DK172988B1

DK172988B1 - Fremgangsmåde og apparat til belægning ag en optisk fiber

Info

Publication number: DK172988B1
Application number: DK198804862A
Authority: DK
Inventors: A Rennell John Jr; Carl R Taylor
Original assignee: American Telephone & Telegraph
Priority date: 1987-09-02
Filing date: 1988-09-01
Publication date: 1999-11-01
Also published as: JPS6479042A; EP0306329A2; KR890005539A; DE3873860D1; CA1324258C; EP0306329A3; CN1031990A; DK486288D0; EP0306329B1; JPH054347B2; US4851165A; TW201725B; DK486288A; KR970005421B1; CN1024180C

Description

* V

DK 172988 B1 i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et apparat til belægning af en optisk fiber.

Da overfladen af den optiske fiber er meget modtagelig 5 for ødelæggelse, der er forårsaget af slid, er det nødvendigt af belægge den optiske fiber, efter den er blevet trukket og før den kommer i kontakt med en anden overflade. Hvis fiberen udsættes for spænding resulterer dette i en tilfældig bøjningsødelæggelse af fiberaksen med 10 periodiske komponenter i millimeterområdet, hvorved lysstråler eller modes, der udbreder sig i fiberen, kan undslippe fra kernen. Disse tab, der benævnes mikrobøjnings-tab, kan være store ofte mange gange større end de indre tab i fiberen selv. Fiberen skal være isoleret fra spæn-15 dinger, som forårsager mikrobøjning. Egenskaberne af fiberbelægning spiller en vigtig rolle i tilvejebringelse af denne isolering, idet belægningsgeometrien, modulus og den termiske ekspansionskoefficient er blandt de vigtigste faktorer.

20

Eftersom påføringen af belægningsmaterialet ikke må ødelægge glasoverfladen, påføres belægningsmaterialet i en flydende tilstand. Når belægningsmaterialet først er på-r ført, skal det størknes hurtigt før den optiske fiber når 25 trækspillet. Dette kan f.eks. opnås ved fotohærdning.

De optiske fiberegenskaber, som er påvirket mest af belægningen, er styrke og transmissionstab. Belægningsdefekter, som kan udsætte den optiske fiber for efterføl-30 gende beskadigelse, stammer primært fra utilstrækkelig påføring af belægningsmaterialet. Defekter såsom store bobler eller hulrum, ikke-koncentriske belægninger med uacceptabelt tynde områder eller ufuldstændige belægninger skal overvindes.

35 DK 172988 B1 2

To typer af belægningsmaterialer anvendes sædvanligvis. Enkeltbelægninger, der anvender en relativ høj modulus f.eks. 109 Pa eller en mellemliggende modulus, f.eks. 10B Pa, benyttes i påføringer, der kræver stor fiberstyrke, 5 eller i kabler, som anvender bufferrør, hvor fiberfølsom-heden overfor mikrobøjninger ikke er et betydeligt problem.

Belægningsproblemet af optiske fibre bliver mere kompli-10 ceret på grund af funktionerne, som belægningsmaterialet skal udføre. Dobbeltbelagte optiske fibre bliver stadig mere anvendt for at opnå designfleksibilitet og forbedrede egenskaber. Typisk påføres et første eller et primært belægningslag, der omfatter et materiale med relativ lav 15 modulus f.eks. 106-109 Pa, på den optiske fiber. Sådant et materiale reducere mikrobøjningstab, der er forbundet med kabling, installation eller miljømæssige ændringer, under levetiden af den optiske fiber. Et ydre eller sekundært belægningslag, der omfatter et materiale med re-20 lativ høj modulus, påføres over det primære lag. Det ydre belægningslag er sædvanligvis et materiale med højere modulus, der tilvejebringer slidmodstand og lav friktion af fiberen og det primære belægningslag. Denne struktur isolerer fiberen meget fint fra eksterne spændinger, som 25 ville forårsage lokal bøjning. Sådanne spændinger kan påføres på to forskellige måder. For det første kan ikke ensartede tværgående spændinger, der påføres af kabelstrukturen omkring fiberen, forårsage bøjning med periodiske komponenter i mikrobøjningsområdet. Dobbeltbelæg-30 ningen tjener til at danne stødpude for den optiske fiber via det primære lag og fordele de påførte krafter via det sekundære lag for således at isolere den optiske fiber fra bøjningsmomenter. For det andet forekommer aksiale kompressionsbelastninger af den optiske fiber, når de om-35 givne kabelkomponenter sammentrækkes relativt til fiberen. Sådanne sammentrækninger forekommer fra både den DK 172988 B1 3 differentiale termiske sammentrækning af kabelmaterialer relativt til glasfiberen og fra den viskoelastiske restitution af restorienteringen, der er tilstede i kabelmaterialerne. Hvis den aksiale kompressionsbelastning, der er 5 påført på den optiske fiber, bliver stor nok,' vil fiberen svare igen med bøjning eller udknækning. Den primære belægning med lav modulus er effektiv til at fremme lange bøjningsperioder for fiberen, som ligger udenfor mikro-bøjningsområdet.

10

En fremgangsmåde til påføring af dobbeltlag af belægningsmaterialer på en bevægende optisk fiber er beskrevet i U.S. patentskrift nr. 4 474 830, hvorved en optisk fiber passeres gennem en belægningspåføringsenhed, som om-15 fatter en primær og en sekundær trækdyse. Den primære trækdyse indeslutter en primær belægningsvæske, som holdes ved et forudbestemt niveau i et reservoir et stykke ovenover den første trækdyse over en del af fiberens længde. En sekundær belægningsvæske påfører den optiske 20 fiber gennem en åbning mellem den primære og den sekundære trækdyse. Åbningen er tilstrækkelig lille således, at der i det væsentlige ikke forekommer cirkulation af den sekundære belægningsvæske i nærheden af det punkt, hvor den påføres fiberen. Den sekundære belægningsvæske, 25 som påføres, omfatter en fri overflade umiddelbart i nærheden af påføringspunktet for fiberen.

På trods af succesen med det ovennævnte arrangement fortsættes bestræbelserne på at påføre et belægningsmateriale 30 til en optisk fiber, der bevæges ved højere og højere fremstillingshastigheder. Der ønskes et system, i hvilket et belægningsmateriale ikke skal holdes ved et særligt niveau og som ikke kræver, at systemet indeholder en relativ stor mængde belægningsmateriale, der skal fjernes 35 før rensning og anden vedligeholdelse. Det har endvidere længe været ønsket at forbedre optrækningen af en optisk DK 172988 B1 4 fiber på et træktårn og reducere mængden af køling, som j den optiske fiber skal udsattes for efter at være trukket men før belægningen.

i 1 5 Den kendte teknik omfatter tilsyneladende ikke et belæg- j ningsarrangement, som ved relativt høje fremstillingshas- l tigheder påføre to belægninger inden i en enkelt belæg ningsenhed, og som muliggøre optrækningen af den optiske fiber med reduceret køling før belægningen. De eftertrak-10 tede metoder og apparatur til belægning skal kunne imple- - menteres let og billigt.

De førnævnte problemer er blevet overvundet ved fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen som angivet 15 henholdsvis i krav 1 og 6.

Ifølge opfindelsens fremgangsmåde bevæges en optisk fiber, efter at denne er blevet trukket fra en præform, gennem et kammer i et hus. En trykforskel etableres mel-20 lem kamret og den omgivne atmosfære undenfor huset. Dernæst passeres successive inkrementlængder af den optiske fiber forbi en skivelignende strømningsvej, som har mindst én komponent, der står vinkelret på fremføringsve-jen af den optiske fiber og dernæst gennem en trækdyseåb-25 ning, som i det væsentlige er større end tværsnitsarealet af den optiske fiber. Som et resultat af samarbejdet mellem trykfødningen af belægningsmaterialet, fiberbevægelseshastigheden, størrelsen af trækdyseåbningen og den vinkelrette komponent af strømningen, bliver belægnings-30 materialet, idet det forlader strømningsvejen og ledes til kontakt roed den optiske fiber, afgrænset af frie overflader. Trykforskellen tillader ikke kun de frie overflader at eksistere, men forhindre også dannelsen af bobler i belægningsmaterialet. Belægningsmaterialet tvin-35 ges til at strømme langs strømningsvejen i en retning, der stort set er radial indad mod fremføringsvejen af den p i i DK 172988 B1 5 optiske fiber til kontakt med en optiske fiber, idet denne bevæges gennem trækdyseåbningen.

I en foretrukken udførelsesform etableres trykforskellen 5 ved at forbinde kamret til en vakuumkilde. I den foretrukne udførelsesform benyttes endvidere to vakuumkamre, den ene efter den anden, i fremføringsvejen for den optiske fiber. Dette arrangement forbedre den boblefri karakteristik af belægningsmaterialet, især når dobbeltbelæg-10 ninger påføres den optiske fiber som bevæger sig.

Fig. 1 viser et gennemgående perspektiv af en del af en proceslinie, i hvilken den optiske fiber trækkes fra en præform og belægges med en eller flere belægninger af et 15 polymermateriale;

Fig. 2 viseret vertikalt snit af et apparat til påføring af et enkelt lag af et belægningsmateriale på en optisk fiber som bevæger sig; 20

Fig. 3 viser et tværsnit set fra enden af en optisk fiber, som omfatter et enkelt lag af et belægningsmateriale; 25 Fig. 4 viser et detailbillede af en del af apparatet på fig. 2;

Fig. 5 viser et vertikalt snit af apparatet ifølge opfindelsen til påføring af dobbetlag af belægningsmaterialet 30 på en optisk fiber som bevæger sig;

Fig. 6 viser et tværsnit set fra enden af en optiske fiber, som omfatter dobbeltlag af belægningsmaterialer; og 35 Fig. 7 viser et detailbillede af en del af apparatet på fig. 5.

DK 172988 B1 6 På fig. 1 er der vist et apparat, som henvises til ved 20 og som benyttes til at trække en optisk fiber 21 fra en særlig fremstillet cylindrisk præform 22 og dernæst til 5 at belægge den optiske fiber. Den optiske fiber 21 dannes ved lokal og symmetrisk opvarmning af præformen 22, som typisk er omkring 17 mm i diameter og 60 cm i længde, til en temperatur på omkring 2000 °C. Ved indføring af præformen 22 i og gennem en ovn 23 trækkes den optiske 10 fiber 21 fra det smeltede materiale.

Som det kan ses på fig. 1, omfatter trækningssystemet ovnen 23, hvori præformen 22 trækkes ned til fiberstørrelsen, hvorefter den optiske fiber 21 trækkes fra varmezo-15 nen. Diameteren af den optiske fiber 21, som måles ved en indretning 24 i en kort afstand efter ovnen 23, bliver input til et styresystem. I styresystemet sammenlignes den målte diameter med den ønskede værdi og et outputsignal genereres for at tilpasse trækningshastigheden såle-20 des, at fiberdiameteren nærmer sig den ønskede værdi.

Efter måling af diameteren af den optiske fiber 21 påføres en beskyttende belægning eller belægninger ved hjælp af et apparat 25 ifølge opfindelsen. Derefter føres den 25 belagte optiske fiber 21 gennem et centreringsspor 26, en indretning 27 til behandling af belægningsmaterialet, en indretning 28 til måling af den ydre diameter af den belagte fiber, et trækspil 29 og spoles til afprøvning og oplaging før efterfølgende beabejdning eller salg. Beva-30 reisen af den indre høje styrke af optiske fiber er vigtig under båndbelægning, beklædning, konnektormontage og kabling af de optiske fiber og under deres levetid.

Bevarelsen af fiberstyrke kræver påføring af et beskyt-35 tende lag, som beskytter den nytrukne optiske fiber for ødelæggende effekter fra atmosfæren. Denne belægning skal DK 172988 B1 7 påføres på en måde som undgår ødelæggelse af overfladen af den optiske fiber 21. F.eks., hvis den optiske fiber 21 er decentreret med hensyn til belægningsapparatet, kan ødelæggelse af fiberoverfladen forekomme under belæg-5 ningsprocessen, hvilket kan have ugunstige effekter på fiberstyrken og resulterer i mikrobøjningstab. Den optiske fiber skal have en forudbestemt diameter og være beskyttet mod slid under efterfølgende installering og vedligeholdelse. Minimering af dæmpning kræver udvælgelsen 10 af et egnet belægningsmateriale og en styret påføring af dette på den optiske fiber 21. Det er vigtigt, at belægningsmaterialelaget eller lagene er koncentrisk placerede omkring den optiske fiber.

15 På fig. 2 er vist en belægningspåføringsenhed, som alment henvises til ved 30, til påføring af et enkelt lag 31 (se fig. 3) af belægningsmateriale på en optisk fiber som bevæger sig. Påføringsenheden 30 omfatter et hus 32 med en konisk indgang 34 og en cylindrisk formet passage 36.

20 Passagen 36 åbner ud til et kammer 38. Den nedre ende af kamret 38 står i forbindelse med en konisk udgang 42, som står i forbindelse med en anden cylindrisk passage 44.

En trykforskel etableres mellem kamret 38 og den omgivne 25 atmosfære, som har højere tryk end kamret. I en foretruk-ken udførelsesform er kamret 38 forbundet via en ledning 43 til en vakuumkilde 45.

Passagen 44 flugtes med og er adskilt fra en anden cylin-30 drisk passage eller trækdyseåbning 46 (se fig. 2 og 4), der er defineret af væggen 48, som kaldes en styreflade. Styrefladen 48 er fremstillet i en blok 50 af en trækdyse 51, som omfatter en udgang eller trækdyseåbning 52. Det er vigtigt, at diameteren af passagen 44 er mindre end 35 diameteren af passagen 46. Typisk har passagen 46 en diameter, som ca. er lig med 1,5 gange den ydre diameter af DK 172988 B1 8 den optiske fiber. Overfor dette kan diameteren af passagen 36 være større end diameteren af passagen 46.

Begrebet "trækdyse" betegner den del af påføringsenheden, |

5 som er den sidste, der indeslutter eller hjælper til in-. deslutning af et givent belægningslag omkring fiberen. I

, modsætning til kendte apparater bestemmer den ikke nød vendigvis direkte størrelsen af belægningslaget.

10 Påføringsenheden 30 benyttes til at påføre et enkelt lag 31 af et belægningsmateriale 53 (se fig. 2) på en optisk fiber 21. F.eks. har den trukne fiber 21 en yderdiameter på omkring 125 pra og omfatter et lag 31 af et belægningsmateriale, som har en total diameter på omkring 250 pm.

15

Som det kan ses på figurerne 2 og 4, er trækdyseblokken 50 adskilt gennem en åbning fra en del 54 af huset 32, i hvilken der er fremstillet en konisk udgang 42 for at tilvejebringe en strømningsvej 55, der har en skivelig- 20 nende konfiguration. Strømningsvejen 55 er defineret mellem delen 54 af huset og trækdyseblokken 50. Sådan en skivelignende strømningsvej er vist i de tidligere nævnte U.S. patentskrifter nr. 4 474 830 og i nr. 4 512 944.

25 Åbningen er således, at mindst én komponent af strømningen 55 står vinkelret på vejen for fremføringen af den optiske fiber 21. I en foretrukken udførelsesform står strømningsvejen 55 vinkelret på en vertikal longitudinal akse 57 af apparatet 30. Dimensionen af åbningen, som er 30 parallel med fremføringsvejen af den optiske fiber langs aksen 57 i nærheden af påføringspunktet af belægningsmaterialet, betegnes som åbningens tykkelse og er typisk mindre end 3 gange fiberdiameteren. Det foretrækkes at åbningen er mindre end 2 gange den optiske fiberdiameter.

li 35 ( DK 172988 B1 9

Den mindre tykkelse af åbningen eller strømningsvej en i retning mod fremføringsvejen for den optiske fiber er ønskelig for at forhindre dannelsen af hvirvler i belægningsmaterialet 53, som strømmer langs strømningsvejen 55 5 fra en kilde (ikke vist). Sådan en hvirvel eller recirkulationstrøm kan forårsage uønskede instabiliteter, som kan resultere i dannelsen af bobler i belægningsmaterialelaget 31.

10 Den vinkelrette placering af den skivelignende strømningsvej 55 i forhold til den optiske fiber 21 i den foretrukne udførelsesform er en fordel ud fra forskellige synspunkter. Den tillader endeoverfladen af delen 54 af huset at være en bred overflade, hvilket er ønskeligt til 15 nøjagtig justering af åbningen for at opnå en ensartet strømning hen på fiberen 21. Til fremstilling af elementer til apparatet 30 letter dette design også de mekaniske tolerancer for at opnå en passage med ønsket form på det ønskede sted betydeligt sammenlignet med design, hvor 20 en indre ende af en trækdyse er udformet med en kant, der er dannet ved grænsen mellem en styreflade og en diagonal overflade. Den afstumpede ende i det foreliggende design gør den ydermere meget mindre skrøbelig og således mindre tilbøjeligt til at blive ødelagt end skarpkantede design.

25

Under drift af belægningspåføringsenheden 30 i den foretrukne udførelsesform forbindes kamret 38 med fralednin-gen 43 til vakuumkilden 45. Typisk er fraledningen 43 væsentlig større end passagen 36 for at forhindre indstrøm-30 ning af luft. For eksempel kan diameteren af fraledningen 43 være så meget som 10 gange diameteren af passagen 36.

Et egnet belægningsmateriale 53 strømmer langs strømningsvejen 55 til kontakt med successive længdeinkremen-ter af den optiske fiber 21, som bevæges gennem belæg-35 ningspåføringsenheden. I en udførelsesform er trykket 101,3 kPa ved udgangen af trækdyseblokken 50, hvorimod DK 172988 B1 10 trykket er omkring 6,9 kPa i passagen 44 tæt ved strømningsvejen 55. Det er en fordel, at vakuumet er effektivt til at forhindre luft i at blive trukket ind langs den optiske fiber som bevæger sig og blive fanget som bobler 5 i beklædningsmaterialelaget. Uden denne effektive lufttømningsprocedure vil en masse bobler dannes i nærheden af trækdysen. Anvendelsen af vakuum bevirker, at den rørformede kolonne bliver stabil.

10 Trækningshastigheden af den optiske fiber 21, trykket af belægningsmaterialet 53, diameteren af styrefladen 48 og den vinkelrette komponent af strømningsvejen 55 samarbejder således, at mellemrummet 60 (se figurerne 2 og 4) dannes mellem belægningsmaterialet på den optiske fiber 15 og styrefladen. På denne måde opnår belægningsmaterialet en fri overflade 61 (se især fig. 4) dvs. den er ikke begrænset af en fast overflade i den umiddelbare nærhed af punktet, ved hvilket belægningsmaterialet påføres på den optiske fiber. Den frie overflade 59 opretholdes ligele-20 des og orienteres mod passagen 44. De frie overflader 61 og 59, som definerer en membran af belægningsmaterialet 53 efter det dukker frem fra den skivelignende strømningsvej 55 og rettes direkte til kontakt med fiberen som bevæger sig, opretholdes på grund af trykforskellen, selv 25 om belægningsmaterialet 53, som kan være en relativ tynd membran, drejer fra strømningsvejen 55 og rettes direkte nedad for at komme i kontakt med den optiske fiber 21 som bevæger sig. Uden dette ville en masse bobler forekomme i nærheden af membranen og klappe denne sammen, hvilket 30 ville resultere i en opfyldning af trækdyseåbningen 46 og en del af passagen 44.

Ved hjælp af dette arrangement accelereres belægningsmaterialet 53 til hastigheden af den optiske fiber 21 som 35 bevæger sig ved langstrakt strømning i nærheden af de frie overflader. Der er ingen pludselig ændring i hastigli DK 172988 B1 11 heden af belægningsmaterialet 53, idet dette påføres den optiske fiber 21 som bevæger sig. Dette arrangement undgår dannelsen af forskydningsfelter mellem belægningsvæsken på den optiske fiber som bevæger sig og styrefladen 5 48 og reducere muligheden for vilkårlig recirkulation og den deraf følgende dannelse af luftbobler inde i belægningsmaterialet væsentligt. Da overfladespændingen af belægningsmaterialet, som typisk har en viskositet i området på omkring 3,5 Pa s (3500 centripoise), kan modstå 10 trykforskellen, som dannes på tværs af de frie overflader 59 og 61, opretholdes membranen, der defineres mellem de to overflader, og den gennembrydes ikke.

Den frie overflade 61, som dannes i nærheden af trækdyse-15 åbningen, undgår ikke alene recirkulation af belægningsmaterialet, men er ligeledes en fordel med hensyn til den ydre diameter af den belagte optiske fiber. Uden tilstedeværelsen af en fri overflade bestemmes den ydre diameter af den belagte optiske fiber ved trækdyseåbningen og 20 er konstant. Ved arrangementet ifølge opfindelsen kan diameteren af den belagte optiske fiber ændres ved ændring af fødetrykket for belægningsmaterialet 53.

Mellemrummet 60 udstrækkes ind i trækdyseåbningen indtil 25 punktet for den første kontakt mellem belægningsmaterialet og den optiske fiber, og foretrækkes at strække sig til den øvre ende af styrefladen af trækdysen. Det skal også bemærkes, at belægningsmaterialet kan hæfte sig til den optiske fiber som bevæger sig et godt stykke under 30 strømningsvejen 55.

Som tidligere nævnt er det hyppigt at påføre dobbeltbelægninger på en trukken optisk fiber. Dette giver beskyttelse af den optiske fiber såvel som det gør den optiske 35 fiber mere fleksibel end fibre med et enkelt belægningslag.

DK 172988 B1 12 På fig. 5 er der vist en foretrukken udførelsesform af en belægningspålægningsenhed 62 ifølge opfindelsen til påføring af belægningsmaterialedobbeltlag på en optisk fiber 5 som bevæger sig. En optisk fiber 21 med dobbeltlags be-lægningsmaterialer 63 og 64 er vist på fig. 6.

Belægningspåføringsenheden 62 omfatter et hus 65, der har en konisk indgang 66, i hvilken successive inkrementer af 10 den optiske fiber 21 indføres. Den koniske indgang 66 forbinder til en cylindrisk passage 67, som er åben ud til et første kammer 68. En nedre del 69 af det første kammer 68 er konisk udformet og står i forbindelse med en cylindrisk passage 70, som er åben til et andet kammer 15 71. En nedre del 72 af det andet kammer 71 er konisk ud formet og står i forbindelse med en cylindrisk passage 73.

Påføringsenheden 62 betjenes således, at der er en tryk-20 forskel mellem kamrene 68 og 71 og den omgivne atmosfære, idet det omgivne tryk er større end trykket i kamrene. I en foretrukken udførelsesform er kamrene 68 og 71 forbundet til fraledningerne 76 og 77 til en vakuumkilde (ikke vist på fig. 5) .

25

De cylindriske passager 67, 70 og 73 er bragt i flugt med en første og en anden trækdyse 81 og 82 med trækdyseåb-ningerne 84 og 86. Det skal bemærkes, at trækdyseåbnin-gerne 84 og 86 (se ligeledes fig. 7), som er forbundet 30 med henholdsvis den første og den anden trækdyse har væsentligt større diametre end diameteren af passagen 73.

På den anden side kan diametrene af passagerne 67 og 70 være større eller mindre end diametrene af trækdyseåbnin-gerne. I en foretrukken udførelsesform er de imidlertid 35 relativt mindre for at forhindre indstrømningen af luft.

DK 172988 B1 13 Påføringsenheden er endvidere arrangeret til at frembringe strømningsveje for to belægningsmaterialer. En trækdyseblok 88 af den første dyse 81 omfatter en overflade 89, som er parallel med og adskilt fra en overflade 5 91 af en del 92 af huset. Åbningen mellem overfladerne 89 og 91 definere en strømningsvej 93 for et første belægningsmateriale 94, som danner stødpudelaget 63 for den optiske fiber. Strømningsvejen 93 har mindst én komponent, der står vinkelret på fremføringsvejen af den opti-10 ske fiber langs længdeaksen 57. I en foretrukken udførelsesform er strømningsvejen 93 skivelignende og står vinkelret påfremføringsvej en af den optiske fiber. Tykkelsen af strømningsvejen 93 i en retning parallel med fremføringsvejen af den optiske fiber er endvidere relativ lil-15 le, af størrelsesorden omkring 0,0127 til 0,0635 cm.

Et andet belægningsmateriale 103 trykfødes ligeledes langs en strømningsvej 105, der er dannet mellem overfladerne 107 og 109 af trækdyserne 81 og 82, henover det 20 første belægningsmateriale 94 og mellem det første belægningsmateriale og en styreflade 110 af den anden trækdyse. Strømningsvejen 105 har ligeledes mindst én komponent, der står vinkelret på fremføringsvejen af den optiske fiber og i en foretrukken udførelsesform står vinkel-25 ret på aksen 57.

Som ved påføring af et enkelt belægningslag på den optiske fiber er tykkelsen af åbningen i det mellemliggende område for påføringspunktet af den første belægningsvæske 30 i påføringsenheden 62 på den optiske fiber typisk mindre end 3 gange diameteren af fiberen. For strømningsvejen 105 er tykkelsen ligeledes mindre end 3 gange diameteren af den optiske fiber og fortrinsvis mindre end 2 gange diameteren. Den lille tykkelse er ønskelig for at forhin-35 dre dannelsen af en hvirvel i hver belægningsvæske i nærheden af påføringspunktet. Sådan en recirkulation kan DK 172988 B1 14 forårsage uønskede instabiliteter og blanding omkring den optiske fiber eller med den tidligere påførte første belægning. Af grunde, som er beskrevet tidligere i forbindelse med en enkelt belægning påen optisk fiber, er det 5 fundet ønskeligt at danne en åbning, der er forbundet med den anden trækdyse ved overflader, der står vinkelret på fiberaksen 57. Som et resultat strømmer hver belægningsvæske i dens tilordnede åbningsområde vinkelret på fiberaksen indtil den indføres i overgangsområdet i den umid-10 delbare nærhed af den optiske fiber som bevæger sig.

I arrangementet, der er vist på figurerne 5 og 7, passeres en optisk fiber 21 gennem en første belægningstrækdyse 81 og derefter ind i den anden belægningstrækdyse 82, 15 der er placeret tæt ved udgangen af den første dyse. Kamrene 68 og 71 er forbundet med fraledningerne 7 6 og 77 til en vakuumkilde. For at modstå indstrømning af luft er diametrene af passagerne 67 og 70 relativ lille. For yderligere at muliggøre fjernelse af luft fra kamrene 68 20 og 71 er diametrene af fraledningerne 76 og 77 relativt store. Som et resultat er disse parametre i den foretrukne udførelsesform valgt således, at forholdet mellem hver af diametrene i fraledningerne 76 og 77 i forhold til diametrene af passagerne 67 og 70 er omkring 10:1.

25 Den første belægningsvæske 94 trykfødes ad strømningsvejen 93 hen på den optiske fiber gennem åbningen, der er dannet mellem overfladerne 89 og 91, og det andet belægningsmateriale 103 trykfødes langs strømningsvejen 105.

30 Fibertrækningshastigheden, trykfødningen af belægningsmaterialerne og diameteren af trækdyseaperturen omkring den optiske fiber sammen med retningen af strømningsvejen er valgt således, at der dannes et mellemrum mellem det første belægningsmateriale og styrefladen af dysen 81 og 35 mellem det andet belægningsmateriale og styrefladen i dysen 82. Aperturen af hver dyse er valgt således, at der '1 DK 172988 B1 15 for en given fibertrækningshastighed, belægningsvæsketryk og retning af strømningsvejen med hensyn til aksen 57 dannes et mellemrum mellem den optiske fiber og dysen eller mellem den belagte optiske fiber og dysen. På denne 5 måde foretrækkes hver belægningsvæske påført på den optiske fiber eller på inderlaget af belægningsmaterialet gennem en membran, der er omgivet af de frie overflader, dvs. den er ikke begrænset af en fast overflade i den umiddelbare nærhed af det punkt, hvor det første belæg-10 ningsmateriale påføres den optiske fiber, eller hvor det andet belægningsmateriale påføres den første belægning.

Hvert mellemrum udstrækker sig ind i aperturen af dysen indtil mindst det første kontaktpunkt af belægningsvæsken med substratet som bevæger sig. På denne måde elimineres 15 ustabiliteter og uensartetheder, der er forbundet med kendte teknikker, væsentligt. Som det kan ses på fig. 7, dannes et mellemrum 95 mellem det første belægningsmateriale og en styreflade 97 i den første dyse. Et mellemrum 101 dannes ligeledes mellem det andet belægningsmateriale 20 og en styreflade 110 af den anden dyse. Disse mellemrum virker på den samme måde som mellemrummet 60 på fig. 2.

Mellemrummene 95 og 101 er effektive til at danne frie overflader 112 og 114 mellem belægningsmaterialerne 94 og 25 103 henholdsvis styrefladerne 97 og 110. Det skal ligele des bemærkes, at de frie overflader 116 og 117 dannes og samarbejder med de frie overflader 112 og 114 for at definere membranerne af belægningsmaterialerne 94 og 103, efter de er dukket frem fra deres respektive strømnings-30 veje og er rettet mod den optiske fiber 21. Mellemrummene dannes på grund af trykforskellen mellem kamrene og den omgivne atmosfære. Uden disse trykforskelle ville en masse bobler blive dannet omkring overgangen for den optiske fiber 21 som bevæger sig og belægningsvæskerne, 35 hvilket ville ødelægge membranerne, der er afgrænset af i DK 172988 B1 16 de frie overflader, og bevirke, at dyseåbningerne fyldes med belægningsmaterialerne.

Som i tilfældet af enkeltbelægningspåføring undgår til-! 5 stedeværelsen af en fri overflade i dyseåbningen udvik- ! ling af forskydningsfelter mellem den tilordnede styre flade og den optiske fiber som bevæger sig. Dette er især : vigtigt i den anden dyse, hvor forskydningsfelterne vil udvikles mellem laget af den første belægningsmateriale 10 og det andet, hvilket vil ødelægge det allerede dannede lag på den optiske fiber. Dannelsen af mellemrummet hjælper med at frembringe en jævn overgang i strømningen af * belægningsvæskerne hen på den optiske fiber og hen på det første eller indre belægningsmaterialelag i området af 15 dyserne. Det hjælper ligeledes til at afkoble mellemrummet fra uregelmæssigheder i strømningen af belægningsvæskerne .

Hver belægningsvæske i den foreliggende opfindelse acce-20 lerere til fiberhastigheden ved langstrakt strømning i nærheden af de frie overflader, og der er således ingen pludselig ændring i belægnings væskernes hastighed, når de påføres fiberen og den første belægning. Denne teknik undgår forskydninger mellem det første belægningsmateria-25 le og styrefladen 97 og mellem den første og anden belægningsvæske og styrefladen 110, hvilket reducerer mulighederne for blanding mellem den første og den anden belægningsvæske væsentligt. Når belægningsprocessen først har nået en stabil dynamisk ligevægtstilstand, er mellemrum-30 mene i det væsentlige isoleret fra atmosfæren og i det mindste delvis lufttomme. Grunden til dette er, at den første belægningsvæske i den øvre del af dysen danner en hermetisk lukning på den ene side, hvorimod den anden belægningsvæske ligeledes danner en hermetisk lukning på 35 den anden side af den første påførte belægning i nærheden af mellemrummet 101. Dette er meget fordelagtigt til re- DK 172988 B1 17 duktion af muligheden for bobbe1indfangning i det andet belægningsmateriale, fordi der ikke er nogen kontakt med atmosfæren, som ellers ville tillade bobbelindfangning mellem den første og den anden belægning.

5

En yderligere fordel kan udledes af dannelsen af mellemrummene 95 og 101. På grund af disse kan diameteren af den belagte optiske fiber justeres ved at justere tryk-fødningen af belægningsmaterialerne 94 og 103. Justerbar-10 heden er ikke tilstede i en fast dyse, som er fyldt med belægningsmaterialet. I sådant et fast dysearrangement skal positionen af den optiske fiber inde i dyseåbningen og trykniveauet ligeledes holdes nøjagtigt, idet bobler ellers kan forekomme, og belægningsvæsken fra den skive-15 lignende strømningsvej kan strømme tilbage i passagen 44 eller 73.

I apparatet 62, som har trykket for det første belægningsmateriale tilpasset som nævnt ovenfor til en given 20 fiberfremstillingshastighed, bestemmes diameteren af den optiske fiber, der er indesluttet i laget af det første belægningsmateriale, hovedsaglig af fødetrykket af det første belægningsmateriale. Tykkelsen af laget af det andet belægningsmateriale kan ligeledes let justeres ved 25 ændring af fødetrykket af det andet belægningsmateriale.

En ønskelig egenskab ved den forelæggende teknik er, at tykkelserne af den første og den anden belægning hver kan justeres uafhængigt af hinanden. Da belægningsmaterialerne indføres ved en trykfødning gennem stive dyser op-30 nås en ensartet koncentrisk tykkelse af belægningerne. En yderligere fordel angår centreringen af fiberen i belægningen. Når først kompositstrukturen er centreret er begge belægningsmaterialer koncentriske omkring den optiske fiber. En bekvem måde at centrere fiberen i belæg-35 ningspåføringsenheden er beskrevet i "The Centering Of Optical Fiber Coatings by Monitoring Forward-Scattering DK 172988 B1 18

Patterns, Theory And Practice", af B.R. Eichenbaum i Bell I System Technical Journal, Vol. 59 side 313 (1980).

j

En af fordelene ved fremgangsmåden og apparatet ifølge ! 5 opfindelsen angår optrækningen af den optiske fiber. Ved tidligere indretninger kunne den optiske fiber skubbes blindt gennem en belægningsvæske i et påføringsbæger og : gennem dyseåbningen, især efter kørslen af en initial præform. Der er intet belægningsvæske reservoir i huset I 10 men kun belægningsvæsken i strømningsvejene. Som et re sultat er optrækningen af en optisk fiber meget lettere for en operatør.

Der er endvidere ingen betjeningsvinduer at vedligeholde 15 for belægningsmaterialerne. I ingen af systemerne, det til enkeltlagsbelægning eller det til dobbeltlagsbelægning, er der et reservoirniveau i påføringsenheden, som skal opretholdes. Det bliver således meget lettere at rense påføringsenheden og udføre andre vedligeholdelses-20 procedure, fordi der ikke er noget belægningsmaterialereservoir i påføringsenheden.

En anden fordel ved fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen angår den reducerede køling af den trukne fi-25 ber, som er nødvendig før den bevæges ind i belægningspåføringsenheden. Luften omkring den optiske fiber som bevæger sig fungerer som et varmereservcir. Når dens temperatur stiger, så stiger dens viskositet, hvilket forøger sandsynligheden for indblanding af luft i belægningsvæ-30 skematerialet. Jo højere temperatur af den optiske fiber jo højere reduktion af viskositeten for belægningsvæsken tæt ved fiberen. Dette kan have en ugunstig effekt på belægningsprocessen. F.eks. kan det være vanskeligt at opretholde et særligt belægningsvæskeniveau i en indgangs-35 dyse, hvilket bevirker et tab af den hermetiske lukning som, hvis den er tilstede, hjælper til at forhindre ind- DK 172988 B1 19 blandingen af luft. I kendte indretninger er det derfor blevet nødvendigt at reducere fremstillingshastigheden af den optiske fiber eller forøge kølingen således, at fiberen er køligere når den trænger ind i belægningspåfø-5 ringsenheden.

Dette problem er løst ved fremgangsmåderne og apparatet ifølge opfindelsen. På grund af den etablerede trykforskel er der stort set intet luft i passagen 44 i påfø-10 ringsenheden 30 eller i passagen 73 af dobbeltlagspåføringsenheden 62 til at forøge viskositeten og intet luft kan blive indblandet. På grund af den relative korte tid den optiske fiber er i kontakt med belægningsvæsken, før den danner et eller flere lag på den optiske fiber, er 15 der utilstrækkelig tid til at reducere viskositeten af belægningsmaterialet nævneværdigt. Mindre køling af den trukne optiske fiber er nødvendig og højere fremstillingshastigheder kan anvendes.

20

Claims

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en optisk fiber med 5 belægningsmateriale, hvilken fremgangsmåde omfatter trækning af den optiske fiber (21) fra en præform (22), bevægelse af fiberen langs en fremføringsvej ind i og gennem et kammer (38) i et hus (32), bevægelse af den optiske fiber fra kamret forbi en skivelignende strømningsvej 10 (55), med mindst én komponent, der står vinkelret på fremføringsvejen af den optiske fiber, og dernæst gennem en dyse (51) med åbning (46) som er væsentlig større end diameteren af den belagte fiber, kendetegnet ved, at 15 der tilvejebringes en trykforskel mellem kamret og den omgivne atmosfære således, at omgivelsernes tryk er større end trykket i kamret, medens 20 et belægningsmateriale (53) bringes til at strømme langs strømvejen, generelt radialt indad mod fremføringsvejen, til kontakt med fiberen som bevæger sig, til belægning af fiberen under dennes bevægelse gennem dyseåbningen, idet tykkelsen af strømningsvejen i retning langs bevægel-25 sesvejen er således, at der i det væsentlige ikke recirkuleres belægningsmateriale i nærheden af påføringen af belægningsmaterialet på den optiske fiber, og idet størrelsen af dyseåbningen, retningen af strømningsvejen, trinnene for bevægelsen af den trukne fiber og strømnin-30 gen af belægningsmaterialet langs strømningsvejen, er således, at der dannes et mellemrum (60) mellem belægningsmaterialet og den nærliggende dyseoverflade, idet belægningsmaterialet, når dette forlader strømnigsvejen og ledes til kontakt med den fremførte optiske fiber, afgræn-35 ses af frie overflader (61) . ........J '1 DK 172988 B1 21

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den skivelignende strømningsvej (55) har en tykkelse, som er mindre end 3 gange den største tvær-snitsdimension af den optiske fiber og er afgrænset af 5 overflader, som er vinkelrette på fiberens fremføringsvej .

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mellemrummet (60) mindst strækker sig så langt 10 ind i dyseåbningen til det sted, hvor belægningsmaterialet først kommer i kontakt med den optiske fiber.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den skivelignende strømningsvej (55) er en pri- 15 mær skivelignende strømningsvej, at den optiske fiber efterfølgende bevæges forbi en sekundær skivelignende strømningsvej (105) gennem en anden dyseåbning (86), at hver af strømningsvejene har mindst én komponent, der står vinkelret på fremføringsvejen af den optiske fiber, 20 og hver af dyseåbningerne (84, 86) i det væsentlige er større end tværsnittet af den optiske fiber, og at en vakuumkilde tilføres til kamret, medens 25 det første (94) og det andet (103) belægningsmateriale bringes til at strømme langs henholdsvis den primære og den sekundære strømningsvej, generelt radialt indad mod fremføringsvejen af den optiske fiber til belægning af fiberen, når denne bevæges gennem den første og dernæst 30 gennem den anden dyseåbning, idet tykkelsen af hver strømningsvej i retning af fremføringsvejen er således, at der i det væsentlige ikke forekommer recirkulation af belægningsmateriale i nærheden af påføringen af belægningsmaterialet på den optiske fiber, og idet trinnene 35 for bevægelsen af den optiske fiber og strømningen af belægningsmaterialet, dyseåbningerne og retningerne af DK 172988 B1 22 strømningsvejene er således, at der dannes et mellemrum (95, 101} mellem hver af belægningsmaterialerne og de tilhørende dyseoverflader, idet hvert belægningsmateriale, når det forlader strømningsvejen og ledes til kon- 5 takt med den fremførte optiske fiber, afgrænses af frie overflader (112, 114).

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet v e d , at den trukne optiske fiber føres gennem et første 10 kammer (68) og dernæst gennem et andet kammer (71) før påføringen af belægningsmaterialerne.

6. Apparat til fremstilling af en optisk fiber med et lag af et belægningsmateriale, hvilket apparat omfatter ind- 15 retninger til trækning af en optisk fiber (21) fra en præform (22), et hus (32) med et kammer (38), en dyse (51) med en åbning (46), som flugter med kamret og i det væsentlige er større end diameteren af den optiske fiber, og bevægelsesindretninger til fremføring af den trukne 20 fiber langs en fremførelsesvej ind i og gennem kamret i huset og gennem dyseåbningerne, kendetegnet v e d , at det omfatter indretninger (43, 45) til tilvejebringelse af en trykfor-25 skel mellem kamret og den omgivne atmosfære således, at det omgivne tryk overstiger trykket i kamret, styreindretninger, der er placeret mellem kamret og dyseåbningen og omfatter en skivelignende strømningsvej (55), 30 som har mindst én komponent, der står vinkelret på fremføringsvejen af den optiske fiber, til at lede belægningsmaterialet til kontakt med den optiske fiber som bevæger sig, 35 diameteren af fiberen, 1 · · DK 172988 B1 23 fødeindretninger (50, 54) til at føde et belægningsmate-riale (53) langs strømningsvejen radialt indad mod fremføringsvejen til kontakt med den optiske fiber, for at belægge fiberen, som bevæges gennem dyseåbningen, idet 5 tykkelsen af strømningsvejen i retning af fremføringsvejen er således, at der ikke forekommer væsentlig recirkulation af belægning i nærheden af påføringen af belægningsmaterialet på den optiske fiber, og hvori bevægelsesindretningerne og fødeindretningerne, diameterne af 10 dyseåbningen og retningen af strømningsvejen er således, at de danner et mellemrum (60) mellem belægningsvæsken og den nærliggende dyseoverflade, idet belægningsmaterialet, når det forlader strømningsvejen og ledes til kontakt med fiberen som bevæger sig, er afgrænset af frie overflader 15 (61) .

7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at den skivelignende strømningsvej (55) har en tykkelse, som er mindre end 3 gange diameteren af den optiske fiber. 20

8. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at den skivelignende strømningsvej (55) er afgrænset af overflader, som står vinkelret på fremføringsvejen af den optiske fiber. 25

9. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at mellemrummet (60) mindst strækker sig ind i dyseåbningen til det sted, hvor belægningsmaterialet først kommer i kontakt med den optiske fiber. 30

10. Apparat til fremstilling af en optisk fiber med primære (63) og sekundære (64) lag af belægningsmaterialer, kendetegnet ved, at det omfatter 35 indretninger til at trække en optisk fiber fra en præform, DK 172988 B1 24 et hus (65), som omfatter et kammer (68, 71), indretninger (76, 77) til etablering af en trykforskel 5 mellem kamret og omgivelsernes atmosfære således, at det : omgivne tryk er væsentlig større end trykket i kamret, en primær dyse (81) med en dyseåbning (84), som er væsentlig større end diameteren af den optiske fiber, 10 en sekundær dyse (82) med en dyseåbning (86), som er væsentlig større end diameteren af den optiske fiber, bevægelsesindretninger til fremføring af den optiske fi-15 ber ind i og gennem kamret langs en fremførselsvej og gennem den første og dernæst gennem den anden dyseåbning, primære strømningspassageindretninger, der er placeret mellem den første dyseåbning og kamret og som omfatter en 20 første skivelignende strømningsvej (93), med mindst én komponent, der står vinkelret på fremføringsvejen, til at lede et primært belægningsmateriale (94) til kontakt med den optiske fiber som bevæger sig, 25 primære fødeindretninger til indføring i det primære belægningsmateriale, der skal strømme langs den første strømningsvej, radialt indad mod fremføringsvejen til kontakt med den optiske fiber, for at belægge fiberen, når denne bevæges gennem den første dyseåbning, idet tyk-30 kelsen af strømningsvejen i retning langs fremføringsvejen er således, at der ikke forekommer væsentlig recirkulation af primært belægningsmateriale i nærheden af påføringen af det primære belægningsmateriale på den optiske fiber, og idet bevægelsesindretningerne og fødningsind-35 retningerne sammen med diameteren af den første dyseåbning og retningen af den første strømningsvej er således, “4 DK 172988 B1 25 at det danner et første mellemrum (95) mellem det primære belægningsmateriale og en nærliggende overflade af den første dyse, idet belægningsmaterialet, når dette forlader strømningsvejen og ledes til kontakt med fiberen som 5 bevæger sig, er afgrænset af frie overflader (112), sekundære strømningspassageindretninger, der er placeret mellem den primære og den sekundære dyseåbning og som omfatter en anden skivelignende strømningsvej (105), med 10 mindst én komponent, der står vinkelret på fremføringsvejen, til indføring af et sekundært belægningsmateriale (103) radialt indad mod fremføringsvejen til kontakt med det primære belægningsmateriale på den optiske fiber, og 15 sekundære fødeindretninger til indføring af det sekundære belægningsmateriale, der skal strømme langs den anden strømningsvej, radialt indad mod fremføringsvejen til kontakt med den optiske fiber, for at belægge fiberen, idet denne bevæges gennem dyseåbningen, idet tykkelsen af 20 strømningsvejen i retningen langs fremføringsvejen er således, at der i det væsentlige ikke forekommer recirkulation af sekundært belægningsmateriale i nærheden af påføringen af det sekundære belægningsmateriale på den belagte optiske fiber, og idet bevægelsen af den optiske 25 fiber og de sekundære fødeindretninger sammen med størrelsen af den anden dyseåbning og retningen af den anden strømningsvej er således, at der dannes et andet mellemrum (101) mellem det sekundære belægningsmateriale og en nærliggende overflade af den anden dyse, og det sekundære 30 belægningsmateriale, når dette forlader den anden strømningsvej og ledes til kontakt med det primære belægningsmateriale på den optiske fiber, er afgrænset af frie overflader (114) . 35