CN114325990A - 光缆及制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种包括承载芯部的光缆，承载芯部包括容纳至少一根光纤的纵向且径向延伸的槽，其中槽具有为被容纳在槽中的光纤提供小间隙且防止两根光纤相互粘结的宽度；槽具有等于或小于芯部半径的深度。

Description

光缆及制造方法

本分案申请是基于中国发明专利申请号201480080993.6(国际申请号PCT/EP2014/067268)、发明名称“光缆及制造方法”、申请日2014年8月12日的专利申请的分案申请。

背景

本发明总体上涉及光接入网。更具体地，本发明涉及一种光缆以及制造该光缆的方法。

现有技术

众所周知，光纤到X(FTTx)是使用光纤来提供用于实现最后一里通信的全部或部分本地回路的任何宽带网络架构的通称。术语FTTx是从FTTN(光纤到邻里)到FTTD(光纤到桌面)的多种光纤布置方案的概括。

光缆被用于接入网络和FTTx。这些光缆—也被称为“引入光缆”—应当提供对光纤的良好保护，同时允许容易接近光纤。它们应当适合于通过拉动、推动或吹动被安装在管道中，或者适合架空安装。

已知的引入光缆的一个例子由WO 2009/070200公开。

FR 2 534 385公开了一种光缆，该光缆包括中空的圆柱形支撑体，从而形成松散地容纳一根或多根光纤的纵向空腔。该光缆包括几个被嵌入圆柱支撑体中且纵向地和关于光缆轴线对称地被设置的承载元件。纵向空腔在这几个承载元件之间径向地延伸，并且包含这几个承载元件的平面垂直于槽。支撑体由热塑性材料制成，例如聚乙烯。这几个承载元件例如由玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维制成。光缆受到例如由聚酯制成的带、以及例如由挤制塑料比如聚乙烯、聚氨酯、PVC等制成的外护皮的保护。例如，光缆具有直径2.8mm的圆柱支撑体，以及深1.7mm，宽1.5mm的槽。

EP 0 21 6 548涉及一种光缆，所述光缆包括：定义了纵向延伸表面槽的细长芯部构件，至少一根光纤位于所述槽中；以及封闭该槽的装置。芯部构件由玻璃纤维增强塑料棒制成。芯部具有至少40000N/mm2的模量,该模量越高越好。所述纤维是芳纶纤维(比如Kevlar-RTN)或碳纤维。树脂是聚酯基材料。所述槽接收被收纳在宽松管中的光纤。当被安装在具有所述轮廓的槽中时，已经发现能获得可靠的光纤余量。围绕所述芯部的外侧是复合塑料护皮，包括纵向带(例如，聚乙烯带)、织纱缠料或绑料(例如聚酯材质的)、以及挤制外护皮(例如，LDPE)。可能存在封闭所述槽的填料构件。根据该文献，有两个适合于所述芯部的尺寸：8mm和12mm。对于8mm的尺寸，所述槽是4mm深且3mm宽，但最好是2.5mm宽。对于12mm的尺寸，所述槽深度将在4至6mm之间，宽度在2.5mm至3.2mm之间。

发明内容

本申请人已经注意到，FR 2 534 385所公开的光缆具有由热塑性材料制成的圆柱支撑体和远离光缆轴线延伸的纵向空腔，空腔占用了圆柱支撑体横截面积的大部分，从而相应地减少实心区域。需要使用几个承载构件来提供具备布置该光缆所要求的充分机械特征的热塑性芯部。

被缠绕在圆柱支撑体和挤制外护皮之间的带的不利之处在于制造过程变得缓慢，且不能在单次操作中被执行。

EP 0 216 548公开了在管中收纳光纤，然后将该管***芯部上的具有相应直径的槽。所以，接近光纤是相当困难的，要求接近所述管并且从芯部的槽中抽出所述管，然后切开或打开该管。另外，由于光缆的尺寸相当大，所以光缆难以通过推、拉或吹的方式被安装在管道中。

申请人已经注意到EP 0 21 6 548所公开的光缆包括在圆柱支撑体和挤制外护皮之间的两个非挤制层。这是不利的，因为制造过程变得缓慢，且难以在单次操作中被执行。

申请人针对该问题提出了一种适合安装在小管道或存在阻碍的管道中的具有小直径的光缆，从而确保光纤不发生微弯，同时使光纤容易被接近。

根据本发明，一种光缆具有作为强度构件的承载芯部，所述芯部具有带一定宽度的槽，从而为将被容纳在槽中的光纤提供小间隙配合；所述槽具有等于或小于芯部半径的深度。所述槽的有限尺寸允许制造小直径光缆。根据本发明，所述槽的深度允许光纤沿径向移动一定距离，所以光纤余长(EFL)被正确地设置。光纤的过度弯曲和/或拉伸被避免，所以所述光纤保持最佳的传输特性。

优选地，本发明的光缆包括通过连续过程(比如挤制或拉挤成型)进行制造和组装的元件。这允许光缆通过一种比现有制造方法更简单且更容易的过程被制造。

根据第一方面，本发明提供一种包括承载芯部的光缆，所述芯部包括容纳至少一根光纤且纵向地和径向地延伸的槽，其中

所述槽具有的宽度为被容纳在槽中的光纤提供小间隙且防止两根光纤相互粘结；

所述槽具有等于或小于芯部的半径的深度。

有利地，护皮被布置在相对于芯部的径向外侧位置，该护皮优选地是一种挤制护皮。

对于本发明的说明书和权利要求，除非另有说明，所有表达数量、数目、百分比等等的数字在所有情况下都将被理解为被术语“约”所修饰。同样，所有的范围都包括被公开的最大值和最小值的任意组合，以及包括可能在本文中被具体地指出或没有被指出的在上述范围内的任意中间范围。

优选地，所述芯部具有大致圆形的截面。

优选地，所述芯部的直径是槽宽度的至少四(4)倍。

所述芯部优选地由纤维增强塑料(FRP)制成。

根据本说明书和权利要求的光纤总体上包括被包壳包围的芯部以及一或两个涂层，所述芯部和包壳优选地由玻璃制成。直接接触光学波导的涂层被称为“第一涂层”或“主涂层”，叠置在第一涂层上的涂层被称为“第二涂层”或“次涂层”。典型地，所述第一和第二涂层由聚合材料制成，比如可UV固化的丙烯酸酯聚合物。

作为“承载芯部”，它意味着光缆芯部适合于承担相当数量的被施加给光缆的压力和张力负荷。

优选地，承载芯部承担大部分的被施加给光缆的压力和张力负荷。

有利地，所述芯部由具备至少40GPa弹性模量的材料制成。该特征允许所述芯部提供具备合适强度的光缆，从而在没有额外支撑物的情况下被安装到管道内以及作为自支撑式光缆被用在空中架设应用中。

有利地，所述芯部具有最多3mm的直径，优选大于1.9mm的直径。所获得的光缆具备2.5mm至5mm的直径。缩小的尺寸允许容易安装在小管道或受阻管道中，并且在架空安装的情况下减少由于风力和结冰所导致的负载。

所述光纤是190/200或250微米标称直径光纤，或者高达900微米标称直径的紧包光纤，同时据此选择芯部直径。

在本发明的光缆的槽中的所述光纤是单模或多模光纤。

优选地，一根或两根光纤被容纳在本发明的光缆的槽中。

本发明的光缆的槽具有的宽度能够在光纤被***该槽时在不引发干涉的前提下为光纤提供小间隙收纳。优选地，槽宽度至少是光纤直径的1.1倍。

有利地，本发明的槽的宽度选择为使得承载芯部的实体横截面尽可能地大。同样，本发明的槽的宽度选择为防止两根光纤在槽中相互粘结；优选地，所述槽宽度小于光纤直径的2倍，更优选地是光纤直径的1.5倍，再优选地是光纤直径的1.3倍。

优选地，对具有250μm标称直径的光纤而言，所述槽宽度不大于375μm，更优选地不大于325μm，再优选地不大于280μm。

因为本发明的光缆的槽具有等于或小于芯部半径的深度，所以被收纳在槽中的光纤与芯部中央轴线错开，因此提供光纤余长(EFL)。

优选地，所述槽的底部被定形为大致半圆的轮廓，所以光纤能够以稳定而服帖的形式被放置。

所述槽有利地能包含遇水膨胀材料。

优选地，粘合剂层***置在芯部和护皮之间，从而保证芯部与护皮之间更好地粘合。粘合剂层能够是一种基于热塑性粘合剂的热熔粘合剂，优选地是一种丙烯酸树脂或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

有利地，所述护皮被配置以使得存在指示所述槽在芯部中位置的标记。

在一个实施例中，所述标记是在护皮的外表面上对应于所述槽的纵向长度的扁平化纵向延伸区域。

在一个替代实施例中，所述槽的位置的标记是有色线，比如墨线。

本发明的光缆还包括额外的纵向延伸增强结构。

所述额外的增强结构包括被嵌入芯部或护皮内的两根杆或纱，优选地位于垂直槽深度的平面内。

所述额外的增强结构包括***置在芯部与护皮之间的增强层。在芯部与护皮之间存在粘合剂层的情况下，所述额外的增强层被设置在粘合剂层的径向外侧位置。

根据第二方面，本发明提供一种制造光缆的方法，包括：

提供承载芯部，所述芯部包含被配置以容纳至少一根光纤的纵向且径向延伸的槽，其中所述槽具有的宽度能为被容纳在槽中的光纤提供小间隙且防止两根光纤互相粘结；所述槽具有等于或小于芯部半径的深度；

在所述槽中收纳至少一根光纤；

将光缆缠绕成线圈，同时将所述纵向槽的开口定向为关于该线圈径向向外。

优选地，在将光缆缠绕成线圈之前，在芯部上施加护皮。更优选地，所述护皮通过挤制(优选通过管材挤制)被施加。

优选地，在所述护皮上形成指示所述槽的位置的标记。

将具有外向槽的光缆缠绕成指定直径的线圈，提供一种具有受控光纤余长的光缆，所述光缆适合于在布置和操作期间保护光纤或多根光纤免于应力，当预见到在光缆放置和操作期间的显著光缆应变时这是尤其有利的，例如在空中架设应用的情况下。

附图说明

本发明将通过下面以示例而不是限制的方式被给出的详细描述并参考附图变得更加清楚，其中：

图1a和1b是根据本发明第一实施例的光缆的剖视图和轴测图；

图2a和2b是根据本发明第二实施例的光缆的剖视图和轴测图；

图3a和3b是根据本发明第三实施例的光缆的剖视图和轴测图；

图4a和4b是根据本发明第一实施例的光缆的剖视图和轴测图；

图5a和5b画出了根据本发明实施例的两种具有不同宽度的槽的光缆芯部。

具体实施方式

图1a和1b示意性地画出了根据本发明第一实施例的光缆。

光缆10包括带有槽12的承载芯部11，一根或多根光纤15a，15b被容纳在槽中。光缆10优选地还包括相对于芯部11被布置外侧位置的护皮或护套13。

承载芯部11优选地具有基本弯曲底部的截面。芯部11优选地由例如基于嵌入聚合树脂中的玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚对苯撑苯并二唑(PBO)纤维或类似物的任何一种的纤维增强复合材料或FRP制成。在示例中，芯部11基本上由具备50GPa弹性模量的玻璃钢GRP制成。

芯部11能通过拉挤成型、通过UV固化或任何其他已知技术进行制造。拉挤成型产生更规整的产品。

芯部11优选地具有圆形截面。但是，它能具有与圆形不同的截面，例如它能是椭圆形。

在图1a，1b的实施例中，单根光纤15a被容纳在槽12中。另一根光纤15b能够以关于光纤15a堆叠的方式被容纳在槽12中。光纤15能够是独立光纤、带状光纤或成束光纤。

在图1a，1b的实施例中，芯部11具有1.95mm的直径。

在图1a，1b的实施例中，槽具有0.975mm的深度。

优选地，槽12在芯部11的外表面开口，且开口是倾斜的以更容易引入光纤15a，15b。优选地，开口以0.08mm至0.15mm的半径被倒圆。在一个示例中，倒圆开口侧的半径是0.01mm。

为了避免水的纵向传播，所述槽12能包含遇水膨胀材料(未画出)。遇水膨胀材料层被设置成至少部分地覆盖槽12表面。额外地或作为一种替代，一根或多根遇水膨胀纱与光纤15a，15b一起被容纳在槽12中，优选在光纤的径向外侧位置。

优选地，芯部直径与槽宽度W之间的比值大于4。这对于架空安装而言尤其有利，其中当以预定的跨距架设后相当大的芯部截面能在风力和结冰负载下限制光缆拉伸。

聚合物护皮13能被布置在芯部11的径向外侧。所述护皮13能被直接挤制在承载芯部11上。所述护皮13可以包括聚乙烯(PE)、交联PE、聚氯乙烯(PVC)、热塑性或热固性化合物—优选低发烟的且不含卤素的、脂族聚酰胺、尼龙、硅胶、橡胶等等。

护皮13的优选厚度从0.45至0.50mm。但是护套13的厚度能比上述范围更厚或更薄。

优选地，芯部11的外表面至少部分地涂覆有热熔粘合层18，热熔物例如能够基于乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)或乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)。

在本发明的实施例中，护皮13包括沿纵向延伸的平坦部分(或平坦纵向延伸区域)17。平坦部分17在穿过槽12的中心平面的平面的径向外侧延伸。因此，槽口基本上被设置在平坦部分的下方，并容易被识别。所以定位槽位置变得容易。这具有很多优点，包括在制造期间容易控制光缆(例如容易盘卷)或者容易定位耐拉线夹。为了从护皮的外表面定位槽的开口，能提供其他的或不同的标记，比如凹痕或墨线。

平坦部分17具有在0.5mm至0.9mm之间的宽度。在一个示例中，平坦部分17大约0.77mm宽，因此使得在该平坦部分中的光缆直径减少了0.05mm。

薄的聚合物层(例如，基于EEA或EVA)能被设置在承载芯部11的外表面上，从而改善护皮13的粘合。

如之前所述，外护皮13能由暴露给高温源时低发烟且基本上不散发卤素的热塑性或热固性化合物制成。优选地，由于制造所用的材料或者因为额外地喷涂合适的抗摩擦剂，护皮外表面具有受限的摩擦系数(0.08-0.15)。

根据本发明的光缆10能够从通过挤制或拉挤成型所得到的承载芯部11开始制造，优选地以连续的过程进行制造。在制造过程期间，光纤15a(15b)被***槽12内，然后护皮13通过挤制被施加。在槽的位置被平坦部分(17)所标记的情况下，护皮优选地通过管材挤制被制造。

优选地，光缆制造过程包括将光缆缠绕成线圈、同时将所述纵向槽的开口定向成关于所述线圈径向向外的步骤，其中直径受控的滚轮被用于卷制所述光缆。这产生一种具有合适光纤余长(EFL)的光缆。

“光纤余长”意味着由下面的公式所给出的值

L_f是光纤的长度

L_t是容纳光纤的光缆的长度

具体地，EFL的量取决于光缆经过的滚轮的直径。例如，具有200mm直径的滚轮能提供具有1.2％EFL的光缆；具有100mm直径的滚轮能提供具有2.4％EFL的光缆；具有50mm直径的滚轮能提供具有4.7％EFL的光缆；具有40mm直径的滚轮能提供具有5.8％EFL的光缆。

根据本发明的光缆是自支撑的，它能够有利地用作至少10m(有利地是50-150m)跨距的引入光缆。除了提供良好的光纤保护，本发明的光缆的小直径允许更好的空中机械性能，因为它提供比市面上已有的其他引入光缆更小的风阻。

所述光缆也能在没有探针引导器的情况下通过拉动或推动被安装到管道内。

另一个优点是它容易安装连接器。这是因为承载芯部作为一种防止光纤发生极小直径弯曲的抗弯刚体。

图2a和2b画出了根据本发明的光缆的第二实施例。所述光缆以数字20表示。第二实施例的光缆的相同或相似的部分已经以类似于第一实施例的数字表示，其中第一位数字是“2”而不是“1”。

图2a，2b的光缆20总体上类似于图1的光缆，细节描述将不再被重复。区别在于光缆20还包括两根增强元件24。优选地，每个增强元件的中心位于垂直于槽22的深度D的平面内。优选地，每个增强元件24距离承载芯部21相同的距离。

增强元件24能够是一对杆或纱的形式。它们能够包括芳纶纱或玻纤。

增强元件24能够具有从0.3至1mm的直径。

有利地，薄的聚合物层(例如包含EEA或EVA)能被设置在增强元件24上，以改善与芯部材料的粘合。

图3a和3b画出了根据本发明的光缆的第三实施例。该光缆以数字30表示。第三实施例的光缆的相同或相似的部分已经以类似于第一实施例的数字表示，其中第一位数字是“3”而不是“1”。

图3a，3b的光缆30总体上类似于图1的光缆，细节描述将不再被重复。区别在于光缆30还包括两根增强元件34。优选地，每个增强元件34的中心位于垂直于槽32的深度D的平面内。优选地，每个增强元件34距离承载芯部31相同的距离。

增强元件34能够是一对杆或纱的形式。它们能够包括芳纶纱或玻纤。

增强元件34能够具有从0.3至1mm的直径。

有利地，薄的聚合物层34’(例如包含EEA或EVA)能被设置在增强元件34上，以改善与护皮材料的粘合。

图4a和4b画出了根据本发明的光缆的第四实施例。该光缆以数字40表示。第四实施例的光缆的相同或相似的部分已经以类似于第一实施例的数字表示，其中第一位数字是“4”而不是“1”。

图4a，4b的光缆40总体上类似于图1的光缆，细节描述将不再被重复。区别在于根据第四实施例的光缆40还包括在承载芯部41和护皮43之间的纵向延伸增强层44。替代地，层44能够被螺旋地缠绕。优选地，圆柱元件44具有从0.3至1mm的厚度。

有利地，薄的聚合物层(例如包含EEA或EVA)能被设置在增强元件44的内表面和/或外表面上，以改善与芯部材料和/或护皮材料的粘合。

图5a画出了具有宽度为W的槽52的芯部51，并容纳具有直径Y的光纤55。W是Y的1.1倍，从而在光纤55被***槽52后，在不引发干涉的情况下提供光纤在槽中的小间隙容纳。

在图5b中，W是Y的1.5倍，从而防止两根光纤55a和55b彼此粘结。两根被共同容纳在芯部槽中的光纤的粘结的可能性也取决于光纤涂层和芯部材料的摩擦系数，如果有至少部分地覆盖槽表面的遇水膨胀材料的话，还取决于遇水膨胀材料的摩擦系数，所以应当据此选择合适的宽度W。

Claims (20)

1.一种光缆，所述光缆包括承载芯部，所述承载芯部包括容纳至少一根光纤的纵向且径向延伸的槽，其中

所述槽具有的宽度为容纳在所述槽中的光纤提供小间隙且防止两根光纤相互粘结；和

所述槽具有的深度等于或小于所述芯部的半径。

2.根据权利要求1所述的光缆，还包括被布置在相对于所述芯部的径向外侧位置的护皮。

3.根据权利要求2所述的光缆，其中所述护皮是挤制护皮。

4.根据权利要求1所述的光缆，其中所述芯部具有大致圆形的截面。

5.根据权利要求1所述的光缆，其中所述芯部的直径是所述槽的宽度的至少四倍。

6.根据权利要求1所述的光缆，其中所述芯部由纤维增强塑料(FRP)制成。

7.根据权利要求1所述的光缆，其中所述芯部由具备至少40GPa弹性模量的材料制成。

8.根据权利要求1所述的光缆，其中所述芯部具有最多3mm的直径。

9.根据权利要求1所述的光缆，其中所述芯部具有大于1.9mm的直径。

10.根据权利要求1所述的光缆，所述光缆具有2.5mm至5mm的直径。

11.根据权利要求1所述的光缆，其中一根或两根光纤被容纳在所述槽中。

12.根据权利要求1所述的光缆，其中所述槽的宽度至少是所述光纤的直径的1.1倍。

13.根据权利要求1所述的光缆，其中所述槽的宽度小于所述光纤的直径的2倍。

14.根据权利要求1所述的光缆，其中所述槽包含遇水膨胀材料。

15.根据权利要求2所述的光缆，其中粘合剂层***置在所述芯部和所述护皮之间。

16.根据权利要求2所述的光缆，其中所述护皮被配置以使得存在指示所述槽在所述芯部中位置的标记。

17.根据权利要求1所述的光缆，还包括额外的纵向延伸的增强结构。

18.一种制造光缆的方法，包括：

提供承载芯部，所述承载芯部包括被配置成容纳至少一根光纤的纵向且径向延伸的槽，其中所述槽具有的宽度为被容纳在所述槽中的光纤提供小间隙且防止两根光纤互相粘结；所述槽具有等于或小于所述芯部的半径的深度；

在所述槽中收纳至少一根光纤；

将所述光缆缠绕成线圈，同时将纵向的所述槽的开口定向为关于所述线圈径向向外。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括在将所述光缆缠绕成线圈之前在所述芯部上施加护皮的步骤。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述护皮通过挤制被施加。

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