专利名称：光纤光缆及其制造方法
技术领域：
本发明涉及光纤光缆及其制造方法，尤其是，本发明涉及减小这种光缆中的偏振模色散。
光纤横断面的畸形改变了光纤内部的双折射，导致该光纤正常的单偏振模变成两个正交的偏振模。这两个模之间的色散称之为偏振模色散，若此种色散足够大，则在数字系统中能发生位错误。
我们所用的一种制造光纤光缆的方法是，在主线材周围挤压出一层热塑弹性体，为放置光纤提供一个表面。在挤压出覆盖光纤的第二层热塑弹性体之前，第一层热塑弹性体表面是熔化的，该光纤埋入此表面。我们使用HYTREL 40D作为热塑材料(HYTREL是Dupont公司的注册商标)。我们发现，这种结构造成光纤中很大的偏振模色散，由于弹性体挤压在光纤上产生的应力，形成光纤横断面非圆形畸变，这是造成偏振模色散的主要原因。
本发明寻求提供一种改进的结构和一个制造光纤光缆的方法，在此光纤光缆中偏振模色散是很小的。
提供了一个按照本发明的制造光纤光缆的方法，它包括的步骤为在主线材周围挤压出一层热塑弹性体，使这层弹性体凝固，沿着这层凝固的弹性体放置多根光纤，以及挤压出覆盖这些光纤的另一层热塑弹性体。
该方法是在一条加工线上进行的，其中，在主线材周围挤压出热塑弹性体之后，带涂层的主线材冷却到弹性体熔点温度以下，然后沿着这个带涂层的主线材放置光纤。或者，在主线材周围挤压出热塑弹性体之后，冷却带涂层的主线材使涂层固化，在沿着主线材放置光纤之前，对带涂层的主线材加热，使涂层在弹性体熔点以下温度软化。后一种方法可以在两个单独的制作过程中进行，其中，制成带涂层的主线材并加以存放，然后采用放置多根光纤的过程，其步骤为在沿着主线材放置光纤之前，预热弹性体涂层，达到其熔点以下的温度时涂层软化。
第一层弹性体的温度可以这样安排，在放置光纤时，其温度达到熔点以下26℃，最好是在弹性体熔点的6℃内，此弹性体的熔点约为156℃。
最好是，所采用的热塑弹性体的杨氏模量值在20℃时小于100MPa。
本发明也包括光纤光缆，它是由带内、外热塑弹性体挤压层的主线材和多根光纤构成，多根光纤放在内层的外表面上，埋入在外层中。
热塑弹性体可以是HYTREL 35D。第二层热塑弹性体的合适挤压温度在156℃与200℃之间。
光纤可以是绕着自身的轴扭曲的，和/或在挤压出第二层之前围着第一层呈螺旋形缠绕。这种扭曲或缠绕可以是连续的，或者在一预定角度内来回变化。一种具有优点的结构是，在光纤长度为1m至10m之间缠绕一圈。
为了更容易理解本发明及其他各个优点，现参照附图描述本发明的实施例及制作方法，仅以此作为例子而已。这些附图是
图1是我们以前制作的一种光纤光缆横断面图；图2是按照本发明制作的光纤光缆的横断面图；图3是一示意图，说明按照本发明的一种制作光纤光缆方法；以及图4是一示意图，说明按照本发明的另一种制作光纤光缆方法。
在全部附图中，采用相同的参考数字表示类似的单元。
图1画出我们以前制作的一种光纤光缆结构的横断面，这种结构包括主线材10，围绕此主线材挤压出第一层热塑弹性体12，其杨氏模量在20℃时约为100Mpa(MegaPascals)。多根光纤14放置成基本上与主线材平行，并埋入第一层12的外表面16。这是将第一层12的外表面16熔化，把光纤压入熔化的材料中而做成的。然后第二层热塑弹性体18在第一层12的外表面和光纤的暴露表面上挤压成形。按照这种方法插入的光纤因挤压入第一层中而可能畸变，此外，光纤还受到两层之间边界处产生的应力，这种应力是在整体冷却到室温过程中产生的。这是因为内层与外层收缩不同的缘故。
现参照图2，这是一种按照本发明改进的结构，其中，当第一层12温度在其熔点以下时，光纤14放置在第一层12的外表面16上，所以不会发生光纤埋入第一层12的情况。第二层18然后覆盖在光纤和第一层上挤压成形，外层的冷却收缩不会给埋入的光纤造成很大的应力，因为这些光纤没有进入第一层中，采用较低杨氏模量值的热塑材料可以减小应力，其杨氏模量值在20℃时小于100MPa，例如，HYTREL 35D的杨氏模量值在20℃时为46MPa。
现参照图3，这是说明图2所示光纤光缆的一种制造方法。第一挤压机20在主线材10上挤压出热塑涂层，热塑材料是通过入口22进入挤压机20的。带有挤压热塑层的主线材然后通过一个冷却室26，由于温度下降到其熔点以下，冷却室内热塑层凝固。带有挤压热塑层的主线材然后进入光纤进料机28，多根光纤14沿着挤压热塑层12的外表面16敷设。从光纤进料机28一出来，光缆通过第二个挤压机30，第二层热塑材料32被挤压出来覆盖在光纤和第一层上。第二层挤压热塑材料的温度控制在不使第一层熔化或非常软化的温度上。例如，在使用HYTREL 40D或35D的情况下，156℃至200℃的温度范围是可行的，较好的是在160℃至190℃范围，理想的情况约在150℃。在这种安排下，光纤没有埋入第一层12中，所以不会由于外层的冷却而使光纤在边界处受到应力。
在加上第二层之前，光纤沿着其长度方向最好是被扭过的。可以是绕着自身的轴扭曲，和/或围着主线材呈螺旋形缠绕，可以是在一预定角度内来回扭曲或缠绕。这种扭曲或缠绕可以在1m至10m之间有一圈。这种缠绕的效果是消除掉任何固有的畸变，因而使偏振模色散减至最小。
图4是表示一种改进的方法，在其中第二阶段，在第一层即主线材的涂层24冷却之后，在进入光纤汇集和挤压模具28之前，将涂层在预热器38中加热到恰好涂层熔点以下，此模具接收来自光纤卷轴34经预热器36传送的光纤。预热器36并不把光纤的温度升高到涂层24的熔点以上。模具28使光纤沿着涂层24敷设，通过入口40进来的第二层热塑弹性体被挤压成覆盖光纤。这个光纤与热塑弹性体的组合然后穿过冷却槽42。应该明白，涉及图4描述的步骤可以在挤压出覆盖主线材的第一层之后连续地完成，或者作为一个分开的加工过程，给主线材涂上第一层热塑弹性体并加以存放，接着采用涉及图4描述的加工过程。
在上述任一个方法中，第一层弹性体在敷设光纤时应该安排在直到熔点以下26℃的温度，最好是在6℃以内。HYTREL 40D和35D的熔点都是156℃，所以这层弹性体应该有的温度在120℃与156℃之间，较好的是在150℃至156℃以内，理想的温度是150℃。在挤压第二层时，被挤压的弹性体温度应该是在恰好熔点之上至熔点以上约50℃的范围内。在采用HYTREL 35D和40D的情况下，温度在160℃至200℃之间是较合适的。这一温度不应该太高，免得使第一层熔化。若冷却槽紧接着放在模具28之后，当然可以采用较高的温度，冷却效果能在短时间内就起作用，不会使第一层熔化。我们发现，采用HYTREL 35D和40D，被挤压弹性体的温度为190℃，接着立即冷却，可使光缆有极好的表面。
测试结果表明，上述减小弹性体杨氏模量以及光纤位于两层弹性体之间边界处，得到非常小的偏振模色散，其范围在0.04至0.09ps/km，此值在环境温度变化下不会有大的变化。
权利要求
1.一种制造光纤光缆的方法，它包括如下步骤围绕主线材挤压出一层热塑弹性体，使这层热塑弹性体凝固，沿着这层凝固的热塑弹性体敷设多根光纤，以及挤压出覆盖光纤的另一层热塑弹性体。
2.按照权利要求1的方法，在一条加工线上完成制作，在围绕主线材挤压出一层热塑弹性体之后，将带涂层的主线材冷却到热塑弹性体熔点温度以下，然后沿着带涂层的主线材敷设光纤。
3.按照权利要求1的方法，在围绕主线材挤压出一层热塑弹性体之后，使带涂层的主线材冷却以固化涂层，在沿着带涂层的主线材敷设光纤之前，在低于热塑弹性体熔点的温度下加热带涂层的主线材以软化涂层。
4.按照权利要求3的方法，在两个分开的生产过程中完成制作，其中制成带涂层的主线材并存放，以及随后用在敷设多根光纤的过程中，后一过程包括的步骤是，在沿着带涂层的主线材敷设光纤之前，在热塑弹性体熔点以下的温度上预热该弹性体以软化涂层。
5.按照上述权利要求中任一项的方法，其中第一层弹性体的温度在敷设光纤时安排直到在其熔点以下26℃。
6.按照权利要求5的方法，其中此层弹性体的温度安排在弹性体熔点的6℃以内。
7.按照上述权利要求中任一项的方法，其中弹性体的熔点约为156℃。
8.按照权利要求1至7中任一项的方法，其中所用热塑弹性体的杨氏模量值在20℃时小于100Mpa。
9.按照权利要求8的方法，其中热塑弹性体是HYTREL 35D。
10.按照上述权利要求中任一项的方法，其中另一层热塑弹性体的挤出温度在156℃与200℃之间。
11.按照上述权利要求中任一项的方法，其中在挤压出另一层之前，光纤是绕着自身的轴扭曲的。
12.按照上述权利要求中任一项的方法，其中在挤压出另一层之前，光纤是螺旋状缠绕第一层。
13.按照权利要求11或12的方法，其中扭曲或缠绕是连续的。
14.按照权利要求11或12的方法，其中扭曲或缠绕是在预定角度内来回变化。
15.按照权利要求11至14中任一项的方法，其中扭曲或缠绕是在光纤长度1m至10m之间有一圈。
16.一种制造光纤光缆的方法，基本上是如参照附图所描述的。
17.一种光纤光缆，它包括带有内层和外层挤压热塑弹性体的主线材和多根光纤，这些光纤放在内层的外表面上并埋入外层中。
18.按照权利要求17的光纤光缆，其中热塑弹性体的杨氏模量值在100℃时小于100Mpa.
19.按照权利要求18的光纤光缆，其中热塑弹性体是HYTREL 35D。
20.按照权利要求17至19中任一项的光纤光缆，其中光纤是绕着自身的轴扭曲的。
21.按照权利要求17至20中任一项的光纤光缆，其中光纤是螺旋状缠绕主线材。
22.按照权利要求20或21的光纤光缆，其中扭曲或缠绕是连续的。
23.按照权利要求20或21的光纤光缆，其中扭曲或缠绕是在预定角度内来回变化。
24.按照权利要求20至23中任一项的光纤光缆，其中扭曲或缠绕是在1m至10m之间有一圈。
25.一种光纤光缆，基本上是参照附图所描述的。
全文摘要
一根光纤光缆,它有带内层和外层挤压热塑弹性体(12,18)的主线材(10)。多根光纤(14)放置在内层(12)的外表面(16)上并埋入外层(18)中。此光纤光缆是这样制成的,围绕主线材挤压出一层热塑弹性体,使这层弹性体凝固,沿着这层凝固的弹性体敷设多根光纤,以及挤压出覆盖光纤的另一层热塑弹性体。
文档编号B29D11/00GK1192176SQ9619601
公开日1998年9月2日 申请日期1996年7月25日 优先权日1995年7月31日
发明者菲利普·安德鲁·诺曼, 凯尔斯·亨德森, 蒂莫西·詹姆斯·狄克逊, 罗伯特·斯图尔特·巴恩斯, 彼得·沃辛顿, 戴维·柯蒂斯 申请人:阿尔卡塔尔-阿尔斯托姆通用电气公司