DE3147137A1

DE3147137A1 - Optisches uebertragungselement mit einem faserfoermigen lichtwellenleiter und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3147137A1
Application number: DE19813147137
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 8000 München Oestreich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1983-06-01
Also published as: DE3147137C2

Description

Optisches Ubertragungselement mit einem faserförmigen
Lichtwellenleiter und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Ubertragungselement mit einem faserförmigen Lichtwellenleiter, der von einer Beschichtung umgeben ist, die ihrerseits von einer äußeren Hülle umschlossen wird.
Lichtwellenleiter dieser Art sind aus der DE-OS 27 29 648 bekannt, wobei die Beschichtung aus einem Kunststofflack besteht. Noch vor dem Aufbringen der äußeren Hülle wird der Lack gehärtet, so daß im Betriebszustand sowohl die Beschichtung als auch die Umhüllung verfestigt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Übertragungselement zu schaffen, das einerseits einen besonders guten Schutz für den faserförmigen Lichtwellenleiter gegen mechanische Beanspruchungen bei der weiteren Verarbeitung, insbesondere bei der Verseilung darstesllt, leicht und preiswert hergestellt werden kann und beste Dämpfungseigenschaften garantiert.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Beschichtung hochviskos und voll relaxierend ausgebildet ist und daß die äußere Hülle bei 200 C einen E-Modul zwischen 1000 und 3000 N/mm² aufweist und ebenfalls relaxierend ist.
In direktem Kontakt mit der primär beschichteten oder auch nackten Faser wird statt der üblichen elastischen Beschichtung eine sehr hochviskose Flüssigkeit benutzt.
Die folgendr>- frj<te ußri .chutzhiille besteht aus einem, möglichst vollständig relaxierenden Stoff wie Polybuten terephthalat oder einem Polyester (PETP). Diese äußere Hülle kann vorteilhaft sehr dünn gehalten werden sowie fest und hart sein.
Durch die Verwendung einer stark klebenden Beschichtung ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß zwischen dieser und der äußeren Hülle stets eine hinreichend sichere Verbindung besteht und damit ein Ablösen durch Bewegung der Hülle verhindert wird und bei einer Beschädigung der äußeren Hülle eindringendes Wasser sich nicht in Längsrichtung ausbreiten kånn.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß der faserförmige Lichtwellenleiter in der Beschichtung geringe und langsame Ausgleichsbewegungen durchführen kann.
Ein optisches Ubertragungselement nach der Erfindung läßt sich sehr kompakt, d.h. mit relativ geringem Querschnitt aufbauen, wobei Werte des Durchmessers unter 250/um erreicht werden können. Das optische Ubertragungselement ist somit besonders dafür geeignet, ein Bündelkabel aus mehreren optischen Ubertragungselementen der erfindungsgemäßen Art durch Verseilung, insbes.
S2-Verseilung herzustellen. Da die Außenhülle sehr hart ist und außerdem der Durchmesser klein gehalten werden kann, läßt sich die Verseilung leicht durchführen und dabei ist sichergestellt, daß es zu keinem Dämpfungsanstieg bei der Herstellung z.B. eines ein Bündel von Lichtwellenleitern enthaltenden Kabels kommt, da die Beschichtung aus einem vollständig relaxierenden, zähflüssigen und haftenden Stoff besteht, der praktisch als besonders gute Polsterschicht wirkt.
Langsame Ausgleichsbewegungen des faserförmigen Lichtwellenleiters sind vor allem dann möglich, wenn die Beschichtung eine meßbare Viskosität besitzt, d.h.
der Stoff nicht einfriert oder ausläuft. Derartige Ausgleichsbewegungen sind vor allem beim Verseilvorgang und ggf. auch noch bei der Verlegung notwendig, um eine das Dämpfungsverhalten der Lichtwelelnleiter verschlechternde mechanische Beanspruchung zu vermeiden.
Fur die äußere Hülle, die vorteilhaft aus einem Polyester oder einem Polyamid bestehen kann, wird der Stoff so gewählt, daß der E-Modul oberhalb etwa 400C abzunehmen beginnt.
Bei einer direkten Verseilung der Ubertragungselemente miteinander werden die entstehenden Hohlräume zweckmäßig mit einem niederviskosen Füllmaterial (in Form bekannter Ader- oder BündelfUllmassen) ausgefüllt und das so entstehende optische Bündel oder die Hohlader von einem gemeinsamen Außenmantel umschlossen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Ubertragungselementes, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Lichtwellenleiter zur Aufbringung der Beschichtung durch eine beheizte Küvette hindurchbewegt wird, daß anschließend eine Abkühlung auf oder unter Raumtemperatur durchgeführt wird und daß die äußere Hülle im Schlauchreckverfahren aufgebracht und anschließend sofort gekühlt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel eines optischen Ubertragungselementes im Querschnitt dargestellt ist. Auf dem faserförmigen Lichtwellenleiter LV sitzt eine Beschichtung BS auf, die aus einer stark klebenden, hochviskosen und voll relaxierenden Masse besteht. Diese starkklebende Masse haftet sowohl an dem faserförmigen Lichtwellenleiter bW als auch an der Innenwand einer äußeren Hülle AH, die vorteilhaft aus einem Polyester oder Polyamid besteht. Diese äußere Hülle AH weist einen E-Modul zwischen 1000 und 3000 N/mm2, vorzugsweise zwischen 1000 und 2000 N/mm2 auf, was bedeutet, daß diese Hülle hart, aber relaxierend ist und damit bei der Weiterverarbeitung einen guten Schutz gegen Mikrobiegungen bietet. Als starkklebende polsternde Beschichtung BS kann z.. Polybuten BP2000 verwendet werden, das bei Raumtemperatur eine Viskosität von ca 107 cP hat, und hinreichend langsame Verlagerung des faserförmigen Lichtwellenleiters LW zuläßt. Der Wert der Viskosität der Beschichtung sollte bei 20 0C etwa zwischen 106 und 108cP gewählt werden.
Die Stärke der Beschichtung BS wird zweckmäßig zwischen 10/um und 100/um gewählt, bevorzugt zwischen 30 und 50/um. Für die äußere Hülle AH sind Wandstärken zwischen 15/um und 50/um zweckmäßig, bevorzugt zwischen 20 und 35/um, so daß sich bei einer Stärke der faserförmigen Lichtwellenleiter LW von ca 125/um insgesamt ein Außendurchmesser unter 250/um erreichen läßt. Ein derartiges optisches Ubertragungselement läßt sich wegen seiner geringen Abmessungen und seiner relativen Unempfindlichkeit besonders leicht zu Bündeln verseilen und so in einem optischen Bündelkabel verwenden. Der faserförmige Lichtwellenleiter hat in der äußeren Hülle AH im verseilten Zustand nur eine Längentoleranz von wobei jedoch Mikrobiegungen vermieden werden. Die von der äußeren Hülle AH aufbringbaren Längskräfte reichen nicht aus, um den faserförmigen Lichtwellenleiter LW in schädlicher Weise zu verbiegen. Der bei der äußeren Hülle AH auftretende niedrige Reibungskoeffizient in der Größenordnung von = 0,1 erleichtert Ausgleichsbewegungen der verschiedenen optischen Ubertragungselemente untereinander. Beim Verseilen oder bei Wickelvorgängen wird an der Faser gezogen, nicht an der Hülle.
Mit nicht zu großen Kräften kann dann der so umhüllte faserförmige Lichtwellenleiter ohne Längendifferenz zwischen Faser und äußerer Hülle AH direkt auf eine Spule gewickelt werden.
Das erfindungsgemäße optische Ubertragungselement unterscheidet sich von einer gefüllten Hohlader dadurch, daß der faserförmige Lichtwellenleiter statt der äußeren Hülle dominiert und der faserförmige Lichtwellenleiter gegenüber der äußeren Hülle nur um Größenordnungen langsamere Bewegungen vollführen kann, die Stunden bis zum Ausgleich benötigen können. Gegenüber einer festumhüllten Ader besteht der Unterschied darin, daß elastische Polsterkräfte bei der Beschichtung BS nicht auftreten und außerdem darin, daß Ausgleichsbewegungen noch möglich sind.
Bei der Herstellung wird zweckmäßig so verfahren, daß auf den faserförmigen Lichtwellenleiter LW eine 20 bis 30/um dicke Polybuten oder Polyisobutylenschicht als Beschichtung BS aufgebracht wird. Hierfür können auch sehr zähe ble verwendet werden. Das Aufbringen der Beschichtung BS geschieht zweckmäßig mit einer Küvette, durch welche der faserförmige Lichtwellenleiter LW hindurchgezogen wird und die auf 100 bis 150 C beheizt wird. Nachfolgend wird die Beschichtung BS abgekühlt (z.B. durch Anblasen mit einem Kühlmittel) und auf oder unter die Raumtemperatur gebracht. In diesem Zustand wird eine ca 30/um dicke Polyester- oder Polyamidschicht oder eine andere zäh-harte Schicht im Schlauchreckverfahren als äußere Hülle AH aufgezogen, die sofort gekühlt wird. Restliche Schrumpfspannungen relaxieren auf der Spule, auf welche das so hergestellte Ubertragungselement aufgewickelt wird. Die Beschichtung BS ist somit beim Aufbringen d.h. bei der Temperatur von 100 bis 1500C hinreichend zähflüssig und wird bei der Temperatur, bei welcher das Aufziehen der Außenhülle vorgenommen wird, hochviskos (besonders bei vorhergehender Unterkühlung) und ist außerdem stark klebend. Dadurch wird- hinreichend feste Verbindung zwischen der Beschichtung BS und der äußeren Hülle AH hergestellt. Bei der Verseilung mehrerer Ubertragungselemente zu einem Bündel, welche in üblicher Weise durchgeführt werden kann, sind Ausgleichsbewegungen des faserförmigen Lichtwellenleiters LW für sich selbst und gemeinsam mit der äußeren Hülle AH sehr leicht möglich. Bei sehr tiefen Temperaturen könnten zwar Stauchungen des faserförmigen Lichtwellenleiters LW durch die äußere Hülle AH stattfinden. In diesem Zustand ist Jedoch die Beschichtung BS extrem hochviskos und verhindert derartige Effekte weitgehend.
Die Ubertragungselemente können in nachfolgenden Schritten zusätzlich sowohl fest als auch lose umhüllt werden, wie dies sonst für Einzelfasern üblich ist.
1 Figur 9 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche Optisches Ubertragungselement mit einem faserförmigen Lichtwellenleiter, der von einer Beschichtung (BS) umgeben ist, die ihrerseits von einer äußeren Hülle (AH) umschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (BS) hochviskos und voll relaxierend ausgebildet ist und daß die äußere Hülle (AH) bei 20 0C einen E-Modul zwischen 1000 und 3000 N/mm2 aufweist und ebenfalls relaxierend ist.
2. Optisches Ubertragungselement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stärke der Beschichtung (BS) zwischen 10/um und 100 /um, vorzugsweise zwischen 30/um und 50/um gewählt ist.
3. Optisches Ubertragungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Stärke der äußeren Hülle (AH) zwischen 15/Um und 50/um, vorzugsweise zwischen 20/um und 35/um gewählt ist.
4. Optisches Ubertragungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Außendurchmesser der äußeren Hülle (AH) 250/um nicht überschreitet.
5. Optisches Ubertragungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d ad u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die äußere Hülle (AH) aus einem Polyester oder Polyamid besteht.
6. Optisches Ubertragungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Beschichtung (BS) aus Polybuten bestent.
7. Optisches Ubertragungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Viskosität der Beschichtung (BS) bei 200C zwischen 106 und 108 cP gewählt ist.
8. Optisches Ubertragungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß mehrere direkt miteinander verseilte Übertragungselemente in einem gemeinsamen Außenmantel angeordnet sind.
9. Verfahren zur Herstellung eines optischen Ubertragungselementes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lichtwellenleiter (LW) zur Aufbringung der Beschichtung (BS) durch eine beheizte Küvette hindurchbewegt wird, daß anschließend eine Abkühlung auf oder unter Raumtemperatur durchgeführt wird und daß die äußere Hülle (AH) im Schlauchreckverfahren aufgebracht und anschließend sofort gekühlt wird.