ES2246524T3 - Unidad optica para cable de fibras opticas. - Google Patents
Unidad optica para cable de fibras opticas.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UNA UNIDAD OPTICA (5A, 5B) QUE COMPRENDE UNA PLURALIDAD DE FIBRAS OPTICAS (2) AGRUPADAS EN UNA VAINA (3A, 3B) Y, EN SU CASO, UNIDAS EN UNA O VARIAS BANDAS DENTRO DE LA VAINA. LA VAINA (3A, 3B) PRESENTA, A UNA TEMPERATURA APROXIMADA DE +20 GRADOS CELSIUS, UN MODULO DE YOUNG INFERIOR A 200 MPA Y UNA DUREZA INFERIOR A 90 UNIDADES SHORE A Y, A UNA TEMPERATURA APROXIMADA DE -40 GRADOS CELSIUS, UN MODULO DE YOUNG INFERIOR A 2000 MPA. CABLE (10, 20) DE FIBRAS OPTICAS QUE INCLUYE AL MENOS UNA UNIDAD OPTICA DE ESTE TIPO (5A, 5B). APLICACION DEL CABLE A LAS TELECOMUNICACIONES.
Description
Unidad óptica para cable de fibras ópticas.
La invención se refiere a una unidad óptica para
cable de fibra óptica, utilizado generalmente en comunicaciones,
incluyendo dicha unidad una pluralidad de fibras ópticas agrupadas
en el interior de una funda, y opcionalmente montadas formando una o
varias bandas situadas en el interior de la funda. La invención se
refiere más específicamente al material de la funda de una unidad de
este tipo que contiene las fibras ópticas.
Un cable que incluye una unidad de este tipo se
utiliza en el ámbito de las telecomunicaciones y, más especialmente,
en sistemas de distribución con un elevado nivel de ramificación, en
los que una pluralidad de dichos cables se monta para formar, en el
extremo inicial de la red de distribución, un macrocable con una
elevada densidad de fibras ópticas.
Las figuras 1 y 2 muestran una sección
transversal de dos cables pertenecientes a la técnica anterior, con
una estructura de tipo Unitube® (figura 1) y una estructura de las
denominadas "stranded loose tube" (figura 2), respectivamente.
En el documento FR-A-2 280 911, por
ejemplo, se describe un cable de estructura "stranded loose
tube" perteneciente a la técnica anterior.
Los cables de fibra óptica 10 y 20 incluyen
fibras ópticas 2 en forma de haces o de bandas, alojadas libremente
en una funda en forma de tubo 3, cuyo eje longitudinal es el del
cable (estructura Unitube®) o en una pluralidad de fundas 3
enrolladas alrededor de un elemento central de refuerzo 1
constituido por un material dieléctrico (estructura "stranded
loose tube"). Una unidad óptica 5 comprende una funda 3 y la
fibra o fibras ópticas 2 que esta contiene.
En torno a la unidad 5 del cable 10 de estructura
Unitube® o del conjunto de las unidades 5 del cable 20 con
estructura "stranded loose tube" se disponen, sucesivamente,
una capa mecánica de refuerzo 6, constituida, por elementos
dieléctricos de refuerzo, por ejemplo, y una funda protectora
exterior 7 formada por un material aislante. Los espacios vacíos
situados entre las unidades 5 del cable 20 pueden rellenarse con un
material de relleno, por ejemplo, un gel de relleno 4, que dota de
este modo al conjunto de una estanqueidad longitudinal, o bien
contener elementos que se hinchen en presencia de un líquido a fin
de garantizar dicha estanqueidad.
La funda o fundas 3 de las unidades 5 que
contienen las fibras ópticas 2 se fabrican convencionalmente a
partir de un material duro y rígido, como el polietileno de alta
densidad (HDPE) o el teraftalato de polibutilo (PBT); también pueden
igualmente estar formadas por una doble capa de teraftalato de
polibutilo/policarbonato (PBT/PC). De acuerdo con el documento
FR-2280911, las fundas tubulares con estructura
"stranded loose tube" pueden ser igualmente de polietileno o
polipropileno.
El módulo de Young del material de las fundas 3
de los cables 10 o 20, de la técnica anterior es, por lo general,
elevado, del orden de 2.400 a 2.600 MPa a 20ºC. Este tipo de fundas
confiere una adecuada protección mecánica a las fibras ópticas 2,
especialmente frente a las cargas de compresión radiales. Cuando
dicho módulo de Young es inferior, las fundas tubulares fabricadas
con este tipo de material deben tener un espesor relativamente
elevado para dotar al cable de una adecuada resistencia a compresión
radial. En este caso, el espesor de las fundas 3 es relativamente
elevado (normalmente, de aproximadamente 0,5 mm en el caso de
estructuras "stranded loose tube", y de 0,75 mm en caso de
estructuras Unitube®). De este modo, los cables 10 o 20 obtenidos
son o muy voluminosos, o rígidos o ambas cosas a la vez y, en
consecuencia, difíciles de manipular.
Por este motivo, la solicitud de patente europea
EP-A-0769711 propone la utilización
de materiales flexibles y elásticos en la funda de la unidad o
unidades de fibras ópticas; especialmente, propone una unidad óptica
para un cable de telecomunicación de fibra óptica, que incluye una
funda tubular de material plástico en la que se aloja libremente al
menos una fibra óptica, caracterizada porque dicha funda tiene un
espesor igual o inferior a 0,5 mm, y porque dicho material, tiene un
módulo de Young inferior a 1.500 MPa a 20ºC y una curva de
esfuerzo/deformación sin punto de inflexión. Un material de este
tipo permite la realización de cables menos voluminosos y más
fáciles de manipular que los correspondientes a la técnica anterior
y que se han citado anteriormente.
Por otra parte, la reclusión de las fibras
ópticas en la funda plantea un problema de aumento de la atenuación
provocada por la micro-curvatura. La funda debe
poder deformarse bajo el efecto de una tensión exterior, de origen
mecánico o térmico, a fin de no generar
micro-curvaturas en las fibras ópticas confinadas
estrechamente en el interior de la funda.
La conexión del cable que incluye una unidad
óptica de este tipo plantea igualmente el problema del corte de la
funda. El corte debe ser sencillo y sin provocar riesgos de daño a
las fibras ópticas que se encuentran confinadas en el interior de la
funda.
El objeto de la invención consiste en
proporcionar una unidad óptica para cable de fibras ópticas, que
incluye una pluralidad de fibras ópticas montadas opcionalmente en
una o varias bandas agrupadas en una funda consistente básicamente
de un solo material. La fabricación de este tipo de cable resulta
más sencilla, tiene un coste inferior y la funda tiene un
rendimiento óptico, una resistencia mecánica y una facilidad de
acceso a las fibras ópticas muy superiores.
A este efecto, el objeto de la invención consiste
en una unidad óptica para un cable de fibras ópticas de tipo
generalmente utilizado en telecomunicación, incluyendo dicha unidad
una pluralidad de fibras ópticas agrupadas en una funda, y
opcionalmente montadas de tal modo que formen una o varias bandas en
el interior de la funda, caracterizada porque la funda presenta, a
una temperatura de aproximadamente +20 grados Celsius, un módulo de
Young inferior a 200 MPa y una dureza inferior a 90 unidades Shore
A, y a una temperatura de aproximadamente -40 grados Celsius, un
módulo de Young inferior a 2000 MPa.
Las fibras se agrupan en la funda, lo que resulta
ventajoso, especialmente en lo tocante al volumen ganado por la
unidad óptica en comparación con la situación de la técnica
anterior, en la que las fibras se encontraban libres en el interior
de la funda. Por lo tanto, la funda está muy próxima a las fibras
ópticas que se encuentran opcionalmente montadas formando una o
varias bandas en el interior de la funda. De este modo, la funda
puede estar en contacto con las fibras ópticas o las bandas de
fibras ópticas agrupadas en ella, preferiblemente y virtualmente sin
adherencia. Sin embargo, la funda puede también encontrarse a una
distancia de hasta 0,1 mm de las fibras ópticas o de la banda o las
bandas de fibras ópticas.
La unidad óptica acorde con la invención puede
eventualmente incluir un material de relleno, tal como un gel de
relleno que incluya grasas, preferiblemente a base de aceites, y
normalmente a base de siliconas o polialfaolefinas.
Las diversas pruebas realizadas han permitido
demostrar que el rendimiento óptico de la unidad óptica acorde con
la invención está correlación con la flexibilidad del material a
partir del cual se ha construido la funda.
Una primera prueba de rendimiento óptico ha
consistido en medir el aumento de la atenuación de una fibra de la
unidad en relación con su valor de atenuación en el estado
libre.
Una segunda prueba de rendimiento óptico ha
consistido en medir la variación de la atenuación de una fibra
óptica de la unidad, en función de una variación de temperatura. La
banda de temperaturas está comprendida entre -40 grados Celsius y
+70 grados Celsius, para simular las diferencias de temperatura
reales a las cuales se encuentran sometidos los cables de
telecomunicación que incluyen dichas unidades en las redes de
distribución.
Se han sometido a prueba diversos materiales,
generalmente polímeros, como los polímeros termoplásticos, como el
cloruro de polivinilo (PVC) y elastómeros.
Posteriormente se estableció una correlación
entre los valores de atenuación de la unidad sometida a prueba con
una funda constituida por uno de estos materiales y el módulo de
Young de dicho material, medido por separado. A partir de un
criterio de atenuación, ha sido posible definir dos umbrales
superiores del módulo de Young en función de la temperatura: 200
MPa, a una temperatura de aproximadamente +20 grados Celsius, y
2.000 MPa, a una temperatura de aproximadamente -40 grados
Celsius.
De este modo, la unidad óptica acorde con la
invención incluye una funda a la que el módulo de Young dota de una
flexibilidad capaz de aminorar el efecto de la atenuación inducida
por la micro-curvatura de las fibras ópticas
agrupadas en la funda, al deformarse bajo la acción de una
carga.
Otras pruebas han demostrado que la facilidad de
abertura de la funda de la unidad óptica acorde con la invención
está correlacionada con la dureza del material constitutivo de la
funda.
De este modo, se han llevado a cabo pruebas sobre
los mismos materiales citados anteriormente, en las cuales se ha
procedido a cortar la funda con una herramienta de corte. Se ha
establecido una correlación entre la facilidad de abertura de la
funda de la unidad óptica y la dureza del material constitutivo de
la funda, medida de forma independiente. A partir de un criterio de
facilidad de abertura de la funda se ha podido definir un umbral
superior de dureza del material constitutivo de la funda: 90
unidades Shore A, a una temperatura de aproximadamente +20 grados
Celsius. De este modo, una funda formada por un material cuyo módulo
de Young y dureza son inferiores a los umbrales superiores fijados
experimentalmente con ayuda de las pruebas que anteceden confiere al
cable acorde con la invención un mejor rendimiento óptico y una
mayor facilidad de acceso a las fibras ópticas.
La unidad óptica de la invención posee
generalmente una variación de la atenuación a una longitud de onda
de 1.550 nm, igual a \pm 0,1 dB/Km.
Otras características y ventajas de la presente
invención se comprenderán con mayor claridad mediante la lectura de
la siguiente descripción, haciendo referencia a las correspondientes
figuras adjuntas, las cuales:
- la figura 1 muestra esquemáticamente un corte
parcial de un cable con estructura Unitube® de acuerdo con la
técnica anterior,
- la figura 2 muestra esquemáticamente un corte
parcial de un cable con estructura "stranded loose tube" de
acuerdo con la técnica anterior,
- la figura 3 muestra muy esquemáticamente una
sección transversal de una unidad óptica de acuerdo con un primer
modo de realización de la invención,
- la figura 4 muestra muy esquemáticamente una
sección transversal de una unidad óptica de acuerdo con un primer
modo de realización de la invención, y
- la figura 5 compara el efecto de la temperatura
sobre la atenuación de las fibras alojadas en dos unidades ópticas,
una de las cuales se ajusta a la invención, de acuerdo con el primer
modo de realización de la invención.
En todas estas figuras, los elementos comunes van
señalados con los mismos números de referencia. Las unidades ópticas
de las figuras 3 y 4 están diseñadas para su inserción en cables de
fibra óptica como los de las figuras 1 y 2, en lugar de las unidades
ópticas 3 descritas en las figuras 1 y 2.
Las figuras 1 y 2 se han descrito en relación con
el estado de la técnica anterior.
Haciendo referencia a la figura 3, la unidad
óptica incluye una pluralidad de fibras ópticas, agrupadas en una
funda 3a. Se ha representado una unidad óptica 5a con 8 fibras
ópticas 2a, agrupadas en una funda 3a que adopta la forma de
micro-tubo montado en estrecha proximidad a las
fibras ópticas. Un material de relleno 7, como un gel de relleno 7
conocido por cualquier persona versada en la materia, se encuentra
presente en torno a las fibras ópticas 2a situadas en el interior de
la funda 3a.
A modo de ejemplo, la unidad óptica 5a posee las
características siguientes:
Diámetro del cable: | 1,2 \; (mm) |
Espesor de la funda: | 0,2 \; (mm) |
Diámetro de las fibras ópticas: | 0,250 \; (mm) |
Número de fibras ópticas: | 8 |
La unidad óptica 1a que constituye el objeto del
primer modo de realización de la invención se utiliza para los
cables de telecomunicación que incorporan unas estructuras de tipo
Unitube® o de tipo "stranded loose tube", especialmente en
redes de distribución con un elevado nivel de ramificación, en las
que un conjunto formado por varios de estos cables forma un
macro-cable con una elevada densidad de fibras
ópticas.
De acuerdo con un segundo modo de realización de
la invención, en la figura 4, las fibras ópticas 2b están montadas
formando dos bandas 9 y 11 que incorporan 4 fibras ópticas cada una.
La unidad óptica 5b incluye una funda 3b que presenta, en el plano
de corte transversal de la figura 4 un receptáculo interior 12 de
forma rectangular. Las dos bandas 9 y 11 están firmemente alojadas
en el interior del receptáculo rectangular 12.
El montaje en bandas permite identificar
fácilmente las fibras ópticas, lo que resulta especialmente
ventajoso cuando se llevan a cabo operaciones de conexión del cable
que comprende dicha unidad óptica. Es preciso señalar resulta
factible tanto una única banda como una pluralidad de bandas, y que
cada banda puede incluir 6, 8 o 12 fibras ópticas. También resulta
posible, en el marco de la presente invención, combinar el primer y
el segundo modo de realización, es decir, combinar en la misma
unidad óptica fibras ópticas individuales y al menos una banda de
fibras ópticas.
La unidad óptica 5b posee, por ejemplo, las
siguientes características:
Diámetro del cable: | 2,0 \; (mm) |
Longitud y anchura del receptáculo: | 1,2 \times 0,7 \; (mm) |
Diámetro de las fibras ópticas: | 0,250 \; (mm) |
Número de fibras ópticas: | 8 |
El cable que incluye la unidad óptica de acuerdo
con la invención está fabricado, por ejemplo, mediante extrusión.
Hacia la cabeza de una máquina de extrusión convergen
simultáneamente el material constitutivo de la funda, eventualmente
un material de relleno del cable y las fibras ópticas o las bandas
de fibras ópticas. El material de relleno es por ejemplo un gel, a
fin de rellenar los intersticios existentes entre la unidad o
unidades ópticas y la funda del cable, para proteger a este contra
la humedad o facilitar el deslizamiento de la unidad óptica.
El cable que comprende la unidad óptica acorde
con la invención puede también incluir cualquier elemento, como una
capa protectora exterior (blindaje, funda...) o bien un elemento de
refuerzo: Plástico reforzado mediante fibra, o FRP (en inglés:
"Fiber Reinforced Plastic") o fibras de refuerzo continuas,
como fibras de vidrio o fibras de aramida enrolladas en una matriz
orgánica termoplástica o reticulada, como es bien conocido por
cualquier persona versada en la materia.
La funda de la unidad óptica acorde con la
invención está constituida por un polímero, por ejemplo, un material
termoplástico, como un policloruro de vinilo plastificado. También
puede servir un elastómero. El material de la funda posee, a una
temperatura de aproximadamente +20 grados Celsius, un módulo de
Young inferior a 200 MPa y una dureza inferior a 90 unidades Shore
A, y a una temperatura de aproximadamente -40 grados Celsius, un
módulo de Young inferior a 2.000 MPa.
En la figura 5 se muestran las variaciones de
atenuación, a una longitud de onda de 1.550 nanometros y en función
de la temperatura, de una fibra óptica alojada en una unidad óptica.
La atenuación de referencia de la fibra óptica se mide a la
temperatura de +20 grados Celsius.
La unidad óptica A está constituida por una funda
acorde con la invención, fabricada en policloruro de vinilo
plastificado cuyas características son, aproximadamente:
- -
- una dureza, expresada en unidades Shore A de 78 a 20ºC
- -
- un módulo de Young de 20 MPa a 20ºC
- -
- y un módulo de Young de 1.900 MPa a -40ºC
La funda de la unidad óptica B, copolímero de
polipropileno y de etileno posee, a una temperatura de
aproximadamente +20 grados Celsius, un módulo de Young de
aproximadamente 1.200 MPa y una dureza superior a 98 unidades Shore
A (dicha dureza se encontraba fuera de la escala Shore A), y a una
temperatura de aproximadamente -40 grados Celsius, un módulo de
Young de aproximadamente 3.000 MPa.
Las variaciones de atenuación de la unidad óptica
A, satisfacen un criterio fijado en \pm0,10 dB/Km a lo largo de
toda la gama de temperaturas, entre -40 y +70 grados Celsius. Por
el contrario, la unidad óptica B sólo puede satisfacer un criterio
fijado en \pm0,10 dB/Km para unas temperaturas comprendidas en la
gama de -5º Celsius y +70º Celsius.
Claims (9)
1. Unidad óptica (5a, 5b) para cable (10, 20) de
fibras ópticas, incluyendo dicha unidad una pluralidad de fibras
ópticas (2) agrupadas en una funda (3a, 3b), caracterizada
porque la funda presenta, a una temperatura de aproximadamente +20
grados Celsius, un módulo de Young inferior a 200 MPa y una dureza
inferior a 90 unidades Shore A, y a una temperatura de
aproximadamente -40 grados Celsius, un módulo de Young inferior a
2.000 MPa.
2. Unidad óptica de acuerdo con la reivindicación
1, en la que las fibras ópticas están montadas en una o varias
bandas (9, 11) situadas en el interior de la funda (3b).
3. Unidad óptica de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 o 2, en la que la funda está realizada en
material termoplástico.
4. Unidad óptica de acuerdo con la reivindicación
3, en la funda está realizada a base de policloruro de vinilo
plastificado.
5. Unidad óptica de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 o 2, en la que la funda está realizada a base de
material elastómero.
6. Unidad óptica de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, en a que las fibras ópticas están
dispuestas a una distancia de la funda comprendida entre 0 y 0,1
mm.
7. Cable con una estructura de tipo Unitube® que
incluye una unidad óptica de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6.
8. Cable con una estructura de tipo "stranded
loose tube" que incluye al menos una unidad óptica de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 6.
9. Cable de acuerdo con una de las
reivindicaciones 7 u 8, utilizado para aplicaciones de
telecomunicación.
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