DE2513722A1

DE2513722A1 - Ader fuer optische kabel

Info

Publication number: DE2513722A1
Application number: DE19752513722
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Oestreich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-03-25
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1976-09-30
Also published as: FR2305748A1; DE2513722B2; GB1529001A; IT1058483B; JPS51120735A; FR2305748B1

Description

In neuerer Zeit werden zur Übertragung von Lichtwellen Kabel entwickelt. Diese sogenannten optischen Kabel dienen beispielsweise zur Übertragung von Steuerimpulsen oder ganz allgemein zur Übertragung im Bereich der Nachrichtentechnik. Ein wesentlicher Baustein dieser optischen Kabel sind Glasfasern, die zur Führung von Lichtstrahlen dienen. Bei der Konstruktion optischer Kabel muß den mechanischen Eigenschaften dieser Glasfasern Rechnung getragen werden, d.h. die Glasfasern müssen insbesondere gegen mechanische Beanspruchungen wie Druck-, Zug- und Biegebeanspruchungen geschützt werden.

Es sind bereits optische Adern bekannt, bei denen das eigentliche Übertragungselement, also die Glasfaser oder ein Faserbündel, direkt mit einer Umhüllung aus einem Kunststoff umgeben ist. Diese Umhüllung übernimmt eine gewisse Schutzfunktion, andererseits wird mit ihr eine Aufdickung des optischen Übertragungselementes mit dem Ziel einer besseren Handhabung bei der Yerarbeitung zu einem Kabel erreicht (»elektrotechnik» 56, 1974, Heft 18, Seite 17). Eine derartige Umhüllung kann jedoch nicht als wirksamer Schutz des Ubertragungselementes gegenüber mechanischen Beanspruchungen angesehen v/erden, weil einerseits das Material der Schutzhülle keinen optimalen Schutz gegenüber mechanischen Beanspruchungen verschiedenster Art wie beispielsweise Zug-, Schlag- und Biegebeanspruchungen darstellt und weil andererseits über die Schutzhülle eine mechanische Kopplung des Ubertragungselementes mit den übrigen Elementen der Kabelseele gegeben ist.

Zum Schutz der optischen Übertragungselemente gegenüber mechanischen Beanspruchungen ist bei einer bekannten Kabelkonstruktion vorgesehen, die optischen Übertragungselemente auf einem Tragelement anzuordnen, das aus einem zentralen Zugentlastungselement und einem aufgebrachten sternförmigen Profilkörper besteht. Der

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Profilkörper bildet zusammen mit einer Bewicklung Kammern, in denen die optischen Übertragung angeordnet sind. Diese sind dabei mit Hilfe besonderer Bänder in Abständen auf dem Profilkörper fixiert. Zum äußeren Schutz ist das sternförmige, mit einer Bewicklung versehene Tragelement mit einem Aluminiummantel und einer Schutzhülle aus Polyäthylen umgeben (Punkschau 1974, Seite 1012). Durch die in Abständen vorgesehene Fixierung der optischen Übertragungselemente auf den Tragelement ist ein? relativ starke mechanische Kopplung zwischen den optischen Übertragungselementen und den zugfesten Elementen des Kabels gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schutz der optischen Übertragungselemente gegenüber mechanischen Beanspruchungen nicht erst beim konstruktiven Aufbau der Kabelseele, sondern bereits bei der Ausgestaltung der Schutzhülle der optischen Adern zu berücksichtigen.

Zur Lösung dieser Aufgäbe geht die Erfindung von einer Ader für optische Kabel aus, die aus einer Faser oder einem Faserbündel für die Mchtübertragung und aus einer die Faser oder das Faserbündel umgebenden Schutzhülle aus einem Kunststoff besteht. Gemäß der Erfindung ist der Innendurchmesser der Schutzhülle um wenigstens 30 tfo größer als der Außendurchmesser der Faser und die Schutzhülle besteht aus zwei Schichten von hinsichtlich ihren mechanischen Eigenschaften unterschiedlichen Kunststoffen, die gemeinsam eine gegenüber mechanischen Beanspruchungen widerstandsfähige Hülle bilden, wobei die innere Schicht einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber der Faser oder dem Faserbündel aufweist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß an eine wirksame Schutzhülle für optische Übertragungselemente recht unterschiedliche Anforderungen zu stellen sind, die von einem einzigen Material nicht erfüllt werden können. Diese Anforderungen sind im wesentlichen eine Entkopplung des optischen Übertragungselementes von äußeren, längsgerichteten Reibungskräften, also ein kleiner

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Reibungskoeffizient der Umhüllung gegenüber dem optischen Übertragungselement bei loser Anordnung des Übertragungselementes in der Schutzhülle; weiterhin ein Schutz gegen Querkräfte sowie gegen dynamische Beanspruchungen; diese Anforderungen erfordern einen hohen Elastizitätsmodul des Materials der Schutzhülle sowie hohe Zähigkeit. Die mechanischen Eigenschaften der Schutzhülle müssen weiterhin ausreichen, um eine Knicksicherung bei Biegebeanspruchungen oder bei Stauchungen zu gewährleisten. Weiterhin sollte die Schutzhülle im Hinblick auf chemische Einflüsse ein gutes Spannungsrißverhalten zeigen und im Hinblick auf die optischen Übertragungseigenschaften eine möglichst geringe zusätzliche Dämpfung der übertragenen Lichtwellen im Kontakt mit den optischen Übertragungselementen hervorrufen.

Im Hinblick auf die gemäß der Erfindung vorgesehene Lösung ist demnach wesentlich, daß zunächst eine Schutzhülle vorgesehen wird, deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Easer bzw. des Faserbündels ist, die also das optische Übertragungselement mit Abstand umgibt;zweckmäßig werden die Abmessungen hierbei derart gewählt, daß der Innendurchmesser der Schutzhülle etwa 2 bis 3 mal so groß ist, wie der Außendurchmesser der Easer oder des Easerbündels. Weiterhin ist wesentlich, daß die Schutzhülle aus zwei Schichten unterschiedlicher Kunststoffe aufgebaut wird, die dementsprechend unterschiedliche Eigenschaften haben aber gemeinsam eine Schutzhülle mit den geforderten mechanischen Eigenschaften bilden. Für die-innere Schicht der Schutzhülle kommt dabei insbesondere die Verwendung von Polystyrol in Betracht, das einen hohen Elastizitätsmodul bei geringstem Reibungskoeffizienten gegenüber Glasfasern aufweist. Eine Schutzhülle allein aus Polystyrol wäre jedoch nicht ausreichend, da dieser Werkstoff nicht sehr zäh,· wenig knicksicher und nicht öl- und lösungsmittelbeständig ist.

Die innere Schicht kann gegebenenfalls auch aus einem Flourpolymer bestehen. Geeignete Stö.ffe sind beispielsweise ein Copolymerisat aus Äthylen und Setraflouräthylen, wie es beispielsweise

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von der Firma jDu-Pont unter dem Handelsnamen "lefzell" vertrieben wird, ein flouriertes Äthylen-Propylen (PEP) sowie Perflouralkoxy-Harze ("Teflon Pi¹A" der Firma Du-Pont).

Für die äußere Schicht kommen insbesondere Kunststoffe wie Polyami vorzugsweise ein aromatisches Polyamid, und Polyterephthalat oder auch Polypropylen und Polyäthylen in Betracht. Die Werkstoffe kommen andererseits für die Schutzhülle als ganzes ebenfalls nicht in Be.tracht, da sie · · . . relativ kleine Elastizitätsmodule und demzufolge auch höhere Reibungskoeffizienten gegenüber Glasfasern aufweisen.

Gegebenenfalls muß bei der Ausgestaltung der Schutzhülle der optischen Ader berücksichtigt werden, daß bei Temperatürschwankurgen die Schutzhülle größere Dehnugen und Schrumpfungen aufführt als die darin enthaltenen optischen Übertragungselemente in Form von Glasfasern. Durch das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten können die Dämpfungseigenschaften der optischen Übertragungselemente beeinträchtigt werden. Um dies auszuschalten, ist daher in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß im Grenzbereich zwischen der inneren und der äußeren Schicht der Schutzhülle zugfeste Fasern aus Glas oder Stahl eingebettet sind; gegebenenfalls können auch hochfeste organische Fasern Verwendung finden. Da diese Fasern fest mit der Schutzhülle verbunden sind, lassen sie temperaturabhängige Längenänderungen der Schutzhülle nur im Rahmen der eigenen Längenänderungen zu. Eine derartige mechanische Ertüchtigung der Schutzhülle kann beispielsweise mit Hilfe von 1 bis 4 Fasern erfolgen, die bei der Extrusion der Schutzhülle in diese .miteinlaufen und gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind.

Zwei Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung aufgebauten Adern für optische Kabel sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt.

Die dargestellte optische Ader besteht aus dem optischen Übertragungselement 1 in Form einer Glasfaser sowie aus der die Glasfaser umgebenden Schutzhülle 2. Die Glasfaser 1 ist zweischichtig aus-

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gebildet und enthält im Kern 11 ein Material zur eigentlichen Übertragung der Lichtwellen mit einem höheren Brechungsindex und einem Mantel 12 aus einem Material mit kleinerem Brechungsindex. Die Schutzhülle 2 ist ebenfalls zweischichtig ausgebildet und besteht aus der inneren Schicht 21 und der äußeren.Schicht 22. Im dargestellten Beispiel besteht die innere Schicht 21 aus Polystyrol, während für die äußere Schicht 22 ein aromatisches Polyamid vorgesehen ist.

Die Schutzhülle 2 umgibt die Glasfaser 1 mit Abstand. Dieser Abstand ist derart bemessen, daß die Glasfaser, innerhalb der Schutzhülle insbesondere bei Biegebeanspruchungen hinreichende Ausgleichsbev/egungen ausführen kann. Zu diesem Zweck beträgt der Innendurchmesser der Schutzhülle 2 etwa das 1,5 bis 2-fache des Außendurchmessers der Glasfaser 1.

Bei der in Figur 2 dargestellten optischen Ader sind zusätzlich im Grenzbereich zwischen der inneren Schicht 21 und der äußeren Schicht 22 der Schutzhülle 2 zugfeste Glasfasern 23 angeordnet.

3 Ansprüche
2 Figuren

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Claims

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1./Ader für optische Kabel, bestehend aus einer Faser oder einem Faserbündel für die Liehtübertragung und aus einer die Faser oder das Faserbündel umgebenden Schutzhülle aus einem Kunststoff,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Innendurchmesser der Schutzhülle (2) um wenigstens 30 tfo größer als der Außendurchmesser der Faser (1) oder des Faser— bündeis ist

und daß die Schutzhülle (2) aus zwei Schichten (21,22). von hinsichtlich ihren mechanischen Eigenschaften unterschiedlichen Kunststoffen besteht, die gemeinsam eine gegenüber mechanischen Beanspruchungen widerstandsfähige Hülle bilden, wobei die i.mere Schicht (21) einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber der Faser oder dem Faserbündel aufweist»

2. Ader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht (21) der Schutzhülle aus Polystyrol oder einem Flourpolymer und die äußere Schicht (22) aus einem Polyamid, vorzugsweise einem aromatischen Polyamid, einem Polyterephthalat oder aus Polypropylen oder Polyäthylen besteht.

5. Ader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gelcennzeichnet, daß im Grenzbereich zwischen der inneren (21) und der äußeren (22) Schicht der Schutzhülle zugfeste Fasern (23) aus G-las, Stahl oder einem hochfesten Kunststoff eingebettet sind.

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