專利名稱：一種光纖纜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖纜，尤其是用于分布網(wǎng)絡(luò)的光纖纜。還涉及這種光纖纜的制造方法。
光纖纜能使數(shù)據(jù)在極佳的狀態(tài)下傳輸很長的距離。
至今，光纖纜的應(yīng)用主要限于城市之間和交換網(wǎng)之間。目前，人們開始注意將其用于分布網(wǎng)絡(luò)，甚至用于大廈內(nèi)和居民區(qū)內(nèi)，尤其在本文中將要涉及的正在開發(fā)的多功能數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)。
不幸的是，常規(guī)的光纖纜結(jié)構(gòu)適用于城市之間和交換網(wǎng)之間，且適合于少的光纖數(shù)量，但作為分布網(wǎng)絡(luò)的光纖纜需要有比長距離的傳輸所需光纖數(shù)量多得多的光纖數(shù)，這是因為必須考慮到眾多的用戶終端(實際中，這種纜的光纖數(shù)可以在幾百至幾千根范圍內(nèi))，而且纜線還必需做得十分緊湊，以使其能設(shè)置在直徑很小的管道中。
現(xiàn)行用于長距離傳輸?shù)墓饫w纜有兩種類型第一種類型的光纖纜是“蜂窩狀”或“有空隙”結(jié)構(gòu)的，如它包括一個或多個開槽棒狀或管狀元件，其內(nèi)裝有光纖。為了減少對光纖造成使衰減增大的彎曲和微彎，使光纖被自由地放置并在槽或管內(nèi)留有一定長度的余量。
很容易理解，為了留出空間容納多余的光纖長度，這種結(jié)構(gòu)需要整個纜線截面與其內(nèi)各個光纖截面之和的比率很大。因此，這樣的結(jié)果非常不適于分布網(wǎng)絡(luò)，因為纜線用于這類網(wǎng)絡(luò)時所必需包含的大量光纖，將會使纜線的截面過大。
第二種類型的光纖纜有一帶狀結(jié)構(gòu)，即光纖被此平行地放置，并由保護性的樹脂涂層固定在一起。由于這類纜線不需有多余的光纖長度，所以它更為緊湊，體積不大。盡管如此，帶狀結(jié)構(gòu)更為適于全部光纖同時連接，且可能在分配網(wǎng)絡(luò)中會產(chǎn)生一些問題。在分配網(wǎng)絡(luò)中，必有網(wǎng)絡(luò)分布的不斷拓展，這需要把光纖帶分裂開，這種操作難于與同時連接的限制相容，因為它不具備足夠的柔韌性。
由此，現(xiàn)有的光纖纜技術(shù)不適于在分配網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是，通過提供一種滿足分配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用所特有要求的光纖纜來糾正這些缺陷，這種光纖纜的生產(chǎn)成本低，易于連接，且可以包含大量光纖。
為了這個目標，本發(fā)明提供了一種包含多根據(jù)光纖的光纖纜，每根光纖有一個由光學(xué)包層包圍著的光學(xué)芯；每根所述光纖的光學(xué)包層上有一層牢固密封涂層，且在該涂層上有一塑性材料涂層。所述纜線還包括一個包圍著所述光纖的塑性材料外部保持護套，該纜線的特征在于，每根所述光纖有一個在1550nm左右時7μm-9μm范圍內(nèi)的模式分布直徑，且截止波長小于或等于1.35μm，在于所述的光纖互相挨著，或圍繞著加強元件絞合在一起，或縱向排列地共同安置在所述纜線中。
于是，就本發(fā)明的作用而言，它能夠采用最接近那些已有的，在銅線電纜分配系統(tǒng)中仍舊延用的編制連接程序的程序，即光纖互相絞合或相對中心加強組件絞合，再或者縱向排列，形成合適的緊密結(jié)構(gòu)，這需要通過降低光纖對彎曲和微彎的敏感性來使其成為可能。
已知，彎曲或微彎的光纖會由于衰減的增加而受到減少壽命和增加傳輸損耗的懲罰。
通過給光纖提供一個薄的密封涂層(不會明顯地增加其尺寸)，它的壽命會得以增加，且彎曲和微彎的第一種懲罰可以避免。
通過選擇在1550nm左右時7μm-9μm范圍內(nèi)的一個模式分布直徑。及小于或等于1.35μm的每根光纖的截止波長，可確保傳輸性能得到改善，即，使損耗降低，從而避免了彎曲和微彎的第二種懲罰。
由此，光纖對彎曲和微彎的敏感度下降，從而不必一定要采用余量長度和空隙結(jié)構(gòu)?？梢栽谀切┡潆娎|線所用的相同類型結(jié)構(gòu)中使用光纖，從而獲得與有空隙結(jié)構(gòu)光纜高度相容，同時與帶狀光纜也易于連接。
于是，根據(jù)本發(fā)明，不用憑借大尺寸或帶狀的結(jié)構(gòu)而通過直接對光纖實施作用，可以降低彎曲或微彎的影響。由于性能提高后的光纖能夠抵抗住彎曲和微彎，所以新穎的光纖結(jié)構(gòu)和與電分配系統(tǒng)所用相同類型的纜線結(jié)構(gòu)結(jié)合起來就可以提供一種纜線，此纜線特別緊湊，并適宜用在分配網(wǎng)絡(luò)中，達到了與相同結(jié)構(gòu)電纜一樣的尺寸。
最后，每根光纖外加塑料涂層的作用首先是保護其表面結(jié)構(gòu)，其次，涂層是擠出而成，以使用此法涂覆后的光纖能夠被辨認，因為可用的顏色數(shù)目比涂有樹脂層的初級光纖所著顏色要多(與電纜中的一樣)。于是解決了在纜線內(nèi)識別尋找每一根光纖的問題，而且這一點在安裝與連網(wǎng)過程中至關(guān)重要。這個問題也可以采用常規(guī)的電導(dǎo)線傳輸來很好地解決，但在預(yù)知的光纖纜中可以對光纖基層樹脂涂層的顏色數(shù)量相對有限。
可以看出，光纖上塑料涂層的擠出是能夠做到的，因為光纖已經(jīng)對彎曲和微彎不敏感了。
另，選擇薄的塑料涂層還可以限制施加在光纖上彎曲或微彎的量。
另一方面，本發(fā)明提供了一種制造光纖纜的方法，其特征在于包括以下步驟制出在1550nm處有一個7μm-9μm范圍的模式分布直徑且截止波長小于或等于1.35μm的光纖；處理每根光纖，以使其確實密封好；將為了識別而著色的薄塑料涂層直接涂在每根預(yù)處理過的光纖上；組合已經(jīng)用此法處理過并涂覆過的光纖；為組合件加一護套。
在附圖所給出的非限定性實例中

圖1是根據(jù)本發(fā)明處理的光纖的透視圖；圖2是在同心層上組裝于一起的本發(fā)明的光纖透視圖；圖3是成束組裝在一起的本發(fā)明光纖透視圖；圖4是能夠用來代替圖1光纖的多芯光纖的透視圖；圖5A表示用SZ組合法組裝在一起的光纖；圖5B表示用螺旋線組合法組裝一起的光纖；圖6和7包括兩個用于本發(fā)明纜線中的光纖折射率分布圖。
在所有圖中，相同的元件標有相同標號。
以下參見圖1到5B描述本發(fā)明的光纖纜。
本發(fā)明的光纖纜具有以下一組特征的全部或一部分；纜線在1550nm波長附近有7μm-9μm的一個小的模式分布尺寸，以抵御彎曲和微彎，它對應(yīng)一個易于制作的折射率分布曲線，如Δn＝6×10-3—8×10-3；處理是在外層二氧化硅上或內(nèi)進行，以獲得惡劣環(huán)境下具有足夠壽命，從而使光纖成為一種密封型光纖；將薄的塑料涂層直接涂在按此法制出的光纖上(用擠出或其它方法)，并對其著色以便識別；用此法涂層過的光纖可組合成束，或者組合成具有螺旋線距的同心層或SZ形狀，這種組合具有能夠采用與銅制分配電纜所用相似的連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點；以及把以上的組合用一個塑料外護套保護起來。
更為一般地講，在1550nm附近，本發(fā)明纜線中的光纖模式分布尺寸在7μm-9μm范圍內(nèi)，并且每根光纖截止波長小于或等于1.35μm，并以1.33μm左右為宜。能夠獲得上述特征的兩限定性的折射率分布曲線實例表示在圖6和7中，在圖中光纖的不同部分和最接近光纖芯包層的折射率之差Δn被表示成一個距光纖軸之距離d的函數(shù)，其中a是光纖芯的半徑。
參見圖1，本發(fā)明纜線用的光纖1有一按常規(guī)環(huán)繞在傳輸光芯3周圍的二氧化硅光學(xué)色層2。該色層先被處理出處理層4，這可采用表面處理獲得，所述處理層4用以增加光纖的壽命。以上涂層很薄，大約為0.5μm厚。
所有包在光芯外的二氧化硅都稱為“光學(xué)包層”，且為了簡化說明它們，一律用標號2標識。但是，實際上應(yīng)理解，為了得到具有所需特性的光學(xué)包層，它可以是復(fù)合結(jié)構(gòu)的，且包層不一定是由單一層二氧化硅包住光芯構(gòu)成。
塑料涂層5形成在預(yù)處理過的光纖上。涂層5的作用是保護處理層4，它還用于按色碼的方式從纜線內(nèi)識別出不同的光纖。識別對于用于分配網(wǎng)絡(luò)之纜線是十分重要的。涂層適宜擠出獲得，以便減少可用顏色組的數(shù)目，但也可以用其它某些涂覆方法。
按此法處理或涂過的光纖隨后被組裝在一起，如圖2和圖3所表示的。
在電纜領(lǐng)域已公知的第一種組裝方法是同心層法，且表示在圖2中。在此組合方式中，光纖1，22螺旋地設(shè)置(或絞合)在纜20內(nèi)固定同心層上，如圍繞著填充材料構(gòu)成的機械增強元件21。增強元件21可以用光纖代替。
根據(jù)本發(fā)明的另一種組裝方式，如圖3所示，光纖按束31，32，33放置在纜線30中，每一束本身的構(gòu)成可以按不同的方式，如縱向或同心層地排列。組裝后用塑料外護套34保護。
還可設(shè)想，采用具有與圖1中光纖1相同模式分布尺寸的多芯光纖替代上述光纖，但構(gòu)成光學(xué)的四芯線，如圖4簡示的由四芯41，43，46和47，處理層44，及塑料涂層45。
為了改善纜線的機構(gòu)性能，光纖或光纖速通常沿纜線的長度方向絞合，或按照表示著含有本發(fā)明處理光纖1的纜線55的圖5B所示的螺旋組合方式52進行，或按照表示著含有本發(fā)明處理光纖1的纜線50的圖5A所示SZ型組合方式51進行。
但是，光纖可按緊密或松弛的縱向的，任意環(huán)繞中心增強元件的方式組合，這些仍屬本發(fā)明的范圍。
光纖經(jīng)上述組合好之后，組合件被圖3所示的塑料外護套保護起來。由這種纜線所給出的特征(相對于光線數(shù)目而言尺寸小重量輕)，并且由于可拉應(yīng)力纖維構(gòu)成了正面剖面的主要部分，可以不必添加任何機械增強件，這就構(gòu)成了本發(fā)明纜線的一個附加的優(yōu)點。
被處理光纖上的塑料涂層，無論擠出的還是用其它某些涂覆方法制成的，都必需盡可能地薄，為的是減小尺寸和增加已給直經(jīng)纜線內(nèi)光纖的數(shù)量。
塑料涂層有兩種功能，即，保護光纖外層二氧化硅上的處理層，和按相應(yīng)的色碼識別。這種識別功能對用于分配網(wǎng)絡(luò)的纜線來講是很重要的。擠出的涂覆技術(shù)使得用色碼標記塑料涂層很容易做到。應(yīng)看到，以樹脂的涂覆技術(shù)不適于構(gòu)成多個色碼的識別。
作為特殊實例的舉例，可以給出以下尺寸外包光學(xué)包層2的光纖1的直徑125μm±3μm；碳涂層4的厚度0.5μm；光纖的塑料涂層5的厚度～200μm。
在1550nm處的模式分布尺寸2Wo7.5μm≤2Wo≤9μm；以及截止波長入c1200nm≤入c≤1280nm(入c總是小于或等于1350nm)。
本發(fā)明實際上不限于上述例子，許多的變化都可以對所述的例子進行，而不會超出本發(fā)明的范圍。
因此，二氧化硅光纖的外徑可以在80μm至100μm范圍，且各種不同的處理可以施加在二氧化硅層的外表面上。
同樣地，纜線光纖的數(shù)量以及他們組合在一起所用的方法可以任意，并且尤其可以因纜線的使用條件而定。
權(quán)利要求
1.一種光纖纜，包括一組光纖(1)，每根光纖都有圍繞著光學(xué)包層(2)的光學(xué)芯(3)，每根所述光纖都在所述光學(xué)包層(2)上有嚴密密封的涂層(4)和所述密封涂層上的塑料涂層(5)，所述纜線進一步包括一個包圍著所述光纖(1)的塑料外護套(34)，該纜的特征在于每根所述光纖(1)在1550nm處有一個7μm至9μm范圍內(nèi)的模式分布直徑，和一個小于或等于1.35μm的截止波長，且所述光纖通過相互絞合或繞增強元件絞合，或縱向放置地在纜線內(nèi)組合在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的纜線，其特征在于所述塑料涂層包含著能識別每根光纖的識別信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光纖纜，其特征在于所述識別信息對應(yīng)一色碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的光纖纜，其特征在于光纖被組合成束(31，32，33)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的光纖纜，其特征在于光纖(1，22，23)是在同心層內(nèi)組合在一起的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的光纖纜，其特征在于光纖(1)按螺旋矩(52)組合在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一個的光纖纜，其特征在于光纖(1)按Sz型組合螺距(51)組合在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任意一個光纖纜，其特征在于光纖(40)是多芯光纖(41，43，46，47)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任意一個光纖纜，其特征在于每根光纖的所述密封層(4)由光學(xué)色層上的沉積碳構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一個的光纖纜，其特征在于每根光纖的所述密封層(4)由所述光學(xué)色層中摻雜入氧化鈦構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一個光纖纜的制造方法，其特征在于它包括下列步驟制作在1550nm處模式分布直徑在7μm至9μm范圍內(nèi)，截止波長小于或等于1.35μm的光纖(1)；處理每根光纖以使其嚴密密封；制作直接涂布于每根預(yù)處理光纖上的薄塑料涂層(5)；組合已按此法處理和涂覆過的光纖；給組合件加一層護套。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖纜，尤其適用于分布網(wǎng)絡(luò)，它包括一光纖組合件，其特征在于每根據(jù)光纖在1550nm處有7μm至9μm范圍內(nèi)的模式分布直徑，截止波長小于或等于1.35μm，且光纖按相互或繞增強元件絞合的方式，或按縱向放置的方式在纜線內(nèi)組合起來。
文檔編號G02B6/04GK1124354SQ9411619
公開日1996年6月12日 申請日期1994年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月4日
發(fā)明者米歇爾·卡拉特, 米歇爾·德維克奇茲 申請人:阿爾卡塔爾電纜公司