專利名稱：光纜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光纜，該光纜具有含多條帶狀涂覆光纖的疊層組件。
稱為SZ型的光纜是眾所周知的，其結(jié)構(gòu)使得很容易從纜中取出帶涂層的光纖。這種光纜包括一個圓柱形中心隔層，隔層表面有S型或Z形螺旋槽，槽按給定螺距改變其方向。槽中埋設帶涂層的光纖，如JP-A-63-301911中所示(這里“JP-A”表示待審查的日本專利公開件)。帶涂層的光纖放入槽中之后，將一絲狀材料(如尼龍纖維)以一定的螺距螺旋形纏繞到隔層上。絲繞后的隔層還可用例如無紡纖維的帶纏繞或包上鋁層。這種絲繞、帶和鋁層以后將參照一種纏繞層來專門描述。然后，用擠壓涂覆法在纏繞后的隔層周圍涂上一層防護層。
帶狀疊層組件放到槽內(nèi)應當使得因彎曲或扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的應變能為最小。光纖帶扭轉(zhuǎn)較小時，這種應變能不大。JP-A-8-211263建議使槽寬和槽深都大于帶狀疊層組件對角線的長度，以便帶狀疊層組件可以平滑地放在其中。
然而實際上，由于帶狀疊層組件受力而沿SZ形路徑彎曲，槽的內(nèi)表面對帶狀疊層組件會產(chǎn)生阻礙。換句話說，只增加槽的尺寸并不能使帶狀疊層組件在槽中自由移動。事實上，(帶狀疊層組件的)最下面的帶狀光纖是與螺旋槽使之方向轉(zhuǎn)變的兩個相鄰反向部分之間的螺旋部分(以后簡稱為“螺旋部分”)處的槽底接觸的，而最上面的帶狀光纖是與槽轉(zhuǎn)變其方向處的一個反向部分的彎曲部位內(nèi)側(cè)上的槽側(cè)壁接觸的。螺旋部分的位置和反向部分的位置決定了槽中帶狀光纖的扭轉(zhuǎn)角。


圖11A至11C示出了一種現(xiàn)有技術。圖11A是具有S形槽的隔層的透視圖。圖11B是螺旋部分的一個槽的放大剖面圖。圖11C是一個反向部分的槽的放大剖面圖。圖中，標號11為隔層，12為高抗拉件，13為S形槽，14為帶狀涂覆光纖。為了便于理解，最下面的帶狀光纖畫成黑色，最上面的帶狀光纖畫有交叉線，圖11A中沒有畫出隔層11有多個槽13。符號S1和S2表示反向部分，S0表示螺旋部分。
如圖11B所示，最下面的帶狀光纖是與兩相鄰反向部分之間的螺旋部分處的槽底接觸的。在反向部分，最上面的帶狀光纖是與彎曲部位內(nèi)側(cè)上的槽側(cè)壁接觸的，如圖11C所示。因為槽有矩形截面，因此反向部分處的側(cè)壁平行于槽中心與隔層中心的連線。其中沒有考慮到兩側(cè)壁的角度。由于這個角度不合適，帶狀疊層組件在每單位長度上會扭轉(zhuǎn)一相當大的角度，這樣就會造成在帶狀疊層組件上施加一很大的應力，從而增加了傳輸損失。
本發(fā)明基于上述情況而提出。本發(fā)明的目的在于提供一種光纜，其傳輸損失能夠減少。所述目的是通過規(guī)定槽側(cè)壁的角度而實現(xiàn)的。
本發(fā)明提供的光纜包括一個圓柱形隔層，隔層表面上有以給定螺距改變其方向的螺旋槽，槽中容納有帶狀光纖疊層組件，其中槽的反向角φ為210°≤φ≤330°；最好為260°≤φ≤290°，更好為270°≤φ≤280°；槽的大小使之能包含一虛擬圓在其中，該圓的直徑D由下式表示D＝[W2+(N·T)2］1/2，式中W為帶狀光纖的寬度，T為帶狀光纖的厚度，N為一個槽中疊置的帶狀光纖的數(shù)目；在槽的每一側(cè)壁與槽底中心和隔層中心的連線之間形成的角θ呈周期性的變化；且槽中心彎曲部位內(nèi)側(cè)上側(cè)壁的角θ至少在一部分上連續(xù)而單調(diào)地增加，所述部分是從遠離兩相鄰反向部分之間的螺旋部分的位置、以在圓周方向約90°延伸到下一個反向部分的部分。
最好是，槽中心彎曲部位內(nèi)側(cè)上的側(cè)壁角θ滿足下列關系式θ＝θO+A·sin[180°·(Z/P)]，式中θO為在螺旋部分處的角θ，P為反向螺距(即兩相鄰反向部分之間的間距)，Z為光纜的縱向坐標，取螺旋部分作為起點0，至少在從遠離螺旋部分的位置，以在圓周方向約90°延伸到下一個反向部分的部分上是如此。
最好是，在螺旋部分的槽具有接近梯形的截面，其底寬B滿足下列關系式B≥N·T。
另外，最好是，槽底是與左、右側(cè)壁銜接的一部分圓，該圓的直徑C滿足下列關系式C≥[W2+(N·T)2]1/2。
附圖中圖1A和1B為槽的兩側(cè)壁之間角度的示意圖；圖2A至2C為本發(fā)明第一實施例的光纜剖面圖；圖3A和3B為具有多個帶狀光纖的疊層組件的示意圖；圖4A和4B為圖2所示光纜的槽的示意圖；圖5為槽側(cè)壁角的變化圖；圖6為按照第一實施例的實例1和兩個比較例的測試結(jié)果表格；圖7A至7C為本發(fā)明第二實施例的光纜剖面圖；圖8A和8B為圖7所示光纜的槽的示意圖；圖9A和9B為槽底曲率半徑的示意圖；圖10為按照第二實施例的實例2和一個比較例的測試結(jié)果表格；圖11A至11C是現(xiàn)有技術的示意圖。
以下詳細描述本發(fā)明的最佳實施例。
首先解釋一下槽的側(cè)壁角。圖1A示出有接近梯形截面的槽的剖面。線OM為從隔層中心O經(jīng)槽底AB的中心畫出的線。角θL為線OM與線AL之間的夾角，線AL是從底的A點經(jīng)左側(cè)壁畫出的線，該角順時針方向計量為正。另一方面，角θR為線OM與線BR之間的夾角，線BR是從底的B點經(jīng)右側(cè)壁畫出的線，該角反時針方向計量為正。因此，在圖1A所示的左右側(cè)壁對稱的情況下，θL和θR相等，并以θO表示θL＝θR＝θO。
在圖1B中，θR增加角A，而θL減小角AθR＝θO+A，θL＝θO-A。如果θO＜A，θL為負值。在下文中，θL在順時針方向表現(xiàn)為正，而θR在反時針方向表現(xiàn)為正，如上所述。
圖2A至2C為本發(fā)明第一實施例的光纜剖面圖。圖2A、2B和2C分別是沿軸向從一端到另一端觀看光纜而依次出現(xiàn)的一反向部分、螺旋部分和另一反向部分的視圖。從圖2A所示位置到圖2C所示位置，槽是順時針螺旋走向的。標號1為隔層，2為高抗拉件，3為槽，4為帶狀光纖，5為纏繞層，6為防護層。為了更好地理解多個帶狀光纖之間的位置關系，最下面的帶狀光纖畫成黑色，最上面的標上交叉線。為了表示多個槽之間的位置關系，一個槽標上黑點。
如圖2B所示，槽3的兩個側(cè)壁是對稱的，在螺旋部分處形成近似梯形。在圖2A和2C所示的反向部分，帶狀光纖4所接觸的側(cè)壁比螺旋部分的側(cè)壁有更大角度，該側(cè)壁角從螺旋部分向反向部分連續(xù)而單調(diào)地增大。在反向部分處，帶狀光纖4不接觸的側(cè)壁比螺旋部分的側(cè)壁有較小的角度，該側(cè)壁角從螺旋部分向反向部分連續(xù)而單調(diào)地減小。不過，帶狀光纖不接觸的這個側(cè)壁的角度并不很重要，所要求的只是其角度應能足以容納一個想像中的虛似圓在槽中，這將在后文中說明。
帶有槽3的隔層1由熱塑樹脂例如聚乙烯制成。一條高抗拉件2放在其中心。從圖上可看出，左右側(cè)壁角的改變?nèi)Q于它在光纜軸向上的位置。每個槽3中都放有疊層組件，即疊放著多個帶狀光纖4。每個槽中都有帶狀光纖4的隔層1周圍繞有纏繞層5，該繞件外覆蓋著防護層6，防護層由合成樹脂例如聚乙烯制成。
以下描述本發(fā)明第一實施例的光纜的一個實例。
該實例1中，隔層1的外徑為11毫米。用一條直徑為2.5毫米的高抗拉鋼絲作為高抗拉件2。包括防護層6在內(nèi)的光纜外徑是14毫米。反向角φ(在圓周方向兩相鄰反向部分之間的夾角)和反向螺距(兩相鄰反向部分之間的間距)分別設定為280°和250毫米。
如圖3A所示，有五層帶狀光纖4疊放在每個槽中。每個帶狀光纖4都包含四條涂覆光纖，其寬度W為1.1毫米，厚度T為0.32毫米。這樣，由五層帶狀光纖構(gòu)成的疊層組件的計量寬度和高度分別是1.1毫米和1.6毫米。帶狀疊層組件的高度可用N·T表示，其中N為疊置的帶狀光纖的數(shù)目(N·T＝1.6毫米)。
如圖3B所示，帶狀組件的虛擬圓R(以后簡稱為“圓R”)的直徑D可表示為D＝[W2+(N·T)2]1/2。
圖4A和4B示出實例1的槽。圖4A示出螺旋部分處槽的剖面，其中左右側(cè)壁是對稱的。槽3的底寬為1.6毫米，開口處有3.0毫米，高度也是3.0毫米，角度θL和θR都是15°。也就是θ。(參看圖1A和1B)為15°。不過，在實例1中，槽底寬度等于帶狀疊層組件的N·T，但它也可以大于N·T。
圖4B示出一反向部分處槽的剖面。因為反向角是280°，所以在圓周方向螺旋部分與下一個反向部分之間的角為140°。角A(參看圖1A和1B)是35°。因此，右側(cè)壁的角θR是15°+35°＝50°。根據(jù)前文對圖1A和1B的解釋，左側(cè)壁的角θL應為15°-35°＝-20°。但是，θL不必設定在-20°，因為左側(cè)壁處在槽的彎曲部位的外面，并不直接影響帶狀光纖的行為或扭轉(zhuǎn)角度。但應注意，θL必須允許圓R容納于槽中。也就是要注意，不要將槽做成有過大的負角。按照這種觀點，在實例1中將角θL設定為-10°。
圖5示出角θR隨實例1中光纜縱向變化的曲線。從圖中可看出，其變化為正弦函數(shù)，θR由下式給出θR＝θO+A·sin[180°·(Z/P)]式中Z為光纜的縱向坐標，取螺旋部分為起始點O；P為反向螺距(即兩相鄰反向部分之間的間距)。
因為實例1中θO為15°，A為35°，所以θR＝15°+35°·sin[180°·(Z/P)]。
如圖1A所表明的，相θO應于螺旋部分處夾有圓R的兩條半徑形成的角度的一半。換句話說，是θO螺旋部分處夾有圓R的兩條半徑上的每一側(cè)壁的角度。這個角在本發(fā)明中稱之為“螺旋部分處的側(cè)壁角”。因此，很自然，螺旋部分處的側(cè)壁角有時與螺旋部分以外處的側(cè)壁角有所不同。
在槽中，帶狀疊層組件，在圓周方向與螺旋部分約成90°位置處，與槽底成直角。也就是，在該位置，帶狀光纖與槽底中心和隔層中心的連線平行，而最上面的帶狀光纖的頂表面與右側(cè)壁分開。換句話說，在槽的從(i)在圓周方向與螺旋部分約成90°位置處到(ii)下一個反向部分延伸的部分范圍內(nèi)，最上面的帶狀光纖與右側(cè)壁保持接觸。重要的是槽的這一部分中側(cè)壁的斜度。本質(zhì)上需要的是θR應滿足上述公式。
在圖5所示曲線上，在Z＝P至2P部分，θR大于正弦波表示的角度。這是因為，在這一部分，右側(cè)壁處于反向部分處槽彎曲部位的外面，因此對光纖帶的行為和扭轉(zhuǎn)角沒有直接的影響。所應注意的是，在這一部分，θR必須足以容納圓R。
從實例1和兩個比較例1和2得到的結(jié)果示于圖6。由圖6可看出，與側(cè)壁角沒有變化(即A＝O)的比較例1和2相比較，實例1的傳輸損失較小，盡管其槽的尺寸相等。
在實例1中，角A選擇成滿足下列關系式(φ/2)-90°-(θO+A)＝θO。滿足上式的角A是最適當?shù)?，這時帶狀疊層組件沒有扭轉(zhuǎn)。但是，并不是用上式來限制角A，當滿足下式時也能獲得良好性能-15°≤(φ/2)-90°-(θO+A)≤35°上面就右側(cè)壁角專門說明了實例1，對左側(cè)壁也可作同樣的說明。對其他槽也可有類似的描述。
圖7A至7C為本發(fā)明第二實施例的光纜剖面圖。圖7A至7C中，同樣的部件用了與圖2A至圖2C所示第一實施例中相同的標號，以避免多余的描述。與圖2A至2C類似，圖7A至7C分別是沿軸向從一端到另一端觀看光纜而依次出現(xiàn)的一反向部分、螺旋部分和另一反向部分的視圖。與第一實施例的不同點在于它的槽有一個環(huán)繞的弧形底。
圖8A和8B示出該第二實施例的實例2的槽。圖8A示出螺旋部分處槽的剖面，其中左右側(cè)壁是對稱的。槽3底處弧的曲率半徑(R)既可等于也可大于虛似圓R的半徑。
實例2中，帶狀疊層組件與實例1中用的帶狀疊層組件尺寸相同，并放在每一槽中。槽3的開口寬度為3.0毫米，高度也是3.0毫米，角θL和θL都是15°。在底處，左右側(cè)壁連成一段弧。底處弧的曲率半徑(R)大致等于圓R的半徑。
圖8B示出反向部分處槽3的剖面。該反向部分處的角θL和θR與圖4B和圖5所示的相同。
圖9A和9B用于說明第二實施例的底的合適的曲率半徑R。圖9A和9B各示出在某一位置的槽的剖面，在此位置每一帶狀光纖排列在大致平行于隔層的半徑方向。該位置是離開螺旋部分在圓周方向約90°處的位置。在此位置，每個帶狀光纖4都與槽3的底接觸。實例2中，底處弧的曲率半徑R設定為1.0毫米(圖9A)，而在比較例3中為0.5毫米(圖9B)。圖9B中，因曲率半徑R為0.5毫米，因此最上面和最下面的帶狀光纖容易向內(nèi)滑落，如圖中箭頭所示，結(jié)果導致排列次序混亂，使損失增大。圖9A中，曲率半徑R為1毫米(大致等于圓R的半徑)，不會出現(xiàn)排列混亂現(xiàn)象。如上所述，底的曲率半徑R也可大于圓R的半徑。
圖10示出由實例2和比較例3得出的測試結(jié)果。比較例3設計成與實例2有相同的左右側(cè)壁角，但其底部的曲率半徑R小于實例2的底部曲率半徑。由圖10可明顯看出，與比較例3相比，實例2有令人滿意的性能，其傳輸損失較小。
按照本發(fā)明，可最大限度地減少加在帶狀光纖上的應力，從而降低了傳輸損失。由于槽有本發(fā)明所述的特定剖面，因此可防止多個帶狀光纖的疊層排列混亂，從而也降低了傳輸損失。
權(quán)利要求
1.一種光纜，包括一個圓柱形隔層，其表面上有以給定螺距改變其方向的螺旋槽；和帶狀光纖疊層組件，容納在所述槽中；其中槽的反向角φ為210°≤φ≤330°；槽的大小使之能包含一虛擬圓在其中，該圓的直徑D由下式表示D＝[W2+(N·T)2]1/2，式中W為帶狀光纖的寬度，T為帶狀光纖的厚度，N為一個槽中疊置的帶狀光纖的數(shù)目；在槽的每一側(cè)壁與槽底中心和隔層中心的連線之間形成的角θ呈周期性的變化；且槽中心彎曲部位內(nèi)側(cè)上側(cè)壁的角θ至少在一部分上連續(xù)而單調(diào)地增加，所述部分是從遠離兩相鄰反向部分之間的螺旋部分的位置、以在圓周方向約90°延伸到下一個反向部分的部分。
2.如權(quán)利要求1所述的光纜，其特征在于，所述槽中心彎曲部位內(nèi)側(cè)上的側(cè)壁角θ滿足下列關系式θ＝θO+A·sin[180°·(Z/P)]，式中θO為在螺旋部分處的角θ，P為反向螺距(即兩相鄰反向部分之間的間距)，Z為光纜的縱向坐標，取螺旋部分作為起點0，至少在從遠離螺旋部分的位置，以在圓周方向約90°延伸到下一個反向部分的部分上是如此。
3.如權(quán)利要求1所述的光纜，其特征在于，在螺旋部分的槽具有接近梯形的截面，其底寬B滿足下列關系式B≥N·T。
4.如權(quán)利要求2所述的光纜，其特征在于，在螺旋部分的槽具有接近梯形的截面，其底寬B滿足下列關系式B≥N·T。
5.如權(quán)利要求1所述的光纜，其特征在于，槽底是與左、右側(cè)壁銜接的一部分圓，該圓的直徑C滿足下列關系式C≥W2+(N·T)2]1/2。
6.如權(quán)利要求2所述的光纜，其特征在于，槽底是與左、右側(cè)壁銜接的一部分圓，該圓的直徑C滿足下列關系式C≥[W2+(N·T)2]1/2。
7.如權(quán)利要求1所述的光纜，其特征在于，所述槽的反向角φ為260°≤φ≤290°。
8.如權(quán)利要求1所述的光纜，其特征在于，所述槽的反向角φ為270°≤φ≤280°。
全文摘要
一種光纜,包括一圓柱形隔層,表面有以給定螺距改變方向的螺旋槽,槽中有帶狀光纖疊層組件。槽的反向角φ為210°≤φ≤330°;槽中能包含一虛擬圓,其直徑為D=[W
文檔編號G02B6/44GK1203373SQ9810951
公開日1998年12月30日 申請日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月29日
發(fā)明者石川弘樹, 末次義行 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社