ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО С ЦВЕТНОЙ МАРКИРОВКОЙ Российский патент 2000 года по МПК G02B6/16 G02B6/22 

Настоящее изобретение относится к оптическому волокну с покрытием на окружающей сердцевину волокна оболочке, состоящим из одного или нескольких пластмассовых слоев, а также с цветной маркировкой в виде кольцевой разметки на или в наружном пластмассовом слое.

Волокна указанного типа известны достаточно давно. Для цветного маркирования и тем самым для различения жил при сращивании или соединении проводов на наружную пластмассовую оболочку жилы наносят кольцевую разметку, например, путем применения пластмасс, отверждаемых инфракрасным (ИК) излучением, однако обычными являются также и штриховые или полосовые разметки из цветных пластмасс, отверждаемых путем применения ультрафиолетового (УФ) излучения. Поскольку снабженные цветной маркировкой волокна должны подвергаться дальнейшей обработке, например такой, при которой их вводят в электрические или оптические кабели, пропускают через пластмассовые или стальные защитные трубки, соответственно изготавливают из таких волокон волоконные ленты, обычно применяемая в настоящее время цветная маркировка, в частности инфракрасная (ИК) кольцевая разметка, уже не удовлетворяет предъявляемым требованиям, например, в отношении прочности на истирание. Вследствие неоднородной шероховатости поверхности волокна, обусловленной известной кольцевой разметкой, в процессе последующей обработки волокон постоянно возникают проблемы, а с другой стороны, часто невозможно избежать усиления затухания в оптическом канале передачи при колебаниях температур. Однако простая штриховая и полосовая разметка также может иметь свои недостатки, поскольку помимо повышенного расхода технических средств такая цветная маркировка часто трудноразличима.

Принимая во внимание существующий уровень техники, в основу изобретения была положена задача создать цветную маркировку, которая принципиально исключает влияние колебаний температур на передаточные характеристики волокна или по меньшей мере ограничивает это влияние пренебрежимо малыми значениями. Далее должна быть обеспечена возможность нанесения маркировки на любое количество волокон, причем нанесенная однажды во время процесса изготовления цветная маркировка должна сохраняться при дальнейшей обработке независимо от последующих стадий процесса.

Указанная задача согласно изобретению решается за счет того, что кольцевая разметка состоит из соответствующих разомкнутых цветных колец. Отказ от обычной, применявшейся до настоящего времени маркировки оптических волокон в форме замкнутых цветных колец делает существенно более равномерным так называемый температурный ход, т.е. зависимость затухания в дБ/км от температуры в ^oC. Изобретение при этом основано на том факте, что замкнутые цветные кольца прежних форм выполнения, расположенные на определенном расстоянии одно от другого, создают в этих дискретных местах сжимающую нагрузку на оптическое волокно, однако такая сжимающая нагрузка и обусловленное ею увеличение затухания отсутствует, если вместо кольцевой разметки в форме замкнутых цветных колец применять маркировку волокон разомкнутыми цветными кольцами.

Угол обхвата цветных колец согласно изобретению может быть в принципе любым, однако по соображениям надежного различения маркированных волокон оказалось особенно целесообразным выполнять цветные кольца с разомкнутой частью максимально в 180^o при измерении по периметру оптического волокна.

Целесообразно в качестве незамкнутых цветных колец выбрать полукольца или же такие кольца, у которых линия, образующая разомкнутое цветное кольцо, по периметру волокна является прерывистой. Например, образующий полукольцо цветной лак можно наносить также в виде точечной или штриховой линии.

Согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения изобретения разомкнутые цветные кольца изготавливают путем прерывания линии цветного кольца по периметру волокна через определенные промежутки. Так, разомкнутые цветные кольца, образованные путем прерывания линии кольца по периметру волокна, могут состоять из ряда расположенных последовательно цветных точек и/или штрихов. Очевидно, что и в этом случае, а часто это является особенно предпочтительным, образованные из цветных точек и/или цветных штрихов цветные кольца могут иметь разомкнутую часть, составляющую максимально 180^o при измерении по периметру волокна.

В некоторых случаях может оказаться предпочтительным располагать разомкнутые части цветных колец, размещенных одно за другим вдоль волокна, со смещением по периметру волокна, например, в соответствии с одним из вариантов выполнения изобретения таким образом, чтобы разомкнутые части оказывались пространственно смещенными по охватывающей волокно спирали. Это позволяет, несмотря на отсутствие дуги кольца, дополняющей это цветное кольцо согласно изобретению до полного кольца, однозначно идентифицировать соответствующее волокно.

Особые преимущества достигаются в варианте выполнения, в котором применяется прозрачный или полупрозрачный дополнительный слой, покрывающий кольцевую разметку из разомкнутых цветных колец и проходящий по всей длине волокна. Благодаря такому дополнительному слою находящееся под ним, например, цветное полукольцо, визуально воспринимается как полное кольцо. Тем самым оптическое волокно, выполненное согласно изобретению, визуально не отличается от волокна с обычной цветной маркировкой из полных колец, но обладает в сравнении с ним улучшенными характеристиками затухания. Кроме того, цветная маркировка надежно защищена от механического истирания, а поверхность волокна, защищенная таким путем, является гладкой, с равномерным наружным диаметром, что обеспечивает беспроблемную последующую обработку маркированного волокна. Соответствующим выбором материалов для дополнительного слоя могут быть достигнуты высокие значения прочности указанного дополнительного слоя, т.е., иными словами, при повышенных механических нагрузках, часто неизбежных во время последующей обработки волокна, оптические свойства световода не претерпевают никакого ухудшения, а напротив, можно наблюдать даже улучшение передаточных характеристик. Благодаря соответствующему выбору материалов дополнительный слой может быть использован в качестве дополнительной поверхностной защиты от действия влаги и растворителей, т.е. выполненное согласно изобретению волокно может найти применение и в других областях техники оптической передачи. Поскольку каждая цветная маркировка механически защищается полупрозрачным или прозрачным дополнительным слоем согласно изобретению непосредственно после изготовления волокна, т.е. перед каждой последующей обработкой световода, на предлагаемое волокно для любых целей применения может быть надежно нанесена также маркировка в любом цветовом сочетании. Так как покрывающий цветную маркировку дополнительный слой для последующей идентификации каждого отдельного волокна должен быть выполнен из прозрачного или полупрозрачного материала, то согласно одному из вариантов выполнения изобретения целесообразно применять прозрачные лаки.

Согласно другому, особенно предпочтительному варианту изобретения прозрачный или полупрозрачный дополнительный слой, если он является цветным, представляет собой, например, цветной лак. Тем самым может быть реализовано большое количество других цветовых сочетаний при осуществлении изобретения.

В качестве пригодных для использования согласно изобретению лаков можно назвать, например, лаки на основе полиимидов, сложных и простых полиэфиров, полисульфона или полиуретана.

Лаками для дополнительного слоя, а также и для разомкнутых колец цветной маркировки могут быть лаки, отверждаемые при инфракрасном облучении и поэтому применяемые в технике в качестве так называемых ИК-лаков, однако с особым преимуществом могут применяться лаки, отверждаемые при ультрафиолетовом облучении, т. е. так называемые УФ-лаки, которые имеют в сравнении с ИК-лаками более высокую вязкость и поэтому обеспечивают получение дополнительного слоя с равномерной поверхностью несмотря на цветную маркировку, находящуюся под ним и нанесенную на заключенное в оболочку волокно. Так, для применения согласно изобретению особенно целесообразным оказалось, например, сочетание лаков, в котором разомкнутые кольца выполнены из ИК-отверждаемого лака, а указанный дополнительный слой выполнен из УФ-отверждаемого лака.

В случае, когда важно повысить производительность, часто оказывается целесообразным применение УФ-отверждаемых лаков как для разомкнутых цветных колец, так и для дополнительного слоя. Другая возможность согласно изобретению состоит в замене ИК-отверждаемых и/или УФ-отверждаемых лаков лаками, содержащими растворители.

Поскольку для осуществления настоящего изобретения наряду с обеспечением надежной и стойкой цветной маркировки важно стабилизировать снабженное дополнительным слоем оптическое волокно от действия внешний механических сил и одновременно защитить волокно от действия влаги, кислот и т.п., толщину дополнительного слоя выбирают в пределах от 1 до 10 мкм, предпочтительно от 3 до 6 мкм.

В частности, в том случае, когда волокно полностью по всей длине покрыто дополнительным слоем в качестве защитного слоя, важно выбирать приемлемую для осуществления изобретения толщину образующего кольцевую разметку цветного слоя. Толщина образующего кольцевую разметку цветного слоя составляет поэтому от 0,5 до 5 мкм, предпочтительно от 1 до 3 мкм, что позволяет получать особенно равномерную поверхность оптического волокна.

Ниже изобретение подробнее поясняется на примерах его выполнения, представленных на фиг. 1-3.

Показанное на фиг. 1 оптическое волокно 1 с сердцевиной 2 и оболочкой 3, например, из кварцевого стекла, имеет покрытие 4, состоящее из одного или нескольких пластмассовых слоев для защиты волокна. Непосредственно на этом покрытии 4 предусмотрена цветная маркировка в виде расположенных на определенном расстоянии одно от другого разомкнутых колец 5, выполненных из ИК- или УФ-отверждаемого лака. Толщина слоя цветных колец 5 составляет в данном примере выполнения от 3 до 4 мкм, а отсутствующая часть полного цветного кольца согласно изобретению обозначена позицией 6. С той целью, чтобы такое разомкнутое цветное кольцо 5 для лучшей идентификации каждого волокна 1 визуально воспринималось как полное кольцо и чтобы одновременно надежно исключалось истирание цветной маркировки при последующей обработке, предусмотрен прозрачный или полупрозрачный дополнительный слой 7, покрывающий снабженное цветной маркировкой волокно по всей длине. Материалом для этого дополнительного слоя 7 служит, например, УФ-отверждаемый лак на основе полиимидов, полисульфона или полиуретана. При принятой толщине 3 мкм разомкнутых колец 5 толщина дополнительного слоя 7 составляет, например, 5 мкм, благодаря чему покрыты все разомкнутые кольца 5, а участки 8 между двумя соседними разомкнутыми кольцами 5 заполнены материалом дополнительного слоя. Таким образом, достигается сплошная механическая защита цветной маркировки, волокно имеет улучшенные передаточные характеристики и благодаря цветным кольцам, визуально воспринимаемым как замкнутые, оно может быть идентифицировано без каких-либо проблем.

Если согласно изобретению дополнительный слой 7 является цветным или окрашенным, например, выполненным из цветного лака, то обеспечиваются другие цветовые варианты и тем самым дополнительные возможности различения. Так, например, черные или синие простые или двойные кольца 5, каждое в разомкнутом исполнении, из ИК-отверждаемого лака могут быть покрыты окрашенным в желтый, красный или зеленый цвет дополнительным лаковым слоем 7, предпочтительно УФ-отверждаемым, и, следовательно, имеющим более высокую вязкость. Цветные, разомкнутые простые или двойные кольца 5 без проблем могут быть идентифицированы как полные кольца, поскольку цветной дополнительный лаковый слой 7 является по меньшей мере полупрозрачным. Подбор контрастных комбинаций цветов облегчает возможность идентификации маркированного волокна.

В представленном на фиг. 1 варианте выполнения изобретения оптическое волокно может быть также пластмассовым волокном, а в качестве дополнительного лакового слоя 7 может быть использован слой из УФ-отверждаемого лака на основе сложного или простого полиэфира.

Предлагаемая по изобретению маркировка оптического волокна из стекла или пластмассы с разметкой в виде разомкнутых цветных колец, являющихся предпочтительно полукольцами, обеспечивает особенно благоприятные передаточные характеристики. Для оптического стекловолокна на фиг. 2 показана кривая так называемой температурной характеристики при цветной маркировке волокна в виде обычно используемых в настоящее время замкнутых цветных колец, а на фиг. 3 представлен результат, при одинаковых условиях измерения, для оптического волокна с цветной маркировкой в виде разомкнутых цветных колец, имеющих в данном примере выполнения форму полукруга.

Фиг. 2а и 2б различаются соответственно выбранным изменением затухания при 1310 и 1550 нм; те же параметры были приняты при записи температурной характеристики волокна согласно изобретению в соответствии с фиг. 3а и 3б.

При сравнении фиг. 2 и 3 очевидно заметное уменьшение затухания в указанных температурных пределах для оптического волокна, маркированного согласно изобретению разомкнутыми цветными кольцами. Благодаря выполнению цветной маркировки, например, в виде полуколец, которые, кроме того, могут быть нанесены также в виде точечной, т.е. прерывистой линии, устраняется действие механических сил на оптическое волокно в зоне, непосредственно примыкающей к местам "кольцеобразной" маркировки. Благодаря предлагаемому по изобретению решению происходит нейтрализация сил, возникающих вследствие слоистой структуры, выбранной для определенной цели применения.

На фиг. 4 и 5 показаны варианты разомкнутого цветного кольца согласно изобретению. В этих вариантах, не ограничиваясь только стекловолокном, выбраны те же структуры, что и структура на фиг. 1 для стекловолокна, а именно с сердцевиной 2, оболочкой 3 и покрытием 4.

В соответствии с фиг. 1 на фиг. 4 показано разомкнутое цветное кольцо 9 со сплошной цветной линией, а угол разомкнутой части составляет в этом случае около 100-110^o. Имеющее такую большую разомкнутую часть цветное кольцо 9 визуально идентифицируется под дополнительным слоем как полное кольцо, однако в сравнении с полным цветным кольцом, которое фактически оказывает более сильную механическую нагрузку, обеспечивает улучшение передаточных характеристик предлагаемого волокна.

В отличие от фиг. 4 на фиг. 5 показано предлагаемое по изобретению разомкнутое цветное кольцо. При одинаковой структуре волокна разомкнутое цветное кольцо 10 состоит в этом случае из нанесенной по всему периметру волокна прерывистой цветной линии. Для получения такой прерывистой линии цветное кольцо 10 выполняют в виде множества цветных точек и/или цветных штрихов 11, последовательно расположенных на определенном расстоянии друг от друга по периметру волокна.

Оптическое волокно 1 имеет покрытие 4 на окружающей сердцевину 2 волокна оболочке 3, состоящее из одного или нескольких пластмассовых слоев, а также с цветной маркировкой в виде кольцевой разметки на или в наружном пластмассовом слое. Кольцевая разметка выполнена в виде разомкнутых цветных колец 5. Разомкнутая часть цветных колец по периметру оптического волокна составляет максимально 180°. Маркировка исключает влияние колебаний температур на передаточные характеристики волокна. Обеспечена возможность нанесения маркировки на любое число волокон. 14 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Оптическое волокно с покрытием на окружающей сердцевину волокна оболочке, состоящим из одного или нескольких пластмассовых слоев, и с цветной маркировкой в виде кольцевой разметки на или в наружном пластмассовом слое, отличающееся тем, что кольцевая разметка выполнена в виде разомкнутых цветных колец и их разомкнутая часть по периметру оптического волокна составляет максимально 180^o. 2. Оптическое волокно по п.1, отличающееся тем, что разомкнутые цветные кольца являются цветными полукольцами. 3. Оптическое волокно по п.1, отличающееся тем, что линия цветных колец по периметру волокна выполнена прерывистой через определенные промежутки. 4. Оптическое волокно по п.3, отличающееся тем, что разомкнутые цветные кольца, образованные прерывистой по периметру волокна линией, состоят из ряда последовательно расположенных цветных точек и/или штрихов. 5. Оптическое волокно по п.4, отличающееся тем, что образованные цветными точками и/или цветными штрихами цветные кольца имеют разомкнутую часть, величина которой по периметру оптического волокна составляет максимально 180^o. 6. Оптическое волокно по п.1 или по любому из последующих пунктов, отличающееся тем, что разомкнутые части расположенных последовательно по длине волокна цветных колец смещены по периметру волокна. 7. Оптическое волокно по п.6, отличающееся тем, что разомкнутые части цветных колец пространственно смещены по окружающей волокно спирали. 8. Оптическое волокно по п.1 или по любому из последующих пунктов, отличающееся тем, что предусмотрен прозрачный или полупрозрачный дополнительный слой, покрывающий кольцевую разметку из разомкнутых цветных колец и нанесенный полностью по всей длине волокна. 9. Оптическое волокно по п.6, отличающееся тем, что прозрачный или полупрозрачный дополнительный слой выполнен из цветного лака. 10. Оптическое волокно по п.8 или 9, отличающееся тем, что разомкнутые цветные кольца выполнены из ИК-отверждаемого, а дополнительный слой из УФ-отверждаемого лака. 11. Оптическое волокно по п.8 или 9, отличающееся тем, что разомкнутые цветные кольца и дополнительный слой выполнены из УФ-отверждаемых лаков. 12. Оптическое волокно по любому из пп.1 - 9, отличающееся тем, что разомкнутые цветные кольца и дополнительный слой выполнены из лаков, содержащих растворители. 13. Оптическое волокно по п.1 или по любому из последующих пунктов, отличающееся тем, что толщина образующего разомкнутые кольца цветного слоя составляет 0,5 - 5 мкм, предпочтительно 1 - 3 мкм, а толщина дополнительного слоя составляет 1 - 10 мкм, предпочтительно 3 - 6 мкм. 14. Оптическое волокно по п.1 или по любому из последующих пунктов, отличающееся тем, что оптическое волокно выполнено из стекла, в частности из кварцевого стекла. 15. Оптическое волокно по любому из пп.1 - 13, отличающееся тем, что оптическое волокно является пластмассовым волокном.