具有大直径光纤的光纤电缆的制作方法

文档序号:12287247阅读:206来源:国知局
具有大直径光纤的光纤电缆的制作方法与工艺

本申请依据35U.S.C.§119要求于2014年3月19日提交的美国临时申请案序列号61/955,419和2014年8月21日提交的美国临时申请序列号62/791,294的优先权益,所述临时申请中的每者的内容是本申请的基础并以全文引用方式并入本文中。

背景

本公开大体上涉及光缆,并且更具体地涉及具有至少两个光纤类型的光缆,其中一个光纤大于另一光纤。光缆已越来越多地用于广泛多种电子器件、感测和电信领域中。光缆包含或围绕一或多个通信光纤。电缆为电缆内的光纤提供结构和保护。

概述

本公开的一个实施方式涉及承载大直径和小直径光纤的电缆。电缆包括:电缆主体,其包括在电缆主体内限定通道的内表面;以及第一组光纤,其包括位于通道内的多个第一光纤。第一光纤中的每者具有光学芯部,所述光学芯部具有第一芯部直径。电缆包括第二组光纤,所述第二组光纤包括位于通道内的多个第二光纤,并且第二光纤中的每者具有光学芯部,所述光学芯部具有第二芯部直径。第一芯部直径大于第二芯部直径。第一组光纤和第二组光纤在通道内形成图案,使得第一光纤中的每者在电缆内的至少一个方向上靠近第二光纤中的至少一个。

本公开的额外实施方式涉及光缆。电缆包括外主体层,所述外主体层包括在外主体层内限定通道的内表面。电缆包括第一光学传输元件,其位于通道内并且包括第一光学芯部,所述第一光学芯部具有第一芯部直径。电缆包括第二光学传输元件,其位于通道内并且包括第二光学芯部,所述第二光学芯部具有第二芯部直径。第一芯部直径大于第二芯部直径。

本公开的额外实施方式涉及包含大直径和小直径光纤的电缆。电缆包括电缆主体,所述电缆主体包括在电缆主体内限定通道的内表面。电缆包括第一组光学传输元件,其包括位于通道内的多个第一光学传输元件,并且第一光学传输元件中的每者具有光学芯部,所述光学芯部具有第一直径。电缆包括第二组光学传输元件,其包括位于通道内的多个第二光学传输元件,并且第二光学传输元件中的每者具有光学芯部,所述光学芯部具有第二直径。第一直径大于第二直径。第一直径介于125微米与1000微米之间,并且第二直径介于125微米与1000微米之间。第一组光学传输元件和第二组光学传输元件在通道内形成图案,使得第一光学传输元件中的每者在通道内的圆周方向和沿着径向线的方向中的至少一个上靠近第二光学传输元件中的至少一个,所述径向线从通道的中心轴延伸到通道的内表面。

根据本发明的又一方面,光纤电缆包括光纤,所述光纤具有玻璃芯部、玻璃包层和直接覆盖所述玻璃包层的聚合物涂层,其中光纤包括外径为至少400微米的大直径光纤,其中大直径光纤的包层直径为至少175微米,并且其中光纤还包括外径为约250微米或更小的较小直径光纤,并且其中较小直径光纤的包层小于150微米。管支撑所述光纤,其中管具有彼此大约相同的直径,其中大直径光纤支撑在所述管中的一些中并且较小直径光纤支撑在所述管中的其他管中,其中支撑大直径光纤的管与支撑较小直径光纤的管绞合在一起,并且其中绞股具有重复的轮廓,其中绞股的平均捻距介于约300毫米与1000毫米之间。护套围绕所述管并且限定电缆的外部。

另外的特征和优点将会在以下详述中阐述,并且其中部分将通过详述而对本领域的技术人员显而易见,或是通过实践如所撰写的详述和其权利要求书中描述的实施方式以及附图认识到。

应当理解,以上一般描述以及以下详述仅是示例性的,并且旨在提供概述或框架来理解权利要求书的性质和特征。

附图被包括来提供进一步的理解,并且被并入本说明书中而构成本说明书的一部分。附图示出一或多个实施方式,并且与详述一起用于解释各种实施方式的原理和操作。

附图简述

图1是根据示例性实施方式的光纤电缆的横截面图。

图2是根据示例性实施方式的大直径光纤的横截面图。

图3是根据另一示例性实施方式的大直径光纤的横截面图。

图4是根据示例性实施方式的小直径光纤的横截面图。

图5是根据另一示例性实施方式的光纤电缆的横截面图。

图6是根据另一示例性实施方式的光纤电缆的横截面图。

图7是根据另一示例性实施方式的光纤电缆的横截面图。

图8是根据另一示例性实施方式的光纤电缆的横截面图。

图9是根据示例性实施方式的光纤带单元的横截面图。

图10是根据另一示例性实施方式的光纤电缆的横截面图。

图11是根据另一示例性实施方式的光纤电缆的横截面图。

图12是根据另一示例性实施方式的光纤电缆的横截面图。

图13是根据示例性实施方式的光纤电缆的横截面图。

详述

大体参照附图,展示了光缆(例如,光纤电缆(fiber optic cable)、光纤电缆(optical fiber cable)等)的各种实施方式。大体来说,本文中公开的电缆实施方式包括位于单个外主体层(例如,电缆护套)内的大直径光纤和小直径光纤。大体来说,光纤的物理性能,诸如弯曲特性和应变特性,至少部分地取决于光纤的光学芯部(通常由玻璃形成)的直径。因此,本文中讨论的各种电缆实施方式被配置来为位于电缆内的两种纤维尺寸提供合适的物理性能。例如,在本文中讨论的各种实施方式中,电缆部件被构造和布置以使得尽管电缆内的光纤的尺寸不同,电缆的物理特性(例如,弯曲半径、弯曲应变、挤压性能、优先弯曲等)还是适合于处理和安装。

在示例性实施方式中,大直径和小直径光缆以某种图案布置,其中大直径纤维定位成在电缆内的至少一个方向上邻近于小直径光缆。例如,在各种实施方式中,大直径和小直径光纤以交替图案布置在电缆护套内的圆周层内,使得优先弯曲被减少或消除。在一些这类实施方式中,多对大直径纤维和小直径纤维由电缆护套内的聚合物带主体支撑,以便实现纤维对的分支和布线。

在一些其他实施方式中,大直径光纤布置在仅包括大直径光纤的内圆周层中,并且小直径光纤布置在仅包括小直径光纤的外圆周层中。在各种实施方式中,通过将大直径光纤中的一些或全部定位在中心,可以减少大直径纤维在弯曲过程中经历的应变。

在另一实施方式中,电缆护套可以限定在横截面中具有长轴和短轴的通道。在这个实施方式中,大直径纤维位于在通道长轴的方向上延伸的一或多个定位在中心的行中,并且小直径纤维位于也在通道长轴的方向上延伸的一或多个外部行中。在这些布置中,每一小直径光纤行位于电缆护套的内表面与大直径纤维行之间,并且大直径纤维行位于通道的中心轴与小直径纤维行之间。在这个实施方式中,认为光纤行在电缆护套内的相对扁平布置为电缆提供了对外部挤压力的良好抵抗力。

参照图1,根据示例性实施方式展示了光缆(展示为电缆10)。电缆10包括外主体层(展示为电缆主体或电缆护套12),所述外主体层具有限定通道(展示为中心孔16)的内表面14。大体来说,电缆10包括第一组多个大直径光学传输元件(展示为大直径光纤18)。电缆10包括第二组多个小直径光学传输元件(展示为小直径光纤20)。通常,电缆10在安装过程中和安装之后为光纤18和20提供结构和保护(例如,处理过程中的保护、免受元件影响的保护、免受害虫影响的保护等)。在各种实施方式中,电缆10可以利用一种类型的纤维来向诸如相机、传感器、医疗成像设备等广泛多种电子设备传输信号并且利用另一种类型的纤维来从所述电子设备接收信号。

如图1所示,大直径光纤18和小直径光纤20以某种图案位于通道16内,其中每个大直径光纤18定位成在通道16内的至少一个方向上靠近至少一个小直径光纤20。如本文中在描述各种实施方式的光纤的定位中所使用,术语“靠近”是指在修饰所述术语“靠近”的方向上遇到的下一个光纤。例如,如图1所示的实施方式中所示,大直径光纤18和小直径光纤20位于在圆周方向上延伸的层中,其中大直径光纤18和小直径光纤20在这个层内交替,使得每个大直径光纤18在圆周方向上靠近小直径光纤20。通过使大直径和小直径光纤在圆周方向上交替,电缆10表现出很少的优先弯曲特性或并不表现出优先弯曲特性。

在各种实施方式中,电缆10包括细长棒或强度构件(展示为中心强度构件22)。如图1所示,大直径光纤18和小直径光纤20位于围绕中心强度构件22在圆周方向上延伸的层中。在各种实施方式中,中心强度构件22由诸如玻璃强化塑料或金属(例如,钢)的材料形成。在一个实施方式中,大直径光纤18为电缆10提供抗屈曲特性,并且在一些这类实施方式中,电缆10并不包括单独的抗屈曲强度元件。

在各种实施方式中,大直径光纤18和小直径光纤20以绞合图案(诸如SZ绞合图案或螺旋形图案)包裹在中心强度构件22周围。在所示具体实施方式中,电缆10包括三个大直径光纤18和三个小直径光纤20,但在其他实施方式中,电缆10可以包括少于三个或多于三个每种类型的光纤。

如本文中所使用,提到“大直径”和“小直径”光纤是指通常由玻璃材料形成的光学芯部的尺寸,所述光学芯部在光纤内承载光学信号。如图1所示,大直径光纤18各自具有光学芯部24,并且小直径光纤20各自具有光学芯部26。大体来说,并且如以下更详细地讨论,光纤包括围绕每个光纤的光学芯部的再一个层(例如,包层、外聚合物涂层等)。

大体来说,大直径光学芯部24具有展示为CD1的芯部直径,并且小直径光学芯部26具有展示为CD2的芯部直径。大体来说,CD1大于CD2,并且在各种实施方式中,CD1比CD2大至少10%,并且更具体地说,比CD2大至少50%。在一些这类实施方式中,CD1介于125微米与1000微米之间,并且CD2介于125微米与1000微米之间。在具体实施方式中,CD1是CD2的至少两倍。

在各种实施方式中,CD1大于400微米,并且CD2小于400微米,并且在另一实施方式中,CD1大于500微米,并且CD2小于300微米。在各种实施方式中,CD1介于400微米与1000微米之间,并且CD2介于50微米与400微米之间,并且在另一实施方式中,CD1介于500微米与700微米之间,并且CD2介于100微米与300微米之间。在另一实施方式中,CD1约为600微米(例如,600微米±1%),并且CD2约为200微米(例如,200微米±1%)。

在各种实施方式中,电缆10可以包括通道16内的额外结构和元件,这可能是特定电缆应用所需要的。例如,电缆10可以包括捆缚结构(例如,螺旋式缠绕的捆缚纱线或带、薄膜挤制护套等),其位于大直径光纤18和小直径光纤20周围以保持这些元件围绕强度构件22处于适当位置。在诸如室外电缆实施方式的各种实施方式中,电缆10可以包括防水材料,诸如通道16内的遇水膨胀带或粉末。另外,电缆10可以包括位于通道16内的各种抗拉强度纤维,诸如芳纶纱线纤维。在各种实施方式中,电缆10可以包括位于通道16内并且围绕光纤18和20的强化薄片或层,诸如波纹铠装层,并且在这类实施方式中,所述铠装层通常为电缆10内的光纤18和20提供额外的保护层,并且可以提供针对损坏(例如,由安装过程中的接触或压缩造成的损坏、来源于元件的损坏、来源于啮齿动物的损坏等)的抵抗力。在诸如室内用途电缆的其他实施方式中,电缆10可以包括防火材料,诸如嵌入护套12中的防火材料和/或位于通道16内的防火膨胀颗粒。

除了将大直径光纤18和小直径光纤20布置在电缆护套12内,电缆护套12可以被设定尺寸来为电缆10提供充足的结构,同时还提供用于相对小并且柔性的电缆。在各种实施方式中,电缆护套12具有展示为T1的厚度,并且在各种实施方式中,T1介于0.5mm与4mm之间,具体地说介于1mm与3mm之间,并且更具体地说约为2mm(例如,2mm±0.1mm)。在各种实施方式中,电缆护套12具有展示为OD1的外径,并且在各种实施方式中,OD1介于6mm与18mm之间,具体地说介于8mm与14mm之间,并且更具体地说介于10mm与13mm之间。在具体实施方式中,T1约为2mm(例如,2mm±0.1mm),并且OD1约为10.3mm(例如,10.3mm±0.1mm)。在另一具体实施方式中,T1约为3mm(例如,3mm±0.1mm),并且OD1约为12.5mm(例如,12.5mm±0.1mm)。

大体参照图2和图3,根据示例性实施方式展示了特定类型的大直径光纤。参照图2,根据示例性实施方式展示了可以在本文中所讨论的电缆实施方式中使用的一种特定类型的大直径光纤18(展示为18')。在图2的实施方式中,大直径光纤18'是阶跃折射率光纤。如所示,大直径光纤18'具有如上文所讨论展示为CD1的芯部直径。大直径光纤18'包括位于光学芯部24外并且围绕光学芯部24的包层30。在所示实施方式中,包层30具有展示为OD2的包层外径。在各种实施方式中,包层30与光学芯部24的直径相比是相对薄的包层。在各种实施方式中,OD2比CD1大了不到10%,并且更具体地说,比CD1大5%。在具体实施方式中,OD2介于600微米与660微米之间,具体地说介于620微米与640微米之间,并且更具体地说约为630微米(例如,630微米±1%)。

在图2所示的实施方式中,大直径光纤18'包括展示为层32的聚合物纤维涂层。大体来说,层32围绕包层30并且位于包层30外。层32具有展示为OD3的涂层外径。在各种实施方式中,涂层32与光学芯部24的直径相比是相对薄的。在各种实施方式中,OD3比CD1大了不到100%,并且更具体地说,比CD1大50%。在具体实施方式中,OD3介于600微米与1200微米之间,具体地说介于800微米与1200微米之间,并且更具体地说约为900微米(例如,900微米±1%)。

大体来说,层32由诸如UV可固化材料(诸如丙烯酸酯材料)的聚合物材料形成。在各种实施方式中,大直径光纤18'是紧密缓冲式光纤,其中层32充当紧密缓冲。在一些实施方式中,大直径光纤18'还包括一或多个额外的外层(在图2中展示为层34和36)。在一些实施方式中,层34是强度元件,诸如芳纶纱线层或其他合适的强度材料,并且层36是聚合物护套,诸如聚氨酯层。在各种实施方式中,层36可以由诸如PVC、PVDF、FRPE等多种合适护套材料形成。

参照图3,根据示例性实施方式展示了另一种特定类型的大直径光纤18(展示为大直径光纤18")。大体来说,除了本文中所讨论的以外,图3的光纤与图2的光纤大致上相同。在图3的实施方式中,大直径光纤18"是多芯部光纤。在这个实施方式中,大直径光纤18"的光学芯部24包括位于单个包层42内的多个信号承载芯部40。在图3的实施方式中,光学芯部24与共同包层42相结合具有如上文所讨论的外径OD1。在各种实施方式中,信号承载芯部40可以是单模芯部和/或多模芯部。

参照图4,根据示例性实施方式展示了小直径光纤20的详细视图。在一个实施方式中,小直径光纤20是阶跃折射率光纤,并且在具体实施方式中,小直径光纤20的芯部直径CD2约为200微米(例如,200微米±1微米)。在这类实施方式中,小直径光纤20包括位于光学芯部26外并且围绕光学芯部26的包层44。在各种实施方式中,包层44具有展示为OD4的包层外径。在诸如阶跃折射率纤维实施方式的某些实施方式中,包层44与光学芯部26的直径相比是相对薄的包层。在各种实施方式中,OD4比CD2大了不到20%,并且更具体地说,比CD2大15%。在具体实施方式中,OD4介于200微米与250微米之间,具体地说介于210微米与24微米之间,并且更具体地说约为230微米(例如,230微米±1%)。

在另一实施方式中,小直径光纤20是电信光纤,并且在这类实施方式中,CD2介于25微米与75微米之间,并且更具体地说约为50微米(例如,50微米±1%)。在这类实施方式中,包层44与芯部26的直径相比是相对厚的。在各种实施方式中,OD4超过CD2的两倍,并且更具体地说是CD2的2.5倍大。在具体实施方式中,OD4介于100微米与200微米之间,具体地说介于110微米与140微米之间,并且更具体地说约为125微米(例如,125微米±1%)。

在图4所示的实施方式中,小直径光纤20包括展示为层46的聚合物纤维涂层。大体来说,层46围绕包层44并且位于包层44外。层46具有展示为OD5的涂层外径。在各种实施方式中,涂层46与光学芯部26的直径相比是相对厚的。在各种实施方式中,OD5介于CD2的两倍与二十倍之间。在诸如阶跃折射率纤维实施方式的某些实施方式中,OD5介于CD2的15倍与二十倍之间,并且更具体地说为CD2的18倍。在各种实施方式中,OD5介于600微米与1200微米之间,具体地说介于800微米与1000微米之间,并且更具体地说约为900微米(例如,900微米±1%)。在具体示例性实施方式中,例如当纤维20的CD2是200微米时,层46由多于一个聚合物材料层形成。在一个这种实施方式中,500微米聚合物层紧邻包层44,并且紧密缓冲层位于500微米层外,以使层46的总外径OD5达到900微米。在一个这种实施方式中,层46的外部分由PVC材料形成,来为纤维20提供所需机械性质。在另一实施方式中,为了提供高温纤维20,层46的外部分由诸如聚酰亚胺的高温兼容材料形成。

在各种实施方式中,小直径光纤20的涂层46和大直径光纤18的涂层32被设定尺寸以使得OD3和OD5大致上相同。在具体实施方式中,OD3和OD5都是约为900微米。在各种实施方式中,涂布大直径光纤18和小直径光纤20以使得两个纤维尺寸的外径大致上相同(尽管光学芯部尺寸不同)可以提供电缆结构,这个电缆结构允许纤维18和20在具有类似尺寸的行中对准,允许电缆10形成为大致圆形的横截面形状(诸如图1),并且围绕中心强度构件22在圆周方向上均匀地分布弯曲应力。

大体参照图5,根据示例性实施方式展示了光缆(展示为电缆50)。除了本文中所讨论的以外,电缆50与电缆10大致上相同。大体来说,电缆50包括一组大直径光纤18,其包裹在中心强度构件22周围以使得大直径光纤18形成电缆50的在圆周方向上延伸的最内纤维层。另外,电缆50包括一组小直径光纤20,其包裹在大直径光纤18的内层周围并且位于所述内层外。

在这个实施方式中,小直径纤维20形成电缆50的在圆周方向上延伸的外纤维层,并且在这个实施方式中,纤维18和20形成图案,其中每个大直径纤维18定位成在径向方向上靠近至少一个小直径光纤20。另外,在这个实施方式中,纤维18和20形成图案,其中每个小直径光纤20在径向方向上(例如,在沿着径向线的方向上,所述径向线从通道16的中心轴延伸到护套52的内表面)位于内护套表面14与大直径纤维18中的一个之间。在所示的实施方式中,电缆50包括五个大直径光纤18和11个小直径光纤20。在各种实施方式中,电缆50可以包括位于大直径纤维18的内层周围的一或多个粘合剂层54。

此外,因为电缆50与电缆10相比包括额外的圆周纤维层,所以电缆50的电缆护套52具有更大的内径和外径以容纳额外的纤维,但在其他方面与上文所讨论的电缆护套12相同。在各种实施方式中,电缆护套52具有展示为OD6的外径,并且在各种实施方式中,OD6介于11mm与16mm之间,具体地说介于13mm与14mm之间,并且更具体地说约为13.7mm(例如,13.7mm±0.1mm)。

大体参照图6,根据示例性实施方式展示了光缆(展示为电缆60)。除了本文中所讨论的以外,电缆60与电缆50大致上相同。大体来说,电缆60包括第一组62大直径光纤18,其包裹在中心强度构件22周围以使得第一组62大直径光纤18形成电缆60的在圆周方向上延伸的最内纤维层。在所示的实施方式中,第一组62包括五个大直径光纤18。另外,电缆60包括第二组64大直径光纤18,其包裹在第一组62大直径光纤18周围并且位于第一组62大直径光纤18外。在所示的实施方式中,第二组64包括11个大直径光纤18。

电缆60还包括一组67小直径光纤20,其包裹在第二组64大直径光纤18周围并且位于第二组64大直径光纤18外。在这个实施方式中,小直径纤维20形成电缆60的在圆周方向上延伸的外纤维层,并且在这个实施方式中,纤维18和20形成图案,其中第二组64的每个大直径光纤18定位成在径向方向上靠近至少一个小直径光纤20。另外,在这个实施方式中,纤维18和20形成图案,其中每个小直径光纤20在径向方向上位于内护套表面14与第二组64的大直径纤维18中的一个之间。在所示的实施方式中,电缆60具有相同数目的大直径光纤18和小直径纤维20,并且具体来说包括16个小直径光纤20。电缆60可以还包括位于每个纤维层周围的一或多个粘合剂层54。

此外,因为电缆60与电缆50相比包括额外的圆周纤维层和更大数目的光纤,所以电缆60的电缆护套66具有更大的内径和外径以容纳额外的纤维,但在其他方面与上文所讨论的电缆护套12相同。在各种实施方式中,电缆护套66具有展示为OD7的外径,并且在各种实施方式中,OD7介于15mm与20mm之间,具体地说介于17mm与18mm之间,并且更具体地说约为17.7mm(例如,17.7mm±0.1mm)。

大体参照图7,根据示例性实施方式展示了光缆(展示为电缆70)。除了本文中所讨论的以外,电缆70与电缆50大致上相同。与电缆50不同,电缆70包括相同数目的大直径光纤18和小直径光纤20。在这个实施方式中,电缆70包括在邻近于中心强度构件22的圆周层72中的一组五个大直径光纤18,并且还包括位于光纤的外圆周层74中的三个大直径光纤18,所述外圆周层74定位成邻近于电缆护套52。在这个实施方式中,纤维18和20形成图案,其中内层72的每个大直径纤维18定位成在径向方向上靠近至少一个小直径光纤20。另外,在这个实施方式中,纤维18和20形成图案,其中外层74的每个大直径纤维18定位成在圆周方向上靠近至少一个小直径光纤20。在诸如电缆60和70的各种电缆实施方式中,均衡数目的大光纤和小光纤对于成对的传输和接收功能是优选的(例如,小纤维充当传输纤维,并且大纤维充当每个对的接收纤维)。在一些这类实施方式中,较大光纤位于电缆的中心光纤层中以降低弯曲应变。在诸如电缆70的一些实施方式中,并不是所有较大光纤可以装进中心层中,但是通过使大光纤和小光纤在外层中交替,各种弯曲平面中的刚度得以均衡。

大体参照图8,根据示例性实施方式展示了光缆(展示为电缆80)。除了本文中所讨论的以外,电缆80与电缆10大致上相同。大体来说,在电缆80的通道16内,大直径光纤18和小直径光纤20位于在圆周方向上延伸的层中,其中大直径光纤18和小直径光纤20靠近彼此并且在所述层内交替。大体来说,纤维18和20的层在围绕中心强度构件22的大体圆形路径中延伸。然而,与电缆10相对照,在电缆80内,至少一个大直径光纤18和相邻小直径光纤20中的至少一个被一起支撑在共同的聚合物带主体82内。如图8的实施方式中所示,每个带主体82包括一个大直径光纤18和一个小直径光纤20,并且电缆80包括八个带主体82,其围绕强度构件22布置在圆周方向上延伸的层中。

大体来说,每个带主体82包括一或多个共同聚合物层,其围绕并支撑一对纤维18和20。在各种实施方式中,带主体82为每一对纤维18和20提供结构以便于在从护套12中分离之后处理并布线到所需设备。在各种实施方式中,带主体82可以是可剥除带,其配置来允许易于接取或以无工具的方式接取带主体82内的纤维18和20。

在各种实施方式中,电缆80具有电缆护套83,所述电缆护套83具有展示为OD10的外径,并且在各种实施方式中,OD10介于11mm与16mm之间,具体来说介于13mm与14mm之间,并且更具体来说约为13.4mm(例如,13.4mm±0.1mm)。因此,在各种实施方式中,通过以带主体82的形式在电缆护套83内提供纤维支撑结构,电缆80的总外径可以相对于包含相同数目的纤维的电缆(诸如电缆50)有所减小。

参照图9,更详细地展示了带主体82。大体来说,带主体82包括展示为内层84的第一聚合物层,其围绕并接触带主体82内的两种纤维18和20。带主体82还包括展示为外层86的第二聚合物层,其围绕并接触内层84的外表面。在一个实施方式中,内层84是相对软的顺应式聚合物材料,并且外层86是相对硬的“坚固”材料,其便于在从电缆80中分离后处理带主体82。在各种实施方式中,内层84由任何合适的硬度受控的UV可固化聚合物材料和/或热塑性材料(诸如热塑性弹性体材料)形成。在各种实施方式中,外层86由热塑性材料形成并且可以包括嵌入外层86中的芳纶纱线纤维。在一个实施方式中,可以用护套将内层84和外层86彼此分离,并且在这类实施方式中,芳纶纱线纤维可以位于层84与层86之间。

在各种实施方式中,带主体82是围绕纤维18和20的相对小的结构,使得电缆80的横截面积保持适当小。在各种实施方式中,内层84具有展示为W1的宽度和展示为H1的高度,并且外层86具有展示为W2的宽度和展示为H2的高度。在各种实施方式中,W1介于1.8mm与3mm之间,具体来说介于2mm与2.4mm之间,并且更具体来说约为2.2mm(例如,2.2mm±0.1mm)。在各种实施方式中,H1介于0.9mm与2mm之间,具体来说介于1.1mm与1.5mm之间,并且更具体来说约为1.3mm(例如,1.3mm±0.1mm)。在各种实施方式中,W2介于1.9mm与3.1mm之间,具体来说介于2.5mm与2.9mm之间,并且更具体来说约为2.7mm(例如,2.7mm±0.1mm)。在各种实施方式中,H2介于1mm与2.5mm之间,具体来说介于1.6mm与2mm之间,并且更具体来说约为1.8mm(例如,1.8mm±0.1mm)。

大体参照图10,根据示例性实施方式展示了光缆(展示为电缆90)。除了本文中所讨论的以外,电缆90与电缆80大致上相同。在电缆90内,至少一个大直径光纤18和相邻小直径光纤20中的至少一个被一起支撑在共同的聚合物带主体92内。除了带主体92包括圆的(例如,圆形、椭圆形、卵形等)外表面94以外,带主体92是类似于带主体82的两层式带主体。在各种实施方式中,通过提供电缆90的用户可以易于抓握的额外结构,圆的外表面94可便于处理电缆90的带单元。

在各种实施方式中,电缆90具有电缆护套96,所述电缆护套96具有展示为OD8的外径,并且在各种实施方式中,OD8介于12mm与17mm之间,具体来说介于13.5mm与14.5mm之间,并且更具体来说约为14.1mm(例如,14.1mm±0.1mm)。因此,在各种实施方式中,通过提供较大的带主体92(与带主体82相比),电缆90的总外径相对于包含相同数目的纤维但是包括较小类型的带主体的电缆(诸如电缆80)有所增大。

大体参照图11,根据示例性实施方式展示了光缆(展示为电缆100)。除了本文中所讨论的以外,电缆100与电缆80大致上相同。在电缆100内,至少一个大直径光纤18和相邻小直径光纤20中的至少一个被一起支撑在共同的聚合物带主体102内。与上文所讨论的带主体82和92相对照,带主体102包括与带主体82的内层84相同的单个层。在这个实施方式中,由于不包括外层86,带主体102的尺寸有所减小,并且带主体102也允许易于接近带主体102内的纤维18和20。另外,电缆100包括在带主体102内的交替的大直径纤维18和小直径纤维20的内层104。电缆100还包括在带主体102内的交替的大直径纤维18和小直径纤维20的外层106,其位于内层104外并且围绕内层104。在这个布置中,电缆100包括位于24个带主体102内的多个对中的24个大直径光纤18和24个小直径光纤20。

在各种实施方式中,电缆100具有电缆护套108,所述电缆护套108具有展示为OD9的外径,并且在各种实施方式中,OD9介于13mm与18mm之间,具体来说介于15mm与16mm之间,并且更具体来说约为15.5mm(例如,15.5mm±0.1mm)。因此,在各种实施方式中,通过提供较小的带主体102(与带主体82相比),电缆100的总外径可以小于在包括总共48个纤维和具有坚固外层的带主体(诸如带主体82)的电缆中另外所需要的。

参照图12,根据示例性实施方式展示了光缆(展示为电缆110)。电缆110包括外主体层(展示为电缆主体或电缆护套112),所述外主体层具有限定通道(展示为中心孔116)的内表面114。大体来说,通道116包括通道宽度W3和通道高度H3,并且W3大于H3。大体来说,电缆110包括位于至少一个行(展示为行118和120)中的一组大直径纤维18,所述至少一个行位于通道116的内部区域中。大体来说,行118和120在由W3表示的通道宽度的方向上在通道116内延伸。

大体来说,电缆110包括位于至少一个行(展示为行122和124)中的一组小直径纤维20,所述至少一个行位于通道116的外部区域中。大体来说,行122和124在由W3表示的通道宽度的方向上在通道116内延伸。在所示的实施方式中,行122在由H3表示的通道高度的方向上位于行118与内表面114之间,并且行124在由H3表示的通道高度的方向上位于行120与内表面114之间。因此,在这个实施方式中,纤维18和20形成图案,其中行118的每个大直径纤维18定位成在由H3表示的通道高度的方向上靠近行122的小直径纤维20中的一个,并且其中行120的每个大直径纤维18定位成在由H3表示的通道高度的方向上靠近行124的小直径纤维20中的一个。在所示的示例性实施方式中,电缆110的每个纤维行包括24个纤维并且电缆110内的纤维的总数为96。在各种实施方式中,小直径纤维20的行122和124朝向电缆110的外侧定位,并且大直径纤维18的行118和120朝向电缆110的中心定位,以减少电缆110的纤维(尤其是大直径纤维18)所经历的弯曲应变。

在所示的具体实施方式中,电缆主体112是细长结构,其限定展示为W4的外宽度和展示为H4的外高度。在各种实施方式中,W4是H4的至少两倍,并且更具体来说是H4的至少三倍。电缆主体112包括在由W3表示的通道宽度的方向上延伸的两个大致上扁平或平坦的外表面(展示为上表面126和下表面128)。之所示的实施方式中,表面126和128大致上(例如,在±10度内)平行于通道116内的纤维行118、120、122和124。因此,在这个布置中,电缆110提供大致上扁平的电缆结构,这个结构提供良好的负载和挤压抵抗力,尤其是对垂直地施加到表面126和128的力。在各种实施方式中,电缆110可以适合于在地面之上延伸的直电缆,其中车辆可以越过电缆110。

在各种实施方式中,通道116的尺寸和电缆主体112的外尺寸可以被设定尺寸以使得电缆110可以含有各种数目的纤维18和20。在各种实施方式中,W3介于15mm与30mm之间,具体来说介于20mm与25mm之间,并且更具体来说约为23mm(例如,23mm±0.1mm)。在各种实施方式中,H3介于2mm与10mm之间,具体来说介于3mm与5mm之间,并且更具体来说约为4.5mm(例如,4.5mm±0.1mm)。在各种实施方式中,W4介于18mm与35mm之间,具体来说介于22mm与30mm之间,并且更具体来说约为26.5mm(例如,26.5mm±0.1mm)。在各种实施方式中,H4介于3mm与12mm之间,具体来说介于5mm与8mm之间,并且更具体来说约为6.5mm(例如,6.5mm±0.1mm)。

参照图13,呈松套管电缆或扇出电缆210的形式的光纤电缆包括光纤212,诸如大直径光纤214。光纤212可以是单模、多模、弯曲敏感、多芯部、大芯部、阶梯形芯部、带、紧密缓冲式、无缓冲式或其他类型或布置的光纤。例如,在一些实施方式中,大直径光纤214是多芯部光纤。

根据示例性实施方式,电缆210还包括管216,诸如缓冲管、微模块护套、子单元护套或其他管。管216可以支撑光纤212,诸如光纤212的子集。在一些实施方式中,管216在不同的管216中支撑不同类型的光纤212。例如,管216中的一些可以支撑大直径光纤214。在一些实施方式中,支撑大直径光纤214的管216所支撑的仅有类型的光纤是大直径光纤214。在一些实施方式中,支撑大直径光纤214的管216每个管216仅支撑单个大直径光纤214。

在一些实施方式中,管216由聚合物材料形成,诸如主要由挤在管216所支撑的光纤212上的热塑性材料形成。在一些实施方式中,管216包括,诸如按体积计主要由以下材料中的至少一个组成:聚乙烯、聚氯乙烯、低烟无卤材料、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯或其他材料。管216的壁厚度可为至少0.2mm,诸如至少约0.4mm和/或小于2mm,诸如小于约1mm。在一些实施方式中,管216的外径为3mm或更小,诸如2.5mm或更小,诸如约2mm±0.5mm。在其他实施方式中,管216被另外设定尺寸、成形和/或构造。

在一些实施方式中,光纤212包括一或多个玻璃芯部、围绕所述芯部的玻璃包层和直接附接到所述包层并覆盖所述包层的聚合物涂层。光纤212的聚合物涂层可以是丙烯酸酯材料,诸如紫外光固化丙烯酸酯,并且可以包括不同相对弹性/硬度的子层,诸如一个用于应力隔离并且另一个用于防刮保护,和/或用于给光纤212着色的油墨层。在一些实施方式中,大直径光纤214的直径(即,聚合物涂层的外径)为至少400微米,诸如至少50微米,并且在一些实施方式中为至少600微米,且/或不大于1厘米。大直径光纤214的包层的直径是至少175微米,诸如至少200微米,且/或在一些实施方式中甚至约为225微米±25微米。在一些实施方式中,大直径光纤的包层的直径小于1mm。

根据示例性实施方式,管216可以还包括额外材料218,诸如填充化合物,诸如阻水凝胶或油脂。额外材料218可以可选地包括遇水膨胀粉末,诸如超吸水聚合物。在一些实施方式中,额外材料218可以包括强度构件,诸如芳纶或纤维玻璃纱线或纤维。在一些实施方式中,额外材料218可以包括聚酯纱线,诸如浸渍有超吸水聚合物的聚酯纱线。额外材料218可以包括剥离绳。在其他所涵盖实施方式中,电缆210并不包括管216,并且光纤212如本文中所公开被配置或布置成具有粘合剂螺纹或没有额外支撑。

仍然参照图13,在一些实施方式中,电缆还包括较小直径光纤220,诸如直径约为250微米或更小和/或250微米±50微米和/或200微米±50微米的光纤。因此,在一些实施方式中,大直径光纤214的直径是较小直径光纤的至少两倍大。类似于大直径光纤216,较小直径光纤220可以包括玻璃芯部、玻璃包层和紧邻所述包层的聚合物层。较小直径光纤220的包层小于150微米,诸如小于130微米,诸如在一些实施方式中为125微米±25微米。

在一些实施方式中,较小直径光纤可以是紧密缓冲式的,诸如具有紧密地涂覆在光纤220的聚合物涂层上的热塑性聚合物层(例如,聚氯乙烯或低烟无卤材料)。例如,光纤220的直径(即,聚合物涂层的外径)可以约为250微米,并且紧密缓冲的外径可以约为600微米或甚至约为900微米。大直径光纤214可以也是紧密缓冲式的。有了紧密缓冲,大直径光纤214和较小直径光纤220可以看上去是相同尺寸,因为用于大直径光纤214和较小直径光纤220的紧密缓冲层的外径可以大约是相同尺寸(例如,约为900微米,诸如900微米±100微米)。

较小直径光纤220可以由管216(诸如管216中未被大直径光纤216占据的一些管)支撑。在一些实施方式中,支撑较小直径光纤220的管216可以仅支撑较小直径光纤220中的单个较小直径光纤220,诸如单个紧密缓冲式光纤222。在其他实施方式中,支撑较小直径光纤220的管216可以支撑多个较小直径光纤220,诸如至少两个、至少四个、至少十二个无缓冲式光纤224,无缓冲式光纤224意味着不包括超过聚合物涂层的紧密缓冲层的光纤,所述聚合物涂层围绕光纤的包层。

根据示例性实施方式,光纤电缆210的管216和/或可由管216支撑的光纤212彼此绞合或缠绕。管216可能以重复的绞合图案,诸如以螺旋形轮廓或以反向振荡轮廓(例如,所谓的“SZ”绞合)绞合。申请人已发现,大光纤214受益于相对大的绞合捻距,其中捻距是绞合元件中的一个的一整转沿着电缆210的平均纵向距离。对于螺旋形绞合,捻距是完整旋转的纵向距离;并且对于反向振荡绞合,捻距是反转之间的圈数除以反转之间的纵向距离,如果圈数在反转之间变化,那么捻距可以是100个反转上的平均值。根据示例性实施方式,捻距介于300毫米与1000毫米之间,诸如400毫米与800毫米之间,诸如约为500毫米±100毫米。虽然这类捻距可能比许多常规电缆长,但是申请人认为利用这类捻距的绞合为大直径光纤214提供低应力弯曲半径,同时仍提供电缆210在挤压中的良好性能。

在一些实施方式中,电缆210还包括中心强度构件226和/或护套228。管216可以绞合在中心强度构件226周围,中心强度构件226可以包括诸如玻璃强化塑料的电介质材料,或诸如钢的另一材料。在一些实施方式中,中心强度构件226可以护套着诸如聚乙烯或聚氯乙烯的聚合物,以设定绞合在中心强度构件226周围的特定数目的管216的半径。例如,管216可以包括至少两个管216,诸如至少四个管216,诸如至少十个管216。在一些实施方式中,如图13所示,管216可以在管216的各层中绞合在中心强度构件226周围。根据示例性实施方式,大直径光纤214由管216在最内层中支撑,从而减小当电缆210弯曲时大直径光纤214上的弯曲应力。类似于管216,护套228可以由可被挤在管216和/或电缆210的任何其他内容物(诸如阻水带、铠装、芳纶层等)上的热塑性材料形成。在一些实施方式中,护套228包括,诸如按体积计主要由以下材料中的至少一个组成:聚乙烯、聚氯乙烯、低烟无卤材料或其他材料。在其他所涵盖实施方式中,电缆210可以不包括中心强度构件226和/或护套228。

根据示例性实施方式,管216绞合在中心强度构件226周围,其中管216支撑均匀地分散在中心强度构件216周围的大直径光纤214,使得利用电缆210的横截面的任何给定的平分线B,B'(即,穿过中心强度构件226的中心的平分线),支撑大直径光纤214的管216的数目在平分的两半之间的差异是一或更小(即,所述差异可以是分数)。在一些实施方式中,支撑较小直径光纤220的管216也均匀地分散在中心强度构件226周围,使得利用电缆210的横截面的任何给定的平分线,支撑较小直径光纤220的管216的数目在平分的两半之间的差异是一或更小。不同光纤214贯穿电缆210的横截面的均匀分布被认为使光纤的应变负载均衡,这可能尤其有益于大直径光纤214。在其他所涵盖实施方式中,含有大直径光纤214的管216在单个绞合层中放置在含有较小直径光纤214的管216之间以提供均衡的应变负载。

在各种实施方式中,本文中所讨论的电缆护套可以由电缆制造中所使用的广泛多种材料制成,所述材料诸如聚氨酯、中等密度聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、尼龙、聚酯或聚碳酸酯和其共聚物。另外,本文中所讨论的电缆护套可以包括为电缆护套的材料提供不同性质的少量其他材料或填料。例如,本文中所讨论的电缆护套的材料可以包括提供用于着色、UV/光阻挡(例如,炭黑)、抗烧性等。

虽然本文中所讨论并且附图中所示的具体电缆实施方式主要涉及具有大致圆形横截面形状的电缆,所述形状限定大致圆柱形内腔,在其他实施方式中,本文中所讨论的电缆可以具有任何数目的横截面形状。例如,在各种实施方式中,电缆护套可以具有正方形、矩形、三角形或其他多边形横截面形状。在这类实施方式中,电缆的通路或腔与电缆护套和/或缓冲管的形状可以是相同形状或不同形状。在一些实施方式中,电缆护套可以限定多于一个通道或通路。在这类实施方式中,多个通道可以彼此是相同的尺寸和形状,或者可以各自具有不同的尺寸或形状。

在各种实施方式中,本文中所讨论的光纤可以是由玻璃或塑料制成的柔性、透明光纤。纤维可以充当光导以在光纤的两端之间传输光。光纤可以包括由具有较低折射率的透明包层材料围绕的透明芯部。可以通过全内反射将光保持在芯部中。玻璃光纤可以包括二氧化硅,但是可以使用一些其他材料,诸如氟锆酸盐、氟铝酸盐和硫族化物玻璃,以及结晶材料,诸如蓝宝石。可以通过具有较低折射率的光学包层沿着光纤的芯部引导光,所述光学包层通过全内反射将光困在芯部中。包层可以涂有保护其免受湿气和/或物理损坏的缓冲涂层和/或另一涂层。这些涂层可以是在拉拔过程期间涂覆到光纤外侧的UV固化聚氨酯丙烯酸酯复合材料。涂层可以保护玻璃纤维绞股。在各种实施方式中,本文中所讨论的光纤可以是任何光纤类型或种类,包括多模纤维、单模纤维、弯曲敏感纤维、阶跃折射率纤维、多芯部光纤等。

除非另外明确说明,否则决不意图将本文阐述的任何方法解释为要求以特定顺序执行所述方法的步骤。因此,在方法权利要求项没有实际叙述方法的步骤所遵循的顺序或在权利要求书或描述中没有另外具体陈述各步骤将限于特定顺序的情况下,决不意图对任何特定顺序做出推断。

本领域的技术人员将会清楚,可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下,做出各种的修改和变化。由于本领域的技术人员可以想到并入本公开的精神和主旨的所公开的实施方式的修改组合、子组合和变化,因此,本公开应解释为包括所附权利要求书及其等效物范围内的任何内容。

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