光纤束的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月18日提交的美国临时申请号62/206,445的优先权，所述申请以引用的方式并入本文。

背景技术：

本公开大体涉及通信光缆，并且更具体地涉及包括一束多个光纤子单元的通信光缆。通信光缆已经在各种各样的电子和电信领域中得到了越来越多的使用。通信光缆包括或围绕一个或多个通信光纤。光缆为光缆内的光纤提供结构和保护。成束的已连接光纤子单元可用于互连网络安装或数据中心内的设备。

技术实现要素：

本公开的一个实施方案涉及一种通信光缆束。通信光缆束包括束套。束套包括限定束通路的内表面以及限定电缆束的外表面的外部表面。通信光缆束包括位于束通路内并且被束套围绕的多个光纤子单元。每个光纤子单元包括：子单元套，其限定子单元通路；以及多个光纤，其与子单元通路定位在一起。束套的厚度小于每个子单元套的厚度。

本公开的附加实施方案涉及光纤束。光纤束包括最外束层，其包括限定束通路的内表面以及限定束的外表面的外部表面。最外束层由第一聚合物材料形成。光纤束包括位于束通路内并且被最外束层围绕的多个光纤子单元。每个光纤子单元包括限定子单元通路的子单元套，并且所述子单元套由不同于第一聚合物材料的第二聚合物材料形成。每个光纤子单元包括多个光纤，其与子单元通路定位在一起。每个子单元套具有抗拉强度和抗撕强度并且最外束层具有抗拉强度和抗撕强度。最外束层的抗拉强度小于子单元套的抗拉强度，并且最外束层的抗撕强度小于子单元套的抗撕强度。

本公开的附加实施方案涉及一种通信光缆束。通信光缆束包括束套，所述束套包括限定电缆束的外表面的外部表面。束套由第一可挤出聚合物材料形成。通信光缆束包括被束套围绕的多个光纤子单元。每个光纤子单元包括子单元套，并且子单元套由不同于第一聚合物材料的第二可挤出聚合物材料形成。每个光纤子单元包括被子单元套围绕的至少一个光纤。第二聚合物材料包括耐火材料，并且第一材料所具有的氧极限指数小于第二材料的氧极限指数。

根据本公开的另外其他方面，通信光缆束包括：束套，其具有限定束通路的内表面以及限定所述电缆束的外表面的外部表面；以及多个光纤子单元，其位于所述束通路内并且被所述束套围绕，每个光纤子单元具有：子单元套，其限定子单元通路；以及多个光纤，其与所述子单元通路定位在一起。束套的厚度小于每个子单元套的厚度并且紧密地围绕子单元套挤出束套以联接子单元和束套。

另外的特征和优点将在以下的详述中阐明，并且通过描述，这些特征和优点中的部分对本领域技术人员将是显而易见的，或者也可通过实践本文的书面描述和其权利要求书以及附图中所述的实施方案而认识到这些特征和优点中的部分。

应了解，以上概述与以下详述二者均仅为示例性的并且意图提供用来理解所述权利要求的性质和特征的综述或框架。

包括附图以提供进一步理解并且所述附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分。附图说明一个或多个实施方案并且和描述一起用于解释各种实施方案的原理和操作。

附图说明

图1是根据示例性实施方案的一束光纤子单元的透视图，其示出了对光纤子单元的访问。

图2是根据示例性实施方案的图1的束的截面图。

图3是根据示例性实施方案的在连接后的图1的束的透视图。

图4是根据本公开的各方面的一束光纤子单元的截面图，其示出了围绕光纤子单元拉紧的束套。

具体实施方式

大体参考附图，示出了通信光缆束的各种实施方案(例如，一束光纤承载部件、一束光纤子单元等)。总体来说，本文公开的电缆束实施方案被配置成在相对较小的截面区域内支持大量光纤，与此同时允许根据需要轻松地访问光纤以用于路由和连接。在各种实施方案中，电缆束包括相对较薄且柔性的束套，所述束套围绕多个光纤子单元并将其保持在一起。束套是可以用手来挤压或撕开，使得可以容易访问光纤子单元而不需要专门的结构(例如，撕裂线)或工具来打开束套。每个光纤子单元包括围绕一个或多个光纤的子单元套。与外束套相比，子单元套是相对较强的，并且一旦打开束套以访问光纤子单元就向光纤提供保护。

在某些实施方案中，通过针对束套利用可挤出柔性材料来提供这种布置(其中光纤电缆束的最外层与内层相比相对较弱且柔性)，可能以相对较低的厚度挤出所述可挤出柔性材料以使得最终束套易于用手打开。与利用网状材料外层的某些光纤电缆束相比，可能以外层的挤出所提供的相对较高线速度来制造本文讨论的光缆束。

在具体实施方案中，通过针对束套和子单元套利用具有不同耐火特性的不同材料来提供本文讨论的光纤的内层和外层的形成对比的物理特性。例如，在一个实施方案中，束套由不包括许多电缆护套外层中常见的高度填充的耐火添加剂的聚合物材料形成，并且与包括这些添加剂的材料相比，这些组分的缺乏允许束套是更柔性的。相反，在此类实施方案中，子单元套由包括耐火添加剂的聚合物材料形成。因此，在这些实施方案中，子单元套的材料向束提供耐火性，而不是最外层向束提供耐火性。在各种实施方案中，耐火材料的这种布置提供一种光纤束，其尽管支持大量的光纤(例如，64个光纤、92个光纤、144个光纤、192个光纤等)但仍通过各种防火等级测试(例如，充气室燃烧测试、立管燃烧测试等)，与此同时提供具有相对较小外径的薄、柔性且易于打开的外束层。

在各种实施方案中，光纤束可以用于在网络数据中心内分布光纤。在一些实施方案中，本文讨论的光纤束提供用于在网络数据中心中分布光纤的“即插即用”解决方案，并且在这些实施方案中，一个或多个子单元可具有位于子单元端部的光学连接器以用于将子单元的光纤可通信地连接到网络数据中心设备。在各种实施方案中，由束套提供的简单的“无工具访问”与由低束套厚度提供的紧凑型光纤束的组合提供了用于现代网络安装的光纤束。具体地，较小的总体束尺寸允许网络运营商在整个数据中心分布大量光纤，从而允许大量光纤装配在数据中心设备(诸如电缆托架)内。此外，易于访问子单元允许网络运营商访问特定光纤子单元、分布特定光纤子单元并且将特定光纤子单元连接到数据中心设备，而无需使用工具或专门的电缆结构来打开束套。

参考图1和图2，根据示例性实施方案示出通信光缆束或光纤束(被示为束10)。束10包括最外束层(被示为束套12)，其具有限定束通路(被示为中心通道16)的内表面14，并且束套12包括限定束10的外表面的外表面18。如通常将理解的，束套12的内表面14限定其中定位有以下讨论的各种电缆部件的内部区域或内部区。

在各种实施方案中，束10是高密度光纤电缆，其在具有相对较低截面区域的电缆中包括大量光纤。在此类实施方案中，束10包括多个光纤子单元(被示为光纤子单元20)。每个子单元20包括子单元套(被示为子单元套22)，其具有限定子单元通道或孔26的内表面24。多个单独的细长光传输元件(被示为光纤28)位于每个子单元20的孔26内。在各种实施方案中，束套12可以被着色和/或印刷以识别位于束套12内的子单元20和/或光纤28。

如图1和图2所示，束10可以包括多个子单元20。在各种实施方案中，束10可以包括至少四个子单元20，并且每个子单元20包括至少八个光纤28。在所示的实施方案中，束10包括三个子单元20的中心组以及围绕三个子单元的内组的九个子单元20的外组。在各种实施方案中，束10可以包括任何数量的子单元20，如特定应用可能期望的那样。在各种实施方案中，束10包括被束套12围绕的数量为2、3、4、5、6、8、10、14、16、20等的子单元20。

此外，如图1和图2所示，束10的每个子单元20与束10的其他子单元20基本相同。在所示的具体实施方案中，每个子单元20包括八个光纤28，并且具有与其他子单元套22基本相同(例如，相同的厚度和相同的材料)的子单元套22。在另一个实施方案中，子单元20可以各自包括十二个光纤28。在各种实施方案中，根据特定应用的需要，每个子单元20可以包括任何数量的光纤28。例如在其他实施方案中，每个子单元20可以包括数量为2、3、4、5、6、7、8、10、16、20、24、28、32等的光纤28。

在其他实施方案中，束10可以包括多个不同的子单元类型或布置，使得不同配置的子单元20位于单个束套12内。在此类实施方案中，至少一个子单元20与至少一个其他子单元20不同。例如，至少一个子单元20可以包括比至少一个其他子单元20更多或更少的光纤28。作为另一个实例，至少一个子单元20可以包括与一个其他子单元20的至少一个其他子单元套22不同(例如，更厚、更薄、由不同材料制成、不同尺寸、不同形状等)的子单元套22。

此外，虽然本文讨论的实施方案主要涉及光纤束，其具有围绕单独或未分组的子单元20的束套。在各种实施方案中，两个或更多个子单元20可以被中间鞘或层围绕，所述中间鞘或层用于将子单元20的子组一起保持在束套12内。

此外，束10可以包括特定应用可能期望的各种其他电缆结构或部件。例如，束10可以包括一种或多种接结剂(被示为接结纱30)，其围绕子单元20并有助于将子单元20一起保持在束套12内。此外，束10可以包括各种阻水材料，诸如阻水粉、阻水带或阻水纱股线。束10还可以包括一个或多个抗拉强度元件，诸如细长金属棒、玻璃增强塑料棒或芳族聚酰胺纱股线。在一个实施方案中，每个子单元20包括位于子单元通路26内的至少一个芳族聚酰胺纱股线，并且在某些实施方案中，束10不包括位于通道16中的在子单元20外部的抗拉强度股线。

如图1所示，束10被配置成允许分开束套12，使得光纤子单元20可以根据需要彼此独立地被访问和路由。在各种实施方案中，束套12被配置成允许用户用手打开束套12，并且在具体实施方案中，束套12是“可挤压的”以使得挤压动作能够折叠并撕开束套12。此外，子单元套22提供足以在分开束套12后保护光纤28的结构。在各种实施方案中，束套12和子单元套22的材料和/或几何形状被选择或配置以提供本文所述的各种功能。

在各种实施方案中，束套12和子单元套22被彼此不同地配置，以便提供束套12的易于打开的外层和子单元套22的保护性内层的组合。例如，在各种实施方案中，束套12具有被示为t1的径向厚度，并且子单元套22具有被示为t2的径向厚度。如图2所示，t1小于t2。选择t1以使得可以用手打开束套12，并且选择t2以便在打开束套12后向光纤28提供足够的保护。

在具体实施方案中，t1小于t2的70％，具体地小于t2的60％，并且更具体地小于t2的50％。在具体实施方案中，t1在0.05mm与0.35mm之间，并且更具体地在0.1mm与0.2mm之间。在此类实施方案中，t2在0.25mm与0.5mm之间，具体地在0.25mm与0.35mm之间，并且更具体地是约0.3mm(例如，0.3mm加或减0.01mm)。因此，与最外电缆护套层是电缆中的最厚护套层的许多光缆设计相比，光纤束10具有比光纤子单元的内部聚合物层显著更薄的最外聚合物层。在此类实施方案中，束套12的低厚度提供其中最外层未显著地有助于阻燃性能的通信光缆束。

在各种实施方案中，束套12的低厚度提供一种通信光缆束，其中束套12的最大外部尺寸小于提供具有类似大量光纤的电缆通常所需的外部尺寸。在各种实施方案中，每个子单元20具有约2mm的外径，并且在具体实施方案中，束10包括16个子单元，每个子单元包括十二个光纤28。在利用薄束套12的这个实施方案中，束10的总体最大外径在8mm与14mm之间，并且更具体地在9mm与10mm之间。

此外，束套12和子单元套22中的每一个可以被配置(或者通过不同的厚度，或者通过由具有不同物理性质的不同材料形成)成各自向束10提供不同程度的强度或抗破损性。例如，如以上所指出的，束套12相对容易用手打开以允许容易访问子单元20，并且子单元套22可能难以用手打开，从而向光纤28提供保护。在具体实施方案中，每个子单元套22具有一定的抗拉强度和抗撕强度，并且束套12具有一定的抗拉强度和抗撕强度。在此类实施方案中，束套12的抗拉强度小于至少一个子单元套22的抗拉强度。在具体实施方案中，束套12的抗拉强度小于束10的每个子单元套22的抗拉强度。此外，在各种实施方案中，束套12的抗撕强度小于至少一个子单元套22的抗撕强度。在具体实施方案中，束套12的抗撕强度小于束10的每个子单元套22的抗撕强度。

在各种实施方案中，束套12的抗拉强度小于2000psi，具体地小于1800psi，并且更具体地为约1750psi(例如，1750psi加或减1％)。在一些此类实施方案中，束套12的抗拉强度大于500psi，并且更具体地大于1000psi。此外，在各种实施方案中，子单元套22的抗拉强度大于2200psi，具体地大于2400psi，并且更具体地为约2500psi(例如，2500psi加或减1％)。在一些此类实施方案中，子单元套12的抗拉强度小于4000psi，并且更具体地小于3000psi。在各种实施方案中，束套12的抗拉强度小于子单元套22的抗拉强度的80％，具体地小于子单元套22的抗拉强度的75％，并且更具体地为子单元套22的抗拉强度的约70％(例如，70％加或减5％)。在某些实施方案中，束套12具有小于300％的低伸长率。在各种实施方案中，使用astmd624来确定本文讨论的抗撕强度，并且使用astmd638来确定抗拉强度和伸长百分比。

此外，在各种实施方案中，束套12将相对较低的向内径向力施加到子单元20上，所述力足以将子单元20一起保持在束10中。然而，在具体实施方案中，由束套12提供的相对较低的向内径向力不足以在束套12内将子单元20保持在相对于彼此固定的位置中。例如，在各种实施方案中，子单元20是非绞合的(例如，子单元20在束套12的相对端之间沿相对直的线延伸)。因此，在这些实施方案中，束套12不同于利用挤出的接结剂层将绞合电缆(例如，sz绞合电缆)的部件保持在适当位置的电缆设计。

除了提供不同的强度和具有不同的厚度之外，被选择用于束套12和子单元套22的材料可以是具有不同耐火特性的不同材料类型。在各种实施方案中，束套12由第一可挤出聚合物材料形成，并且子单元套22由与第一可挤出聚合物材料不同的第二可挤出聚合物材料形成。在各种实施方案中，束套12由第一聚氯乙烯(pvc)材料形成，并且子单元套22由与第一pvc材料不同的第二pvc材料形成。在具体实施方案中，束套12由包括少量或不包括耐火填充材料的聚合物材料形成，并且子单元套22由包括防火填充材料的聚合物材料形成。在具体实施方案中，束套12包括减烟添加剂，并且在具体实施方案中，束套12由低烟无卤(lszh)材料形成。

在各种实施方案中，束10是适用于室内使用的耐火光纤束。在各种实施方案中，束10包括材料并且被设计成通过充气室燃烧测试(nfpa262)和/或立管燃烧测试(ul1666)。在另一个实施方案中，束10是耐火的无腐蚀性电缆(iec603323)。在各种实施方案中，光纤28包括用于保护内部玻璃纤维的外部保护涂层，诸如uv固化的聚氨酯丙烯酸酯材料。然而，这些外部涂层材料在暴露于火中时可能产生显著的热量，使得随着特定电缆的光纤数量和光纤密度增加，束10的耐燃性倾向于减少。然而，在各种实施方案中，通过提供具有围绕光纤28组的耐火子单元套的子单元20，束10具体地被构造成提供相对较高的光纤数量、较高的光纤密度的电缆，同时仍维持令人满意的耐燃特性。

在各种实施方案中，子单元套22由可挤出聚合物材料形成，所述可挤出聚合物材料包括嵌入聚合物材料中的提供耐火特性(诸如相对较低的热发生、较低的热传播、较低的火焰传播和/或较低的烟气产生)的一种或多种材料、添加剂或组分。在各种实施方案中，耐火材料可包括嵌入聚合物材料中的膨胀型材料添加剂。在其他实施方案中，耐火材料包括嵌入聚合物材料中的非膨胀型耐火材料(诸如金属氢氧化物、氢氧化铝、氢氧化镁等)，其在存在热/火的情况下产生水，从而减慢或限制沿着子单元20的长度的热传递。

在各种实施方案中，子单元套22可以包括嵌入子单元套22的材料中的膨胀型材料颗粒，其形成膨胀层。在该实施方案中，当热量传递通过子单元套22时，膨胀型材料扩展，从而阻止空气流过相应子单元套22的孔。膨胀型材料还形成具有低导热率的炭化层，从而进一步限制热量渗透到电缆的中部。在各种实施方案中，膨胀型材料可以包括硅酸钠、石墨或可从clariant获得的一种或多种exolit材料。在各种实施方案中，子单元套22的耐火材料可以是耐火聚乙烯、聚丙烯、pvc、或用于光纤电缆结构的任何合适的耐火聚合物材料。

在各种实施方案中，束套12和子单元套22的材料中的耐火组分之间的差异导致了其中外层(即束套12)具有较低的极限氧指数(loi)并且内层(例如，子单元套22)具有比束套12更高的loi的光纤束。在各种实施方案中，子单元套22具有大于40％并且更具体地大于50％的loi，并且束套12具有小于40％并且更具体地小于30％的loi。在某些实施方案中，子单元套22的耐火材料可以是具有50％或更高的loi的高度填充聚合物材料，并且束套12可以由具有30％或更小的loi的填充程度较低的聚合物材料形成。在一些实施方案中，束套12和子单元套22可以由具有相对较低耐火性的材料形成，并且在此类实施方案中，束10可以利用嵌入的膨胀型材料、阻燃带等来提供期望的耐火性质。在此类实施方案中，束10可以包括缠绕在子单元20周围和外部的阻燃带(诸如云母带)。

在各种实施方案中，通过针对束套12使用可挤出聚合物材料，可以在形成束10期间在子单元20的周围挤出束套12。因此，据信与使用网格外层将子单元20聚集成束的组件相比，使用挤出来捆束子单元20提供了将子单元20聚集成束以用于网络安装或数据中心的快速且有效的方式。在特定的实施方案中，束套12围绕子单元20的挤出可允许生产束10的速度在至少30米/分钟至50米/分钟之间。

图3示出在已经通过束套12访问单元20之后且在连接到数据中心设备之前的由束10形成的电缆组件40。如图所示，为了将访问点固定到子单元20，在子单元20离开打开的束套12的位置处将结构42联接到束套12。光纤连接器44被示为联接到每个子单元20的端部。在各种实施方案中，子单元20的两端(例如，上游端和下游端)终止于连接器44中，从而有助于使用束10来互连数据中心设备。总体来说，每个光纤连接器44都联接到其所附接的子单元20的光纤28，并且连接器44有助于将光纤28连接到束10服务的各种数据中心设备。因此，在所示的实施方案中，连接器44是八光纤连接器，其被配置成传送来自相应子单元20的八个光纤中的每个光纤的信号。在特定的实施方案中，束10可以用于其中束10被手动放置到诸如电缆托架的支撑或引导结构中的安装。

如图4所示，束10可以包含一个或多个抗拉强度元件，诸如细长金属棒、玻璃增强塑料棒或芳族聚酰胺纱股线。根据本公开的各方面，抗拉强度元件13可以设置在通道16中。例如，多个抗拉强度元件13可以中心地定位在通道16中和/或分散在整个通道16中，诸如在子单元20之间。根据本公开的另外其他方面，每个子单元20可以包括位于子单元通路26内的至少一个子单元强度构件23。

同样如图4所示，束套12可以具有在子单元套22的厚度的20％与150％之间的壁厚，例如其可以在1mm至0.4mm的范围内。此外，可以紧靠子单元20下拉薄护套以便将子单元20保持在一起作为粘合的子单元束。在该实施方案中，因为子单元20紧密地捆束在一起，所以捆束的子单元20作为向电缆提供强度和坚固性的单元。例如，挤压负载不像常规电缆那样由外护套承载，而是负载分布在整体起作用的子单元中。图4中示出将子单元套22联接到束套12的实施方案。子单元20与束套12之间的增加的联接提供了可以经受住更严苛安装处理的更坚固光缆。

为了提供上述的紧密联接，可以对挤出线施加真空以致使紧靠束10的子单元20下拉束套12。根据本公开的各方面，束套12有时倾向于粘附或粘着到子单元套12。当束套12粘着到子单元套22时，电缆中可能发生光衰减，因为束套12在其冷却时的收缩力将扣紧粘着到其的子单元。克服束套12粘附或粘着到子单元套22的趋势的常规方法是在子单元20与束套12之间添加滑石层以防止套12粘着到子单元。然而，根据本公开的各方面，束套12被制成具有比子单元套22更低的强度，使得在束套12冷却时，束套12不具有足以扣紧可能已经粘附到束套12的任何子单元20的强度。

在各种实施方案中，子单元20可以包括各种各样的光纤，包括多模光纤、单模光纤、弯曲不敏感光纤等。在各种实施方案中，束套12和子单元套22可以由用于电缆制造的各种材料形成，诸如聚乙烯、聚氯乙烯(pvc)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、尼龙、聚丙烯、聚酯或聚碳酸酯及其共聚物。此外，束套12和子单元套22的材料可以包括向束套12的材料提供不同性质的少量其他材料或填充物。例如，束套12的材料可以包括提供如以上讨论的着色、uv/光遮挡(例如，炭黑)、耐火性等的材料。

虽然本文所讨论的和图中示出的特定电缆实施方案主要涉及具有限定基本圆柱形内孔的基本圆形截面形状的束和子单元时，但在其他实施方案中，本文所讨论的束和子单元可以具有任何数目的截面形状。例如，在各种实施方案中，束套12和子单元套22可以具有卵形、椭圆形、正方形、矩形、三角形或其他截面形状。在此类实施方案中，束套12和子单元套22的通路或管腔的形状可以分别与束套12和子单元套22的形状相同或不同。在一些实施方案中，束套12和子单元套22可以限定多于一个通道或通路。在此类实施方案中，多个通道可以具有与彼此共同的尺寸，或可以各自具有不同的尺寸或形状。

本文讨论的光传输元件包括可以是由玻璃或塑料制成的柔性透明光纤的光纤。纤维可以用作波导以便在光纤的两端之间传递光。光纤可以包括由具有较低折射率的透明包覆层材料包围的透明芯。通过全内部折射率可以将光保持在芯中。玻璃光纤可以包括二氧化硅，但是也可以使用一些其他材料，诸如氟锆酸盐、氟铝酸盐和硫化物玻璃以及晶体材料(诸如蓝宝石)。可以通过具有一种具有低折射率的光学包覆层将光沿光纤的芯向下导引，所述光学包覆层通过全内反射将光困在芯中。可以通过缓冲区和/或保护包覆层免受水分和/或物理损害的另一种涂层来涂覆包覆层。这些涂层可以是在拉伸过程中应用到光纤外部的uv固化的聚氨酯丙烯酸酯组合物材料。所述涂层可以保护玻璃纤维股线。除了本文讨论的子单元20之外，光纤子单元可以包括光纤带、紧缓冲光纤、光纤承载缓冲管、光纤微模块等。

除非另外明确说明，否则决不意图将本文陈述的任何方法解释为要求以特定顺序执行其步骤。因此，在方法权利要求项没有实际叙述其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，决不意图推断任何特定的顺序。此外，如本文所使用的，冠词“一(a)”旨在包括一个或多于一个的部件或元件并且不旨在被解释为仅意味着一个。

对本领域技术人员将显而易见的是，可在不背离公开的实施方案的精神或范围的情况下进行各种修改和变更。由于本领域技术人员想到，可以对包含所述实施方式的精神和物质的公开的实施方式进行修改、组合、子组合和变化，因此公开的实施方案应被解释为包括在所附权利要求及其等同物的范围内的任何内容。