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Lichtwellenleiter und Verfahren zu seiner Herstellung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtwellenleiter, bestehend
aus einer Glasfaser mit einer Ummantelung, die aus einer an der Glasfaser anliegenden
verformbaren Schicht und einer über dieser Schicht liegenden zugfesten Hülle aufgebaut
ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Lichtwellenleiters.
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Unter "Lichtwellenleitertt im Sinne der Erfindung soll also eine Glasfaser
verstanden werden, die zu ihrem Schutz über ihre gesamte Länge von einer Ummantelung
umgeben ist. Derartige Lichtwellenleiter werden für optische Kabel der Nachrichtentechnik
benötigt. Sie werden gemeinsam mit anderen Lichtwellenleitern in der Seele eines
Kabels zusammengefaßt und die Seele wird mit üblichen Verfahren mit einem Schutzmantel
versehen. Während der Herstellung des Kabels und auch bei dessen Verlegung sind
die Lichtwellenleiter erheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt, insbesondere
Zug- und Biegebeanspruchungen.
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Die zur Fortleitung des Lichts eingesetzten sehr dünnen Glasfasern
sind sowohl gegenüber hohen Zugkräften als auch gegen Biegung um kleine Radien sehr
empfindlich. Zu hohe Zugkräfte führen nicht nur zur Erhöhung der Dämpfungswerte
der Glasfasern sondern auch leicht zum Zerreißen derselben. Wenn eine Glasfaser
mit einem zu kleinen Radius gebogen wird, tritt im Bereich der Krümmung ein Teil
des zu übertragenden Lichts aus der Glasfaser aus, was ebenfalls zu einer Dämpfungserhöhung
führt.
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Außerdem besteht auch dann die Gefahr der Zerstörung der Glasfaser,
da das relativ spröde Material leicht bricht.
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Es ist daher bekanntgeworden, zur Herstellung eines Lichtwellenleiters
eine Glasfaser wellenförmig mit großem Schlag in einen Schlauch aus zugfestem Kunststoff
einzubringen (GB-PS 1,506,967).
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Durch auf einen solchen Lichtwellenleiter ausgeübte Zugbeanspruchungen,
wie sie beispielsweise bei der Herstellung einer Kabelseele auftreten, wird der
Schlauch belastet und gedehnt, während die wellenförmig verlaufende Glasfaser lediglich
gestreckt wird. Die Herstellung eines solchen Lichtwellenleiters ist sehr aufwendig,
insbesondere wenn größere Längen hergestellt werden sollen. Außerdem haben solche
Lichtwellenleiter den Nachteil, daß die Glasfaser an Verbindungs- und Endstellen
wieder ungeschützt ist, da der Schlauch vom Ende her über eine bestimmte Länge entfernt
werden muß. Die Gefahr, daß die Glasfaser bei der Montage abgebrochen wird, ist
dann sehr groß. Weiterhin ist die relativ lose in dem Schlauch liegende Glasfaser
nur schlecht gegen Feuchtigkeit und Verschmutzung geschützt.
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In letzter Zeit wird daher dazu übergegangen, die Glasfasern direkt
in eine Ummantelung einzubetten, die fest mit der Glasfaser verbunden ist Eine solche
Ummantelung besteht beispielsweise aus einer an der Glasfaser anliegenden massiven
Schicht aus Silikongummi und einer darüber angeordneten zugfesten Hülle, für die
beispielsweise Polyamid verwendet wird. Die Schicht aus Silikongummi ist zwar bei
Belastung verformbar, als Festkörper jedoch nicht kompressibel, Einem Ausweichen
der Glasfaser aus ihrer - beispielsweise zentrischen - Lage innerhalb der Ummantelung
sind daher Grenzen gesetzt, die durch die Verformbarkeit
des Silikongummis
gegeben sind. Die bei der Verarbeitung eines solchen Lichtwellenleiters zur Kabelherstellung
in der Kabelseele auftretenden Kräfte sind daher nur begrenzt durch Bewegungen der
Glasfaser im Querschnitt der Ummantelung abzufangen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lichtwellenleiter
anzugeben, der auf einfache Weise mit einer Ummantelung versehen werden kann, die
einen wirksamen Schutz gegenüber allen bei der Herstellung eines optischen Kabels
auftretenden mechanischen Beanspruchungen gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird für einen -Lichtwellenleiter der eingangs geschilderten
Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die verformbare Schicht aus geschäumtem
Kunststoff besteht, und daß unmittelbar über der geschäumten Schicht die Hülle aus
ungeschäumtem, mechanisch festem Kunststoff angeordnet ist.
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Bei einem derartigen Lichtwellenleiter fängt die aus mechanisch festem
Kunststoff bestehende Hülle Zugbeanspruchungen im wesentlichen ab. Die Glasfaser
kann durch die Anbringung der geschäumten, also weichen und kompressiblen Schicht
im Falle einer Biegebeanspruchung innerhalb der Hülle ausweichen, so daß die Gefahr,
daß die Glasfaser bricht, stark verringert ist.
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Durch die aus geschäumter Schicht und ungeschäumter Hülle gebildete
Ummantelung ist die Glasfaser außerdem wirksam gegen Feuchtigkeit und Verschmutzungen
geschützt. Gegenüber einer aus massivem Silikongummi bestehenden Schicht ergibt
sich außerdem bei gleichen Abmessungen eine erhebliche Materialersparnis.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Lichtwellenleiters nach der
Erfindung mit teilweise entfernten Schichten. In Fig. 2 ist ein Schnitt durch Fig.
1 längs der Linie II - II dargestellt. Fig. 3 gibt schematisch eine Vorrichtung
zur Herstellung des Lichtwellenleiters wieder.
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Mit 1 ist ein Lichtwellenleiter - im folgenden kurz LWL genannt -bezeichnet,
der aus einer Glasfaser 2, einer darüberliegenden Schicht 3 und einer über dieser
angeordneten Hülle 4 besteht.
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Ein solcher LWL wird für die Nachrichtenübertragung mittels optischer
Wellen, also zur Übertragung von Lichtsignalen, verwendet. Der Aufbau der Glasfaser
2 ist hier ohne Bedeutung. Es kann sich also um eine Multimodefaser oder auch um
eine Monomodefaser handeln und auch die Profilausbildung der Glasfaser ist beliebig.
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Über der schon bei ihrer Herstellung vorbehandelten und gegebenenfalls
mit einem schützenden Überzug versehenen Glasfaser 2 ist die Schicht 3 aus geschäumtem
Kunststoff angebracht, die beispielsweise im kontinuierlichen Durchlauf mit einem
Extruder 5 auf die von einer Vorratsspule 6 abgezogene Glasfaser 2 aufgebracht werden
kann. Aus dem Extruder 5 tritt dann die mit der geschäumten Schicht 3 versehene
Glasfaser 2 aus, wobei es mit heutigen Techniken ohne weiteres möglich ist, für
die Schicht 3 eine gewünschte Dicke einzustellen, die rund um die Glasfaser 2 gleichbleibend
ist.
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Die so beschichtete Glasfaser kann anschließend im gleichen Arbeitsgang
in einen weiteren Extruder 7 geführt werden, in welchem die Hülle 4 auf die geschäumte
Schicht aufgebracht wirdt Es ist jedoch auch möglich, Schicht 3 und Hülle 4 nahezu
gleichzeitig in einem Doppelextruder zu erzeugen. Ebenso könnte die Hülle 4 erst
später, in einem zweiten Arbeitsgang auf die Schicht 3 aufgebracht werden. Die aus
einem mechanisch festen Kunststoff bestehende Hülle 4 soll Zugbeanspruchungen von
der Glasfaser 2 fernhalten und gleichzeitig auch als mechanischer Schutz für dieselbe
dienen. Wenn das Material der Schicht 3 nach dem Verlassen des Extruders 5 noch
warm genug ist, kann die Hülle 4 nach dem Extrudieren mit dem geschäumtem Kunststoff
verkleben. Es ist jedoch auch möglich, hierfür eine besondere Klebschicht auf den
geschäumten Kunststoff 3 aufzubringen. Der fertige LWL kann dann auf eine Trommel
8 aufgewickelt werden.
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Er kann jedoch auch zusammen mit anderen LWL gleich zu einer Kabel
seele vereinigt werden.
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Neben der als bevorzugte Ausführungsform anzusehendenAufbringung der
geschäumten Schicht 3 mittels eines Extruders, sind selbstverständlich auch alle
anderen denkbaren Verfahren zur Erzeugung dieser Schicht anwendbar. So könnte für
die Schicht 3 beispielsweise auch ein entsprechend dickes, vorgefertigtes Band aus
geschäumtem Kunststoff um die Glasfaser 2 herumgewickelt oder längseinlaufend herumgeformt
werden.
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Als Material für den geschäumten Kunststoff der Schicht 3 können prinzipiell
alle schäumbaren Materialien verwendet werden. Es ist hier auch möglich, Materialien
einzusetzen, die bei herkömmlichen Adern der Nachrichtentechnik aus elektrischen
Gründen nicht verwendbar sind. Insbesondere eignen sich Polyäthylen, Polyurethan
und auch Silicongummi, die mit üblichen Verfahren aufschäumbar sind. Beim Einsatz
von Silikongummi wäre die geschäumte Schicht 3 gleichzeitig noch elastisch.
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Für die Hülle 4 aus mechanisch festem Kunststoff wird vorzugsweise
ein Polyamid eingesetzt.
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