专利名称：防止涂层性能变坏的气吹式光纤单元制造方法及所用气腔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造气吹式光纤(air blown optical fiber)单元的方法及在其中使用的气腔，更具体地涉及一种制造用于防止涂层性能变坏的气吹式光纤单元的方法及在其中使用的气腔。
背景技术：
为了安装光纤，主要使用将几股光纤捆绑或扭绞为光缆，然后安装这种光缆的方法。在这种光缆安装方法中，为了满足对未来需求的预期，通常提前安装比安装点所需要的更多的光纤。
然而，由于根据新的通信环境的发展趋势需要更多种的光纤并且已经开发了即使在严格的光纤安装环境中也适于处理通信容量的高性能通信系统，因此不能将仅仅为了满足对未来需求的预期的而提前安装大量光纤认为是理想的。具体地，在用户终端方面(即接入网络或前提配线(premise wiring))，不能在当前时间点确定未来的光纤或光缆的模式。因此，如果预先安装大量光纤而引起高额费用，那么如果将来改变光纤或光缆的模式就可能造成金钱的浪费。
为了解决上述问题，广泛使用用于安装具有通过气压而集聚在光纤单元中的几股光纤的这种光纤单元的方法。这种气吹式安装方法最先由BritishTelecom公司在1980年提出(见US4691896)。在这种气吹式安装方法中，将具有特定构造和截面形状的聚合物安装管(被称为微管或输送管)提前安装在光纤安装点，然后通过气压将气吹式光纤单元(此后仅称为“光纤单元”)尽可能按所需地插入微管或输送管中。如果使用上述光纤安装方法安装光纤，具备许多优点，即容易安装和取出光纤、降低初始安装的成本以及容易在未来提高性能。
图1是显示在上述气吹式安装方法中所使用的光纤单元安装设备的示意图。参考图1，通过使用驱动辊3和挤压装置6，安装设备连续地将来自光纤单元供应器2的光纤单元1插入连接至吹气头5的出口C的安装管4，同时使用挤压装置6将压缩空气吹向吹气头5的出口C。然后，压缩空气快速地流向出口C，从而通过压缩空气的流动拉拽作用力，将导入吹气头5的光纤单元1安装在安装管4中。
在气吹式安装方法中，为了确保光纤单元1的理想安装，压缩空气的流动拉拽作用力应当很大。
流动拉拽作用力F可以被表述如下等式1F→drag=PR1R2dPdL]]>(P压缩空气压力，R1安装管内径，R2光纤单元外径，L安装管的长度)在等式1中，安装管内径R1和光纤单元外径R2已经在标准中被限定。因此，为了使流动拉拽作用力F最大，适当的是在光纤单元表面上形成不规则物，以增加压缩空气和光纤单元之间的接触面积。
US5042907、US5555335、US5441813和US6341188公开了各种在光纤表面上形成不规则物的方法。
US5042907和US5555335分别公开了用于将预先搅拌在涂覆树脂中的玻璃微珠(bead)涂覆在光纤外表面上的微珠搅拌方法，以及用于在光纤单元的涂层固化之前使用静弹性将玻璃微珠吹至并附着在涂层上的微珠附着方法。
此外，US5441813和US6341188公开了使用泡沫聚合物材料在光纤单元表面中形成凹窝的方法，以及通过将由特殊材料制成的纤维缠绕在光纤单元涂层周围来形成光纤单元表面上的不规则物的方法。
在上述除了使用泡沫聚合物树脂的方法之外的常规技术中，将添加有光引发剂(photo initiator)的辐射可固化聚合物树脂用作涂覆树脂，从而使用紫外线、红外线或电磁波固化涂覆树脂以形成涂层。如上所述而形成的涂层需要特殊的表面处理，以保护光纤使其不受外部撞击，并且在气吹式安装期间还使压缩空气的流动拉拽作用力最大化，因此涂覆树脂的固化处理以及合适材料的选择是非常重要的。
然而，例如空气中的湿气(OH)或氧气(O2)的杂质可能在涂覆树脂固化处理期间被导入固化腔，并且这些导入的杂质与涂覆树脂的表面相接触，使包括其机械特性在内的涂层性能变坏。由于涂覆树脂为产生原子团链聚合的聚合材料，因此例如湿气(OH)或氧气(O2)的导入杂质可能引起原子团和杂质之间的化学反应，导致原子团的耗尽和涂层分子量的降低，而这是涂层性能变坏的原因。
在包含如上所述的杂质的状况下所制造的光纤单元使涂层的性能变坏。因此，如果在气吹式安装后由于安装管中环境变化，而使这种光纤单元长期与驻留的水(standing water)接触，则涂层由于低分子量而可能吸收湿气，增加光损耗，并且即使通过微弱冲击也可能轻易地破坏涂层。
发明内容
技术问题本发明意在解决上述问题，因此本发明的目的是提供一种制造光纤单元的方法以及在其中使用的气体腔体，该方法通过在光纤单元的涂层形成过程期间阻止涂覆树脂和杂质间的反应来防止涂层性能变坏。
技术方案为了实现上述目的，本发明提供一种制造气吹式光纤单元的方法，该方法包括(a)在光纤束表面上涂覆第一涂覆树脂；(b)将涂覆有第一涂覆树脂的光纤束导入处于惰性气体环境下的第一固化腔体，并固化第一涂覆树脂以形成第一涂层；(c)在第一涂层的表面上涂覆第二涂覆树脂；(d)将微珠附着到第二涂层表面；以及(e)将附着有微珠的光纤束导入处于惰性气体环境下的第二固化腔体，并固化第二涂覆树脂以形成第二涂层。
在这里，该方法在步骤(a)之前优选包括，使光纤束穿过处于惰性气体环境下的气体腔体。
此外，该方法在步骤(c)之前进一步优选包括，使形成有第一涂层的光纤束穿过处于惰性气体环境下的气体腔体。
此外，在步骤(d)中，将微珠附着在第二附着树脂的表面，并使光纤束穿过处于惰性气体环境下的气体腔体。
其中，惰性气体优选沿与将光纤导入腔体内的导入方向相反的方向流动。
在本发明的另一方案中，还提供了一种用于制造光纤单元工艺的气体腔体，其包括腔体，其具有光纤入孔和光纤出孔，以使光纤(包括光纤束)或具有涂层的光纤能够穿过；喷嘴，其被安装到光纤入孔，以与光纤的导入方向相反的方向喷射气体；以及气体喷射通道，其被安装到腔体的一侧，并与喷嘴相连通，用于将惰性气体供应至腔体。
结合附图，在下面详细描述中将更充分地描述本发明优选实施例的上述和其他特征、方案和优点。在图中图1显示在光纤单元安装中用于空气吹制的光纤单元安装装置；图2是显示一般的气吹式光纤单元的透视图；图3显示依据本发明的光纤单元，其穿过填充有惰性气体的腔体；以及图4是说明依据本发明的制造光纤单元的方法的流程图。
具体实施例方式
此后，参考附图将详细地描述本发明的优选实施例。在描述之前，应当理解在说明书和附属的权利要求中所使用的术语不应被解释为限于通常和字典含义，而是在允许发明人为最佳解释而适当定义术语的原则的基础上，以对应于本发明技术方案的含义和概念为基础进行解释。因此，在这里所提出的说明仅仅是用于说明目的的优选实例，不用于限制本发明的范围，因此应当理解为在不脱离本发明的宗旨和范围内，能够对本发明作出其他等效和变化。
图2是显示气吹式光纤单元的透视图。参考图2，光纤单元10包括至少一个光纤11；包围光纤11的第一涂层12；以及包围第一涂层12并被多个微珠14附着的第二涂层13。
光纤11是单模或多模光纤，其具有芯层和由石英制成的包层。如图2中所示，光纤单元10可以具有单芯或多芯。
第一涂层12直接包围光纤11。第一涂层12由通过辐射而固化的辐射可固化聚合物树脂制成，并且优选由辐射可固化丙烯酸脂制成。
第二涂层13包围第一涂层12。第二涂层13类似于第一涂层12由辐射可固化聚合物树脂制成，但是优选由杨氏模量比第一涂层12高的辐射可固化丙烯酸脂制成，以在气吹式安装期间保护光纤11免受外部冲击且保持光纤单元的刚度。此外，多个微珠14被附着在第二涂层13的表面，以提高在气吹式安装期间压缩空气的流动拉拽作用力。
图4是说明依据本发明制造如上所配置的光纤单元的方法的流程图，图3显示依据本发明的光纤单元，其穿过填充有惰性气体的腔体。参考图3和图4，单芯或多芯光纤束(此后，称为光纤)穿过填充有惰性气体的第一腔体(S10)。如图3所示，填充有惰性气体的第一气体腔体包括腔体21、喷嘴23和气体喷射通道22，其中腔体21具有使光纤11可以通过的光纤入孔和光纤出孔，喷嘴23被安装到光纤入孔以沿与光纤导入方向相反的方向喷射气体，气体喷射通道22被安装到腔体21的一侧以与喷嘴23相连通，用于将惰性气体供应至腔体21。
喷嘴23具有形成有多个喷射孔的环形形状。喷嘴23使光纤穿过其中心的中空部分，并沿与光纤导入方向相反的方向通过多个喷射孔喷射惰性气体。由喷嘴23喷射的气体通过安装到腔体21的一侧的气体喷射通道22供应至腔体21。惰性气体可以优选采用氮(N2)或氩(Ar)，但不限于此。
如果光纤被导入如上所配置的第一气体腔体中，则通过使惰性气体沿与光纤导入方向相反的方向流动，来去除在光纤被导入第一气体腔体之前从空气中渗入光纤表面的例如湿气(OH)和氧气(O2)的杂质。在光纤穿过第一气体腔体之后，光纤穿过填充有第一涂覆树脂的涂覆设备的模具，以使第一涂覆树脂涂覆在光纤的表面上(S11)。在涂覆第一涂覆树脂之后，将光纤导入第一固化腔体，并且对光纤表面辐射紫外线。然后，固化第一涂覆树脂(S12)，并且在光纤的表面上形成第一涂层12(S13)。
同时，类似于上述第一气体腔体，第一固化腔体为惰性气体在其中沿与光纤的导入方向相反的方向流动的腔体，并且除了在腔体21内设置有用于固化的紫外线灯和反射镜(未显示)之外，第一固化腔体的配置与第一气体腔体相同。
如果涂覆有第一涂覆树脂的光纤被导入第一固化腔体，则通过使惰性气体沿与光纤导入方向相反的方向流动，阻止从外部空气向第一固化腔体内导入杂质。因此，在无杂质环境下形成的第一涂层12没有显现原子团消失，因此第一涂层12的光学和机械特性没有变坏。
在第一涂层12形成之后，光纤被导入填充有惰性气体的第二气体腔体，以去除在光纤导入第二气体腔体之前从空气中渗入光纤表面的例如湿气(OH)和氧气(O2)的杂质(S14)。类似于上述第一气体腔体，第二气体腔体为惰性气体在其中沿与光纤的导入方向相反的方向流动的腔体，并且其去除了第一涂层12表面上的杂质。此后，光纤穿过填充有第二涂覆树脂的涂覆设备的模具，以使第二涂覆树脂涂覆在第一涂层12的表面上(S15)。
在第二涂覆树脂被涂覆之后，光纤被导入微珠附着腔体，以使微珠14附着到第二涂覆树脂的表面。微珠14优选为具有光滑表面的球形玻璃微珠，以在气吹式安装期间减小与安装管的摩擦。
通过吹动微珠，将微珠14附着到第二涂层13的表面。也就是说，在填充有微珠14的微珠附着腔体中产生扰动(turbulence)，以将微珠14附着到第二涂覆树脂的表面(S16)。然而，该扰动可能使杂质轻易地与微珠14一起附着到第二涂覆树脂表面。
因此，还优选将微珠附着腔体配置为使惰性气体在其中沿与光纤导入方向相反的方向流动，类似于上述腔体，这阻止了杂质被导入微珠附着腔体以及被附着到第二涂覆树脂的表面。
在附着了微珠14之后，光纤被导入第二固化腔体，以固化第二涂覆树脂(S17)。类似于第一固化腔体，第二固化腔体允许惰性气体沿与光纤导入方向相反的方向流动，以使涂覆树脂可以在无杂质引入的情况下被固化。
下面，将依据本发明的优选实施例所制造的光纤单元的特性与依据现有技术所制造的光纤单元的特性相比较。
发明的实施方式实施例集聚的4芯单模光纤穿过氮气在其中沿与光纤前进方向相反的方向流动的第一气体腔体，从而去除光纤表面上的杂质。然后，光纤穿过填充有第一涂覆树脂的涂覆设备的模具，以使第一涂覆树脂涂覆在光纤表面上。第一涂覆树脂为辐射可固化丙烯酸脂。此后，光纤被导入氮气在其中沿与光纤导入方向相反的方向流动第一固化腔体，并且紫外线向光纤辐射以形成第一涂层。此后，光纤穿过氮气在其中沿与光纤前进方向相反的方向流动第二气体腔体，以去除光纤表面上的杂质。然后光纤穿过填充有第二涂覆树脂的涂覆设备的模具，以将第二涂覆树脂涂覆在光纤表面上。第二涂覆树脂为辐射可固化丙烯酸脂，其具有比第一涂覆树脂高的杨氏模量。此后，光纤被导入微珠附着腔体，以通过吹动微珠使微珠被附着到光纤上。然后，光纤被导入第二固化腔体，以固化第二涂覆树脂。还配置微珠附着腔体和第二固化腔体，以在氮气沿与光纤导入方向相反的方向流动的状况下附着微珠并固化第二涂覆树脂。使用依据本发明所制造的光纤单元的试验结果表明在光纤单元中不会产生由于外部作用力而带来的永久变形，并且涂覆树脂被极好地固化，因此在紧接着制造程序之后表面就不是粘的。此外，作为在将1km长度的本发明的光纤单元浸泡在20℃的水中持续2000小时的状态下测量光损耗的结果，光损耗不超过±0.07 dB/km(光损耗标准)。
比较实例集聚的4芯单模光纤穿过填充有第一涂覆树脂的涂覆设备的模具，以使第一涂覆树脂涂覆在光纤表面上。第一涂覆树脂为辐射可固化丙烯酸脂。此后，光纤被导入第一固化腔体，并且紫外线向光纤辐射以形成第一涂层。此后，光纤穿过填充有第二涂覆树脂的涂覆设备的模具，以使第二涂覆树脂被涂覆在光纤表面上。第二涂覆树脂为辐射可固化丙烯酸脂，其具有比第一涂覆树脂高的杨氏模量。然后，光纤被导入微珠附着腔体，以通过吹动微珠使微珠附着到光纤，然后，光纤被导入第二固化腔体以固化第二涂覆树脂。使用依据现有技术所制造的光纤单元的试验结果表明涂覆树脂的固化性能变坏，因此表面是粘的。此外，作为对将1km长度的现有技术的光纤单元浸泡在20℃水中持续2000小时的状态下测量光损耗的结果，光损耗超过了±0.07dB/km(光损耗标准)。
已经详细地描述了本发明。然而，应当清楚的是，由于通过详细说明，在本发明的精神和范围内的各种变化和改型对本领域技术人员将变得显而易见，因此仅以举例说明的方式给出表明本发明优选实施例的详细说明和具体实例。
工业实用性依据本发明，能够在涂层形成过程中，通过阻止杂质的导入来制造具有提高的涂层刚度的光纤单元。因此，依据本发明所制造的光纤单元具有优良的防撞性，并且能够直向前进，从而改进了安装特性，并且光损耗不会因安装后湿气的吸收而增加。
权利要求
1.一种制造气吹式光纤单元的方法，其包括(a)在光纤束表面上涂覆第一涂覆树脂；(b)将涂覆有该第一涂覆树脂的光纤束导入处于惰性气体环境下的第一固化腔体，并固化该第一涂覆树脂以形成第一涂层；(c)在该第一涂层的表面上涂覆第二涂覆树脂；(d)将微珠附着到该第二涂层的表面；以及(e)将附着有微珠的光纤束导入处于惰性气体环境下的第二固化腔体，并固化该第二涂覆树脂以形成第二涂层。
2.依据权利要求1的制造气吹式光纤单元的方法，在步骤(a)之前，进一步包括使该光纤束穿过处于惰性气体环境下的气体腔体。
3.依据权利要求1的制造气吹式光纤单元的方法，在步骤(c)之前，进一步包括使形成有该第一涂层的光纤束穿过处于惰性气体环境下的气体腔体。
4.依据权利要求1的制造气吹式光纤单元的方法，其中在步骤(d)中，在将微珠附着在该第二涂覆树脂的表面的同时，使光纤束穿过处于惰性气体环境下的气体腔体。
5.依据权利要求1至4中任一项所述的制造气吹式光纤单元的方法，其中惰性气体沿与光纤导入腔体内的导入方向相反的方向流动。
6.一种用于制造光纤单元工艺的气体腔体，其包括腔体，其具有光纤入孔和光纤出孔，以使光纤或具有涂层的光纤能够穿过；喷嘴，其安装在该光纤入孔，从而沿与光纤的导入方向相反的方向喷射气体；以及气体喷射通道，其安装在该腔体的一侧，并与该喷嘴相连通，用于将惰性气体供应至该腔体。
全文摘要
公开了一种制造用于阻止涂层性能变坏的气吹式光纤单元的方法，以及在其中使用的气体腔体。这种方法包括在光纤束表面上涂覆第一涂覆树脂；将涂覆有第一涂覆树脂的光纤束导入处于惰性气体环境下的第一固化腔体，并固化第一涂覆树脂以形成第一涂层；在第一涂层的表面上涂覆第二涂覆树脂；将微珠附着到第二涂层表面；以及将附着有微珠的光纤束导入处于惰性气体环境下的第二固化腔体，并固化第二涂覆树脂以形成第二涂层。这种方法通过在涂层形成过程中阻止杂质的导入可以改善涂层的刚度。
文档编号G02B6/44GK101073026SQ200580041999
公开日2007年11月14日 申请日期2005年6月30日 优先权日2004年12月8日
发明者朴赞容 申请人:Ls电线有限公司