多纤维光缆的制作方法

专利名称：多纤维光缆的制作方法
多纤维光缆相关申请的交叉参考本申请作为PCT国际专利申请于2009年3月27日递交，在除美国外其他所有国 家的申请人是美国国内企业——ADC电信公司，只有在美国的申请人是美国公民Wayne M.Kachmar，该申请要求2008年3月28日递交的申请号为61/040,164的美国临时专利申 请和2009年3月26日递交的申请号为12/411,756的美国实用专利申请的优先权。
背景技术：
多纤维光缆典型地包括(1)多根光纤维(例如每根光缆包括12、24、48根光 纤维)；(2)环绕光纤维的缓冲层；(3)环绕缓冲层的加强层；以及(4)外部护套。光纤 维用于传输光信号。典型的光纤维包括被包层环绕的芯部，该包层由涂层保护。缓冲层 用于环绕并保护被涂敷的光纤维。加强层增加纤维光缆的机械强度以防止内层光纤维在 安装期间和之后受到应力。外部护套还提供对化学损害的保护措施。

发明内容
本发明的一个方面涉及到一种多纤维光缆装置，其具有多个光纤维以及绕着所 述多个光纤维以相反双螺旋配置设置的至少两个纤维聚集元件。外部护套环绕所述纤维 聚集元件和所述多个光纤维。。上述发明内容部分仅以简单的形式对一些概念进行介绍，进一步说明参见后面 的详细说明部分。本部分内容不对要求保护的主体的关键特征或中心特征进行指定，也 不对要求保护的主体范围进行限制。


图1示出了根据本发明原理的具有示例性特点的多纤维光缆装置的透视图。图2示出了适用于图1的多纤维光缆装置的光纤维的透视图。图3示出了适用于图1的多纤维光缆装置的外部护套的透视图。图4示出了根据本发明原理的具有示例性特点的双光缆装置的顶视图。图5示出了图4中双光缆装置在5-5处的截面图。图6示出了根据本发明原理的制造通讯光缆的可选系统的示意图。图7示出了适用于与图6的系统配合使用的十字头的截面图。
具体实施例方式下面将对所展示的本发明的示例性的特点结合附图进行详细说明。尽可能地， 对相同或相似的结构都使用相同的附图标记。参见图1，一种多纤维光缆装置用附图标记10表示。该多纤维光缆装置10包 括用附图标记11表示的纤维束，其具有用附图标记12表示的多个光纤维。多纤维光缆 装置10进一步还包括至少两个纤维聚集元件14、加强层16以及外部护套18。在本实施
4例中，作为示例，纤维束11是由设置在多纤维光缆装置10中的十二根光纤维12构成的 单组。多个光纤维12通过纤维聚集元件14保持在纤维束11中，下面将对此进行详细说 明。参见图2，其示出了多个光纤维12中的一根光纤维。每根光纤维12包括芯部 20。芯部20由诸如硅石材料的玻璃材料制成，其具有第一折射率。在本实施例中，芯 部20具有小于或等于lOiim的外径D1。每根光纤维12的芯部20被包层22环绕，该包层也由例如硅石材料的玻璃材料 制成，该包层22具有小于芯部20的第一折射率的第二折射率。芯部20的第一折射率和 包层22的第二折射率之间的差值允许通过光纤维12传输的光信号被限制到芯部20。在 本实施例中，包层22具有小于或等于125iim的外径D2。用附图标记24表示的涂层环绕包层22。涂层24包括内层26和外层28。在本 实施例中，涂层24的内层26直接与包层22相接从而使内层26环绕包层22。内层26是 具有低弹性模量的聚合材料(如聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、 乙烯醋酸乙烯酯、尼龙、聚酯或其他材料)。内层26采用低弹性模量是为了防止光纤维 12发生微弯曲。涂层24的外层28是具有比内层26更高弹性模量的聚合材料。在实施例中，涂 层24的外层28直接与内层26相接从而使外层28环绕内层26。外层28采用更高弹性模 量是为了在加工过程中对光纤维12机械地保护并保持形状。在实施例中，外层28具有 小于或等于250 u m的外径D3。本实施例中，光纤维12被制造成减小光纤维12对微弯曲或宏弯曲的敏感度(后 文称作“弯曲不敏感”)。示例性的弯曲不敏感光纤12在公开号为2007/0127878和 2007/0280615的美国专利申请中有详细描述，在此这两份文件整体引用作参考。一种 适用于本发明的多纤维光缆10的示例性弯曲不敏感光纤维12可从Draka Comteq公司以 BendBright XS商品名称获得。再参照图1，多个光纤维12聚集在纤维束11中并且同心地布置在多纤维光缆装 置10的外部护套18中。多纤维光缆装置10的纤维聚集元件14围绕多个光纤维12布 置。纤维聚集元件14将光纤维12聚集在纤维束11中并且将光纤维12保持在该组中。纤维聚集元件14沿着光纤维12的长度以大体相反双螺旋配置围绕多个光纤维12 布置。纤维聚集元件14环绕多个光纤维12的相反双螺旋配置确保在制造多纤维光缆装 置10的过程中将光纤维12固定在一起。在本实施例中，纤维聚集元件14采用材料带， 该材料可以是但不限于棉线。本实施例中，纤维聚集元件14包括第一纤维聚集元件14a和第二纤维聚集元件 14b。第一和第二纤维聚集元件14a、14b沿着多个光纤维12长度以大体相反双螺旋配置 紧绕着多个光纤维12设置。通过紧绕着多个光纤维12设置的第一和第二纤维聚集元件 14a、14b，在第一和第二光纤维聚集元件14a、14b与多个光纤维12之间没有中间层。在相反双螺旋配置中，第一纤维聚集元件14a以第一方向环绕光纤维12的长度 形成螺旋，第二纤维聚集元件14b以与第一方向相反的第二方向环绕光纤维12的长度形 成螺旋。在本实施例中，第一方向是顺时针方向而第二方向是逆时针方向。第一和第二 纤维聚集元件14a、14b围绕多个光纤维12的相反双螺旋配置使多个光纤维聚拢并保持在纤维束11中。多纤维光缆装置10的加强层16适合于防止轴向拉伸负载施加于光纤维12上。 加强层16可以包括纱线、纤维、丝、带、薄膜、环氧树脂、细丝或其他结构。在一个实 施例中，加强层包括沿着光纤整个长度纵向延伸的芳纶纱(例如Kevlar纱线)。加强层 16环绕具有多个光纤维12的纤维束11和纤维聚集元件14，从而使加强层16直接与纤维 聚集元件14相邻接。尽管在加强层16与纤维聚集元件14之间可能存在空间或间隙，但 是加强层16与纤维聚集元件14之间没有布置中间层(即缓冲层)或涂层。尽管多纤维光缆装置10在加强层16与第一、第二纤维聚集元件14a和14b之间 不包括中间层(即缓冲层)，但该至少两个纤维聚集元件14以及弯曲不敏感光纤维12相 配合以将多个光纤维12聚集在一起以便制造，并且防止光纤维12由于多纤维光缆装置10 的微弯曲或宏弯曲而遭受衰减损失。多纤维光缆装置10的外部护套18环绕加强层16从而使外部护套18直接与加强 层16相邻接。外部护套18包括基部材料30，基部材料30是热塑性材料。在一个实施 例中，基部材料30是例如低烟无卤聚烯烃和聚碳酸酯的低烟无卤材料。在另一个实施例 中，基部材料30是传统热塑性材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚乙丙烯、共聚物、聚苯乙 烯、苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚酰胺(尼龙)以及例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚 酮、聚亚苯基硫醚、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二酯这样的聚酯材料，以及其他热塑 性材料。在本实施例中，外部护套18具有小于或等于4mm的外径D4。在另一个实施例 中，外部护套18具有小于或等于3.5_、或者小于或等于3mm的外径D4。在另外一 个实施例中，外部护套18的外径D4在大约2mm到4mm、大约2.5mm到4mm以及大约 3mm到4mm的范围内。现在参见图3，所示出的是外部护套18的实施例，外部护套18包括设置在基部 材料30中的多个减缩材料32。外部护套18的基部材料30中的减缩材料32用于防止挤 缩。申请号为11/039122的美国专利申请记载了在外部护套的基部材料中使用的一种示 例性的减缩材料，在此引用其全文作为参考。在一个实施例中，减缩材料32是液晶聚合物(LCP)。适用于多纤维光缆装置10 的液晶聚合物的例子记载于公开号为3991014、4067852、4083829、4130545、4161470、 4318842和4468364的美国专利申请中，在此引用全文作为参考。为了促进多纤维光缆装置10的灵活性，减缩材料32的密集度相对于基部材料 30较小。在一个实施例中，仅作为示例，减缩材料32不到外部护套18的总重量的大 约10%。另一个实施例中，仅作为示例，减缩材料32不到外部护套18的总重量的大约 5%。。另一个实施例中，减缩材料32不到外部护套18的总重量的大约2%。。另一个 实施例中，减缩材料32不到外部护套18的总重量的大约1.9%、不到大约1.8%、不到大 约1.7%、不到大约1.6%、不到大约1.5%、不到大约1.4%、不到大约1.3%、不到大约 1.2%,不到大约1.1%或不到大约1%。参见图4和图5，其示出了一个双光纤装置，用附图标记40表示。在本实施例 中，双光纤装置40包括第一端42和相反设置的第二端44。双光纤装置40包括第一多纤维光缆装置46和第二多纤维光缆装置48。第一和第二多纤维光缆装置46和48都包括多个光纤维12、至少两个纤维聚集元件14和加强层 16。第一和第二多纤维光缆装置46和48的光纤维12、纤维聚集元件14和加强层16 被外部护套50环绕。外部护套50包括围绕第一多纤维光缆装置46的第一部分52和围 绕第二多纤维光缆装置48的第二部分54。在本实施例中，外部护套50进一步包括将外 部护套的第一部分52连接于第二部分54的连接部56。在所述实施例中，外部护套50的连接部56将第一和第二多纤维光缆装置46和 48隔开距离W。连接部56的厚度比外部护套50的第一或第二部分52、54的外径薄。 连接部56变薄有利于通过撕或者切割的方式分开第一和第二多纤维光缆装置。在本实施例中，第一和第二多纤维光缆装置46和48的第一和第二端42/44都包 括多个多纤维连接器58。在美国专利申请5214730中记载了示例性的多纤维连接器58， 在此引用做参考。在本实施例中，至少一个多纤维连接器58固定于第一和第二多纤维光缆装置 46、48的第一和第二端42和44上。在第一和第二多纤维光缆装置46、48的每端的加强 部件16固定到多纤维连接器58上。在一个实施例中，加强部件16卷压到加强部件16 上。参见图6，其示出了用于制造多纤维光缆装置10的系统200的示意图。系统200 包括十字头，用附图标记202表示，其用来接收来自挤压机204的热塑性材料。送料斗 206用于将材料输送到挤压机204中。第一传输机208将基部材料30输送至送料斗206。 第二传输机210将减缩材料32输送至送料斗206。挤压机204由加热系统212加热，该 加热系统可以包括一或多个加热部件，用于将挤压机以及十字头202的一些部位加热到 所需的加工温度。多个光纤维12从进给辊214输送至十字头202。第一和第二纤维聚集元件14a、14b分别设置在第一和第二供给辊216a、216b上 (如图6中剖面图所示)。第一供给辊216a包括第一纤维聚集元件14a，第二供给辊216b 包括第二纤维聚集元件14b。在本实施例中，多个光纤维12从第一供给辊216a的中心 穿过。当多个光纤维12从第一供给辊216a的中心穿过时，第一供给辊216a保持静止。 但第一纤维聚集元件14a在第一方向217a上(如图6中虚线箭头所示)从静止的第一供 给辊216a上解绕，使得第一纤维聚集元件14a以大体螺旋配置的方式围绕多个光纤维12 布置。本实施例中，第一方向217a是顺时针方向。本实施例中，多个光纤维12和第一纤维聚集元件14a随后穿过第二供给辊216b 的中心。当多个光纤维12和第一纤维聚集元件14a穿过第二供给辊216b的中心时，第 二供给辊216b保持静止。但第二纤维聚集元件14b在第二方向217b上(如图6中虚线 箭头所示)从静止的第二供给辊216b上解绕。本实施例中，第二方向217b是逆时针方 向。本实施例中，第一和第二纤维聚集元件14a、14b以大体相反双螺旋配置方式环绕光 纤维12定向。水槽218设置在十字头202的下游位置用来对从十字头202出来的挤压产品进行 冷却。冷却后的最终产品存储在由驱动机构222驱动旋转的卷绕辊220上。控制器224 协调系统200的各个不同部件的运行。在系统200运行时，基部材料30和减缩材料32分别通过第一和第二传输机208、210输送到送料斗206。控制器224优选地控制输送到送料斗206的基部材料30和 减缩材料32的比例。在一个实施例中，减缩材料32占输送到送料斗106的总材料按照 重量不到2%。在其他实施例中，减缩材料32所占重量不到大约1.4%。材料受到重力作用从送料斗206落入挤压机204中。在挤压机204中，对材料 进行混合、粉碎和加热。在一个实施例中，材料被加热到高于基部材料30的熔点但低于 减缩材料32的熔点的温度。该温度优选地足够高到可以软化减缩材料32，从而使减缩材 料32可以使用并进行挤压。挤压机204由加热系统212加热。挤压机204也用于将材 料传输至十字头202，并且提供压力以推动材料穿过十字头202。现在参见图7，所述挤压机204包括挤压机筒240和设置在挤压机筒240中的螺 旋钻式挤压机螺杆242。可以在挤压机204出口端设置挤压机筛网244。挤压机筛网244 可以阻止用于挤压的太大材料块从挤压机输送到十字头202。十字头202包括材料输入保护罩部件300，其接收来自挤压机204的热塑性材 料。十字头202还包括顶端部302和挤压模304。顶端部302限定内通道306，通过该 内通道输送多个光纤维12和至少一个纤维聚集元件14。挤压模304限定环形挤压通道 308，环形挤压通道308环绕顶端部302外部。十字头202限定用于将热塑性材料输送到 环形挤压通道308的环形通路。在十字头202内部，热塑性材料的流动方向与挤压机204 的流向成90度以与纤维束对齐。在十字头202内部，挤压机204提供的材料优选地维持在高于基部材料30的熔 点但低于减缩材料32的熔点的温度。当热塑性材料通过环形挤压通道308被挤压时，基 部材料30和减缩材料32被延展。延展使减缩材料32再成形为细长的纤维32，该纤维 32具有与多纤维光缆装置10的纵向轴线基本对齐的长度。随后该经挤压的多纤维光缆装 置10在水槽218中进行冷却和成形。挤压工序可以是压力或半压力挤压工序，在该工序 中产品成所需形状离开十字头202，或者是环形挤压工序，在该工序中产品在挤压后被拉 出。冷却后，产品被收集在卷绕辊上。
权利要求
1.一种多纤维光缆装置，其包括包括多个光纤维的纤维束，每根光纤维包括芯部、环绕所述芯部的包层、以及环绕 所述包层的涂层；沿着所述光纤维的长度以大体螺旋配置绕着所述多个光纤维设置的第一纤维聚集元件；绕着所述多个光纤维设置的第二纤维聚集元件，其中，所述第一和第二纤维聚集元 件以大体相反双螺旋配置绕着所述多个光纤维配置； 环绕所述纤维聚集元件的加强层；以及 环绕所述加强层的外部护套。
2.如权利要求1所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述纤维束同心地设置在所述 外部护套中。
3.如权利要求2所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述多个光纤维中的每个是弯 曲不敏感光纤维。
4.如权利要求1所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述纤维束包括十二根光纤维。
5.如权利要求1所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述涂层的外径小于或等于大 约 250 μ m。
6.如权利要求5所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述外部护套的外径小于或等 于大约3mmο
7.如权利要求1所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述外部护套是具有基部材料 和减缩材料的热塑性材料混合物，所述减缩材料在所述热塑性材料混合物中按重量计小 于或等于大约2%。
8.如权利要求7所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述基部材料是低烟无卤材料。
9.如权利要求8所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述减缩材料是液晶聚合物。
10.如权利要求9所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述减缩材料在所述热塑性 材料混合物中按重量计小于或等于大约1.4%。
11.如权利要求1所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述纤维聚集元件是材料带。
12.如权利要求11所述的多纤维光缆装置，其特征在于，所述材料带是棉线。
13.—种双光纤装置，其包括 第一多纤维光缆装置，包括第一多个光纤维，所述第一多个光纤维中的每根纤维包括芯部、环绕所述芯部的包 层、以及环绕所述包层的涂层；第一多个纤维聚集元件，所述第一多个纤维聚集元件沿着所述光纤维的长度以大体 相反双螺旋配置绕着所述多个光纤维设置； 环绕所述纤维聚集元件的第一加强层； 第二多纤维光缆装置，包括第二多个光纤维，所述第二多个光纤维中的每根纤维包括芯部、环绕所述芯部的包层、以及环绕所述包层的涂层；第二多个纤维聚集元件，所述第二多个纤维聚集元件沿着所述光纤维的长度以大体 相反双螺旋配置绕着所述多个光纤维设置；环绕所述纤维聚集元件的第二加强层；以及环绕所述第一和第二多纤维光缆装置的外部护套，其中，所述外部护套包括将所述 第一多纤维光缆装置连接到所述第二多纤维光缆装置的材料连接部。
14.如权利要求13所述的双光纤装置，其特征在于，所述外部护套包括具有基部材料 和减缩材料的热塑性材料混合物，其中，所述减缩材料在所述热塑性材料混合物中按重 量计小于或等于大约1.4%。
15.如权利要求14所述的双光纤装置，其特征在于，所述基部材料是低烟无卤材料。
16.如权利要求13所述的双光纤装置，其特征在于，所述第一和第二多个光纤维中的 每个是多个弯曲不敏感光纤维。
17.如权利要求16所述的双光纤装置，其特征在于，所述第一和第二多个纤维聚集元 件是棉线。
18.一种制造多纤维光缆装置的方法，包括在挤压机中混合基质材料；绕着多个光纤维沿着第一方向解绕第一纤维聚集元件，使得所述第一纤维聚集元件 以大体螺旋配置绕着所述多个光纤维定向；绕着所述多个光纤维沿着与第一方向相反的第二方向解绕第二纤维聚集元件，使得 所述第一和第二纤维聚集元件以相反双螺旋配置定向；输送所述多个光纤维以及所述第一和第二纤维聚集元件通过通道；以及挤压基部材料通过挤压模以形成外部护套。
19.如权利要求18所述的加工多纤维光缆装置的方法，其特征在于，所述第一和第二 纤维聚集元件是棉线。
20.如权利要求19所述的加工多纤维光缆装置的方法，其特征在于，所述多个光纤维 中的每个是弯曲不敏感光纤维。
全文摘要
一种多纤维光缆装置包括多个光纤维以及绕着所述多个光纤维以相反双螺旋配置设置的至少两个纤维聚集元件。外部护套环绕所述纤维聚集元件和所述多个光纤维。
文档编号G02B6/44GK102016673SQ200980114538
公开日2011年4月13日 申请日期2009年3月27日 优先权日2008年3月28日
发明者W·M·卡其马 申请人:Adc电信公司