SE462007B - Gasskyddad optisk fiberkabel - Google Patents

Description

462 007 10 15 20 25 30 35 2 som omfattar de våglängder som användes för den optiska signalen. Under vissa förhållanden är resultatet reversibelt och mättningen kan även reduceras väsentligt om vätet har möjlighet att diffundera ut från fibern (exempelvis tack vare att koncentrationen av det väte utanför fibern, som är upphovet till fenomenet, har sjunkit), Å andra sidan har det i andra fall varit möjligt att fastställa att en andra orsak till mättning måste vara kemiska reaktioner som skermellan fiberns huvudbe- ståndsdelar (exempelvis SiO2) och/eller dess dopämnen (GeO2, PZOS osv.) och.det väte som föreligger inuti själva fibern. Resultatet av dessa reaktioner blir en bildning av grupper som innehåller den hydroxylradikal (OH) som är ansvarig för absorptionen vid andra våglängder som lika- ledes användes för överföringen. Dessa senare reaktioner är irreversibla och motsvarande försämring av fiberegen- skaperna kan förutses under alla funktionsförhàllanden.

De parametrar som styr dessa fenomen är, bortsett från fiberns kemiska sammansättning, det partiella vätetryck för vilket fibern exponeras, temperaturen och givetvis tiden.

Fibern kan komma i kontakt med vätet som alst- rats inuti kabeln antingen under kabelns tillverkning eller under kabelns drift. Faktum är att vätet kan alstras av metal- liska eller ickemetalliska organ i kabeln, vilka har absor- berat gasen under tillverknings-, raffinerings- eller slutbehandlingsprocesserna av de ingående materialen.

Vätet kan även alstras på grund av eventuell kemisk nedbrytning gneom oxidering av organiska material som ingår i kabeln eller genom reaktion med vatten (antingen i vätske- eller ångform) som kan förekomma i kabeln med de metallorgan som bildar själva kabeln. Vissa organiska material som användes i fiberbeläggningen kan alstra väte på grund av kemiska reaktioner av olika slag. Det har be- funnits att en vätekälla utgöts av själva skyddsbelägg- ningen och i synnerhet av silikongummi, för vilket man antar att tvärbindningsprocessen har förlängd varaktighet och detta leder till frigöring av väte just utmed fiber- 10 15 20 25 30 35 462 007 3 ytan. Vätespridningen sker i riktning mot fibern såväl som mot dess utsida och förorsakar ej några anmärkningsvärda fenomen hos den isolerade fibern ty i detta fall upplöses det i den omgivande atmosfären. Trots detta kan väte- koncentrationen, då fibern ingår i en sluten kabel och då det saknas tillräckligt stort fritt utrymme, antaga rela- tivt höga värden som förorsakar märkbar diffusion även i riktning mot själva fibern vilket understödes av det faktum att beläggningen, från vilket vätet emanerar, ligger mycket tätt intill fibern.

Vätediffusionen via olika material uppträder med ökad hastighet och går från metallerna mot polymererna, till vätskorna och till gaserna. Beroende på typ av kabel och på den omgivning vari den användes erhålles följakt- ligen flera hastigheter för emissionen av vätet som als ~ av de i kabeln ingåendeämnena och därmed även av absorp- tionshastigheterna på kabelns delar för det väte som even- tuellt alstras utanför kabeln och som genomtränger drift- omgivningen. Av dessa olika hastigheter är värdet på det partiella vätetrycket inuti kabeln beroende, vilket värde är en funktion av tiden för ju större trycket och ju längre tiden är ju större kommer riskerna att vara för fib- rerna.

Med given driftlivslängd för en fiberoptisk kabel under förutsebara temperaturförhâllanden är vätets diffu- sionshastighet genom metallerna så liten att metall- höljen av normal tjocklek kan anses vara praktiskt taget ogenomträngbara för väte.

De kablar som innesluts i metallhöljen, speciellt om de uppvisar ett litet inre utrymme, är de som på kort tid och vid höga nivåer utsättes för ökande mättning på grund av det väte som frigörs från ämnen innanför höljet.

Redogörelse för uppfinningen Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att förverkliga en optisk fiber som är skyddad mot absorption av gasformigt väte, som kan förekomma i den fib- rerna innehållande kabeln. Detta skydd ernås i enlighet med 462 10 15 20 25 30 35 007 U uppfinningen genom att runt fiberns yttersta glasskikt anordnas en eller flera beläggningar som innehåller metal- ler som kan uppta väte och därmed bilda en barriär i motsvarighet till beläggningen.

Den optiska fibern enligt uppfinningen, som har minst en skyddsbeläggning, kännetecknas av att minst en av skydds- beläggningarna innefattar en eller flera metaller ur grupp III, IV, V och VIII i det periodiska systemet som skydd mot absorption av gasformigt väte i delar av fibern.

Bland de metaller som visat sig speciellt lämp- liga återfinnes följande: Lantanider ur grupp III, titan, zirkonium och hafnium ur grupp IV, vanadin, niob och tantal ur grupp V samt palladium ur grupp VIII i form av rena metaller, deras legeringar eller intermetalliska bland- ningar. I närvaro av väte tenderar de angivna ämnena att bilda fasta mellanlösningar som är upptagbara som hydrider med god stabilitet och detta medger att det partiella väte- trycket kan reduceras i kabeln till värden som balanserar med vätelösligheten i ämnena själva. Företrädesvis ut- sättes de ovan nämnda ämnena för termisk behandling under vakuum vid temperaturer på några hundra grader celcius innan de användes i kabeltillverkningen för undanröjande av väte som eventuellt skulle ha varit absorberat och/eller därmed förenat syre.

Föredragna utföringsformer Uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till vissa föredragna, men icke begränsande utföringsformer, vilka illustreras på bifogad ritning, där fig. 1 visar schematiskt ett tvärsnitt genom en försedd 2 visar försedd 3 visar optisk fiber med en primär metallbeläggning, fig. schematiskt ett tvärsnitt genom en optisk fiber med en primär beläggning, fig. schematiskt ett tvärsnitt genom en optisk fiber försedd med en primär och en sekundär beläggning, fig. 4 visar schematiskt ett tvärsnitt genom en optisk fiber försedd med en primär och en sekundär belägg- ning, mellan vilka ett buffertskikt är infört och 10 15 20 25 30 35 462 007 5 fig. 5 visar schematiskt ett tvärsnitt genom en optisk fiber av lös typ, dvs. löst inrymd inuti i ett smalt rör.

Fig. 1 åskådliggör en grundläggande optisk fiber som omfattar en glasdel 1 av något slag, dvs. med "steg- index", "graderat index" eller av annat slag, samt en därpå anordnad primär beläggning 2 som har till uppgift att skydda fibern från den yttre omgivningen.

Enligt en första utföringsform av uppfinningen er- hålles detta skydd genom ett metalliserat skikt av ett eller flera av ovan angivna ämnen. Detta skikt kan ut- göra den primära beläggningen 2 som visas i figuren i nära anslutning till den optiska fiberns glasstruktur. Så- lunda uppnås en fiber där den primära beläggningen är av metalltyp och som samtidigt även ådagalägger den mekaniska funktionen såväl som funktionen att skydda mot väte- absorption från den fibern omgivande atmosfären under dess drift.

Enligt en variation (ej visad) är metalliserings- skiktet anordnat omedelbart ovanpå den vanliga primärbe- läggningen utförd av tvärbunden harts. Denna konstruktion utnyttjas då det ej är möjligt eller lämpligt att modifiera anläggningen för fibertillverkning där det förutses att en skyddsbeläggning skall påföras omedelbart efter det att den optiska fibern dragits till önskade dimensioner.

En ytterligare, ej heller visad variation förutser påläggningen av det metalliserade skiktet runt en av de var- andra omgivande beläggningarna.

I enlighet med den andra utföringsformen, som schema- tiskt åskådliggörs i fig. 2 innefattar den beläggningen 2, som är av akrylharts eller primära annat lämpligt material, en lösning av pulver av en eller flera av de angivna metallerna, deras legeringar eller intermetalliska blandningar. Detta medger att de skyddande ende väte kan inkluderas i en konventionell tillverknings- särdragen avse- process. 462 10 15 20 25 30 35 007 6 En tredje utföringsform (fig. 3) förutser ett in- förande av metallpulvret i beläggningen 3 som omedelbart omger den primära beläggningen. Denna beläggning för- verkligas typiskt av silikongummi och, såsom förklarats ovan, kan denna senare utgöra en särskilt farlig vätekälla.

Närvaron av metaller i denna beläggning neutraliserar effektivt väte5çm1genereras även innan det kan diffundera inåt fibern.

Den i fig. 4 schematiskt illustrerade optiska fibern utgör en fjärde utföringsform enligt uppfinningen, vilken innebär en dispersion av metallpulver i den sekundära be- läggningen H, som bildas av exempelvis nylon eller någon annan termoplastisk polymer. I ovan angivna utföringsformer har partiklarna som ingår i pulvret dimensioner som företrädes- vis är mindre än 10 u och kvantiteten pulver per längd- enhet optisk fiber bestämmes medavsikt att nå en koncentration som ligger i området mellan 0,1 - 10 phr (parts per hundred of resin) i hartsen.

Det måste hållas i minnet att den skyddandeffnnk- tionen enligt uppfinningen uppnås på olika sätt i överens- stämmelse med den beläggning vari metallerna ingår. Närmare bestämt skyddar skyddsskiktets mycket intima närvaro på den optiska fibern denna fiber framför allt mot väte som alstras i de innersta skyddsbeläggningarna medan en yttre skyddsbeläggning (exempelvis ovanpå silikongummit) framför allt ger ett skydd för väte som härrör från kabelelementen.

Med hänsyn till vad som angivits ovan liksom till andra faktorer, som beror av strukturen och de förutse- bara funktionsförhållandena för kabeln, kan de tidigare be- skrivna utföringsformerna kombineras i samma optiska fiber.

Avslutningsvis illustreras ytterligare en ut- föringsform i fig. 5 där en optisk fiber 1, som uppvisar en primär beläggning 2, inrymmes inuti ett litet rör 9 av plast, vilket har en innerdiameter som är större än fiberns ytter- diameter och är försedd med de normala beläggningarna för att bilda en optisk fiber av lös typ. För denna fibertyp, som alltså förutsätter beläggningar som är icke-vidhäftande, . 'fi Ir 10 462 007 7 kan skyddet förverkligas såväl medelst beläggningar såsom de som beskrivits ovan som medelst en gel 8 innehållande en pulverdispersion av angivna metaller, deras legeringar eller intermetalliska blandningar inuti det lilla röret 9.

Som ett alternativ, i eller utan kombination med tidigare angivna utföringsformer, kan det material som utgör det lilla röret innehålla en pulverdispersion av de angivna metallerna, deras legeringar eller intermetalliska blandningar. Även om uppfinningen har illustrerats med vissa föredragna utföringsformer så får dessa ej anses vara be- o gränsande för uppfinningen eftersom, så som en fackman pa _omrâdet lätt inser, olika variationer och/eller modifikationer är tänkbara utan att uppfinningsidén frångås.

Claims (7)

462 10 15 20 25 007 PATENTKRAV

1. Optisk fiber innefattande minst en skyddsbeläggning (2 - 4) av plast, beläggningen (2 - 4) av plast innehåller en pulverdisper- k ä n n e t e c k n a d av att skydds- sion av någon eller några av metallerna lantanider, titan, hafnium, tantal eller en legering som innehåller en eller flera av dessa metaller eller en intermetallisk blandning av palladium, zirkonium, vanadin, níob eller en eller flera av dessa metaller som skydd mot absorption av gasformigt väte hos den optiska fibern.

2. Fiber enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att dimensionerna på de partiklar som bildar pulver är mindre än 10 u och att pulvret ingår med tillräcklig mängd för erhållande av koncentrationer uppgående till 0,1 - 10 phr i själva den skyddande beläggningen (2 - 4)¿

3. Fiber enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att pulvret ingår i en primär beläggning (2) på den optiska fibern i omedelbar närhet av fiberns yttersta glasskikt (1).

4. Fiber enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att pulvret ingår i en beläggning (3) som är anordnad i omedelbar närhet av den optiska fiberns primära beläggning (2).

5. Fiber enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att beläggningen (3) är av silikongummi.

6. Fiber enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att beläggningen (3) är en sekundär beläggning.

7. Fiber enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att beläggningen är av lös typ i form av ett plaströr (9) vari den eller de optiska fibrerna är fritt förlagda. 3,, 14