具有干燥嵌入物的光管组件及其制造方法

文档序号:2733007阅读:280来源:国知局
专利名称:具有干燥嵌入物的光管组件及其制造方法
技术领域
本发明总体上涉及光波导的千燥式封装。更具体地,本发明涉及 包括至少一干燥嵌入物的光波导组件,干燥嵌入物用于保护至少一光 波导。
背景技术
光缆包括光波导如光纤,其传输光学信号如声音、视频、和/或 数据信息。 一种类型的光缆结构包括布置在管内的光波导,从而形成 管组件。 一般而言,管保护光波导。然而,光波导必须在管内进行进 一步的保护。例如,光波导在光波导和管之间应有一些相对移动以适 应弯曲。另一方面,光波导应与管足够地配合,从而防止光波导在管 内移位,例如,在施加拉力以安装光缆时。另外,管组件应抑制水在 其中的移动。此外,管组件应能够在一定温度范围内工作,而不会有 不适当的光学性能降级。
传统光管组件通过用触变材料如润滑脂填充管而满足这些要求。 触变材料通常虑及光波导和管之间的适当移动、缓冲、及光波导的接 合。另外,触变材料可有效阻止水在管内的移动。然而,在连接光波 导之前,必须先从光波导清除触变材料。从光波导清除触变材料是一
脏乱且耗时的过程。此外,触变材料的粘性通常取决于温度。由于改 变粘性,触变材料在相当高的温度下可能从管的端部滴下,而在相当 低的温度下可导致光学衰减。
已有光缆设计试图排除触变材料在管中的使用,但这些设计总体 上是不适当的,因为它们未满足所有要求和/或生产费用很高。管中
不使用触变材料的一个例子是美国专利4, 909, 592,其公开了一种具
有遇水膨胀带和/或纱线布置于其中的管。该设计要求管内有大量遇 水膨胀成分以足以将光纤接合到管。大量遇水膨胀成分的使用是不经 济的,因为其增加了光缆的成本。另一不使用触变材料的例子是美国
专利6, 278, 826,其公开了一种含水量大于零的泡沫,其被装载以超 吸收聚合物。泡沫的含水量被描述为改善泡沫的阻燃特性。同样,该 设计的泡沬相当昂贵因而增加了光缆的成本。

发明内容
本发明致力于一种光管组件,其包括管、至少一光波导、及至少 一干燥嵌入物。至少一光波导及至少一干燥嵌入物均布置在管内。至 少一干燥嵌入物具有第一层和第二层。第一层是泡沫聚氨酯,第二层 是遇水膨胀层,其中干燥嵌入物通常包围至少一光波导。
本发明还致力于一种光管组件,其包括具有内表面的管、布置在 管内的至少一光波导、及至少一干燥嵌入物。与管相比,至少一光波 导具有正剩余长度。至少一干燥嵌入物具有至少两薄片层,其通常包 围至少一光波导,从而形成布置在管内的中心体。至少一干燥嵌入物 将至少一光波导接合到管的内表面,同时还衬垫至少一光波导,从而 将光学衰减维持在约0. 4 dB/km以下。
另外,本发明致力于一种光管组件,其包括管、至少一光波导、 及至少一干燥嵌入物。至少一干燥嵌入物具有泡沫聚氨酯层,其中至 少一干燥嵌入物和至少一光波导形成布置于管内的中心体。至少一光 波导具有在约O. 5N/m和约5.0N/m之间的标准化拔力。此外,本发
明的管组件可用于各种光缆结构中。
附图简要说明


图1为根据本发明的管组件的截面图。
图2为图1的管组件的干燥嵌入物的截面图。
图3为描述各种管结构的光纤带拔力的柱状图。
图4为根据本发明的生产线的示意性表示。
图5为根据本发明一实施例的光缆的截面图。
图6为描述与各种光缆结构相关的光纤带接合力的图。
图7为根据本发明概念的另一干燥嵌入物的透视图。
图8为根据本发明概念的另一干燥嵌入物的截面图。
图9为根据本发明概念的另一干燥嵌入物的透视图。
图io为根据本发明概念的另一干燥嵌入物的透视图。
图11为具有填充传统润滑脂的管组件的光缆的截面图。 图12为具有传统干管组件的光缆的截面图。
具体实施例方式
本发明将在下文中参考附图示出的优选实施例进行更加详细的 描述。当然,本发明可被体现为许多不同的形式,且不应视为限于在 此提出的实施例;之所以提供这些实施例,是为了使在此公开的内容 能向本领域技术人员全面传达本发明的范围。附图不必按比例画出, 而是配置成可清楚地图解本发明。
图1中所示是根据本发明一方面的示例性管组件10。管组件10 包括至少一光波导12、至少一干燥嵌入物14和管18。在该例子中,
至少一光波导12是光纤带堆的形式,其具有跨带堆角落的对角线D
尺寸。干燥嵌入物14通常包围至少一光波导12并形成中心体15, 其布置在管18内。干燥嵌入物14执行功能如衬垫、接合、抑制水的 移动、及适应弯曲。干燥嵌入物14是有利的,因为光波导很容易从 那里被除去,而不会留下在连接之前要求清除的残余物或膜层。此外, 不象传统的触变材料,干燥嵌入物随着温度的变化不会改变其粘性, 也不具有在高温下从管端滴下的倾向。另外,管组件10可包括其它 适当的构件如聚酯捆缚线17,以将干燥嵌入物14关于光波导12保 持。同样,两根或多根线可被缝合在一起以在将管18挤压在干燥嵌 入物14周围之前将干燥嵌入物保持在一起。图la示出了管组件10', 其是管组件10的变异。具体地,管组件10'包括多个松散的光波导 12,而不是光纤带堆13。在该例子中,管组件10'包括24个具有对 角线尺寸D的松散光波导12,但可使用任何适当数量的光波导。此 外,光波导12可使用打捆机、遇水膨胀线、带、包裹物或其它适当 材料而捆扎成一个或多个组。另外,管组件10或10'可以是图5所 示的光缆的一部分。
如图所示,光波导12是光纤,其形成光纤带的一部分。在这种 情况下,光波导是成带形式的多根单模光纤,其形成光纤带堆13。 光纤带堆13可包括螺旋状或S-Z状的绞合。另外,可使用其它类型 或结构的光波导。例如,光波导12可以是多模、纯模、惨铒的、偏 振保持的光纤、其它适当类型的光波导、和/或其组合。此外,光波 导12可以是松散的或成束的。每一光波导12可包括基于硅石的芯, 其用于传输光并被基于硅石的覆层包围,覆层的折射率较芯的低。另 外, 一个或多个涂层可被施加到光波导12。例如,软的第一涂层包 围覆层,相对较硬的第二涂层包围第一涂层。在一实施例中, 一个或 多个光波导12包括2003年7月18日申请的美国专利申请10/632, 219 中公开的涂层系统,其公开内容通过引用而组合于此。光波导12还 包括识别手段如墨水或其它用于识别的适当标记物。适当的光纤可从 纽约的康宁公司获得。 在其它实施例中,光纤带堆13可具有边角光波导12a,其具有
预定的MAC数,从而在遭受压縮力时阻止边角光波导的光学衰减。换 言之,选择具有预定MAC数的边角光波导安放光波导,在经受相当高 水平的压縮时,在光纤带堆位置中其对源于压缩力的光学衰减较不敏 感。如在此所用的,对于特定光波导12a, MAC数被计算为模场直径 (MFD)除以截止波长,两个数量均以微米为单位进行表示,使得MAC 数是无量纲的数。换言之,MFD通常被表示成微米,截止波长通常被 表示成纳米,因此,截止波长必须除以1000以将其转换成微米,从 而产生无量纲MAC数。
在优选实施例中, 一个或多个边角光波导12a具有预定的MAC数。 具体地,MAC数为约7. 35或更小,约7.00或更小则更好,最好为约 6.85或更小。作为例子,边角光波导12a被选择为具有9. llpm或更 小的MFD和1240nm或更大的截止波长,从而产生7. 35或更小的MAC 数。概言之,MAC数直接正比于MFD并反比于截止波长。光纤带堆13 具有四个边角光波导12a;当然,其它光纤带堆结构可包括更多的边 角位置。例如,具有大致成加号形状的光纤带堆包括八个外边角。同 样,其它光纤带堆结构可具有其它数量的边角位置。
另外,本发明的光纤带实施例可具有正的光纤带余长(ERL),尽 管负的ERL也是可能的。如在此使用的,ERL被定义为特定光纤带的 长度减去包含光纤带的管或光缆的长度,然后再除以包含光纤带的管 或光缆的长度,其可通过乘以IOO而表示成百分比。无论ERL采用管 长度还是光缆长度进行计算,其均依赖于特定的结构。此外,光缆的 各个光纤带可具有不同的ERL值。作为例子,光缆的光纤带具有正 ERL,最好是在约0.0呢到约0.2G/。或更大的范围内的正ERL。同样,具 有松散或成束光纤的实施例可包括正的光纤余长(EFL)。
图2示出了干燥嵌入物14的截面图。干燥嵌入物14由拉伸材料 或能够从巻轴放出的材料形成以在生产期间能连续应用。干燥嵌入物 14最好由可执行不同功能的多层形成;当然,干燥嵌入物可以是单 层如可压縮层。干燥嵌入物14衬垫光波导12而使其隔离于管18,
从而在1310nm基准波长将光波导12的光学衰减保持在约0. 4 dB/km 以下,及在1550nm和1625nm基准波长保持在0.3 dB/km。在一实施 例中,干燥嵌入物14由两层不同的层形成。例如,干燥嵌入物14的 第一层14a为可压縮层,第二层14b为遇水膨胀层。第一层14a由具 有预定弹簧常数的可压缩材料形成以提供足够的接合特性。作为例 子,第一层是泡沫带,最好是开放式(open cell)泡沫带。当然, 可使用任何适当的可压縮材料如封闭式(closed cell)泡沫带。
在一实施例中,第一层为开放式聚氨酯(PU)泡沫带。PU泡沬 带或可以是醚基PU或是酯基PU,但也可使用其它适当的泡沫带可压 縮层如聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沬、或EVA泡沫。然而,优选实施例使 用醚基泡沫带,因为在遭受潮湿时其性能优于酯基PU泡沫。换言之, 酯基PU泡沬可为潮湿损坏,而醚基PU泡沫在潮湿条件下通常更结实。 另外,泡沫层具有预先确定的密度,其通常在约1 lb/ft3到约3 lb/ft3的范围内,但在优选实施例中,密度为约2 lb/ft3。干燥嵌 入物14还具有预定的极限抗张强度,以防止在生产期间断裂。概言 之,对于具有可压縮层和遇水膨胀层的干燥嵌入物,抗张强度的大部 分是由遇水膨胀层提供。对干燥嵌入物14每厘米宽度W或更大宽度, 干燥嵌入物的极限抗张强度为约20牛顿,最好为约30牛顿。
干燥嵌入物14最好具有遇水膨胀速度,使得遇水可膨胀物质的 大部分膨胀高度在暴露给水的约120秒或更短时间内完成,最好在约 90秒或更短时间内。另外,对于蒸馏水,千燥嵌入物14最好具有约 18mm的最大膨胀高度,对于5%离子水溶液即盐水,最好具有约8mm 的最大膨胀高度。当然,也可使用具有其它适当最大膨胀高度的干燥 嵌入物。
第一层14a在装配期间可被压縮,使得其提供预定的法向力,以 阻止光波导12被容易地沿管18纵向放置。干燥嵌入物14最好具有 约5mm或更小的未压縮高度,以使管直径和/或光缆直径最小。当然, 任何适当的高度h可被用于干燥嵌入物14。另外,干燥嵌入物14的 高度h在整个宽度范围内不必是常数,即可变化,从而与光波导的截
面形状一致并提供改进的衬垫以改善光学性能(图10)。第二层14b 是遇水膨胀层如带,其阻止水在管18内移动。
干燥嵌入物14的压缩实际上是干燥嵌入物14的局部最大压缩。
在图1的例子中,干燥嵌入物14的局部最大压縮出现在跨越直径的
光纤带堆的边角处。计算图1中的干燥嵌入物的压縮百分比要求知道
管18的内径、光纤带堆的对角线D尺寸、及干燥嵌入物14的未压縮 高度h。作为例子,管18的内径为7. lmm,光纤带堆的对角线D为 5. lmm,干燥嵌入物14跨直径的未压缩高度h为3.0mm (2X1.5mm)。 将对角线D(5. lmm)与干燥嵌入物14跨直径的未压縮高度h (3. Omm) 相加产生未压縮尺寸8. lmm。当将光纤带堆和干燥嵌入物14放入具 有7. lmm内径的管18内时,干燥嵌入物总共被压縮l腿(8. lmm— 7. lmm)。因此,干燥嵌入物14跨管18的直径被压縮了大约30%。
图2a为三种不同干燥嵌入物14的示例性压縮曲线200、 202和 204。具体地,曲线200和202代表两种不同的干燥嵌入物,其每一 种均具有可压縮开放式醚基PU泡沫层和遇水膨胀层,两层的高度分 别为约1.5mm和约1.8mm。另一方面,曲线204代表具有高度均为约 1.8mm的可压缩开放式酯基PU泡沫层和遇水膨胀层的干燥嵌入物。 通过将干燥嵌入物样品放置在两个具有约2.2英寸直径的圆板之间 而产生压縮曲线,同时使用Instron机器测量压缩样品所需要的力。
如图所示,所有三种干燥嵌入物的压缩曲线在压缩范围内均总体 上为非线性的。但概括地说,压縮曲线200、 202、 204直到约0.70mm 还具有大致线性的压縮。在一实施例中,用约10牛顿的力,干燥嵌 入物14具有约1. Omm或更小的压縮。概言之,当遇水膨胀层相对不 可压縮时,泡沫层被压縮。
在其它实施例中,在管组件10中,干燥嵌入物14的第一层14a 未被压縮,但如果光波导移动被发动则开始压縮。其它变化包括将一 部分干燥嵌入物14附着或结合到管18。例如,粘合剂、胶水、合成 橡胶、和/或聚合物14c被布置在干燥嵌入物14的一部分表面上,其 与管18接触以将干燥嵌入物14附着于管18。另外,可能关于光波导进行螺旋状地巻绕干燥嵌入物14,而不是纵向布置。在另外的实 施例中,关于一个或多个光波导12可形成两个或多个干燥嵌入物, 如放置在管18内的两对半。
在优选实施例中,短效的胶水/粘合剂被用于将缆芯15和/或干燥嵌入物14与管18接合。胶水/粘合剂或类似物质被施加到干燥嵌 入物14的径向外表面,例如,在生产过程期间。短效的胶水/粘合剂 被施加,同时被加热或熔化到干燥嵌入物14的外表面,接着在光缆 被淬火或冷却时其被冷却或冻结。作为例子,适当的短效胶水可从新 泽西州Bridgewater的National Starch and Chemical Company在 商品名LITE-LOK 70-003A下获得。短效胶水或其它适当的粘合剂/ 材料可被施加在小滴中,其具有连续的或间断的结构,如图2b-2d所 示。例如, 一个或多个粘合剂/胶水小滴可以是沿干燥嵌入物纵向施 加、纵向间隔开的小滴、沿干燥嵌入物的纵轴的Z字形小滴、或任何 其它适当的结构。
在一应用中,多个短效的胶水/粘合剂或类似物的小滴被施加到 干燥嵌入物14。例如,三个连续的或非连续的小滴可按这样的位置 布置,使得当干燥嵌入物关于光纤带堆形成时,小滴相互之间间隔 120度。同样,四个小滴可被布置,使得当干燥嵌入物关于光波导形 成时,它们相互之间间隔90度。在具有小滴沿纵轴间隔开的实施例 中,小滴可具有约20mm和约800mm或更多的纵向间隔S。当然,也 可使用其它适当的间隔。另外,小滴可被断续地施加,以使所要求的 材料最少,从而降低生产支出,同时还提供足够的接合/粘附。
由于组件10未被填充以触变材料,管可能会变形或坍陷,从而 形成椭圆形的管,而不是圆形的管。2003年5月30日申请的美国专 利申请10/448,509,其公开内容通过引用组合于此,其讨论了管由 双峰聚合材料形成的干管组件,管具有预定的平均椭圆度。如在此使 用的,椭圆度是管18的大直径D1和小直径D2的差除以大直径,然 后乘以IOO,从而将椭圆度表示为百分比。双峰聚合材料包括具有至 少第一聚合材料和第二聚合材料的材料,其在双反应器工艺中生产,
其中第一聚合材料具有相对高的分子量,第二聚合材料具有相对低的 分子量。该双反应器工艺提供想要的材料特性且不应与单柱反应器聚 合物混合相混淆,后者在混合中兼顾两种树脂的特性。在一实施例中, 管具有约10%或更小的平均椭圆度。作为例子,管18由HDPE形成,
其可从密歇根州的Midland的Dow Chemical Company在商品名 DGDA-2490 NT下获得。
图3示出了各种管结构的标准化的光纤带拔力(N/m)。光纤带拔 力测试测量从10米长的光缆发动光纤带堆的移动所要求的力。当然, 该测试可相等地应用到松散或成束光波导。具体地,从管拔拉光纤带 堆,发动移动所需要的力被除以光缆长度,从而使光纤带拔力标准化。 作为用于比较的基线,柱30示出了在填充以传统润滑脂(触变材料) 的管(图ll)中,120根光纤的光纤带堆的光纤带拔力,其为约4.8 N/m。柱32示出了在144根光纤的光纤带堆(图12)周围仅具有遇 水膨胀带的传统干管设计的光纤带拔力,光纤松散地布置在管中。具 体地,柱32示出了 144光纤带堆的光纤带拔力,其为约0. 6 N/m。 因而,传统干管设计(图12)具有约为填充以传统润滑脂的管(图 11)的光纤带拔力的12%的光纤带拔力,其对于适当的光缆性能是 不足够的。
柱34、 36、 38和39代表根据本发明的管组件。具体地,柱34 示出了具有干燥嵌入物14的管组件10的144光纤堆的光纤带拔力, 其中干燥嵌入物的未压缩高度h为约1.5mm,干燥嵌入物14的压缩 为约0%。在该实施例中,柱34示出了约1.0N/m的光纤带拔力,其 相对于传统干管具有令人惊奇的改善。柱36和38代表了管组件10 内的干燥嵌入物14被压縮的结构,其从原始高度压缩到平均压縮后 高度。更具体地,柱36代表与柱34类似的管组件的光纤带拔力,预 期该实施例中干燥嵌入物14被压縮约30%。在该实施例中,柱36 示出了约2. 7N/m的光纤带拔力。柱38代表具有干燥嵌入物14的管 组件的144光纤带堆的光纤带拔力,其中干燥嵌入物的未压縮高度h 为约3mm,其在管内大约被压缩30%。在该实施例中,柱38示出了
约0. 5N/m的光纤带拔力。柱39代表具有干燥嵌入物14的管组件的 144光纤堆的光纤带拔力,其中干燥嵌入物的未压縮高度h为约 1.5mm,其被压缩17%并具有胶水小滴。在这种情况下,四个胶水小 滴沿干燥嵌入物纵向连续施加,使得它们间隔开90度。该实施例的 光纤带拔力为约4.0 N/m。如图所示,粘合剂/胶水小滴的应用增加 了光纤带拔力,而干燥嵌入物压縮较少。因而,根据本发明的概念, 干燥嵌入物14的压縮最好在约10%到约90%的范围内。当然,其它 适当的压缩范围也可提供想要的性能。但是,干燥嵌入物14的压缩 不应大到在任何光波导中导致不适当的光学衰减,且可因粘合剂/胶 水小滴的使用而得以最优化。优选地,光纤带拔力在约0.5N/m和约 5.0 N/m的范围内,最好在约l N/m到约4 N/m的范围内。
图4示意性地示出了用于根据本发明的管组件10的示例性生产 线40。生产线40包括至少一光波导开巻机41、干燥嵌入物开巻机 42、压縮工作台43、胶水/粘合剂工作台43a、捆绑工作台44、十字 头挤压机45、水槽46、巻线盘49。另外,管组件10可在其周围具 有护层20,从而形成如图5所示的光缆50。护层20可包括强度元件 19a和护套19b,其可在与管组件IO—样的生产线上生产,或在第二 生产线上生产。示例性的生产方法包括从各自的开巻机41和42开巻 放出至少一光波导12和干燥嵌入物14。为了清楚,只示出了光波导 12和干燥嵌入物14的开巻机中的一个;当然,生产线可包括任何适 当数量的开巻机来生产根据本发明的管组件和光缆。接着,干燥嵌入 物14在压缩工作台43被压缩到预定的高度h,且粘合剂/胶水在工 作台43a被施加到干燥嵌入物14的外表面。接着,干燥嵌入物14被 总体上放置在光波导12周围,捆绑工作台将一根或多根捆缚线巻绕 或缝合在干燥嵌入物14周围,从而形成缆芯15。其后,缆芯15被 馈送到十字头挤压机45,在那里,管18关于缆芯进行挤压,从而形 成管组件10。管18接着在水槽46中淬火,接下来,管组件10被巻 绕在巻带盘49上。如虚线框中所示,如果一生产线被设置来制造光 缆50,则强度元件19a被开巻机47开巻并邻近于管18放置,护套
1%被使用十字头挤压机48而关于强度元件19a和管18进行挤压。 其后,光缆50在巻绕在巻带盘49上之前通过第二水槽46。另外, 根据本发明概念的其它光缆和/或生产线也是可能的。例如,光缆和/ 或生产线可在管18和强度元件19a之间包括遇水膨胀带19c和/或铠 装;当然,其它适当光缆构件的使用也是可能的。
图6示出了具有如图3中所使用的类似管组件的光缆的光纤带接 合力。光纤带接合力测试用于在光缆于安装光缆期间遭受拉动时对施 加到光波导上的力进行模仿。尽管在光纤带拔力和光纤带接合力之间 的结果可能具有在同一范围内的力,但光纤带接合力通常是实际光缆 性能的较好指示。
既然这样,光纤带接合测试在输送管中模拟地下光缆安装,其通 过在250m长的光缆上施加600磅的张力,所述施加张力是通过将拉 滑轮放置在各自的光缆端部护层上。当然,在其它模拟中,其它适当 的负载、长度、和/或安装结构可被用于表征光纤带接合。接着,光 波导沿其长度上的力被从光缆端部测量。光波导上的力使用 Brillouin光学时域反射计(B0TDR)进行测量。确定曲线的最佳拟合
斜率使光纤带接合力标准化。
作为用于比较的基线,曲线60示出了在填充以传统润滑脂的光 缆(图11)中,具有120光纤的光纤带堆的光缆的标准化光纤带接 合力,其为约1.75N/m。曲线62示出了在144光纤的光纤带堆周围 具有遇水膨胀带的传统干管设计的光缆的光纤带接合力,光纤松散地 布置在管中(图12)。具体地,曲线62示出了 144光纤的光纤带堆 的标准化光纤带接合力,其为约0.15N/m。因而,传统干管设计(图 12)具有约为填充以传统润滑脂的管(图11)的光纤带接合力的9 %的光纤带接合力,其对于适当的光缆性能是不足够的。换言之,在 光缆护层的拉伸期间如在航空冰负载、航空跃步、光缆挖出、及光缆 安装期间的拉动期间,传统干管式光缆的光纤带堆很容易移位。
曲线64、 66、 68和69代表根据本发明的光缆。具体地,曲线 64示出了具有干燥嵌入物14的管组件10的144光纤堆的光缆的光
纤带接合力,其中干燥嵌入物的未压縮高度h为约1.5mm,干燥嵌入 物14的压缩为约0%。在该实施例中,曲线64示出了约0.80N/m的 光纤带接合力,其相对于图12的传统干式光缆具有令人惊奇的改善。 曲线66和68代表了管组件10内的干燥嵌入物14被压缩的光缆结构, 其从原始高度压縮到平均压縮后高度。更具体地,曲线66代表与曲 线64类似的光缆的光纤带接合力,预期该实施例中干燥嵌入物14被 压缩约30%。在该实施例中,曲线66示出了约2.8N/m的光纤带接 合力。曲线68代表具有干燥嵌入物14的管组件的光缆中144光纤带 堆的光纤带接合力,其中干燥嵌入物的未压縮高度h为约3mm,其在 管内大约被压縮30%。在该实施例中,曲线68示出了约0. 75N/m的 光纤带接合力。曲线69代表具有干燥嵌入物14的管组件的光缆中 144光纤带堆的光纤带接合力,其中干燥嵌入物的未压縮高度h为约 1.5mm,其在管内被压缩约17%并具有粘合剂/胶水小滴。在这种情 况下,四个胶水小滴沿干燥嵌入物纵向连续施加,使得它们间隔开 90度。如图所示,曲线69示出了类似约曲线66的光纤带接合力, 其为约约2.80 N/m,而干燥嵌入物压缩较少。因而,根据本发明的 概念,光纤带接合力在约0.5N/m和约5.0N/m的范围内较好,最好 在约1 N/m到约4 N/m的范围内。当然,其它适当的光纤带接合力范 围也可提供想要的性能。
另外,本发明的概念可与其它干燥嵌入物结构一起使用。如图7 中所示,干燥嵌入物74具有第一层74a和第二层74b,其包括不同 的适当类型的遇水膨胀物质。在一实施例中,两种不同的遇水膨胀物 质被布置在第二层14b中或其上,使得管组件10可用于多种环境和/ 或具有改善的阻水性能。例如,第二层14b可包括对离子化液体如盐 水有效的第一遇水膨胀成分76和对非离子化液体有效的第二遇水膨 胀成分78。作为例子,第一遇水膨胀材料为聚丙烯酰胺,第二遇水 膨胀材料为聚丙烯酸脂超吸收剂。此外,第一和第二遇水膨胀成分 76、 78可占据遇水膨胀带的预定部分。通过改变遇水膨胀材料,遇 水膨胀带可用于标准应用、盐水应用或二者均可。不同的遇水膨胀物
质的其它变化包括具有有不同膨胀速度、胶凝强度和/或粘合剂的遇 水膨胀物质。
图8示出了干燥嵌入物的另一实施例。干燥嵌入物84由三层形
成。层84a和84c为遇水膨胀层,其之间夹有可压缩的层84b,以提 供对至少一光波导的接合力。同样,干燥嵌入物的其它实施例可包括 其它变化如至少两可压縮层夹遇水膨胀层。两可压缩层可具有不同的 弹簧常数,以调整施加到至少一光波导的法向力。
图9示出了根据本发明另一实施例的具有层94a和94b的干燥嵌 入物94。层94a由封闭式泡沫形成,其具有至少一穿过其的穿孔; 层94b包括至少一遇水膨胀物质;当然,其它适当的材料可被用于可 压縮层。封闭式泡沫用作被动阻水材料,其阻止水移动,穿孔95允 许层94b的活化遇水膨胀物质朝向光波导径向向内移动。允许活化的 遇水膨胀物质径向向内移动以有效阻水的任何适当大小、形状和/或 型式的穿孔95均是可允许的。穿孔的大小、形状、和/或型式可根据 光纤带堆的边角光波导选择和布置,从而改善边角光波导性能。例如, 穿孔95可提供干燥嵌入物可压缩性的变化,从而调整光波导上的法 向力以维持光学性能。
图10示出了干燥嵌入物104,其图解了本发明的其它概念。干 燥嵌入物104包括层104a和104b。层104a由布置在层104b上的多 个非连续可压縮单元形成,而层104b是连续的遇水膨胀层。在一实 施例中,层104a的单元以正常的间隔布置,其通常与光纤带堆的铺 设长度相关联。另外,各单元具有随它们的宽度w变化而变化的高度 h。换言之,单元被成形以与它们想要包围的光波导的形状一致。
图13示出了光缆130,其是采用管组件10的本发明的另一实施 例。光缆130包括关于管组件10的护层系统137,以保护管组件10 免受压毁力和环境效应。在这种情况下,护层系统137包括遇水膨胀 带132,其由捆缚线(不可见)、 一对开伞索135、铠装带136、和护 套138固紧。铠装带136最好是滚巻形成。当然,也可使用其它适当 的制造方法。开伞索对135通常按间隔开180度、与铠装呈90度重
叠进行布置,从而阻止在使用期间在铠装带边缘上的开伞索的切断。
在优选实施例中,适于通过铠装带扯开的开伞索具有2003年8月29 日申请的美国专利申请10/652,046中公开的结构,其公开内容通过 引用组合于此。铠装带136或可是电介质或可是金属材料。如果使用 电介质铠装带,光缆还可包括金属丝,以使光缆可用于埋藏式应用中。 换言之,金属丝使光缆可上色。护套138通常包围铠装带136并对光 缆130提供环境保护。当然,也可使用其它适当的护层系统。
图14示出了光缆140。光缆140包括在护层系统142内形成缆 芯141的至少一光波导12和干燥嵌入物14。换言之,光缆140是无 管设计,因为接近缆芯141是通过单独切开护层系统142实现。护层 系统142还包括嵌入于其中、且间隔开180度布置的强度元件142a, 从而给予光缆一优先弯曲。当然,其它护层系统结构如不同类型、数 量、禾Q/或强度元件142a的放置均是可能的。光缆140还可包括布置 在缆芯141和护层142之间的一个或多个开伞索145,其用于扯开护 层142,从而允许技术工人能容易地接近缆芯141。
图15示出了具有多个关于中央元件151绞合的管组件10的光缆 150。具体地,管组件10与多个嵌条153 —起均关于中央元件151进 行S-Z绞合,并用一个或多个捆缚线(不可见)固紧,从而形成绞合 的缆芯。绞合的缆芯具有遇水膨胀带156,其在护套158挤压在其上 之前用捆缚线(不可见)固紧。可选地,芳族聚酰胺纤维、其它适当 的强度元件和/或阻水构件如遇水膨胀线均可关于中央元件151绞 合,从而形成一部分绞合的缆芯。同样,遇水膨胀构件如线或带可被 放置在中央元件151周围以阻止水沿光缆150的中部移动。光缆150 的其它变化可包括铠装带、内护套、和/或不同数量的管组件。
在所附权利要求的范围内,本发明的许多变化和其它实施例对 本领域技术人员而言将是显而易见的。例如,光波导可以各种光纤 带堆或结构的型式形成,如梯状剖面的光纤带堆。根据本发明的光 缆还可包括一个以上的螺旋形绞合的光管组件,而不是s-z绞合结 构。另外,本发明的干燥嵌入物可被如所示那样层压在一起或应用
为一个构件。因此,应该理解的是,本发明不限于在此公开的具体 实施例,在所附权利要求的范围内可进行修改和其它实施。尽管在 此采用了特定的术语,它们均一一般性的和描述性的意义使用,并 不用于限制的目的。本发明己结合基于硅石的光波导进行描述,但 本发明的创造性概念均可用于其它适当的光波导和/或光缆结构。例 如,本发明的干燥嵌入物适于其它类型的、在缆芯周围具有护层的 无管光缆。
权利要求
1、一种光管组件,包括管,该管具有内表面;至少一根光纤,该至少一根光纤布置在所述管内;至少一干燥嵌入物,该至少一干燥嵌入物包括两个单独部分,这两个单独部分是形成为长带的可压缩层和遇水膨胀部分,所述至少一干燥嵌入物布置在所述管内且包围所述至少一根光纤,其中所述至少一干燥嵌入物用于将所述至少一根光纤与所述管结合。
2、 根据权利要求1所述的光管组件,所述可压縮层是泡沫层。
3、 根据权利要求1所述的光管组件,所述至少一根光纤是光纤
4、 根据权利要求3所述的光管组件,所述可压縮层接触至少一 光纤带的一部分。
5、 根据权利要求1所述的光管组件,所述至少一干燥嵌入物具 有约5毫米或以下的未压縮高度。
6、 根据权利要求1所述的光管组件,其中所述至少一干燥嵌入 物衬垫所述至少一根光纤,由此将在1310 nm基准波长的光学衰减保 持在O. 4 dB/km以下。
7、 根据权利要求1所述的光管组件,所述至少一干燥嵌入物由 两个以上的单独部分形成。
8、 根据权利要求1所述的光管组件,所述光管组件是光缆的一 部分。
9、 根据权利要求1所述的光管组件,所述光管组件是包括强度 元件的光缆的一部分。
10、 根据权利要求1所述的光管组件,所述至少一根光纤具有 0. 5 N/m和5. 0 N/m之间的标准化拔力。
11、 一种光管组件,包括 管;至少一光纤带,该至少一光纤带布置在所述管内;至少一干燥嵌入物,该至少一干燥嵌入物包括两个单独部分,这 两个单独部分包括作为长带的可压縮层和遇水膨胀部分,所述至少一 干燥嵌入物布置在所述管内且包围所述至少一光纤带,使得所述可压 縮层接触所述至少一光纤带的一部分。
12、 根据权利要求ll所述的光管组件,所述可压縮层是泡沬。
13、 根据权利要求11所述的光管组件,在所述管内还包括多个 光纤带。
14、 根据权利要求11所述的光管组件,所述至少一干燥嵌入物 具有5亳米或以下的未压缩高度。
15、 根据权利要求11所述的光管组件,其中所述至少一干燥嵌入物用于将所述至少一光纤带与所述管结合,同时衬垫所述至少一光纤带,由此将在1310 nm基准波长的光学衰减保持在0. 4 dB/km以下。
16、 根据权利要求11所述的光管组件,其中所述可压縮层是开 放式泡沫,所述遇水膨胀部分面对所述管的内表面。
17、 根据权利要求11所述的光管组件,所述至少一干燥嵌入物 由两个以上的部分形成。
18、 根据权利要求11所述的光管组件,所述光管组件是光缆的 一部分。
19、 根据权利要求11所述的光管组件,所述至少一光纤带具有 0.5 N/m和5.0 N/m之间的标准化带接合力。
20、 根据权利要求11所述的光管组件,所述光管组件是包括强 度元件的光缆的一部分。
21、 一种制造光管组件的方法,该方法包括以下步骤 准备至少一光波导;准备至少一千燥嵌入物,所述干燥嵌入物包括两个或更多个单独 部分,所述两个或更多个单独部分是可压缩层和至少一遇水膨胀部 分;及靠近所述至少一光波导放置所述至少一干燥嵌入物,使得所述可 压缩层面对所述至少一光波导,由此形成芯;及 围绕所述芯挤压管。
22、 根据权利要求21所述的方法,其中所述至少一光波导是光 纤带的一部分,并且所述可压縮层接触所述光纤带的一部分。
23、 根据权利要求21所述的方法,其中所述准备至少一光波导的步骤包括准备多个光纤带并形成带堆。
24、 根据权利要求21所述的方法,还包括靠近所述管放置至少 一强度元件的步骤和围绕其挤压护套的步骤,由此形成光缆。
25、 根据权利要求21所述的方法,其中所述至少一光波导具有 0. 5 N/m和5. 0 N/m之间的标准化拔力。
26、 根据权利要求21所述的方法,还包括准备强度元件的步骤, 由此形成所述光管组件的一部分。
全文摘要
本发明公开了一种具有至少一光波导、至少一干燥嵌入物、及管的光管组件。在一实施例中,干燥嵌入物具有第一层和第二层。第一层为泡沫聚氨酯,第二层为遇水膨胀层,其中干燥嵌入物布置在管内且通常包围至少一光波导。
文档编号G02B6/44GK101339280SQ20071018772
公开日2009年1月7日 申请日期2003年11月12日 优先权日2002年12月19日
发明者乔迪·L.·格林伍德, 戴维·A.·塞登, 戴维·W.·基亚松, 托马斯·奥特曼, 贾森·C.·莱尔 申请人:康宁光缆系统有限公司
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