des Kabels spiralförmig derart aufgewickelt wird, daß ein im wesentlichen zylindrischer Mantel entsteht. Mit 4 ist ein die Schicht 3 umschließender Well rohrmantel bezeichnet, der grobe mechanische Beanspruchungen von der Kabelseele fernhalten soll. Dieses Wellrohr 4 besteht aus einem Metall wie Stahl oder Kupfer, kann jedoch auch aus einem sehr widerstandsfähigen Kunststoff hergestellt sein. Die die Nachrichtenübertragungsleitung nach außen abschließende letzte Umhüllungsschicht 5 besteht aus einem das Kabel vor Umwelteinflüssen schützenden Kunststoffmantel. Dieser soll beispielsweise das Eindringen von Feuchtigkeit sowie den Kabelaufbau zersetzenden Säuren bzw. anderen Schadstoffen verhindern. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die den Lichtleiter t unmittelbar umgebende Umhüllung 2 aus handelsüblichem Polystyrolgranulat bestehen. Bekanntlich können die einzelnen Kunststoffkörnchen durch Wärmezufuhr, beispielsweise durch Beeinflussung mit Heißdanipf, zu einer mehr oder weniger einheitlichen Masse zusammengeschweißt werden. Vorteilhaft ist es. nach Umgebung der Lichtleitfaser mit den Kunststoffkörnern, die Wärmezufuhr so zu steuern, daß sich die Kunststoffkörner nur am Außenrand der Umhüllungsschicht 2 zu einer einheitlichen Masse miteinander verbinden, während in der Nachbarschaft der Lichtleitfaser 1 die einzelnen Kunststoffkörner dagegen mög-

liehst voneinander getrennt bleiben sollen. Die feste und zusammenhängende Außenwandung der Umhüllungsschicht 2 bietet auf diese Weise guten Kontakt zu den darauffolgenden Umhüllungsschichten, während gleichzeitig im Inneren der Umhüllungsschicht 2 durch die noch relativ leicht beweglichen Kunststoffkörner eine gewisse Eigenbewegung der Lichtleitfaser 1 nicht behindert wird.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung können die verfestigten Zonen aus einem Kunststoffschaum bestehen, der aus dem pulverförmigen oder feinkörnigen Material gebildet wird; dieser bildet zwar im allgemeinen eine zusammenhängende Masse, die aber infolge ihrer Weichheit und Nachgiebigkeit ebenfalls eine gewisse Eigenbewegung der Lichtleitfaser 1 ermöglicht.

Bei der Beschreibung einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird auf F i g. 2 Bezug genommen. Die dabei verwendeten Bezugszeichen stimmen im wesentlichen mit jenen der F i g. 1 überein. Bei Verwendung eines pulverförmigen oder feinkörnigen Füllmaterials als Umhüllungsschicht 2 erweist es sich unter Umständen als vorteilhaft, wenn in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen über die Länge der Nachrichtenleitung verteilt in dieser Umhüllungsschicht 2 in Ebenen, die vorzugsweise senkrecht zur Längsachse der Nachrichtenübertragungsleitung gerichtet sind, verfestigte Zonen 6 vorgesehen werden, die mit der nächstfolgenden Umhüllungsschicht 3 fest verbunden sein können, mit der Lichtleitfaser 1 jedoch nicht unbedingt eine feste Verbindung eingehen müssen. Diese verfestigten Zonen 6 haben nur eine relativ geringe Ausdehnung in Längsrichtung der Nachrichlenleitung und teilen die Leitung in einzelne Segmente ein. Bei einer öffnung der Nachrichtenleitung an beliebiger Stelle oder bei einer Beschädigung der Leitung wird nur das im jeweils betroffenen Leitungssegment befindliche Material der Umhüllungsschicht austreten und verloren gehen. Durch die das geöffnete Leitungssegment begrenzenden verfestigten Zonen 6 wird das Austreten von Umhüllungsmaterial auch aus den benachbarten Segmenten der Leitung verhindert. Darüber hinaus kann durch die verfestigten Zonen 6 eine unzulässig große Bewegung der Lichtleitfaser 1 in Längsrichtung des Nachrichtenkabels verhindert werden. Weiterhin kann verhindert werden, daß die Lichtleitfaser bei Zugbeanspruchung in Längsrichtung der Nachrichtenleitung aus den sie umgebenden Hüllschichten herausgezogen wird. Es ist dazu nicht unbedingt notwendig, daß die verfestigte Zone 6 auch eine innige Verbindung mit der Lichtleitfaser 1 selbst eingeht; es wäre bereits ausreichend, wenn die verfestigte Zone 6 der Bewegung der Lichtleitfaser 1 einen größeren Widerstand entgegensetzen würde.

Verfestigte Zonen 6 können bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Nachrichtenübertragungsleitung beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß dem Material für die UmhüHungsschicht 2 in bestimmten Abständen ein Bindungsmittel, beispielsweise ein aushärtbares Klebmittel, zugesetzt wird

Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Nachrichtenübertragungsleitung ist es besonders vorteilhaft, wenn die geschützte Lichtleitfaser 1 nicht unbedingt streng parallel zur Kabellängsachse verläuft, sondern mit einem Längenüberschuß wellenförmig im nachgiebigen Material der Umhüllungsschicht 2 angeordnet ist. Diese zusätzliche Maßnahme trägt dazu bei, daß beispielsweise bei starken Krümmungen der Nachrichtenleitung

ίο eine übermäßige, zur Zerstörung des Lichtleiters führende Streckung verhindert wird.

Eine besonders einfache und kostensparende Herstellung des erfindungsgemäßen Nachrichtenkabels ist nach einem Verfahren möglich, das anhand der schematischen Skizze von F i g. 3 erläutert wird. Von einer Rolle 10 wird ein Kunststoffband abgerollt und mittels einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise einem Ring oder einem Trichter, kontinuierlich spiralförmig zum Mantel eines Hohlzylinders aufgewickelt oder so zu einem Rohr geformt, daß eine ganz in Längsrichtung des Kabels liegende Trennfuge entsteht. In die öffnung des entstehenden Hohlzylinders greift ein Trichter 30 ein, durch den gleichzeitig sowohl eine die Kabelseele bildende Lichtleitfaser 40 von einer Vorratstrommel 50 als auch aus einem weiteren Vorratsbehälter 60 Material 70 zur Umhüllung der Lichtleitfaser 40 in den Hohlzylinder eingeleitet wird. Das Umhüllungsmaterial 70. das in körniger oder pulvriger Form vorliegt, füllt den Raum zwischen Lichtleitfaser 40 und dem aus einem Kunststoffband erzeugten Hohlzylinder aus. Vorteilhaft durchläuft der aus einem Kunststoffband entstandene Hohlzylinder anschließend eine Vorrichtung 80, in der durch Erhitzung mittels Hochfrequenzenergie eine Verschweißung des Zylindermantels erreicht wird. Sofern ein Nachrichtenkabel mit verfestigten Zonen 6 gemäß F i g. 2 hergestellt werden soll, kann zusätzlich eine Dosiervorrichtung vorgesehen werden, die in bestimmten Zeitabständen dem in den Trichter 30 eintretenden Schichtmaterial 70 genau dosierte Mengen

eines Bindemittels zufügt. Für viele Anwendungsfälle, beispielsweise zur Verlegung innerhalb von Geräten, ist eine aus den Schichten 2 und 3 bestehende Umhüllung bereits als ausreichender Schutz für die Lichtleitfaser 1 anzusehen. Zum Schutz vor sehr starken Bean· spruchungen, denen beispielsweise ein im Erdreich verlegtes Kabel ausgesetzt ist. können in anschließenden, gleichzeitig ablaufenden Herstellungsschritten die weiteren in den F i g. 1 und 2 dargestellten Umhüllungsschichten 4 und 5 aufgebracht werden.

Obgleich bereits ein vorstehend beschriebenes Kabel mit einer einzigen Lichtleitfaser eine sehr große Nachrichtenübertragungskapazität hat, ist es durchaus möglich, anstelle einer einzigen Faser mehrere Fasern gemäß der Erfindung mit einer schützenden Umhüllung zu versehen. Die einzelnen Fasern werden dann vorteilhaft mit Hilfe eines Farbcodes gekennzeichnet

Selbstverständlich lassen sich auch die fertigen Kabel in einer größeren Anzahl zu Kabelbündeln zusammenfassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Nachrichtenübertragungsleitung mit mindestens einer Lichtleitfaser, bei dem die Lichtleitfaser zum Schutz gegen beschädigende Einflüsse mit einer mehrschichtigen, die Lichtleitfaser koaxial umfassenden Umhüllung umgeben ist, bei der die erste unmittelbar an die Lichtleitfaser grenzende Umhüllungsschicht derart ausgebildet ist, daß geringe Eigenbewegungen der Lichtleitfaser in bezug auf diese Umhüllungsschicht möglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, unmittelbar an die Lichtleitfaser (1) grenzende Umhüllungsschicht (2) aus pulverförmigem oder feinkörnigem Material besteht

2. Nachrichtenübertragungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Lichtleitfaser grenzende Umhüllungsschicht (2) aus Talkumpuder besteht.

3. Nachrichtenübertragungsleitung nach Anjpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Lichtleitfaser grenzende Umhüllungsschicht aus Polystyrolgranulat besteht

4. Nachrichtenübertragungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (1) nicht streng parallel zur Längsachse der Nachrichtenübertragungsleitung verläuft, sondern mit Überlänge wellenförmig verlaufend im Umhüllungsmaterial (2) eingebettet ist.

5. Nachrichtenübertragungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Abständen im Umhüllungsmaterial (2) verfestigte Zonen (6) vorgesehen sind, die den von der Umhüllungsschicht (3) umfaßten Teil der Nachrichtenleitung in Segmente (7) einteilen.

6. Nachrichtenübertragungsleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verfestigten Zonen (6) aus Kunststoffschaum bestehen, der aus dem pulverförmigen oder feinkörnigen Material gebildet wird.

7. Nachrichtenübertragungsleitung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verfestigten Zonen (6) fest mit der Umhüllungsschicht (3) verbunden sind.

8. Verfahren zur Herstellung einer Nachrichtenübertragungsleitung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine oder mehrere Glasfasern (1), die innerste Füllmasse und die zweite Schicht (in Form eines Bandes) in einer kontinuierlich arbeitenden Apparatur in einem Kabel oder dem innersten Teil eines Kabels zusammengeführt werden, wobei die zweite Schicht, die durch entsprechende Verformung aus einem Band entsteht, durch beispielsweise Verschweißen mittels Hochfrequenz entlang einer geraden oder spiralförmigen Naht erzeugt wird.