DE2604307A1 - Optisches kabel - Google Patents

Optisches kabel

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DE2604307A1
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Joseph Edward Geoffrey Chapman
Noel Spencer Dean
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    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
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Description

PATENTANWÄLTE Friedrich-Ebert-Str. 27
DIPL-ING. ERICH SCHUBERT Postfach 100928
DIPL-ING. ROLF PÜRCKHAUER
Tolegrdmm-Anschrift: Patschub, Sieyen
76 012 Kü/la " 3· Fi:ö- i976
BIGG Limited, 21 Bloonsbury Street, London V/C1B 5QN, England
Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen
Patentanmeldung Nr. 4949/75 vorn 5· Februar 1975 beansprucht.
Optisches Kabel
Die Erfindung bezieht sich auf optische Kabel zur Übertragung der ultravioletten, sichtbaren und infraroten Bereiche des elektromagnetischen Spektrums, wobei diese Bereiche im nachfolgenden der Einfachheit halber in dem allgemeinen Ausdruck "Licht" zusammengefaßt sind, und sie betrifft insbesondere
optische Kabel für die Verwendung auf dem Gebiet der Fernmeldetechnik, die in der Lage sind, Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,8 bis 1,3 Mikrometer zu übertragen.
Zum Zwecke der Übertragung von Licht in einem optischen übertragungssystem wurde bereits vorgeschlagen, optische Leiter in Form von Kabeln zu verwenden, die eine oder mehr als eine optische Faser enthalten. Jede optische Faser hat gewöhnlich einen im wesentlichen runden Querschnitt, kennen aber unter gewissen Umständen auch einen unrunden Querschnitt aufweisen.
Optische Kabel, auf die sich die Erfindung bezieht, umfassen Kabel, die eine oder mehr als eine optische Faser aus Glas oder einem anderen transparenten Katerial aufweisen, dessen Brechungsindex so eingerichtet ist, daß er zumindest über einen
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ORIGINAL INSPECTED
Teil des Radius der Faser in Richtung auf die Außenoberfläche eier Faser abnimmt, sowie Kabel, die eine oder mehr als eine optische Faser von zusammengesetzter Form, bestehend aus einem Kern aus transparentem Material, der über seine generate Länge hinweg mit einem anderen transparenten Material von niedrigerem Brechungsindex ummantelt ist, aufweist, welches durch totale innere Brechung des Lichtes, welches entlang der Faser übertragen wird, mindestens einen überwiegenden Teil des Lichtes innerhalb des Kernes festhält. Eine zusammengesetzte optische Faser ist allgemein, aber nicht unbedingt, aus zwei Glassorten von unterschiedlichen Brechungsindizes hergectellt, wobei das den Kern bildende Glas einen höheren Brechungs index als das die Ummantelung bildende Glas aufweist; der Brechungsindex des Glases des Kerns kann allmählich in Richtung auf die Außenoberfläche des Kerns über mindestens einen Teil des Abstandes zwischen· der Mittelachse des Kerns und dessen Außenoberfläche abnehmen. Bei einer anderen Ausführungsform von zusammengesetzter Faser kann der Kern aus einer transparenten Flüssigkeit hergestellt sein, die einen höheren Brechungsindex als denjenigen der Ummantelung aufweist.
Erfindungsgemäß weist ein optisches Kabel eine Vielzahl von separat gebildeten Rohren oder Schläuchen aus Gummi oder Kunststoff auf, wobei in einigen"von ihnen oder in allen zumindest ein optisches Bündel, wie nachfolgend definiert, lose untergebracht ist und/oder zumindest eine separate optische Faser, und ein äußerer Schutzmantel umgibt die Vielzahl von Rohren oder Schläuchen.
Durch den hier verwendeten Ausdruck "optisches Bündel" ist eine Gruppe von optischen Fasern oder eine Gruppe von Fasern gemeint, die mindestens eine optische Faser und mindestens eine nicht-optische Armierungsfaser oder einen anderen langgestreckten Armierungsbauteil aufweist. Jede optische
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Faser des optischen Bündels kann unabhängig als ein separater Lichtleiter verwendet werden, wobei jede ihre eigene modulierte Lichtquelle und ihren eigenen Detektor aufv/eist, oder eine Vielzahl von optischen Fasern des Bündels kann als einzelner Lichtleiter zusammen verwendet werden, und zwar mit einer einzigen Lichtquelle.
Aufgrund der lockeren Aufnahme in einem Rohr oder Schlauch kann eine begrenzte Relativbewegung zwischen den optischen Fasern des oder jedes optischen Bündels und/oder zwischen den separaten optischen Fasern stattfinden, wenn das Kabel gebogen wird.
Die Rohre oder Schläuche des optischen Labels sind vorzugsweise so angeordnet, daß ihre Achsen sich im wesent-.liehen parallel zueinander erstrecken, und sie können in einer oder mehr als einer Schicht um einen langgestreckten zentralen Kern herum angeordnet sein, der seinerseits ein Rohr oder Schlauch aus Gummi oder Kunststoff sein kann, in welchem mindestens ein optisches Bündel und/oder mindestens eine separate optische Faser locker untergebracht ist. Jedes Rohr kann einen im wesentlichen runden Querschnitt aufweisen, oder wenn die Rohre in einer oder mehr als einer Schicht um einen langgestreckten rüttelkern von rundem Querschnitt herum angeordnet sind, können die Rohre oder Schläuche der oder jeder Schicht jeweils einen Querschnitt aufweisen, der einem Sektor eines. Ringes nahekommt. Jedes Rohr bzw. jeder Schlauch ist vorzugsweise aus Polyäthylen oder einem anderen geeigneten Kunststoff stranggepreßt.
Wenn irgendeine Gefahr besteht, daß das optische Kabel einer'Zugkraft ausgesetzt wird, die ausreichen kann, um eine oder mehrere der optischen Fasern zu brechen, so wird mindestens ein langgestreckter Armierungsbauteil in den äußeren
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Schutzmantel eingebettet oder von diesem umgeben.
JBin langgestreckten Armierungsbauteil ist ein langgestreckter Bauteil aus einem solchen Material und von einer ■v.olcuien Querschnittsfläche in Bezug auf das Material oder die Materialien und die Querschnittsfläche des Bündels oder der Bündel und/oder der separaten optischen Faser oder Fasern, daß die Beanspruchung, die sonst der oder ,jeder optischen Faser auferlegt wird, wenn das Kabel in einer solchen Weise beansprucht wird, daß die oder ,jede optische Faser einer Zugkraft ausgesetzt wird, durch den Armierungsbauteil oder die Arm ie rung sb auteile beseitigt oder mindestens bis zu einem wesentlichen Ausmaß reduziert wird.
Eine "Vielzahl von langgestreckten Armierungsbauteilen kann in den Mantel in Abständen, vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen, um den Mantel herum eingebettet werden, und in diesem Falle können die Armierungsbauteile in nach innen vorstehenden Rippen an der Innenfläche des Kanteis eingebettet sein, die teilweise äußere Zwischenräume zwischen den Rohren oder Schläuchen füllen. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein langgestrechter Armierungsbauteil mit der Vielzahl von Rohren oder Schläuchen zusammengebaut sein. Wenn eine oder mehr als eine Schicht von Rohren oder Schläuchen um einen langgestreckten mittleren Kern herum angeordnet ist, dann kann der mittlere Kern durch einen langgestreckten Armierungsbauteil gebildet werden, und/oder ein oder mehr als ein langgestreckter Armierungsbauteil kann in der Schicht oder in mindestens einer der Schichten angeordnet sein. Mindestens ein langgestreckter Armierungsbauteil, der durch den Mantel umgeben ist, kann in eine nach außen vorstehende Rippe der Außenoberfläche von mindestens einem der separat gebildeten Rohre oder Schläuche eingebettet sein.
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Der oder jeder langgestreckte Arinierungsbauteil besteht
vorzug.<?v;eise aus einem Material, welches einen Elastizitäts-
modul minderbens von Glas, d.h. von mindestens 6,9 χ 10 MN/m , aufweist. Er kann sich zusammensetzen aas einer Vielzahl von massiven Elementen, die zusammen verseilt sind, aus einem einzigen massiven Element, beispielsweise aus Stahl oder irgendeinem anderen geeigneten Material mit dem notwendigen Elastizitätsmodul, oder aus einem Bündel von Kohlenstofffasern oder von Fasern aus einem anderen geeigneten Material, z.B. aus nicht-optischen Glasfasern; die Fasern können mindestens teilweise in einen Körper aus Einkapselungsmaterial über im wesentlichen die gesamte Länge des Bündels eingebettet sein.
Ein oder mehr als ein Rohr oder Schlauch kann außerdem mindestens einen langgestreckten Leiter lose in sich aufnehmen. Wenn das Rohr oder der Schlauch einen einzelnen elektrischen Leiter aufnimmt, dann kann der Leiter blank sein; sind zwei oder mehr Leiter in einem Rohr oder Schlauch untergebracht, dann hat jeder Leiter vorzugsweise einen Überzug aus Isoliermaterial .
Der äußere Schutzmantel des optischen Kabels ist vorzugsweise ein stranggepreßter Schlauch aus Gummi oder Kunststoff, in welchem die Rohre oder Schläuche, die die optischen Fasern lose aufnehmen, ihrerseits so im äußeren Mantel untergebracht sind, daß eine begrenzte Relativbewegung zwischen den Rohren oder Schläuchen beim Biegen des optischen Kabels möglich ist.
Um eine mechanische Beschädigung der Oberfläche irgendeiner optischen Faser aufgrund einer Reibung mit einer anderen optischen Faser oder einer anderen Faser, die im gleichen Rohr oder Schlauch locker untergebracht ist, zu vermeiden, wenn
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das optische Kabel gebogen wird, dann können die Zwischeni'5'.:ne zv;i:;chon den Bündeln und/oder zwischen den separaten optischen Fasern und zwischen rlem oder jedem Bündel und/oder der oder jener Faser und der V/snd von mindestens einem und vorzugsweise Jed-.-m der Rohre über die gesamte Länge des Kabels hinweg mit einem Füllraedium von pastenartiger Beschaffenheit gefüllt sein, welches eine relative Gleitbewegung zwischen Bündeln und/oder Fasern beim Biegen des Kabels zuläßt. Wenn das Füllnedium ein wasserundurchlässiges Medium ist, wie es in üblicher Weise in völlig gefüllten Fernmeldekabeln verwendet v/ii'd, so dient es außerdem als eine in Längsrichtung verlaufende kontinuierliche Sperre für das Eindringen von Feuchtigkeit entlang den Zwischenräumen im Rohr oder Schlauch. Um zu verhindern, daß Wasser, welches in das optische Kabel über einen beschädigten Mantel eindringen kann, entlang dem Kabel in Zwischenräumen zwischen den Rohren oder Schläuchen und zwischen den Rohren oder Schläuchen und der Hülle wandert, können diese Zwischenräume über die gesamte Länge des Kabels hinweg mit einem wasserundurchlässigen Medium von pastenartiger Beschaffenheit gefüllt werden. In beiden Fällen besteht das verwendete Füllmedium aus Vaseline oder weist dieses als Hauptbestandteil auf.
Wenn die Zwischenräume in einem Rohr oder Schlauch und/oder die Zwischenräume zwischen den Rohren oder Schläuchen mit Vase- ι line oder einem anderen wasserundurchlässigen Medium gefüllt sind, j so kann, um die Gefahr zu vermindern, daß das wasserundurchlässige Medium in den Gummi oder Kunststoff des Rohres oder Schlauches und/oder des Mantels eindringt, die Wand des Rohres oder Schlauches und/oder des Mantels mit einem Material ausgekleidet sein, das für das wasserundurchlässige Medium undurchlässig ist. Wenn das Medium Vaseline ist, so kann die Auskleidung aus einem metallischen Band gebildet v/erden, welches mindestens auf seiner Außenoberfläche eine Beschichtung aus Polyäthylen
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oder einem anderen Kunststoff aufweist, der vorzugsweise an das Material des Rohres oder Schlauches oder des Mantels gebunden ist.
Als eine weitere Vorkehrung gegen eine mechanische Beschädigung aufgrund der Berührung zwischen Fasern, die in einem Rohr oder Schlauch untergebracht sind, können einige oder alle optische Fasern einen kontinuierlichen Überzug aus einem metallischen Material aufweisen, wie in der zugehörigen Patentanmeldung P 25 56 786.6 (Anwaltsakte 75 050) beschrieben.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von vier Ausführungsbeispielen eines optischen Kabels mit Bezug auf die schemati sehe Zeichnung beschrieben, die in ihren Fign. 1 bis 4 Querschnitte der vier optischen Kabel wiedergibt.
Das optische Kabel nach Fig. 1 v/eist sieben Rohre oder Schläuche 2 aus einem stranggepreßten Propylen-Äthylen-Copolymer auf, wobei in jedem derselben zwei separate optische Fasern Λ locker untergebracht sind. Die Rohre oder Schläuche 2 sind mit ihren Achsen im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wobei sechs Rohre oder Schläuche in einem Kreis um ein Rohr bzw. einen Schlauch angeordnet sind, welches bzw. welcher einen langgestreckten mittleren Kern bildet. Die Rohre oder Schläuche sind in einem stranggepreßten äußeren Schutzmantel 7 aus Propylen-Äthylen-Copolymer locker untergebracht. Falls erwünscht, können die Zwischenräume zwischen den Rohren oder Schläuchen 2 und zwischen diesen und dem Mantel 7 über die gesamte Lringe des Kabels mit Vaseline 6 gefüllt werden.
Bei dem optischen Kabel nach Fig. 2 sind sieben Rohre oder Schläuche 12 aus stranggepreßtem Folyäthylen mit ihren Achsen im wesentlichen parallel angeordnet, wobei sechs Rohre oder
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Schläuche in einem Kreis um ein Rohr herum angeordnet sind, welches einen langgestreckten mittleren Kern bildet. Jedes Rohr 12 nimmt ein optisches Bündel 11 locker auf, welches drei zusammengefaßte optische Fasern aufweist. In den äußeren Zwischenräumen zwischen den Rohren oder Schläuchen 12 sind sechs Armierungsbauteile 13 angeordnet, von denen jeder eine Vielzahl von verseilten Stahldrähten auf v/eist. Die Bauteilgruppe aus Rohren oder Schläuchen 12 und Armierungsbauteilen 13 wird von einem stranggepreßten äußeren Schutzmantel 17 aus Polyäthylen umgeben.
Das optische Kabel nach Fig. 3 weist sieben Rohre oder Schläuche aus stranggepreßtem Propylen-Äthy.len-Copolymer auf, wobei in jedem derselben vier separate optische Fasern 21 locker untergebracht sind und 'wobei die Zwischenräume zwischen den optischen Fasern über die gesamte Länge des optischen Kabels hinweg mit Vaseline 26 im wesentlichen gefüllt sind. Die Rohre oder Schläuche 22 sind mit ihren Achsen im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wobei sechs Rohre oder Schläuche auf einem Kreis um ein Rohr oder einen Schlauch herum angeordnet sind, welches bzw. welcher einen langgestreckten mittleren Kern bildet. Ein stranggepreßter äußerer Schutzmantel 27 aus Propylen-Äthylen-Copolymer umgibt die Bauteilgruppe der Rohre oder Schläuche 22 und weist, von der Innenoberfläche nach innen vorstehend, sechs Rippen 28 auf, die sich im wesentlichen parallel zu den Rohren oder Schläuchen erstrecken und teilweise die äußeren Zwischenräume zwischen den Rohren oder Schläuchen füllen. Ein Armierungsbauteil 23ϊ der einen einzelnen Stahldraht aufweist, ist in jede Rippe eingebettet.
Bei dem optischen Kabel nach Fig. 4- sind sechs Rohre oder Schläuche 32 aus stranggepreßtem Polyäthylen schraubenlinienförmig um einen mittleren Armierungsbauteil 33 herum angeordnet, der einen einzelnen Stahldraht aufweist bzw. aus einem solchen besteht.
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Jedes Eohr bzw. jeder Schlauch 32 liiiarat drei separate optische Pasern 31 locker in sich auf und weist eine von der Außenoberfläche nach außen vorstehende und einstückig angeformte Rippe auf, in welche ein Armierur.gselement 34- aus einem einzelnen Stahldrr.ht eingebettet ist. Wie ersichtlich, füllt jede Rippe 38 teilweise einen äußeren Zwischenraum zwischen benachbarten Rohren oder Schläuchen 32. Die Bauteilgruppe aus Rohren oder Schläuchen 32 ist von einem stranggepreßten äußeren Schutzmantel 37 aus FoIyäthylen umgeben.
Bei jedem der vier dargestellten optischen Kabel kann beim Biegen des Kabels eine begrenzte Relativbewegung zwischen den separaten optischen Fasern oder zwischen den optischen Fasern des optischen Bündels stattfinden.
Patentanst>rüche
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Claims (18)

  1. 76 012 Κϋ/ia - 3. FEB. 1976
    FatentansBrüche
    C Λ .j Optisches Kabel mit mindestens einem optischen Bündel
    und/oder mindestens einer separaten optischen Faser, dadurch
    gekennzeichnet, daß mindestens ein optisches Bündel und/oder
    mindestens eine separate optische Faser in einigen oder allen
    aus einer Vielzahl von separat gebildeten Rohren oder Schläuchen aus Gummi oder Kunststoff locker untergebracht ist und daß die
    Vielzahl von Rohren oder Schläuchen von ein.em äußeren Schutzmantel umgeben ist.
  2. 2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder Schläuche im äußeren Mantel locker, untergebracht sind, derart, daß eine begrenzte Relativbewegung zwischen den Rohren oder Schläuchen beim Biegen des optischen Kabels möglich ist.
  3. 3. Optisches Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein langgestreckter Armierungsbauteil
    in den äußeren Schutzmantel eingebettet oder von diesem umgeben ist.
  4. 4. Optisches Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von langgestreckten Armierungsbauteilen in den Mantel in Abständen um diesen herum eingebettet ist.
  5. 5- Optisches Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Verstärkungsbauteile in nach innen vorstehenden Rippen an
    der Innenfläche des Mantels eingebettet sind, welche die äußersten Zwischenräume zwischen den Rohren oder Schläuchen teilweise füllen.
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  6. 6. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder Schläuche in mindestens einer Schicht um einen langgestreckten mittleren Kern herum angeordnet sind und daß mindestens ein langgestreckter Armierungsbauteil in der Schicht oder in mindestens einer der Schichten angeordnet ist.
  7. 7. Optisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte mittlere Kern ein Armierungsbauteil ist.
  8. 8. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder Schläuche in mindestens einer Schicht um einen langgestreckten Armierungsbauteil herum angeordnet sind.
  9. 9. Optisches Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein langgestreckter Armierungsbauteil in einer nach außen vorstehenden Rippe an der Außenoberfläche von mindestens einem der Rohre oder Schläuche eingebettet ist.
  10. - 10. Optisches Kabel nach Anspruch 9, bei welchem mindestens eine Schicht von Rohren oder Schläuchen um einen langgestreckten mittleren Kern herum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohr bzw. jeder Schlauch, der Schicht oder mindestens einer der Schichten eine nach außen vorstehende Rippe auf der Außenoberfläche aufweist, in welche ein langgestreckter Armierungsbauteil eingebettet ist, wobei die Rippe jedes Rohres den durch das Rohr oder den Schlauch und ein angrenzendes Rohr oder angrenzenden Schlauch begrenzten Zwischenraum teilweise füllt.
  11. 11. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder Schläuche mit ihren Achsen im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
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  12. 12. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder Schläuche in mindestens -?iner Schicht um einen langgestreckten mittleren Kern herum angeordnet sind.
  13. 13. Optisches Kabel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte mittlere Kern ein Rohr oder Schlauch aus Gummi oder Kunststoff ist, in welchem mindestens ein optisches Bündel und/oder mindestens eine separate optische Faser locker untergebracht ist.
  14. 14. Optisches Kabel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder Schläuche der oder jeder Schicht jeweils einen Querschnitt annähernd einem Sektor eines Ringes aufweisen.
  15. 15- Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder Schläuche jeweils von im wesentlichen rundem Querschnitt sind.
  16. 16. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Rohre oder Schläuche die Zwischenräume zwischen den Bündeln und/oder zwischen den separaten optischen Fasern und zwischen dem oder jedem Bündel und/oder der oder jeder Faser und der Wand des Rohres oder Schlauches über die gesamte Länge des Kabels hinweg mit einem ?üllmedium von pastenartiger Beschaffenheit gefüllt sind, welches -ine relative Gleitbewegung zwischen den Bündeln und/oder Fasern beim Biegen des Kabels zuläßt.
  17. 17· Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den Rohren oder Schläuchen und zwischen diesen und dem Hantel über die gesamte Länge des Kabels hinweg mit einem wasserundurchlässigen Medium von pastenartiger Beschaffenheit gefüllt sind.
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  18. 18. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Rohre bzw. einer der Schläuche außerdem mindestens einen longgestreckten elektrischen Leiter locker in sich aufnimmt.
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    Leerseife
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