DE3427406A1

DE3427406A1 - Lichtleiterkabel

Info

Publication number: DE3427406A1
Application number: DE19843427406
Authority: DE
Inventors: Charles Henry Lilburn Ga. Gartside III
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1983-07-28
Filing date: 1984-07-25
Publication date: 1985-02-07
Also published as: NL8402368A; GB8418801D0; JPS6057305A; FR2549970A1; GB2144237B; US4645298A; GB2144237A

Description

Lichtleiterkabel

Die Erfindung betrifft ein Lichtleiterkabel.

Ein Lichtleiterkabel enthält Mittel zum Schutz von einer oder mehreren optischen Fasern , und zwar während des Herstellungsverfahrens und während des nachfolgenden Einbaus sowie den Wartungsbedingungen. Das Kabel muß so konstruiert sein, daß übermäßige mechanische Belastungen von den optischen Fasern ferngehalten werden. Andernfalls können statische Ermüdungserscheinungen zum Bruch der optischen Fasern führen. Das Kabel muß ferner seitlichen BeIastungen widerstehen und darf nicht brechen. Es ist außerdem wünschenswert, für Wasserdichtheit des Kabels zu sorgen. In einigen Ausführungsformen erfolgt dies in Form eines Luftkerns, der durch ein trocknes Gas unter Druck gehalten wird, um den Eintritt von Wasser zu verhindern. Die neueren Entwicklungen gehen dahin, sogenannte gefüllte Kabel zu verwenden, wobei eine Füllverbindung in den Zwischenräumen des Kabels angeordnet ist, um den Eintritt und die Ausbreitung von Wasser zu verhindern. Von großer Bedeutung ist bei Lichtleiterkabeln, daß signifikante Druckspannungen auf den optischen Fasern bzw. den Lichtleiterelementen während der Herstellung , während des Einbaus und während der Lebensdauer des Kabels vermieden werden. Signifikante Druckkräfte können die optischen Fasern zum Einbeulen bringen, was zu vergrößerten Verlusten infolge von Mikrobiegungen der Lichtleiter führt.

Aufgrund der obigen Betrachtungen sind ausgesprochene Zwänge hinsichtlich der Wahl des Materials, der Konstruktion sowie des Herstellungsprozesses gegeben, um den obigen Anforderungen gleichzeitig zu entsprechen.

Es ist wünschenswert, Kabelkonstruktionen zur Verfugung zu haben, die einen Schutz gegen eine Vielfalt von äußeren Kräften und Einflüssen bieten, wobei die niedrigen Verlusteigenschaften der darin verwendeten optischen Fasern beibehalten werden sollen.

Der Erfinder stellt ein Lichtleichterkabel mit einer oder mehreren Einheiten zur Verfügung, die innerhalb eines Kabelmantels angeordnet sind. Mindestens eine Einheit weist ein längliches dielektrisches Verstärkungsglied mit einer daran angebrachten, im wesentlichen weichen Pufferschicht auf, welche Gummi oder ein anderes polymeres Material enthält. Ein oder mehrere optische Fasern sind schraubenlinienförmig um die Pufferschicht herum angeordnet. Die Einheit weist ferner ein darum geformtes Rohr aus polymerem Material auf, welches jedoch nicht in Kontakt mit den optischen Fasern ist. Die Zwischenräume zwischen dem Rohr sind gegebenenfalls mit einem wasserdichtenden Mittel gefüllt, typischerweise einem Gel. Das Material des polymeren Rohres ist so gewählt, daß es einen Modulus besitzt, der genügend niedrig ist, so daß beim Extrudieren des Rohrs um die optischen Fasern bei erhöhter Temperatur und nachfolgender Kühlung auf Raumtemperatur keine wesentlichen Druckspannungen auf die optischen Fasern eingegeben werden. In einer Ausführungsform sind eine oder mehrere Abstandsstränge oder Schnüre mit einem Durchmesser größer als die optischen Fasern ebenfalls schraubenlinienförmig um das längliche Verstärkungsglied angeordnet. Der Abstandsstrang hält einen Abstand zwischen dem länglichen Verstärkungsglied und dem Rohr aufrecht, wodurch im wesentliehen die optischen Fasern von Kontakt mit dem Rohr abgehalten werden. Die Einheiten weisen typischerweise nur dielektrisches Material auf. Eine oder mehrere der obigen Einheiten sind von einem Mantel umgeben, der zusätzliche Verstärkungsglieder oder andere Schichten, wie gewünscht, miteinander kombiniert. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erzeugen eines Abstands zwischen den optischen Fasern und dem mittigen Verstärkungsglied wird gezeigt, wobei

unterschiedliche mechanische Spannungen bei der ursprünglichen Herstellung zwischen diesen Teilen angelegt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben.
Dabei zeigt:

Fig. 1 eine einzelne Einheit gemäß Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Lichtleiterkabel mit sechs erfindungsgemäßen Einheiten, kombiniert mit einem Mantel, der einen Kern mit einem zentralen

Verstärkungsglied umgibt,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Lichtleiterkabel mit einer einzelnen Einheit kombiniert innerhalb eines Mantels mit zwei Schichten von Verstärkungs

gliedern,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Lichtleiterkabel mit drei Einheiten, die innerhalb eines Mantels mit einer einzelnen Schicht von Verstarkungsgliedern angeordnet sind,

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Lichtleiterkabel mit sechs Einheiten, die einen Mantel zum Schutz gegen Nagetiere sowie Blitzeinschlag aufweisen, Fig. 6 eine Seitenansicht einer Einzelheit aus

einem Lichtleiterkabel mit einem Abstandsstrang zwischen der Pufferschicht und dem Rohr, um einen Abstand für die optischen Fasern zu halten, und

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Kabel gemäß

Fig. 6.

Die nachfolgende Einzelbeschreibung betrifft einen Lichtleiter oder ein optisches Faserkabel. In der vorliegenden Erfindung werden die verschiedenen Erfordernisse an einen Lichtleiter zum Schutz einer oder mehrerer optischer Fasern durch einen erfindungsgemäßen Einheits-Entwurf gelöst. Die Basiseinheit 10 (Fig. 1) weist ein dielektrisches, längliches Verstärkungsglied 11, welches auch als mittiges Verstärkungsglied bezeichnet wird, auf, da es typischerweise entlang der mittigen Achse der Einheit verläuft. Dielektrisches Material ist zur Vermeidung von Lichtbogenbildung innerhalb der Einheit für den Fall von Blitzeinschlägen wünschenswert. Der Ausdruck "dielektrisch" bedeutet ein Material mit einem Volumenwiderstand größer als ein Ohm/cm. Materialien mit einem Widerstand größer als 10 Ohm/cm werden typischerweise für das mittige Verstärkungsglied verwendet. Fiberglas wird vorteilhaft als mittiges Verstärkungsglied verwendet, und zwar wegen der niedrigen Kosten und wegen des Ausdehnungskoeffizienten, der im wesentlichen dem von optischen Glasfasern gleich ist. Das Fiberglas wird typischerweise mit einem warm aushärtenden Epoxyd oder einem anderen Matrixmaterial imprägniert. Polyaramidfasern können ebenfalls verwendet werden.

Eine Pufferschicht 12 auf dem mittigen Verstärkungsglied 11 stellt ein Kissen für die optischen Fasern 13 dar, die schraubenlinienförmig um die Pufferschicht gewunden sind. In der vorliegenden Ausführung ist die Pufferschicht im wesentlichen glatt, d.h. ohne Nuten. Dadurch werden Herstellungsprobleme vermieden, die bei Ausführungen auftreten, bei denen es notwendig ist, jede Faser in eine Nut während des rasch ablaufenden Produktionsprozesses zu verbringen. Ein Rohr 15 umgibt die optischen Fasern 13 und das mittige Stützelement 11 und wird auch als Einheitsrohr bezeichnet. Das Einheitsrohr besteht aus einem Material mit einem passend niedrigen Verdichtungsmodulus, wie später erläutert.

Ein wasserabdichtendes Material 14, auch als Füllverbindung bezeichnet, ist gegebenenfalls im Einheitsrohr

enthalten und füllt die Zwischenräume aus. Die Füllverbindung ist mit einem Modulus von weniger als 0,35 kg/cm² (5 pound per sjuareinch) über den Temperaturbereich von -45^eC bis 16°C gewählt. Passende Zusammensetzungen weisen eine Mischung von Naphthen- oder Paraffinöl, Styrol-Ä'thylen-Butylen-Styrolblock-Copolymerisaten und einen thermischen Stabilisator auf. Das Einheitsrohr 15 ist aus einem Material gewählt, das sich nach der Extrusion genügend entspannt, so daß im wesentlichen keine kompressiven Längskräfte auf die optischen Fasern über die Füllverbindung im Herstellungsverfahren oder während der Wartung übertragen werden. Passende Materialien für diesen Zweck sind Polyvinylchlorid oder Copolymerisate oder Polymerisate höherer Ordnung davon. Ein zur Zeit bevorzugtes Material ist ein Äthylenvinylacetat-Copolymer (EVA), das auf PVC aufgepfropft ist. Es können jedoch auch andere Materialien gewählt werden, bei denen ein entsprechend niedriger Modulus durch Kühlung nach der Extrusion bei erhöhter Temperatur erhalten wird, so daß im wesentlichen keine Druckspannungen auf die optischen Fasern übertragen werden.

Es hat sich als zufriedenstellend herausgestellt, ein Rohrmaterial zu wählen, das einen Schermodulus von weniger als 35 kg/cm² bei einer Temperatur von 100⁰C aufweist, gemessen bei einer Frequenz von 1 Radian/sec. Die Messung der Verdichtungssteife oder des Modulus als eine Funktion der Temperatur und der Scherzahl kann durch ein öszillatorisches, thermisch-mechanisches Testgerät gemäß den Verfahren durchgeführt werden, die auf dem Gebiet der Formänderung (rheology) bekannt sind. Die dabei eingehaltenen Bedingungen führen im wesentlichen zur Vermeidung von verarbeitungsinduzxerten Restspannungen. Die nachfolgende Entspannung dieser Spannungen während der Lebensdauer des Kabels kann zu Dimensionsänderungen im Rohr sowie zu Mikrobiegeverlusten in den optischen Fasern führen. Ein Vorteil der vorliegenden Ausführung besteht darin, daß die Fasern eine Beschichtungsdicke von weniger als 0,13 mm aufweisen können. Dies beruht darauf, daß die vorliegende Kabelstruktur ausreichenden Schutz gegen Mikrobiegeverluste

bietet, die sonst wesentlich dickere Beschichtungen der optischen Fasern erforderlich machen, wie es der Fall ist in gewissen vorbekannten Kabelausführungen.

Eine oder mehrere der obenbeschreibenen Einheiten können in den Kern eines Kabels einbegriffen sein, für den eine große Vielfalt an umhüllenden Kabelmänteln in Frage kommt. Typischerweise ist eine Anzahl von 1 bis 6 im Kern des Kabels einbezogen, die einen bis 24 Einzelmode- oder Multimode-Fasern enthalten, die schraubenlinienförmig in einer gegebenen Einheit verseilt sind. In Fig. 2 ist eine Ausführungsform mit 6 Einheiten gezeigt, die ein Verstärkungsglied . 201 aus Glasfasern und Epoxyharz im Zentrum des Kerns aufweist. Dieses mittige Verstärkungsglied ist mit einer Pufferschicht 202 beschichtet, welches typischerweise aus dem gleichen Material, beispielsweise PVC, besteht wie das Einheitsrohr 15. Die einzelnen Einheiten entsprechen der Ausführung nach Fig. 1,und der Zwischenraum zwischen den Einheiten sowie dem Kern ist ebenfalls mit einer wasserabdichtenden Gelverbindung 203 gefüllt. Das Kabel nach Fig. 2 weist ferner ein Polyäthylehkernrohr 204, einen ersten Mantel 20 7 aus hochdichtem Polyäthylen mit darin eingebetteten, schraubenförmig gewickelten Stahldrähten 206 und einen zweiten Mantel 20 7 aus hochdichtem Polyäthylen und mit einer zweiten Schicht aus rostfreien Stahldrähten 208 auf, die in Gegenrichtung zur ersten Schicht schraubenlinienförmig gewickelt sind und so eine drehmomentausgeglichene Ausführung ergeben. Die Mantelkonstruktion entspricht im wesentlichen der nach dem US-Patent 4 241 979.

in Fig. 3 ist ein Kabel mit einer einzelnen Einheit 10 gezeigt, die in der Mitte eines Mantels aus zwei Schichten 31 und 32 angeordnet ist, welche aus hochdichtem Polyäthylen bestehen und darin eingebettete Stahldrähte 33, 34 aufweisen.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit drei Einheiten und zusätzlichen Stützelementen oder Verstärkungsgliedern 401, 402, 403, die jeweils aus imprägniertem Fiberglas mit Epoxyharz oder einem anderen dielektrischen Material

bestehen und die zusammen mit den Einheiten 10 im Kabelkern mitverseilt sind. Ein Kernrohr 40 7 aus Polyäthylen umgibt die Einheiten, und ein wasserdichtendes Gel füllt die Zwischenräume. wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Der Mantel weist eine einschichtige Lage 408 aus hochdichtem Polyäthylen mit darin eingebetteten Stahldrähten 409 auf.

Bei den obenbeschriebenen Ausbildungen des Mantels können auch andere Verstärkungsglieder, beispielsweise Faserglas oder imprägniertes Faserglas, als die länglichen Stützelemente oder Verstärkungsglieder anstelle von rostfreiem Stahl dienen. Fiberglas hat den Vorteil eines Widerstands gegenüber Blitzschlägen und kann zu einer gesamtdielektrischen Kabelkonstruktion beitragen.

Eine weitere Ausführungsförm ist in Fig. 5 gezeigt, wobei 6 Einheiten 10 im Kern einbegriffen sind und ein Kernrohr 501 aus Polyäthylen den Kern umgibt wie zuvor. Der Mantel weist eine gewellte Aluminiumschicht 502 und eine gewellte Schicht 503 aus rostfreiem Stahl auf, die für wesentlichen Schutz von Nagetieren, und Blitzschutz des Kabels sorgen. Ein geschweißter Mantel 504 aus hochdichtem Polyäthylen umgibt die gesamte Struktur. Es sind jedoch auch andere Mantelkonstruktionen möglich.

In den nachfolgenden Beispielen werden die zuvor angegebenen Prinzipien näher erläutert.

Beispiel

Eine Einheit 10 (Fig. 1) wurde unter Einbezug eines S-Glasverstärkungsgliedes 11 gebildet, welches mit einem thermisch aushärtenden Epoxymaterial imprägniert war, um ein zusammengesetztes Bauteil mit einem Durchmesser von 1,42 mm zu bilden und eine Zugsteifigkeit von 91 kg pro % Längung zu erreichen. Das Bauteil wurde mit einer Pufferschicht 12 aus Kraton G (Warenzeichen der Shell Chemical Company) 7705 Gummi bis zu einer Dicke von etwa 0,25 mm beschichtet, wodurch ein Gesamtdurchmesser von etwa 1,9 mm erzeugt wurde. Das Kraton-Material hat eine Shore A-Härte (D-2240) von 45 und einen Modulus bei 300 % Längung von 21 kg/cm² . Um jedes gepufferte Verstärkungsglied

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wurden 6 optische Fasern 13 für Einzelmode schraubenlinienförmig gewickelt, und zwar bei einem Kern von'ungefähr 8 um und einem Außendurchmesser von 125 um . Jede Faser hatte einen zweischichtigen Überzug, wobei die erste Schicht aus einem heißschmelzenden Material mit relativ niedrigem Modulus und die äußere Schicht aus Urethanacrylat bestand, welches ultraviolettgehärtet wurde. Der äußere Durchmesser jeder beschichteten Faser war etwa 240 μη. Die Schlaglänge der schraubenlinienf ö'rmigen ümwicklung war etwa 10 cm, und die Fasern wurden mit einer Planeten-Verseilmaschine, also mit Rückdrehung, gewickelt, um die Torsion auf den Fasern zu vermeiden. Um diese Struktur wurden ein wasserabdichtendes Gel 14 und ein PVC-Rohr 15 gleichzeitig extrudiert. Das wasserabdichtende Gel, auch als Füllverbindung bezeichnet, hatte die in Tabelle I angegebene Zusammensetzung.

Tabelle I FüllgelZusammensetzung

Bestandteile Gewichtsteile

Styrol-Ä'thylen-Butylen-

Block-Copolymerisat 7

(Kraton G 1650)

Mineralöl (naphthenisch) 93

(Drakeol 35)
25

Antioxydant 0,2

(Irganox 1035)

Dieses Füllgel hatte einen Modulus von etwa

0,16 kg/cm² bei -45⁰C, abnehmend oberhalb dieser Temperatur _auf etwa 0,003 kg/cm² bei 21⁰C und weniger bei noch höheren Temperaturen. Das Rohr 15 hatte eine Zusammensetzung wie in Tabelle II angegeben.

Tabelle II Rohrzusammensetzung Bestandteile Gewichtsprozent

Polyvinylchlorid 100

Diundecylphthalat 30

Dreibasisches Bleisulfat 7

Antimontrioxid 2

Zweibasisches Bleistereat 0,4 N,N'-Äthylen-bis-stearamid 0,4

Diese Rohrzusammensetzung führte zu einem Modulus

von etwa 16,2 kg/cm² bei 100⁰C, und zwar in einem rheometrischen Vibrator bei einer Frequenz von 1 Radian/sec gemessen. Das Rohr trat in eine Kühlungs- und Formungsmatrize etwa 1 see nach der Extrusion ein. Das Rohr hatte eine Wanddicke von etwa 0,38 mm und einen Außendurchmesser von 4,3 7 mm. Sechs Einheiten 10 der obigen Ausbildung wurden um ein zentrales Verstärkungsglied 201 aus Glasepoxyd gemäß Fig. 2 gewunden. Das mittige Verstärkungsglied 201 hatte einen Durchmesser von 2,64 mm und eine Schicht 202 aus PVC, woraus sich ein Gesamtaußendurchmesser von 4,45 mm ergab. Darum wurden die sechs Einheiten 10 angeordnet wie gezeigt. Ein Polyäthylenrohr 204 mit einem Innendurchmesser von 15,8 mm und einer Wandstärke von 1,0 7 mm umgab die Gesamtstruktur. Ein Füllgel 203 - wie zuvor beschrieben wurde in die Zwischenräume des Kerns zusammen mit dem Kernrohr aus Polyäthylen extrudiert. Danach wurde ein Mantel 205 aus hochdichtem Polyäthylen auf die Struktur extrudiert, und zwar mit 28 schraubenlinienförmig angeordneten, rostfreien Stahldrähten 206, die jeweils 0,6 mm stark sind und im Polyäthylen eingebettet sind. Dieser erste Mantel hatte eine Dicke von 1,02 mm. Ein zweiter Mantel 207 aus hochdichtem Polyäthylen mit 28 darin eingebetteten, rostfreien Stahldrähten 208 wurde auf den ersten Mantel gelegt. Die Dicke dieses zweiten Mantels war 1,35 mm, und der rostfreie Stahl hatte einen Verseilschlag in der entgegengesetzten Richtung zum ersten Mantel, um eine verdrillungsfreie Konstruktion zu erzielen.

Mit den optischen Fasern in der beschriebenen Struktur wurden Tests durchgeführt, und es zeigte sich, daß der zusätzliche Verlust infolge der Kabeloperation typischerweise 0 Dezibel pro km bei einer Wellenlänge von 1,31 pm war, und zwar innerhalb des experimentellen Fehlers der Testapparatur. Ferner wurden die Kabel zwischen Temperaturen von -45⁰C und 88"C während mehrerer Tage pendeln lassen. Der Mittelwert der induzierten Verluste infolge dieser Temperaturschwankungen war weniger als 0,1 Dezibel pro km. Tatsächlich waren am Ende der Temperaturbelastung die zusätzlichen Verluste typischerweise nur etwa 0,05 Dezibel pro km. Diese Ergebnisse zeigen, daß die optischen Fasern mit relativ dünnen Beschichtungen darauf mit sehr geringen zusätzlichen Verlusten verkabelt werden können und über die erwarteten Schwankungen der Betriebstemperatur geschützt sind, wenn die erfindungsgemäße konstruktive Einheit verwendet wird.

Wie bereits erwähnt, können die erfindungsgemäßen Einheiten in unterschiedlichen Zahlen innerhalb von Mänteln unterschiedlicher Ausbildung angeordnet werden. Da die Verluste infolge der Verkabelung und die Verluste infolge von Temperaturschwankungen im wesentlichen durch die Konstruktion der Einheit bestimmt werden, ermöglicht die vorliegend konstruierte Einheit, eine breite Vielfalt von Mänteln um die Einheit anzuwenden, während die erwünschten Eigenschaften des Verhaltens beibehalten bleiben. Die Mantelausbildung wird durch Faktoren, wie tensile Steifheit, Biegungsradius, Feuerwiderstand, Nagetierschutz und Blitzschutz, bestimmt. Beispielsweise kann zusätzlich zu den beschriebenen Konstruktionen mit Verstärkungsgliedern aus Stahl innerhalb der Mantel ein gänzlich dielektrisches Kabel hergestellt werden, wenn Verstärkungsglieder aus Faserglas anstelle von Stahldrähten in den Ausführungsformen nach Fig. 2, 3 und 4 benutzt werden. Wenn ein feuerhemmendes Kabel gewünscht ist, kann ein PVC-Mantel anstelle des Polyäthylens verwendet werden. Andere Abweichungen in den Mantelstrukturen sind dem Durchschnittsfachmann bekannt und müssen nicht näher erläutert werden.

Das obige Beispiel zeigt, daß die gewünschten Verhaltenscharakteristiken mit der erfindungsgemäßen Konstruktion erzielt werden können. Es können jedoch andere Materialien anstelle der erwähnten verwendet werden. Beispielsweise kann die Pufferschicht auf dem mittigen Verstärkungsglied in Fig. 1 aus Polyurethan oder einem anderen relativ weichen Material anstelle von Gummi bestehen. Polyurethan absorbiert relativ wenig von dem Öl im Füllgel und schwillt deshalb weniger als Gummi. Auf diese Weise können tenisile Spann-ungen vermieden werden, die auf den Lichtleiter einwirken, wenn das Kissen während einer längeren Zeitdauer schwillt. Es wird empfohlen, eine Pufferschicht mit einem Modulus von weniger als 105 kg/cm² bei 300 % Längung zu wählen. Beispielsweise enthält Estane 58300 von B.F. Goodrich Company einen Modulus von 70,5 kg/cm² für eine 300/Oige Längung, kann durch Druck auf das mittige Verstärkungsglied extrudiert werden und schwillt bedeutend weniger, wenn es dem obenbeschriebenen Öl im Füllgel ausgesetzt ist, als Kraton G 7705, wie es in dem Beispiel beschrieben ist.

Ein zweiter Bereich von alternativen Materialien betrifft das Rohr, welches jede Einheit umgibt. Für weiter verbessertes Langzeitverhalten ist es wünschenswert, ein PVC-Material zu erhalten, das sich nicht auf einen monomeren Plastifizierer bezieht. Typische Plastifizierer wandern nämlich in das Öl im Füllgel nach einer gewissen Zeitdauer und führen zu einer möglichen Versprödung des PVC-Rohrs. Ein Rohrmaterial mit verbessertem Langzeitverhalten ist Äthylenvinylacetat-Copolymerisat (EVA), auf das PVC aufgepfropft wird. Dadurch wird die Anwendung eines monomeren Plastifizierers oder Weichmachers vermieden. Ein geeignetes Material ist Pantalast 1162 von Pantasote Inc., Passaic, New Jersey. Dieses Material hat ein spezifisches Gewicht von 1,28, eine Shore-Härte (C) von 77 und eine Zugfestigkeit bei 100 % Längung von 196,5 kg/cm² sowie einen Brüchigkeitspunkt von -40^eC (ASTMD 746). Dieses Material erzielt einen Schermodulus nach Extrusion von 16,2 kg/m² bei 100⁰C bei einer Frequenz von 1 Radian/sec, gemessen wie zuvor. Es sind auch weitere Copolymerisate und Terpolymere von PVC

möglich. Bei der Auswahl von Rohrmaterial wird mit amorphen Polymermaterialien ein niedrigerer Modulus erzielt als mit Materialien, die einen hohen Grad an Kristallisation aufweisen. Beispielsweise sind einige niedrigdichte Polyäthylene und einige niedrigdichte chlorierte Polyäthylene dafür bekannt, einen relativ niedrigen Grad an Auskristallisierung und einen niedrigen Modulus unter den obigen Bedingungen zu zeigen. Es ist auch möglich, weitere Materialien an '.zuwenden.
Die in Fig. 1 gezeigten optischen Fasern oder Lichtleiter sind schraubenlinienförmig direkt auf die Puffer schicht 12 gelegt. Es ist jedoch auf möglich, die optischen Fasern im Wasserabdichtungsgel schwimmen zu lassen, um so nicht in Kontakt mit der Pufferschicht zu sein, wie in Fig. 3 dargestellt. Dies führt zu einer erhöhten Entlastung der Belastung der optischen Fasern, ferner zu einer Verminderung der Möglichkeit von ermüdungsinduzierten Festigkeitsverlusten oder optischen Verschlechterungen. Es ermöglicht ferner,ein gewünschtes Verhalten der Umgebung und der Zugbelastung einzuhalten. Um die optischen Fasern 13 in dem Wasserabdichtgel 14 schwimmen zu lassen, besteht ein Verfahren darin, unterschiedliche Zugbelastungen auf das zentrale Verstärkungsglied 11 und die optischen Fasern während des Legens dieser optischen Fasern auszuüben. Die optischen Fasern 13 werden zunächst direkt in Kontakt mit dem unter Zugspannung stehenden Verstärkungsglied und der Pufferschicht gelegt, so daß - wenn die Beanspruchung des zentralen Verstärkungsgliedes im wesentlichen nachläßt dieses sich zusammenzieht, wodurch die Schraubenlinienförmig gewickelten Fasern nach außen in das Füllmittel 14 gestoßen werden. Es wird eine differentielle Zugspannung empfohlen, die eine größere Zugspannung von 0,05 bis 0,3 % auf dem mittigen Verstärkungsglied erzeugt im Vergleich zu den optischen Fasern, während diese auf der Pufferschicht verlegt werden. Es ist offensichtlich, daß die Anwendung der Pufferschicht eine mögliche Variante ist und daß das vorliegende Verfahren auch mit Fasern praktiziert werden kann, die ursprünglich direkt in Kontakt mit dem

Verstärkungsglied verseilt werden.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des vorliegenden Kabels ist ein Abstandsstrang zwischen dem mittigen Verstärkungsglied und dem Einheitsrohr einbezogen. Wie sich aus Fig. 6 ergibt, sind drei optische Fasern 61 um das gepufferte mittige Verstärkungsglied 11, 12 gewickelt. Ein Abstandsstrang 62 ist ebenfalls schraubenlinienförmig darum gewickelt und weist einen größeren Durchmesser als die optischen Fasern auf. Der Ab-Standsstrang 62 (Fig. 7) sorgt für einen Freiraum zwischen dem mittigen Verstärkungsglied und dem Rohr 15. Anstelle des einzelnen gezeigten Abstandsgliedes können noch weitere Abstandsglieder zwischen den optischen Fasern verwendet werden. Das Abstandsglied sorgt für verschiedene Vorteile: 1. hilft der Abstandsstrang bei der Kabelherstellung für die konzentrische Anordnung des Rohres 15 um das mittige Verstärkungsglied, so daß Schwankungen in der Ausrichtung der Herstellungsanlage sich zu einem wesentlichen Versatz zwischen dem zentralen Verstärkungsglied und dem Rohr führt;

2 ϊ führen seitliche Belastungen auf das Kabel während der Installation und der Wartung, beispielsweise Biegen des Kabels, nicht zu signifikanter Mittigkeitsverschiebung des zentralen Verstärkungsgliedes mit Bezug auf das Rohr. Vielmehr sorgt der Abstandsstrang dafür, daß die Fasern zwischen dem zentralen Verstärkungsglied und dem Rohr verbleiben, ohne im wesentlichen dazwischen eingeklemmt zu werden. Dies ist vor allem deshalb wünschenswert, weil Mikrokrümmungsverluste in der optischen Faser vermieden werden sollen.

Um die volldielektrische Ausführung der Einheiten wegen des Blitzschutzes durchzuführen, ist es wünschenswert, einen dielektrischen Strang anzuwenden. Ein Strang aus einem Fiberglasgespinst, welches mit dem gleichen Material wie das Polymerrohr beschichtet ist, wird empfohlen. Dies sorgt für im wesentlichen die gleiche tensile Steifheit wie eine optische Glasfaser und ein weiches Kissen, welches im wesentlichen kein Schrumpfverhalten zeigt, um die optischen

Fasern zu schützen. In der obigen Ausführung wird ein Strang oder eine Schnur mit einem Durchmesser um 0,76 mm empfohlen. Es sind jedoch auch andere Materialien und Größen anwendbar.

Wie ausgeführt, werden beim vorliegenden Kabel keine optischen Fasern mit einer dicken Überzugsschicht benötigt (wie aus Silicon oder einem anderen Material von niedrigem Modulus), um ein niedriges Verlustverhalten zu erzielen. Dagegen kann eine relativ dicke Pufferschicht auf die beschichtete Faser zum Zweck der besseren Handhabung der Lichtleiter aufgebracht werden, beispielsweise eine 0,318 mm dicke Schicht aus Polyvinylchlorid auf der oben beschriebenen beschichteten Faser; sie sorgt für die Möglichkeit des Spleisens und des Verbindens der Lichtleiter mit Terminals.

Der derartige Gebrauch der vorliegenden Technik liegt innerhalb des Rahmens der Erfindung.

Claims

American Telephone and Telegraph Company

550 Madison Avenue

New York, N.Y. 10022, USA

Patentansprüche

l1 ./' Lichtleiterkabel mit einer oder mehreren Einheiten innerhalb eines Mantels,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Einheiten (10) ein längliches dielektrisches Verstärkungsglied (11) mit einer Pufferschicht (12) aufweist, die im wesentlichen weich ausgebildet ist, daß eine oder mehrere optische Fasern (13) um das Verstärkungsglied schraubenlinienförmig angeordnet sind, daß der Lichtleiter ferner ein Rohr (15) aus polymerem Material aufweist, welches um die optischen Fasern angeordnet ist und einen genügend großen Durchmesser aufweist, um für einen Abstand zwischen den Fasern und dem Rohr zu sorgen, wobei die Zwischenräume zwischen dem Rohr mit einem wasserabdichtenden Material gefüllt sind, welches einen Modulus von weniger als 0,35 kg/cm² in einem Temperaturbereich von -45⁰C bis 77^eC aufweist, und daß das Rohr aus einem Material gebildet ist, welches einen Schermodulus von weniger als 35,2 kg/cm² bei einer Temperatur von 100⁰C aufweist, und zwar gemessen bei einer Frequenz von einem Radian pro Sekunde.

Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 4186237 Telegramme Patentconsult

Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsult

Telefax (CCITT 2) Wiesbaden und München (089) 8344618 Attention Patentconsult
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr im wesentlichen Polyvinylchlorid oder ein Copolymer oder ein Terpolymer hiervon aufweist.
3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr im wesentlichen amorphes Material enthält.
4. Kabel nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere optische Fasern in Kontakt mit der Pufferschicht sind.
5. Kabel nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere optische Fasern nicht in Kontakt mit der Pufferschicht sind.
6. Kabel nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein dielektrischer Abstandsstrang oder -schnur (62) schraubenlinienförmig um das Verstarkungsglied gewunden ist und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der der optischen Fasern, wobei ein Raum größer als der Durchmesser der optischen Fasern zwischen der Pufferschicht und dem Rohr aufrecht erhalten wird.
7. Kabel nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern eine Beschichtungsdicke von weniger als 0,13 mm aufweisen.
8. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Verstarkungsglied Fiberglas enthält.
9. Lichtleiterkabel mit einer oder mehreren Einheiten innerhalb eines Mantels, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Einheiten ein längliches dielektrisches Verstarkungsglied mit einer im wesentlichen weichen Pufferschicht darauf enthält, wobei eine oder mehrere optische Fasern schraubenlinienförmig um das Glied angeordnet sind, daß das Lichtleiterkabel ferner ein Rohr um die optischen Fasern herum aufweist, und

daß das Lichtleiterkabel einen dielektrischen Abstandsstrang mit einem Durchmesser größer als die optischen

Fasern aufweist, welche schraubenlinienförmig um das Verstärkungsglied gelegt sind, wobei im wesentlichen der Kontakt zwischen den optischen Fasern und dem Rohr vermieden wird.
10. Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen dem Rohr im wesentlichen mit einem wasserdichtenden Material gefüllt sind, welches einen Modulus kleiner als 0,35 kg/cm² über einen Temperaturbereich von -45°C bis

XO 770⁰C aufweist.
11 . Kabel nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus einem Material mit einem Schermodulus von weniger als 35,2 kg/cm² bei einer Temperatur von 1OO°C gebildet ist, und zwar gemessen bei einer Frequenz von einem Radian pro Sekunde.
12. Kabel nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere optische Fasern in Kontakt mit der Pufferschicht sind.
13. Kabel nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere optische Fasern nicht in Kontakt mit der Pufferschicht sind.
14. Kabel nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Verstärkungsglied Fiberglas enthält.
15. Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiterkabels, welches eine oder mehrere schraubenlinienförmig gelegte optische Fasern um ein Verstärkungsglied oder eine Pufferschicht auf dem Verstärkungsglied aufweist und in Kontakt damit steht,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsglied während des Wickeins der optischen Fasern unter eine solche Zugspannung gesetzt wird, daß die erzeugte Zugspannung größer ist als die in den optischen Fasern während des Wickeins erzeugte Spannung, und

daß danach die Spannung im Verstärkungsglied gelöst wird, so daß sich die optischen Fasern außer Kontakt mit dem Verstärkungsglied bewegen.

.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung bzw. Formänderung im Verstärkungsglied im Bereich von 0,05 bis 0,3 % größer ist als die Belastung in den optischen Fasern während des Wickeins.
17. Verfahren nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsglied Fiberglas in einem polymeren Matrixmaterial enthält.
18. Verfahren nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsglied eine im wesentlichen weiche Pufferschicht an der Außenseite enthält.