DE2929968A1

DE2929968A1 - Lichtwellenleiter und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2929968A1
Application number: DE19792929968
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Ing Martin
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1979-07-24
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1981-02-12

Description

Lichtwellenleiter und Verfahren zu seiner Herstellung
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.
Unter "Lichtwellenleiter" 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.
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.
Außerdem besteht auch dann die Gefahr der Zerstörung der Glasfaser, da das relativ spröde Material leicht bricht.
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).
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.
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.
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.
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 ein Metallrohr aus einem Material angeordnet ist, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient etwa demjenigen der Glasfaser entspricht.
Bei einem derartigen Lichtwellenleiter fängt das Metallrohr Zugbeanspruchungen im wesentlichen ab, wobei die Wandstärke des Metallrohres sehr dünn gewählt werden kann. Die Glasfaser kann durch die Anbringung der geschäumten, also weichen und kompressiblen Schicht im Falle einer Biegebeanspruchung innerhalb des Metallrohrs ausweichen, so daß die Gefahr, daß die Glasfaser bricht, stark verringert ist. Durch die aus geschäumter Schicht und Metallrohr gebildete Ummantelung ist die Glasfaser wirksam gegen Feuchtigkeit und Verschmutzungen geschützt. Gegenüber einer aus massivem Silikongummi bestehenden Schicht ergibt sich außerdem bei gleichen Abmessungen eine Materialersparnis.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Lichtwellenleiters nach der Erfindung mit teilweise entfernten Schichten. In Fig. 2 ist ein Schnitt durch Fig. i längs der Linie II - II dargestellt. Fig. 3 gibt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung des Lichtwellenleiters wieder.
Mit 1 ist ein Lichtwellenleiter - im folgenden kurz LWL genannt - bezeichnet, der aus einer Glasfaser 2, einer darüberliegenden Schicht 3 und einem über dieser angeordneten Metallrohr 4 besteht. Ein solcher LWL wird für die Nachrichtenübertragung mittels optischer nullen, also zur Ubert~agung 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.
leber 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.
Nach dem Verlassen des extruders 5 wird um die mit der Schicht 3 versehene Glasfaser ein von einer Spule 7 ablaufendes, sehr dünnes Metallband 8 zum Schlitzrohr längseinlaufend herumgeformt. Dieses Schlitzrohr wird mit einer Schweißeinrichtung 9 an den längsverlaufenden und aneinanderstoßenden Kanten verschweißt und anschließend in einer Zieheinrichtung 10 bis zur Auflage auf der Oberfläche der Schicht 3 heruntergezogen. Der fertige LWL l kann dann auf eine Spule 11 aufgewickelt oder gemeinsam mit anderen parallel hergestellten LWL direkt zu einer Kabel seele verarbeitet werden.
Über dem glatten Metallrohr 4 kann zusätzlich ein gewellt es Metallrohr angebracht werden, durch welches der LWL 1 eine erhöhte radiale Belastbarkeit erhält, ohne daß seine Biegbarkeit beeinträchtigt wird. Falls es gewünscht wird, besteht weiterhin die Möglichkeit, die geschäumte Schicht 3 mit dem Metallrohr 4 zu verkleben, wozu vor der Formung des Metallrohres ein ent- sprechender Kleber auf die Oberfläche der Schicht 3 aufzubringen wäre.
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.
Für die Schicht 3 kann jedes beliebige, aufschäumbare Material verwendet werden. Es ist hier insbesondere möglich, auch solche Materialien zu verwenden, die in der herkömmlichen Nachrichtentechnik aus elektrischen Gründen nicht eingesetzt werden können.
Geeignete Materialien sind beispielsweise Polyäthylen, Polyurethan und auch Silikongummi. Beim Einsatz von Silikongummi erhält die Schicht zusätzlich noch eine gewisse Elastizität.
Für das Metallrohr 4, dessen Zugfestigkeit größer als die der Glasfaser 2 sein muß, wird beispielsweise ein Metall benutzt, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient in der Größenordnung des Ausdehnungskoeffizienten einer Glasfaser liegt. Quarzglas kann beispielsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 5 x 10 7 oC haben. Der Ausdehnungskoeffizient von Invarstahl mit 65 % Eisen und 35 % Nickel liegt etwa bei 15 x 10-7 7 OC, Andere Metalle mit ähnlich bemessenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind ebenfalls für das Metallrohr 4 einsetzbar.
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Claims

Patentansprüche 1. 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, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Schicht (3) aus geschäumtem Kunststoff besteht, und daß unmittelbar über der geschäumten Schicht (3) ein Metallrohr (4) aus einem Material angeordnet ist, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient etwa demjenigen der Glasfaser (2) entspricht.
2. Lichtwellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (4) glatt ausgeführt ist, und daß über dem Metallrohr (4) zusätzlich ein quer gewelltes Metallrohr angebracht ist.
3. Lichtwellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäurnte Schicht (3) mit dem Metallrohr (s) verklebt ist.
4. Lichtwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (4) aus einer Eisen-Nickel-Legierung, vorzugsweise mit 65 % Eisen und 35 X Nickel, besteht.
5. Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Glasfaser (2) im kontinuierlichen Durchlauf eine Schicht (3) aus geschäumtem Material aufgebracht wird, und daß anschließend ein an der Oberfläche der Schicht (3) anliegendes Metallrohr (4) um dieselbe herumgeformt wird.