DE2530242A1

DE2530242A1 - Element fuer ein optisches uebertragungskabel

Info

Publication number: DE2530242A1
Application number: DE19752530242
Authority: DE
Inventors: Antonio Ferrentino
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1974-08-02
Filing date: 1975-07-07
Publication date: 1976-02-12
Also published as: SE7508648L; ES214843U; GB1488058A; JPS5132649A; JPS59801B2; IT1017833B; ZA754887B; BR7504494A; AU8361275A; SE400388B; DE2530242C2; FR2280912A1; FR2280912B1; ES214843Y; AR203609A1; CA1048827A

Description

PATFNfANWALTE DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 2530242

MÖNCHEN HAMBURG

2000 HAMBURG 50, 4. Juli 1975

KONIGSTRASSE28 TELEFON : 381233 TELEGRAMME: KARPATENT TELEX: 212979 KARP D

W.26729/75 12/Ne

Industrie Pirelli S.p.A. Mailand (Italien)

Element für ein optisches Übertragungskabel

Die Erfindung bezieht sich auf ein Element für ein optisches Übertragungskabel.

Bekanntlich werden optische Fasern aus Glas oder aus synthetischem Kunststoffmaterial sehr kleinen Durchmessers in der Größenordnung von 0,1 bis 0,01 mm hergestellt, und sie weisen einen rohrförmigen Kern und eine Umhüllung auf, deren Brechungsindex kleiner als der Brechungsindex des Kernes ist, wobei beispielsweise der Brechungsindex der Umhüllung 1,50 bis 1,52, und der Brechungsindex des Kernes 1,56 bis 1,64 beträgt.

Zufolge dieses Unterschiedes der Brechungsindizes von Kern und Umhüllung wird an einem Ende der Faser eintretendes Licht in der Faser vollständig reflektiert und kann entlang der Achse der Faser übertragen werden, selbst wenn diese gebogen ist, und zwar bis zum anderen Ende der Faser. Durch Verwendung besonderer Arten hochtransparenten

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BANK: DEUTSCHE BANK AG, HAMBURG (BLZ 20070000), KONTO NR. 65/18823 · POSTSCHECK: HAMBURG 1428*5-205

Glases wird erreicht, daß der anfängliche Impuls bzw.· das anfängliche Signal am anderen Ende der Faser mit nur geringer Schwächung austritt.

Optische Fasern dieser Art können auch interessant sein bei der Verwendung für die Übertragung von Signalen in Fernübertragungskabeln. Ihre Anwendung führt jedoch zu gewissen Problemen, die sich hauptsächlich aus den typischen physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Fasern ergeben.

Tatsächlich muß berücksichtigt werden, daß die Fasern, die außerordentlich dünn sind, zwar Zugbeanspruchungen ausreichend widerstehen können, jedoch geringe Bruchdehnung haben und daher spröde sind. Daraus ergibt sich, daß es für ihre Verwendung in Fernübertragungskabeln, bei der sie zu einem Strang gebildet werden, um ein Element für die Übertragung von Signalen zu bilden, zunächst erforderlich ist, die Probleme der richtigen Anordnung und der Verringerung der Verformungen und Beanspruchungen zu lösen, denen die Fasern unterworfen werden.

Es ist ersichtlich, daß erwogen werden kann, die optische Faser mit geeigneter Abstützung an dem Kabel in Übereinstimmung mit mehreren Arbeitsweisen anzuordnen, beispielsweise mittels einer Strangwicklung oder Uberlappungswicklung. Während der Ausführung der entsprechenden Arbeitsschritte wird die Faser Beanspruchungen unterworfen, die, wie es nicht leicht erwartet werden konnte, in verschiedenen Ebenen liegen.

Weiterhin können sich, selbst wenn das Kabel fertiggestellt ist, weitere Beanspruchungen, die auch in Ebenen wirken, die nicht vorhersehbar sind, während des Transportierens oder des Verlegens des Kabels auftreten.

Es ist daher zu verstehen, daß sich bei der Verwendung von optischen Fasern das Problem ergibt, die Faser

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gegen die verschiedenen Beanspruchungen, die in verschiedenen Ebenen wirken, zu schützen.

Die Erfindung bezweckt, ein eine optische Faser aufweisendes Element für die Übertragung von Signalen in Fernübertragungskabeln zu schaffen, wobei das Element eine solche Ausführung hat, daß die oben genannten Probleme überwunden sind.

Demgemäß ist Gegenstand der Erfindung ein eine optische Faser aufweisendes Element für die Übertragung von Signalen in Fernübertragungskabeln. Ein solches Element ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß es in einem synthetischen thermoplastischen Material die optische Faser und wenigstens drei Metallfaden aufweist, die jeweils in gleichem Abstand von der Faser liegen, und daß die jeweils einen Metalldraht und die Faser enthaltenden Ebenen in im wesentlichen gleichen Winkelabständen voneinander liegen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind drei die optische Faser umgebende Metallfaden vorgesehen, und die genannten Ebenen liegen jeweils in einem Winkelabstand von 120° voneinander. Bei einer anderen Ausführungsform sind vier Metalldrähte vorhanden, und die genannten Ebenen liegen dementsprechend in einem Winkelabstand von 90° voneinander. Die beschriebenen Ausführungen sind besonders vorteilhaft für die Integrität der optischen Fasern.

Tatsächlich ist die Faser über ihre gesamte Länge und rund um sie durch eine Armierung geschützt, die durch die Metallfaden gebildet ist, welche in dem synthetischen thermoplastischen Material enthalten sind. Die Wirksamkeit dieses Schutzes ist mit der Wirksamkeit eines Schutzes vergleichbar, die beispielsweise erhalten würde, wenn um die Faser ein kontinuierlicher Mantel vorgesehen würde, der in der Lage wäre, die Beanspruchungen aufzunehmen, die in allen möglichen Ebenen wirken.

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Tatsächlich führt in der Praxis die symmetrische Anordnung der drei Metallfaden, die in im Winkelabstand von 120° voneinander liegenden Ebenen mit Bezug auf die Faser angeordnet sind, oder der vier Metallfaden in zueinander senkrechten Ebenen dazu, daß in irgendeiner Beanspruchungsebene wenigstens ein Metallfaden gegenüber Zugspannung, und zwei Metallfaden gegenüber Druckbeanspruchung widerstandsfähig sind, oder daß zwei Metallfaden gegenüber Zugspannung, und ein Metallfaden gegenüber Druckspannung widerstandsfähig ist, wobei die Metallfäden physikalische Eigenschaften haben, die es ermöglichen, die Beanspruchungen und die sich daraus ergebenden Verformungen der optischen Faser aufzunehmen.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß ein Element mit der oben genannten Ausführung für Verwendung als Element für die Übertragung von Signalen in einem Fernübertragung.?- kabel besonders geeignet ist. Demgemäß ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung ein Fernübertragungskabel, welches wenigstens ein Element gemä3 vorstehender Beschreibung aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch ein Element gemäß einer

ersten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 zeigt analog wie Fig. 1 ein Element gemäß

einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Fig. 3 zeigt in verkleinertem Maßstab mehrere miteinander vereinigte Elemente gemäß der Erfindung.

Fig. 4 zeigt in Teilansicht ein Fernübertragungskabel mit Elementen gemäß der Erfindung. Die Elemente gemäß den Figuren 1 und 2 stellen denjenigen Teil dar, der Signale in Fernübertragungskabeln gemäß der Erfindung übertragen kann. Jedes Element weist

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einen Träger 1 aus synthetischem thermoplastischem Material auf, der an seiner Mitte eine Glasfaser 2 und um diese Glasfaser 2 herum wenigstens drei Metallfaden enthält, um die Faser 2 zu schützen. Die Metallfaden haben physikalische Eigenschaften, die besser sind als diejenigen der optischen Faser 2, um den größten Teil der auftretenden Beanspruchungen zu absorbieren, so daß die optische Faser 2 praktisch nur in vernachlässigbarem Ausmaß beansprucht wird.

Die Metallfäden haben einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der gleich dem der optischen Faser 2 ist, um zu vermeiden, daß durch Wärmeausdehnung die optische Faser 2 unzulässigen Verformungen unterworfen wird.

Die Anordnung der Metallfäden und ihre Anzahl in dem Träger 1 kann sich ändern, vorausgesetzt, daß wenigstens drei Metallfäden vorgesehen sind, die jeweils im gleichen Abstand von der optischen Faser 2 liegen, und daß die Ebenen, die jeweils einen Metallfaden und die optische Faser 2 enthalten, in gleichen Winkelabständen voneinander liegen. Bei einer solchen Anordnung sind die Metallfäden praktisch auf einer idealen Zylinderfläche rund um die optische Faser angeordnet, und mit den Abständen zwischen ihnen können sie Beanspruchungen in jeder Ebene wirksam widerstehen.

Bei_r der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind drei Metallfaden j5i ^t 5 vorgesehen, und die Ebenen, die jeweils einen Metallfaden und die optische Faser 2 enthalten, liegen in einem Winkelabstand von 120° voneinander. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind vier Metallfaden 6, J, 8 und vorgesehen, und die entsprechenden Ebenen liegen in einem Winkelabstand von 90° voneinander.

Der Durchmesser der optischen Faser 2 liegt zwischen 0,01 und 0,1 mm, und der Durchmesser der Metallfaden 3 bis 9 liegt mehr oder weniger in der gleichen Größenordnung

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wie der Durchmesser der. optischen Faser 2.

Als Material für die Metallfaden 3 bis 9 können insbesondere Stahl oder Stahllegierungen mit einem Nickelgehalt von 42 % verwendet werden.

Als Material für den Träger 1 kann synthetisches thermoplastisches Material, beispielsweise Polyester, Polyamid oder Polyolefin verwendet werden, und solche Materialien haben sich als zweckentsprechend erwiesen. Der Träger 1 kann unterschiedliche Gestalt haben, beispielsweise ebene Gestalt oder kreisförmige Gestalt, mit einer maximalen Querabmessung von 1,5 mm.

Die kleinen Abmessungen des Trägers 1 ermöglichen offensichtlich vorteilhaft die Gruppierung einer großen Anzahl von Elementen in einem begrenzten Raum, so daß diese Elemente für die Übertragung von Signalen verwendet werden können. In diesem Fall ist jeder Träger 1 aus thermoplastischem Material gebildet, welches vorzugsweise Kohlenruß enthält, um zu verhindern, daß die Übertragung von Licht in einer optischen Faser 2 durch von angrenzenden optischen Fasern 2 austretendes Licht beeinflußt wird.

Die Elemente können auf verschiedene Weisen zusammengefügt werden, beispielsweise durch Strangbildung, und sie können in einem einzigen Mantel 10 (Fig. 3) angeordnet sein, der aus Polyäthylen oder aus einem anderen thermoplastischen Material gebildet ist. Bei einer solchen Ausführung werden die einzelnen Elemente und insbesondere die einzelnen optischen Fasern 2 praktisch nur vernachlässigbaren Beanspruchungen unterworfen.

Eine Mehrzahl von Elementen kann derart miteinander vereinigt werden, daß ein Bündel aus zu einem Strang gebildeten optischen Fasern erhalten wird, welches ari einem Fernubertragungskabel angebracht wird, wobei nur praktisch vernachlässigbare Beanspruchungen auftreten. Fig. K zeigt insbesondere die Anwendung eines Elementes 11 auf einer

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kreisförmigen Abstützung 12 aus thermoplastischem Material mit schraubenförmiger Wicklung auf den Kern 13 des Fern-Ubertragungskabels. In diesem Fall ist die Stranganordnung des Elementes um das Kabel vorteilhaft, da eine Wicklung mit einer Steigung von größer als 100 mm die Verwendung einer oder mehrerer optischer Fasern ermöglicht mit einer Abwicklung, welche die Kabellänge nur geringfügig überschreitet.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich. Insbesondere können die Metallfaden durch Nichtmetallfäden ersetzt werden, vorausgesetzt, daß die mechanischen Eigenschaften des verwendeten Materials und die Anordnung der Fäden derart sind, daß in jedem Fall der Widerstand gegen Biegung des Elementes erhöht wird.

Es ist weiterhin zu verstehen, daß der Schutz für die optische Faser 2 in einer Weise erhalten werden kann, die zu der beschriebenen Weise praktisch äquivalent ist, indem die Fäden derart angeordnet werden, daß die jeweils einen Faden und die optische Faser enthaltenden Ebenen in geringfügig unterschiedlichen Winkelabständen voneinander liegen, da selbst unter dieser Bedingung es möglich ist, gegen Druckbeanspruchung widerstandsfähige und gegen Zugbeanspruchung widerstandsfähige Fäden anzuordnen.

Weiterhin kann ein Schutz für die optischen Fasern, der dem Schutzjäquivalent ist, der durch die Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 erhalten wird, erhalten werden, indem Fäden verschiedener Durchmesser verwendet werden. Im letzteren Fall würde die optische Faser nicht an der Mitte und nicht im gleichen Abstand von allen Fäden angeordnet, sondern sie würde an einer Stelle verringerter Biegebeanspruchung angeordnet sein, nämlich entlang der neutralen Achse des Widerstandsquerschnitts, der durch die Fäden bestimmt ist.

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Claims

Patentansprüche

[ly Element mit optischer Paser für die Übertragung von Signalen in Fernübertragungskabeln, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem synthetischen thermoplastischen Material (l) eine optische Faser (2) und wenigstens drei Fäden enthält, die aus einem Material bestehen, dessen Widerstand gegen mechanische Beanspruchung größer ist als derjenige der optischen Faser und deren jeder in gleichem Abstand von der optischen Faser (2) liegt, und daß die jeweils einen Metallfaden und die optische Faser enthaltenden Ebenen in im wesentlichen gleichen Winkelabständen voneinander liegen.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von drei Fäden (j5, 4, 5) die genannten Ebenen in einem Winkelabstand von 120° voneinander liegen.
^. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von vier Fäden (6, 7, 8, 9) die genannten Ebenen im Winkelabstand von 90° zueinander verlaufen.
4. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Faser einen Durchmesser zwischen 0,01 und 0,1 mm hat, und daß der Durchmesser der Fäden (3 bis 9) iⁿ der gleichen Größenordnung liegt.
5. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Fäden und die optische Faser enthaltende synthetische thermoplastische Material (l) eine maximale Querabmessung von kleiner als 1,5 mm hat.
6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische thermoplastische Material (1) Kreiskontur hat.
7. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (3, 4, 5 bzw. 6 bis 9) Metallfäden sind.
8. Fernübertragungskabel, dadurch gekennzeichnet, daß

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es wenigstens ein Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält, und daß dieses Element allein oder mit anderen um einen mittleren Kern stranggewickelt ist.

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