光缆及制造光缆的方法

专利名称：光缆及制造光缆的方法
技术领域：
本发明涉及用于室内和域室外应用的光缆及制造用于室内和减 室外应用的光缆的方法。
背景技术：
在具有光缆的建筑物布线中，所谓的分支光缆用于将光纤引入住 房、公寓及多居室单元。分支光缆适于布设在室外及室内区域中。在 室外区域中，分支光缆可用作适合短跨长的架空光缆。分支光缆也可 布设在土壤中以提供从服务提供商的分界点到终端用户的光连接。
分支光缆应实现一定要求。分支光缆应足够小以容易穿过建筑 物，但也应足够大以容易处理。在安装期间，分支光缆在建筑物外面 或里面的拐角附近必须弯曲。因此，分支光缆应易于弯曲并具冇很小 甚至没有弯曲记忆或弹性。此外，以小半径弯曲光缆而不大的增加光
学衰减应是可能的。光缆设计应限制光纤经受的弯曲半径。此外，需
要光缆能经受现场连接的检验，及光缆要足够坚韧以撑得住u形钉
收縮或紧拉带巻绕。为符合室内应用的国家及地方建筑物安全代码，
包围光纤的材料应是防火材料。例如，分支光缆应具有OFC (光纤 传导)或OFN (光纤未传导)耐火等级。
如果光缆用U形钉固定到电杆或住宅墙壁上或者如果光缆跨在 孔眼之间，压縮载荷被实施在光缆上。当一层光缆的材料如光缆护-食 的材料在挤压过程之后收縮时，主要出现拉伸载荷。分支光缆应被设 计成使得光纤不受压縮及拉伸载荷的显著影响。

发明内容
根据实施例，光缆包括缓冲光纤、包围缓冲光纤的缓冲管、形成 于缓冲光纤和缓冲管之间的间隙、及包围缓冲管的护套。根据另一实施例，光缆包括缓冲光纤、包围缓冲光纤的缓冲管、
形成于缓冲光纤和缓冲管之间的间隙，及该光缆在形成5mm半径的 环时具有约o.ldB或更小的光学损失。
根据另一实施例，光缆包括紧密缓冲光纤、包围紧密缓冲光纤的 缓冲管、形成于紧密缓冲光纤和缓冲管之间的间隙、及包围缓冲管的 护套。
根据另一实施例，光缆包括紧密缓冲光纤、包围紧密缓冲光纤的 缓冲管、包围缓冲管的护套、位于缓冲管和护套之间的加强构件、及 如通过压接连接到护套的连接器。
制造光缆的方法包括提供缓冲光纤，在该光纤周围挤压成形缓 冲管使得在缓冲光纤和缓冲管之间形成间隙，及在缓冲管周围挤压成 形护套。
本发明的多个特征和优点可从下面结合附图的详细描述中明显 看出。


图1为根据本发明的、用作用于室内和/或室外应用的分支光缆
的光缆的截面图。
图2为根据本发明的、用作用于室内和/或室外应用的分支光缆
的另一光缆的截面图。
图3为根据本发明的、其上压接有连接器的光缆。
图4为不同类型的单模光纤的衰减随弯曲半径而变的曲线图。
图5为用于制造根据本发明的光缆的生产线。
图6为适合本发明的弯曲性能光纤的截面表示。
图7为弯曲性能光纤的截面图像，示出了包含非周期性排列的孔
的环状含孔区。
具体实施例方式
现在将在下文中参考附图对本发明的实施例进行更加完全的描述。当然，本发明可被体现为许多不同的形式，且不应视为限于在此
提出的实施例；之所以提供这些实施例，是为了使在此公开的内容能 向本领域技术人员全面传达本发明的范围。附图不必按比例画出，而 是配置成可清楚地图解本发明。在不同的附图中，相同的附图标记将 用于相同或相应的零件。
图1示出了光缆实施例100的截面图。光缆包括可以是紧密缓冲 光纤的缓冲光纤110。缓冲光纤包括纤芯111和缓冲层112。缓冲光 纤布置在缓冲管120内，该缓冲管包围缓冲光纤110。间隙130形成 于缓冲光纤110和缓冲管120之间。光纤110之间的间隙应小于100nm 以防止缓冲光纤110纵弯曲。为阻止水沿缓冲光纤流动，可在缓冲光 纤上布置遇水膨胀粉末或凝胶。缓冲管120被加强构件140包围。加 强构件优选为芳族聚酰胺纱或玻璃纤维。光缆护套150布置在加强构 件140周围。光缆护套包括嵌入在护套材料中的开伞索160。开伞索 用于在开始接合过程以使光纤与另一波导连接之前除去护套。
光缆护套150包括热塑性聚合材料，该材料被挤压成形在加强构 件140周围。在挤压成形过程期间，热塑性聚合材料被加热，热的聚 合物熔融物被布置在加强构件周围。之后，热的聚合物熔融物被冷却 以使聚合材料变硬。聚合材料的冷却导致光缆护套收縮。然而，为不 使缓冲光纤的光学传输特性降级，例如以防止缓冲光纤的衰减增大， 阻止因聚合材料冷却引起的光缆护套收縮力传给缓冲光纤是有益的。
为该目的，形成缓冲管120使得光缆护套150的收縮力至少部分 由缓冲管补偿从而不传给缓冲光纤110。缓冲管120优选由硬的热塑 性材料制成。例如，具有高弹性模量的材料很适于制造缓冲管。缓冲 管材料的弹性模量优选在约2100N/mn^到约2700N/mi^的范围中选 择。适于至少部分补偿光缆护套的收縮力的缓冲管材料具有约 2400N/mm2的弹性模量。特别地，具有约2400N/mm2的弹性模量及 每1K温度变化具有约50X10^/。膨胀系数变化的热塑性材料被认为 很适合。
缓冲管120应具有低的热膨胀系数。缓冲管120材料的膨胀系数选择成每1K温度变化长度变化在约30X 10-6%到约80X 10"V。范围之 间，其中缓冲管材料的膨胀系数优选选择为每1K温度变化长度变化 为约50X1(T60/0。
护套可由FRNC (阻燃抗蚀)材料制成以满足LSOH (低烟零卤 素)光缆的要求。作为FRNC材料的例子，可使用包括乙基-乙烯基-乙酸酯(ethyl-vinyl-acetate)的聚乙烯基体聚合物。阻燃剂如30%到 60%的氢氧化铝或氢氧化镁可嵌入在护套的基体聚合材料中。至于缓 冲管，热塑性聚合物如聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物可用作 适当的材料。
提供适于吸收压縮和拉伸载荷的缓冲管的另一重要参数是缓冲 管130和护套150的相应厚度。护套l 0的厚度优选在约0.5mm到 约lmm的范围之间选择。缓冲管的厚度根据护套的厚度进行调节使 得光缆护套材料在挤压成形过程之后冷却下来时出现的收縮力由缓 冲管补偿。为该目的，缓冲管的厚度应在约0.25mm到约0.75mm的 范围之间。优选提供的光缆包括由FRNC材料形成的、厚度为约 0.7mm的光缆护套，其缓冲管具有约0.5mm的厚度。图1中所示的 光缆具有约5mm的直径，其中缓冲管具有lmm的内径及2mm的外 径。
缓冲管的热塑性聚合材料通过挤压成形工艺形成为包闱缓冲光 纤110的管。提供间隙130防止缓冲光纤110在挤压成形缓冲管时粘 到缓冲管120的聚合物熔融物。光纤IIO之间的间隙130应尽可能小。 在40jim和100nm范围之间的间隙使因光缆护套上的横向压力引起 的压縮力能容易地传到缓冲光纤。缓冲光纤110和缓冲管130之间的 间隙距离优选为约4(Him以防止光缆护套材料冷却下来时光纤发生纵 弯曲。此外，提供间隙还使能在将缓冲光纤连接或接合到另一波导时 可容易地剥离缓冲管，因为缓冲管的材料不与缓冲光纤直接接触。
如果图1所示的光缆用作架空光缆，可增加如在8字形光缆中使 用的吊线，该吊线使能增大光缆的跨长。
图2示出了直径为约4-5mm的光缆200的截面图。光缆包括可
6以为紧密缓冲光纤的缓冲光纤210。缓冲光纤210包括纤芯211和缓 冲层212。缓冲层可由UV可固化聚合材料制成。缓冲光纤布置在缓 冲管220内，该缓冲管包围缓冲光纤。在紧密缓冲光纤的情况下，光 纤210具有如500jim、 700nm或900pm的直径，其中优选使用具有 900pm直径的紧密缓冲光纤。也可使用低于卯Onm紧密缓冲的、提 供为50(VmUV可固化涂层的缓冲光纤，并对光纤提供保护。光纤可 被构造成具有光纤余长，该光纤余长对光缆提供拉伸窗口以在施加拉 伸载荷时减小连接器上的光纤应变。
例如由硅酮化合物形成的滑层可被增加到紧密缓冲光纤的材料 中。硅酮化合物将迁移到紧密缓冲光纤的表面以防止光纤210粘到缓 冲管220上。
缓冲管220被挤压成形在紧密缓冲光纤210周围使得在缓冲光纤 210和缓冲管220之间形成小间隙230。缓冲光纤210和缓冲管220 之间的间隙230应在约0.05mm到约0.5mm的范围之中，其中优选约 O.lmm到约0.2mm的范围。小量的自由空间使在通过弯曲光缆进行 连接时能容易地使缓冲光纤联结到缓冲管。此外，间隙230防止缓冲 光纤210在将缓冲管挤压成形在缓冲光纤210周围时粘到缓冲管220 上。间隙使缓冲光纤具有一些移动自由度从而沿其长度重新分布压缩 和拉伸载荷，及使具有改善的压碎性能。增大间隙使缓冲光纤能直地 布设在施加压碎载荷的点处。
为防止水沿缓冲光纤膨胀，在缓冲光纤210和缓冲管220之间布 置精磨的阻水粉末。该粉末还防止缓冲光纤在将缓冲管220挤压成形 在缓冲光纤210周围时粘到缓冲管上，且还阻止水在缓冲光纤和缓冲 管之间流动。遇水膨胀材料也可包括在缠绕在缓冲光纤210周围的带 中，或包括在置于间隙230中的纱中。提供凝胶也是可能的，该凝胶 直接布置在缓冲光纤上以密封缓冲管内的空间。
泡沫填充材料可置于光纤210和缓冲管220之间。将光纤埋置在 泡沬材料中可改善光缆的抗压碎能力。
缓冲管优选由阻燃聚乙烯材料制成。为调节光缆的刚性、挠性或
7抗压碎能力，其它热塑性材料如聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯或 聚对苯二甲酸丁二酯也可用作适于缓冲管的材料。
光缆护套250布置在缓冲管220周围从而形成光缆200的外层。 缓冲管220和光缆护套250的材料应选择为符合美国和/或欧洲地方 防火代码的规定。通常，阻燃聚乙烯材料(FRPE)可满足欧洲防火 代码的规定，及聚氯乙烯(PVC)材料可满足美国防火代码的规定。 也可使用其它材料，如尼龙、聚氨酯或聚偏二氟乙烯。经验表明包括 聚丙烯的缓冲管及包括聚氯乙烯的护套足以满足较高等级光缆的要 求。此外，包括聚丙烯的缓冲管在压碎测试期间对缓冲光纤提供良好 的保护。聚氨酯及热塑性聚氨酯护套在压碎载荷期间对光缆提供极佳 的韧性。满足US代码的光缆的一个实施例具有聚丙烯缓冲管及室外 等级的PVC护套，如AG2271，其可从马萨诸塞州Leominster的 AlphaGaryCorporation购得。护套材料可被改变以足够增大光缆的阻 燃性从而实现较高或压力通风防火等级。
其它材料也可用于缓冲管及护套，但它们需耍在材料强度和使用 的材料量之间保持特定关系。例如，缓冲管可由硬PVC制成，护套 用软PVC制成。在具有与上面给出的相同尺寸的缓冲管和护套的光 缆中，护套的截面积约为缓冲管的截面积的四倍。因此，缓冲管的模 量应为护套的模量的四倍以上。可使用弹性模量在3500N/mn^到 4000N/mi^范围之中的硬PVC缓冲管及弹性模量在800N/mm2到 990N/mn^范围之中的软PVC护套。
如图2中所示， 一层加强构件240可布置在缓冲管220和光缆护 套250之间。通过在加强构件240和光缆护套250之间具有足够的结 合可改善光缆的处理特性。所希望的结合水平取决于在安装期间多狂 暴地处理光缆及将置放在光缆上的连接器的设计。
如果加强构件240很好地结合到护套250，连接器可被设计成简 单地结合到光缆护套上，如压接型的连接器。图3示出了光缆200， 其中连接器300连接到光缆的端部。连接器300包括夹具310，该夹 具使连接器能直接压接到光缆护套250上。加强构件和护套之间的结合可使用易于结合到加强构件上的材 料实现。加强构件可结合到阻燃热塑性聚氨酯护套材料上，或可通过 向加强构件的表面添加附着促进剂进行结合。
提供在护套和加强构件之间具有低水平结合的光缆200也是可 能的。在这种情况下，可使用将加强构件与光缆护套分开并将加强构 件直接压接在连接器主体上的连接器设计。所希望的结合水平将通过 测试连接好的组件确定。
芳族聚酰胺纱或玻璃纤维纱可用作适当的加强构件。加强构件也 可选择为使能使用简单的工具即可从外护套环切光缆并通过缓冲管 以容易端接光缆。聚乙烯酮或超高分子量聚乙烯纱的使用提供光缆强 度并使能容易切割。玻璃纤维纱也可用于提供这种效果。
图4示出了三种不同单模光纤的弯曲衰减随弯曲半径变化的曲 线图。弯曲衰减在指定弯曲半径在1550nm从一环进行计算。本发明 的光缆设计将光纤的弯曲半径限制为5mm，即使光缆被折过来从而 折叠在其自身上面。改进的弯曲光纤如Coming，Inc.开发的第一弯曲 性能光纤的衰减是常规单模光纤如所示的SMF-28光纤的衰减的约三 分之一。在图6和7中所示及所述的第二弯曲性能光纤在5mm弯曲 半径时的衰减仅为标准单模光纤的衰减的约0.2%。如果网络的功率 预算仅允许因光缆互连而有一或两分贝的光学衰减，则第二弯曲性能 光纤可满足该要求。
图5示出了用于制造光缆200的生产线。该生产线包括制造单元 VI、 V2和V3。提供在巻C1上的缓冲光纤210被馈给制造单元V1。 缓冲光纤可以是包括UV可固化聚合材料覆层212的紧密缓冲光纤， 并具有约500pm到约900pm之间的直径。箱Tl与挤压机El连接。 箱T1可用阻燃聚乙烯材料(FRPE)填充。例如，优选材料为聚氯乙 烯、尼龙、聚氨酯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯及聚丁烯之--'或其组合。
在加热热塑性材料之后，热的聚合物熔融物由十字头CH1挤压 成形在缓冲光纤210周围以形成缓冲管220，十字头与挤压机El连 接。调节十字头CH1使得在缓冲光纤210和缓冲管220之间形成间隙。该间隙为小间隙，其中缓冲光纤210的外表面与缓冲管之间的距 离在约0.05mm和0.5mm的范围之间，优选在0.10mm和0.20mm的 范围之间。
制造单元VI也可用于将带缠绕在缓冲光纤210周围或用于将一 些纱放在间隙中。带和纱包括遇水膨胀材料以使能阻止水在缓冲管 220内流动。纱还可提供拉伸强度。为同样的目的，通过制造单元 VI在缓冲管220内布置遇水膨胀粉末也是可能的。
具有埋置的缓冲光纤210的缓冲管220被馈给制造单元V2。此 外，制造单元V2还接收加强构件240。加强构件可以是芳族聚酰胺、 聚乙烯酮、超高分子量聚乙烯或玻璃纤维纱之一。加强构件240被布 置在缓冲管220周围。
生产线包括与挤压机E2连接的制造单元V3。挤压机E2被馈给 填充在箱T2中的聚合材料。该聚合材料被加热并由十字头CH2挤压 成形在缓冲管220和加强构件240周围以形成光缆护套250。箱T2 可包含具有阻燃剂的热塑性聚氨酯(FRTPU)。其它材料如尼龙、聚 氨酯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丁烯和聚氯乙烯或其组合也可挤压 在缓冲管220和加强构件240周围以足够增加光缆的阻燃性从而实现 较高或压力通风防火等级。
加强构件由制造单元V3结合到光缆护套。这可以使用易于结合 到加强构件的护套材料实现，如热塑性聚氨酯，或通过向加强构件的 表面添加附着促进剂实现。水槽W在生产线中安排在制造单元V3 之后。当光缆护套的挤压成形过程结束时，光缆穿过水槽W以在巻 绕到巻C2上之前冷却下来。
当光缆护套的聚合物熔融物冷却时，材料开始收縮。如果光缆护 套的收縮被传到缓冲光纤，则传输特性可因衰减增加而变坏。已表明 由聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物制成的缓冲管很适于补偿 冷却护套材料的收縮力。因此，箱T1还可由热塑性聚合材料填充， 如聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物。当使用聚碳酸酯-丙烯腊-丁二烯-苯乙烯混合物时，十字头CH2优选被调节成使得缓冲光纤和
10缓冲管之间的间隙在约40pm到约100pm的范围之中以防止缓冲光 纤粘到缓冲管上及使光纤直地而不是波状布设在缓冲管内。
由聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物制成的缓冲管优选与 包括阻燃抗蚀聚合材料的光缆护套结合使用，该阻燃抗蚀聚合材料如 由包括具有阻燃特性的乙基-乙烯基-乙酸酯及添加剂的聚乙烯制成的 基体聚合物。箱T2可用该基体聚合物填充，其中添加剂可以是质量 占基体材料质量30%到60%的氢氧化铝或氢氧化镁。
.上述的光缆设计可用作用于室内/室外应用的分支光缆。该光缆 由于其尺寸及柔性而满足易于处理的要求。当光缆在安装期间用U 形钉钉到墙壁上时或当因带巻绕而被限制时，硬缓冲管保护光纤。光 缆的尺寸自然限制光纤的弯曲，从而确保光纤弯曲半径为5mm或更 大。光缆由于没有刚性构件而将具有小的弯曲记忆。光缆的材料将足 够阻燃以获得OFN防火等级。
此外，现场连接因光缆设计而得以简化。不需要安装人员将加强 构件从光缆的外护套分开、将加强构件压接到连接器主体上、然后连 接覆盖连接器主体和光缆护套之间的暴露空间的防护罩。为容易连接 光缆，加强构件被结合到可连接到压接型连接器的光缆护套上。紧密 缓冲光纤也有助于连接。加强构件之间的结合可通过向加强构件添加 附着促进剂而得以增强。此外，附着促进剂可能导致护套材料粘到缓 冲管上，这可使光缆表面更高低不平。
本发明光缆具有比当前的互连光缆更高低不平、比当前分支光缆 更柔韧及大小易于处理的优点。另外，本发明光缆可在拐角附近急剧 弯曲而不会引起不可接受的光纤衰减损失。
在本说明书使用弯曲性能光纤的例子描述所发明的光缆及方法 的同时，应当理解，也可采用其它适当的光纤类型，包括但不限于 单模、多模、弯曲性能光纤、弯曲优化的光纤、对弯曲不敏感的光纤、 微结构的光纤、及纳米结构的光纤等。微结构及纳米结构的弯曲性能 光纤的例子可从纽约的康宁公司购得，并在图6和7中图示。现在参 考图6，示出了适于在本发明中使用的弯曲性能光纤的一个例子1。该光纤是有利的，因为其使能强烈弯曲同时保持极低的光学衰减。如 图所示，弯曲性能光纤1是具有纤芯区和包围该纤芯区的覆层区的光 纤，覆层区包括由非周期性布置的孔组成的环状含孔区，使得光纤能 够在一个或多个工作波长范围中的一个或多个波长进行单模传输。纤 芯区和覆层区提供改善的耐弯曲性，及单模工作优选在大于或等于
1500nm的波长，在一些实施例中也可大于约1310nm，在其它实施例 中也可大于1260nm。光纤在1310nm波长优选提供大于8.0微米的模 场，在约8.0和10.0之间最好。所示的弯曲性能光纤为单模传输光纤， 但这些概念可应用于多模光纤。
在一些实施例中，在此公开的光纤包括布置在纵向中心线周围的 纤芯区，及包围该纤芯区的覆层区，该覆层区包括由非周期性布置的 孔组成的环状含孔区，其中环状含孔区具有小于12微米的最大径向 宽度，环状含孔区具有少于30%的区域空白区，及非周期性布置的孔 具有小于1550nm的平均直径。
通过"非周期性布置"或"非周期性分布"，应当理解意味希-;"l 取光纤的截面(如垂直于纵轴的截面)时，非周期性布置的孔跨光纤 的一部分随机或非周期性分布。在沿光纤长度的不同点取的类似截面 将展现不同的截面孔图案，即多个截面将具有不同的孔图案，其屮孔 的分布及孔的大小不匹配。也就是说，这些孔是非周期性的，即它们 不周期性布置在光纤结构内。这些孔沿光纤长度(即大致与纵轴平行 的方向)伸展(伸长)，但对于典型的传输光纤长度并不延伸整个光 纤的整个长度。
对于多种应用，希望孔被形成为使得95%以上最好所有孔在光纤 覆层中均展现小于1550nm的平均孔大小，小于775nm更好，最好小 于390nm。同样地，光纤中的孔的最大直径优选小于7000nm,小于 2000nm更好，小于1550nm更佳，最好小于775nm。在一些实施例 中，在此公开的光纤在给定光纤垂直截面中具有5000个以下的孔， 在一些实施例中还少于1000个孔，在其它实施例中孔的总数量少于 500个。当然，最优选的光纤将展现这些特征的组合。因此，例如，光纤的一个特别优选的实施例在光纤中将展现少于200个孔，这些孔 具有小于1550nm的最大直径及小于775nm的平均直径，尽管有用及 耐弯曲的光纤可使用更大及更多数量的孔实现。孔数量、平均直径、 最大直径及孔的总空白区百分比均可在约800倍放大率的扫描电子 显微镜及图像分析软件的帮助下进行计算，图像分析软件如可从美国 马里兰州Silver Spring的MediaCybernetics， Inc.购得的ImagePro。
在此公开的光纤可以也可不包括氧化锗或氟以调节光纤纤芯和/ 或覆层的折射率,但也可在中间的环状区避免这些掺杂剂，而是孔(与 可布置在孔内的任何气体或多种气体结合)可用于调节沿光纤纤芯引 导光的方式。含孔区可由未掺杂(纯)硅石组成，从而完全避免在含 孔区中使用任何掺杂剂以实现降低的折射率，或者含孔区可包括掺杂 的硅石，如具有多个孔的掺氟的硅石。..
在一组实施例中，纤芯区包括掺杂的硅石以相对于纯硅石提供正 折射率，例如掺氧化锗的硅石。纤芯区优选无孔。如图1中所示，在 一些实施例中，纤芯区170包括相对于纯硅石具有Al。/。最大正折射 率的单芯段，及该单芯段从中心线延伸到半径R,。在一组实施例中， 0.30%<厶1<0.40°/0及3.0pm<Rl<5.0nm。在一些实施例中，单芯段具 有a形状的折射率外形，其中d为6或更大，在一些实施例中ci为8 或更大。在一些实施例中，内环状无孔区182从纤芯区延伸到半径 R2，其中内环状无孔区具有等于R2-R1的径向宽度W12，及W12大 于ljmi。半径R2优选大于5nm，大于6pm更好。中间的环状含孔 区184从R2径向向外延伸到半径R3并具有等于R3-R2的径向宽度 W23。外环状区186从R3径向向外延伸到半径R4。半径R4是光纤 的硅石部分的最远半径。 一个或多个涂层可施加到光纤的硅石部分的 外表面上，在R4处开始，光纤的玻璃部分的最远直径或最外面的周 界。纤芯区170和覆层区180优选由硅石组成。纤芯区170优选为用 一种或多种掺杂剂掺杂的硅石。优选地，纤芯区170无孔。含孔区 184具有不大于20pm的内径R2。在一些实施例中，R2不小于10pm 且不大于20fxm。在其它实施例中，R2不小于10nm且不大于18nm。
13在其它实施例中，R2不小于lO^im且不大于14[rni。再次地，在不限 于任何特定宽度的同时，含孔区184具有不小于0.5fim的径向宽度 W23。在一些实施例中，W23不小于0.5nm且不大于20nm。在其它 实施例中，W23不小于2mjii且不大于12nm。在其它实施例中，W23 不小于2拜且不大于IO拜。
这样的光纤可被制成展现小于1400nm的光纤截止波长，小于 1310nm更好；20mm宏弯曲在1550nm引起的损失小于ldB/匝，小 于0,5dB/匝更好，小于O.ldB/匝尤其好，小于0.05dB/匝更佳，小于 0.03dB/匪尤其佳，小于0.02dB/匪最佳;12mm宏弯曲在1550nm引 起的损失小于5dB/匝，小于ldB/匝更好，小于0.5dB/匝尤其好，小 于0.2dB/匝更佳，小于O.OldB/匝尤其佳，小于0.05dB/匝最佳；及8mm 宏弯曲在1550nm引起的损失小于5dB/匝，小于ldB/匝更好，小于 0.5dB/匝尤其好，小于0.2( /匝更佳，小于0.1dB/匝最佳。
适当的光纤的一个例子如图7中所示，并包括由覆层区包围的纤 芯区，覆层区包括随机布置的空隙，这些空隙包含在环状区内，其与 纤芯分隔开并处于沿纤芯区有效引导光的位置。其它光纤及微结构光 纤也可在本发明中使用。在本发明中使用的微结构光纤的另外的描述 在2006年10月18日申请的未决美国专利申请11/583,098、 2006年 6月30日申请的美国临时专利申请60/817,863、 2006年6月30日申 请的60/817,721、 2006年8月31日申请的60/841,458、及2006年8 月31日申请的60/841,490中公开，所有这些申请均归属于Coming Incorporated o
可使用在本发明中的弯曲性能光纤的另一例子为同样可从康宁 公司获得的耐弯曲多模光纤，该光纤包括渐变折射率纤芯区及包围并 直接邻近纤芯区的覆层区，覆层区包括折射率降低的环状部分，该环 状部分相对于覆层的另一部分(优选为硅石，该硅石未用折射率改变 的掺杂剂如氧化锗或氟掺杂)具有降低的相对折射率。优选地，纤芯 的折射率外形具有抛物线形状。折射率降低的环状部分可包括包含多 个孔的玻璃、掺氟的玻璃、或包含多个孔的掺氟玻璃。折射率降低的区域可邻近于纤芯区或与纤芯区间隔开。
在包括具有孔的覆层的一些实施例中，孔可被非周期性地布置在 折射率降低的环状部分中。通过"非周期性布置"或"非周期性分布"，
意味着当看光纤的截面(如垂直于纵轴的截面)时，非周期性布置的 孔跨含孔区随机或非周期性分布。在沿光纤长度的不同点取的截面将 展现不同的截面孔图案，即多个截面将具有不同的孔图案，其中孔的 分布及孔的大小不匹配。也就是说，这些空隙或孔是非周期性的，即 它们不周期性位于光纤结构内。这些孔沿光纤长度(即平行于纵轴) 伸展(伸长)，但对于典型的传输光纤长度并不延伸整个光纤的整个 长度。
在此公开的多模光纤展现非常低的因弯曲引起的衰减，尤其是非 常低的宏弯曲。在一些实施例中，高带宽通过纤芯中的低的最大相对 折射率提供，还提供低弯曲损耗。在一些实施例中，纤芯半径为大半
径(如大于20jmi)，纤芯折射率为低折射率(如小于1.0%)，及弯曲 损耗也低。优选地，在此公开的多模光纤在850nm展现小于3dB/km 的谱衰减。
多模光纤的数值孔径(NA)优选大于将信号引入光纤的光源的 NA;例如，光纤的NA优选大于VCSEL源的NA。多模光纤的带宽
与AlMAX的平方成反比变化。例如，AlMAX为0.5%的多模光纤可产
生16倍于具有AlwAx为2.0%的纤芯的同等多模光纤的带宽。
在一些实施例中，纤芯从中心线径向向外延伸到半径Rl，其中 12.5^R1S40微米。在一些实施例中，25^R1^32.5微米，及在一些实 施例中，Rl大于或等于约25微米且小于或等于约31.25微米。纤芯 优选具有小于或等于1.0%的最大相对折射率。在其它实施例中，纤 芯具有小于或等于0.5%的最大相对折射率。这样的多模光纤优选在 800和1400nm之间的所有波长展现1匝10mm直径心轴衰减增加不 大于1.0dB，优选不大于0.5dB，不大于0.25dB更好，不大于O.ldB 尤佳，不大于0.05dB最好。
如果在折射率降低的环状区采用非周期性布置的孔或空隙，则希望孔被形成为使得95%以上最好所有孔在光纤覆层中均展现小于 1550nm的平均孔大小，小于775nm更好，最好小于390nm。同样地， 光纤中的孔的最大直径优选小于7000nm，小于2000nm更好，小于 1550nm更佳，最好小于775nm。在一些实施例中，在此公开的光纤 在给定光纤垂直截面中具有5000个以下的孔，在一些实施例中还少 于1000个孔，在其它实施例中孔的总数量少于500个。当然，最优 选的光纤将展现这些特征的组合。因此，例如，光纤的一个特别优选 的实施例在光纤中将展现少于200个孔，这些孔具有小于1550nm的 最大直径及小于775nm的平均直径，尽管有用及耐弯曲的光纤可使 用更大及更多数量的孔实现。孔数量、平均直径、最大直径及孔的总 空白区百分比均可在约800倍放大率的扫描电子显微镜及图像分析 软件的帮助下进行计算，图像分析软件如可从美国马里兰州Silver Spring的MediaCybemetics， Inc.购得的ImagePro。
在此公开的多模光纤可以也可不包括氧化锗或氟以调节光纤纤 芯和/或覆层的折射率，但也可在中间的环状区避免这些掺杂剂，而 是孔(与可布置在孔内的任何气体或多种气体结合)可用于调节沿光 纤纤芯引导光的方式。含孔区可由未掺杂(纯)硅石组成，从而完全 避免在含孔区中使用任何掺杂剂以实现降低的折射率，或者含孔区可 包括掺杂的硅石，如具有多个孔的掺氟的硅石。
该光纤的数值孔径(NA)优选大于将信号引入光纤的光源的N八; 例如，光纤的NA优选大于VCSEL源的NA。多模光纤的带宽与Al MAX 的平方成反比变化。例如，AlMAx为0.5y。的多模光纤可产生16倍于 具有AlMAX为2.0%的纤芯的同等多模光纤的带宽。
在一些实施例中，纤芯外半径Rl优选不小于12.5nm且不大于 40nm，即纤芯直径在约25和80nm之间。在其它实施例中，Rl>20 微米;在另外的实施例中，Rl>22微米;在之外的其它实施例中，Rl>24 微米。制造这样的具有孔的光纤的方法在2006年10月18日申请的美 国专利申请11/583098及2007年1月8日申请的美国临时专利 60/879,164中描述。
对本领域技术人员而言，在所附权利要求的范围内，本发明的 许多修改及其它实施方式是显而易见的。因此，应当理解，本发明不 限于在此公开的具体实施例及可在所附权利要求的范围内进行修改。 尽管在此采用特定术语，但它们仅按一般及描述性含义使用，而不用 于限定本发明的目的。
权利要求
1、一种光缆，包括紧密缓冲光纤；包围所述紧密缓冲光纤的缓冲管，在所述紧密缓冲光纤和所述缓冲管之间形成有间隙，其中所述紧密缓冲光纤和所述缓冲管之间的所述间隙在约0.05mm和约0.5mm之间；及包围所述缓冲管的护套。
2、 根据权利要求1的光缆，其中所述光缆在形成约5mm半径的 环时具有约O.ldB或更小的衰减。
3、 根据权利要求1或2的光缆，其中所述紧密缓冲光纤为弯曲 性能光纤。
4、 根据权利要求1-3任一所述的光缆，其中所述光缆外直径在 约4mm到约5mm之间。
5、 根据权利要求1-4任一所述的光缆，其中所述缓冲管包括弹 性模量在约2100N/mn^和2700N/mn^之间的热塑性聚合材料。
6、 根据权利要求1-4任一所述的的光缆，其中所述缓冲管包括 弹性模量在约3500N/mn^和4000N/mn^之间的聚氯乙烯，且还包括 具有弹性模量在约800N/mn^和990N/mm2之间的聚氯乙烯的护套。
7、 根据权利要求1-6任一所述的光缆，其中所述缓冲管包括具 有每1K温度变化时长度变化在30X 10—6%到80X 10—6%之间的热膨胀 系数的热塑性聚合材料。
8、 根据权利耍求l-7任一所述的光缆，还包括 布置在所述缓冲管和所述护套之间的加强构件，其中所述加强构件结合到护套上。
9、 根据权利要求8的光缆，其中附着促进剂布置在加强构件的 表面上。
10、 根据权利要求l-9任一所述的光缆，其屮所述紧密缓冲光纤 和所述缓冲管之间的间隙在约40pm和约100pm之间。
全文摘要
本发明光缆包括布置在缓冲管内的缓冲光纤。缓冲管挤压成形在缓冲光纤周围使得在缓冲光纤和缓冲管之间形成优选在约40μm和约100μm范围之间的小间隙。一层加强构件布置在缓冲管周围。光缆护套挤压成形在加强构件周围，其中加强构件结合到光缆护套上。
文档编号G02B6/44GK101558343SQ200880001036
公开日2009年10月14日 申请日期2008年5月6日 优先权日2007年5月8日
发明者D·E·昆迪斯, G·温施, G·迈尔巴, W·C·赫尔利 申请人:康宁光缆系统有限公司