ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО И ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ ИЗ ЭТОГО ВОЛОКНА Российский патент 2005 года по МПК G02B6/02 G02B6/44 

1. Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к оптическому волокну, содержащему опознавательные слои, образованные маркировочной краской, по которой оптическое волокно можно отличить от других волокон, и к волоконно-оптическому кабелю из этого волокна.

2. Описание области техники изобретения

С ростом пропускной способности в области систем оптической связи быстро развивается технология волоконно-оптических кабелей, содержащих большое число оптических волокон. Вместе с тем, возникла потребность в наличии многопризнаковой идентификационной функции у самого волоконно-оптического кабеля, чтобы рабочий мог моментально отличать каждое оптическое волокно, составляющее волоконно-оптический кабель. Связанную с этим требованием задачу обычно выполняли с использованием следующих двух способов. В соответствии с первым способом для отличия оптического волокна от других волокон окрашивают само полимерное покрытие, например полиамид, покрывающий сердцевину оптического волокна. В соответствии со вторым способом для отличия оптического волокна от других волокон на сердцевину оптического волокна распыляют маркировочную краску ультрафиолетового или горячего отверждения для создания окрашенного слоя. Однако, поскольку при опознавании по цвету число слоев приходится ограничивать, эти способы не могут работать при значительном увеличении числа оптических волокон, составляющих волоконно-оптический кабель.

Поэтому рассмотрена новая идентификационная функция, придаваемая оптическому волокну дополнительными опознавательными слоями, которые формируются путем распыления маркировочной краски или аналогичного материала с промежутками вдоль оптического волокна на окрашенный слой.

Однако в случае опознавания по рисунку распределения опознавательных слоев на окрашенном слое опознавательные слои, образованные маркировочной краской или аналогичным материалом, могут быть содраны при контакте с любым предметом в месте нахождения такого слоя, а опознавательные слои, образованные маркировочной краской, подвержены также растворению при контакте с химикатами и т.д., т.е. возникает проблема нейтрализации идентификационной функции оптического волокна под действием внешних факторов.

Поэтому рассмотрен вариант формирования опознавательных слоев из маркировочной краски или аналогичного материала между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем для получения оптического волокна с идентификационной функцией, которую не нейтрализуют внешние факторы. Все же, как указано для оптического волокна даже с такой структурой, сохраняется проблема, состоящая в том, что опознавательные слои, сформированные между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем, могут увеличить потери на прохождение по оптическому волокну.

Ближайшими аналогами заявленного изобретения являются маркированное оптическое волокно, содержащее сердцевину оптического волокна, окрашенный слой, покрывающий сердцевину, и опозновательный слой в виде окрашенного кольца (US 6404972 B1, опубл.11.06.2002), а также волоконно-оптический кабель, содержащий множество маркированных оптических волокон, содержащих сердцевину оптического волокна и совокупность опозновательных слоев (US 4629285, опубл. 16.12.1986).

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предложено с учетом вышеописанного реального положения дел, и в соответствии с вышеизложенным целью настоящего изобретения является получение маркированного оптического волокна, которое содержит четкие опознавательные слои, не подверженные быстрому разрушению или отслаиванию под действием внешних факторов, характеризуется отсутствием увеличения потерь на передачу информации по оптическому волокну и обеспечивает многопризнаковую идентификационную функцию. Другой целью настоящего изобретения является получение из вышеуказанного маркированного оптического волокна такого волоконно-оптического кабеля, который исключает возможность неправильных соединений или аналогичных ошибок манипулирования с оптическими волокнами в блочных кабельных соединителях.

Для достижения указанной цели в соответствии с настоящим изобретением предлагается маркированное оптическое волокно, которое содержит сердцевину оптического волокна, окрашенный слой, покрывающий сердцевину оптического волокна, и совокупность опознавательных слоев, образованных маркировочной краской и расположенных с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем.

В соответствии с настоящим изобретением поскольку маркированные слои, имеющие многопризнаковую идентификационную функцию, например рисунок распределения, находятся между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем, то опознавательные слои не подвержены быстрому разрушению или отслаиванию под действием внешних факторов и обеспечивают многопризнаковую идентификационную функцию.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения толщина опознавательных слоев составляет не меньше 0,5 мкм и не больше или равна 2,5 мкм, а толщина окрашенного слоя не меньше 2 мкм и не больше или равна 10 мкм.

В соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения поскольку для толщины опознавательных слоев выбирают диапазон от, по меньшей мере, 0,5 мкм до, самое большее, 2,5 мкм, а для толщины окрашенных слоев выбирают диапазон от, по меньшей мере, 2 мкм до, самое большее, 10 мкм, то опознавательные слои и окрашенный слой имеют соответствующую толщину для формирования гладких опознавательных слоев из маркировочной краски. Кроме того, если совокупность опознавательных слоев расположить с заданными интервалом вдоль оптического волокна, то рисунок распределения маркировочной краски становится проще отличать от других рисунков, что обеспечивает повышение различительной способности маркированного оптического волокна. Более того, поскольку толщина опознавательных слоев никогда не становится слишком большой, то на окрашенном слое, расположенном на опознавательных слоях, не могут формироваться выступы. Тогда даже воздействие внешнего, например изгибающего, усилия на оптическое волокно не может привести к расслоению между опознавательными слоями и окрашенным слоем или между опознавательными слоями и сердцевиной оптического волокна. Кроме того, даже воздействие неравномерного усилия на сердцевину оптического волокна не может увеличить потери на прохождение.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения длина опознавательных слоев не меньше 1 мм и не больше или равна 15 мм.

В соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения поскольку для длин опознавательных слоев назначают диапазон от, по меньшей мере, 1 мм до, и не больше, или равно 15 мм, то опознавательные слои имеют соответствующую длину для повышения различительной способности маркированного оптического волокна. Обычно, поскольку неравномерное усилие действует на маркированное оптическое волокно по его окружности в той части, где на сердцевину оптического волокна нанесены опознавательные слои, то оптическое волокно слегка изгибается в этом месте. Несмотря на то что неравномерное усилие слабо влияет на потери на прохождение только в одном опознавательном слое, влияние на потери на прохождение станут заметными, если по длине маркированного оптического волокна расположено большое число опознавательных слоев. В частности, влияние будет сильнее для сердцевины оптического волокна с большими потерями на изгибах. Однако, так как все опознавательные слои разнесены между собой в пространстве с ограничением длины до размеров, по меньшей мере, 1 мм и, самое большее, 15 мм, то влияние на потери на прохождение можно ослабить.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения интервал расположения опознавательных слоев не меньше 1 мм и не больше или равно 200 мм.

В соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения поскольку для интервала расположения опознавательных слоев выбирают диапазон от, по меньшей мере, 1 мм до, не больше или равно, 200 мм, то интервал расположения опознавательных слоев можно выбрать без ограничений, обеспечивая, в результате, повышение различительной способности маркированного оптического волокна. То есть, выбирая без ограничений интервал расположения опознавательных слоев в диапазоне от, по меньшей мере, 1 мм до, самое большее или равно, 200 мм, можно создать множество рисунков распределения опознавательных слоев без ущерба для различительной способности маркированного оптического волокна.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения коэффициент заполнения опознавательными слоями, определяемый как отношение суммарной длины этих слоев к длине сердцевины оптического волокна, не превышает или равен 20%.

В соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения поскольку коэффициент заполнения опознавательными слоями, определяемый как отношение суммарной длины этих слоев к длине сердцевины оптического волокна, выбирают не более или равно 20%, то можно ослабить потери на изгибах сердцевины оптического волокна. Обычно, поскольку неравномерное усилие действует на сердцевину оптического волокна по его окружности в той части, где на сердцевину оптического волокна нанесены опознавательные слои, то сердцевина оптического волокна слегка изгибается в этом месте. Несмотря на то что неравномерное усилие слабо влияет на потери на прохождение только в одном опознавательном слое, влияние на потери на прохождение станет заметным, если по длине маркированного оптического волокна расположено большое число опознавательных слоев. В частности, влияние будет сильнее для сердцевины оптического волокна с большими потерями на изгибах. Поэтому, обеспечивая коэффициент заполнения опознавательными слоями, определяемый как отношение суммарной длины этих слоев к длине сердцевины оптического волокна, менее 20%, можно ослабить влияние на потери на прохождение.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения опознавательные слои формируют из мелких капель маркировочной краски с большим диаметром не менее или равно 100 мкм и не более или равно 400 мкм.

В соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения поскольку опознавательные слои формируют из мелких капель маркировочной краски с большим диаметром не менее или равно 100 мкм и не более или равно 400 мкм, то сцепление маркировочной краски с сердцевиной оптического волокна может быть достаточно прочным, что обеспечивает повышение различительной способности маркированного оптического волокна и эффективное использование маркировочной краски. Кроме того, поскольку маркировочную краску наносят в надлежащем количестве, то в маркированном оптическом волокне отсутствуют потери на прохождение.

Для достижения указанной цели в соответствии с настоящим изобретением предлагается также волоконно-оптический кабель, включающий большое число маркированных оптических волокон, каждое из которых содержит сердцевину оптического волокна, окрашенный слой, покрывающий сердцевину оптического волокна, и совокупность опознавательных слоев, образованных маркировочной краской и расположенных с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем.

В соответствии с такой конфигурацией поскольку волоконно-оптический кабель составлен из маркированных оптических волокон с высокой различительной способностью, это позволяет исключить неправильные соединения при подключении волоконно-оптических кабелей и обеспечить эффективность подключения.

На фиг.1А и фиг.1В представлены структурные схемы, изображающие маркированное оптическое волокно в соответствии с настоящим изобретением: фиг.1А представляет схематический вид поперечного сечения оптического волокна согласно изобретению, а фиг.1В - вид в перспективе с частичным разрезом оптического волокна согласно изобретению.

На фиг.2 представлена структурная схема, изображающая маркированное оптическое волокно, использованное в эксперименте 1.

На фиг.3 представлена таблица с результатами эксперимента 1.

На фиг.4А и фиг.4В представлены структурные схемы, изображающие маркированное оптическое волокно, использованное в эксперименте 2: фиг.4А представляет схематический вид поперечного сечения оптического волокна согласно изобретению, а фиг.4В - перспективный вид с частичным разрезом оптического волокна согласно изобретению.

На фиг.5 представлена таблица с результатами эксперимента 2.

На фиг.6А, фиг.6В и фиг.6С представлены структурные схемы, изображающие маркированное оптическое волокно, использованное в эксперименте 3: фиг.6А представляет схематическое поперечное сечение маркированного оптического волокна согласно изобретению, а фиг.6В и фиг.6С - перспективные виды с частичным разрезом маркированного оптического волокна согласно изобретению.

На фиг.7 представлена таблица с результатами эксперимента 3.

На фиг.8А и фиг.8В представлены структурные схемы, изображающие маркированное оптическое волокно, использованное в эксперименте 4: фиг.8А представляет схематическое поперечное сечение маркированного оптического волокна согласно изобретению, а фиг.8В - вид в перспективе маркированного оптического волокна согласно изобретению.

На фиг.9 представлена таблица с результатами эксперимента 4.

На фиг.10А и фиг.10В представлены структурные схемы, изображающие маркированное оптическое волокно, использованное в эксперименте 5: фиг.10А представляет схематическое поперечное сечение маркированного оптического волокна согласно изобретению, а фиг.10В - перспективный вид с частичным разрезом маркированного оптического волокна согласно изобретению.

На фиг.11 представлена таблица с результатами эксперимента 5.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1А представляет схематическое поперечное сечение маркированного оптического волокна 1 в соответствии с настоящим изобретением, а фиг.1В - перспективный с частичным разрезом вид маркированного оптического волокна 1 в соответствии с настоящим изобретением. Маркированное оптическое волокно 1 содержит сердцевину 2 оптического волокна, опознавательные слои 3 и окрашенный слой 4. Совокупность опознавательных слоев 3, состоящих из совокупности мелких капель 5 маркировочной краски определенного размера, располагают на сердцевине 2 оптического волокна с промежутками вдоль сердцевины 2 оптического волокна. Далее, окрашенный слой 4 нанесен на опознавательные слои 3 и на сердцевину 2 оптического волокна на участках, где не нанесены опознавательные слои 3.

Сердцевина 2 оптического волокна содержит заготовку оптического волокна и отверждаемый ультрафиолетом полимер, например полиамид, покрывающий по окружности заготовку оптического волокна.

Мелкие капли 5 маркировочной краски, используемой для формирования опознавательных слоев 3 с предпочтительно прочным сцеплением с сердцевиной 2 оптического волокна, характеризуются эластичностью и ускоренным высыханием и отверждением. Вышеуказанным требованиям отвечают и поэтому могут применяться следующие маркировочные краски: органорастворимая, отверждаемая ультрафиолетом, закрепляемая в потоке электронов, горячего отверждения и т.д. Из перечисленных красок для маркировки обычно используют органорастворимую краску, представляющую собой дисперсию пигмента или красителя в летучем органическом растворителе.

Органорастворимую краску набрызгивают на сердцевину 2 оптического волокна в соответствующие моменты мелкими каплями из струйной печатающей головки. Совокупность опознавательных слоев 3 располагают с промежутками вдоль сердцевины 2 оптического волокна путем последовательного повторения этой операции через заданные интервалы. В соответствии с настоящим вариантом воплощения изобретения длина опознавательных слоев 3 составляет не меньше или равно 1 мм и не больше или равно 15 мм, а интервал расположения опознавательных слоев 3 составляет не меньше или равно 1 мм и не больше или равно 200 мм. Кроме того, отношение суммарной длины опознавательных слоев 3 к длине маркированного оптического волокна 1 не превышает или равно 20%. Толщину опознавательных слоев 3 задают путем настройки расстояния между струйными насадками струйного принтера и сердцевиной 2 оптического волокна или предварительной настройки размера мелких капель 5 краски до определенного размера при разбрызгивании маркировочной краски струйным принтером на сердцевину 2 оптического волокна. В соответствии с настоящим вариантом воплощения изобретения толщину опознавательных слоев 3 выбирают такой, чтобы она была не меньше или равна 0,5 мкм и не больше или равна 2,5 мкм, а большой диаметр мелких капель 5 маркировочной краски выбирают таким, чтобы он был не меньше или равен 100 мкм и не больше или равен 400 мкм. По такому принципу каждое оптическое волокно, входящее в состав волоконно-оптического кабеля, можно изготовить отличающимся от других оптических волокон путем формирования различных рисунков распределения опознавательных слоев 3 на сердцевине оптического волокна 2. Более того, даже при значительном увеличении числа оптических волокон каждое оптическое волокно, входящее в состав волоконно-оптического кабеля, можно удовлетворительно отличить от других оптических волокон путем создания новых рисунков распределения для соответствующего волокна.

Окрашенный слой 4 несмотря на возможность применения обычного окрашенного слоя рекомендуется формировать из прозрачного или просвечивающего материала, чтобы были четко видны опознавательные слои 3, образованные мелкими каплями 5 маркировочной краски. Обычно окрашенный слой 4 создают из полимера ультрафиолетового отверждения или аналогичного материала. В соответствии с настоящим вариантом воплощения изобретения толщину окрашенного слоя 4 назначают такой, чтобы она была не меньше или равна 2 мкм и не больше или равна 10 мкм.

Различительная способность и потери на прохождение маркированного оптического волокна 1 зависят в основном от толщины опознавательных слоев 3 и толщины окрашенного слоя 4, длины опознавательных слоев 3 и толщины окрашенного слоя 4, длины и интервала расположения опознавательных слоев 3, коэффициента заполнения опознавательными слоями сердцевины 2 оптического волокна и размера мелких капель 5 маркировочной краски. Поэтому для определения оптимальных условий получения маркированного оптического волокна 1 с подходящей различительной способностью и низкими потерями на прохождение и подтверждения обоснованности различных диапазонов нижеописанных численных значений последовательно выполнены следующие пять экспериментов.

В эксперименте 1 соответственно изменяют толщину опознавательных слоев 3 и толщину окрашенного слоя 4 для исследования их влияния на различительную способность и потери на прохождение маркированного оптического волокна 1, в котором остаются постоянными длина и интервал расположения опознавательных слоев 3. В эксперименте 2 соответственно изменяют длину опознавательных слоев 3 и толщину окрашенного слоя 4 для исследования их влияния на различительную способность и потери на прохождение маркированного оптического волокна 1, в котором остаются постоянными толщина и интервал расположения опознавательных слоев 3. В эксперименте 3 соответственно изменяют длину и интервал расположения опознавательных слоев 3 для исследования их влияния на различительную способность маркированного оптического волокна 1, в котором остаются постоянными толщина опознавательных слоев 3 и толщина окрашенного слоя 4. В эксперименте 4 изменяют отношение суммарной длины опознавательных слоев 3 к длине маркированного оптического волокна 1 (коэффициент заполнения) для исследования его влияния на различительную способность и потери на прохождение маркированного оптического волокна 1, в котором остаются постоянными толщина опознавательных слоев 3 и толщина окрашенного слоя 4. В эксперименте 5 изменяют большой диаметр мелкой капли 5 маркировочной краски для исследования его влияния на различительную способность маркированного оптического волокна 1, в котором остаются постоянными толщина, длина и интервал расположения опознавательных слоев 3 и толщина окрашенного слоя 4.

[Эксперимент 1]

Наглядность и четкость совокупности опознавательных слоев 3 маркированного оптического волокна 1 изменяется в зависимости от толщины окрашенного слоя 4 и толщины опознавательных слоев 3. Кроме того, когда на маркированное оптическое волокно 1 действует внешнее, например изгибающее, усилие, то возникает риск расслоения между опознавательными слоями 3 и окрашенным слоем 4 или между опознавательными слоями 3 и сердцевиной 2 оптического волокна, а также риск воздействия неравномерного усилия на сердцевину 2 оптического волокна с соответствующим увеличением потерь на прохождение. Поэтому соответственно изменяют толщину опознавательных слоев 3 и толщину окрашенного слоя 4 для исследования их влияния на различительную способность и потери на прохождение маркированного оптического волокна 1.

Как видно из фиг.2, на сердцевину 2 одномодового оптического волокна с внешним диаметром 250 мкм нанесли посредством струйной печатающей головки совокупность опознавательных слоев 3 длиной 2 мм из органорастворимой краски с интервалом 50 мм вдоль маркированного оптического волокна 1. Каждый опознавательный слой 3 сформировали набрызгом приблизительно четырех капель органорастворимой краски. Затем на совокупность опознавательных слоев 3 и на сердцевину 2 оптического волокна в местах, где не нанесены опознавательные слои 3, нанесли окрашенный слой 4 из полимера ультрафиолетового отверждения с толщинами, равными соответственно 5 мкм, 10 мкм и 11 мкм. С использованием маркированных оптических волокон 1, скомпонованных вышеописанным образом, собрали в неплотный шланг с внутренним диаметром 3 мм и внешним диаметром 5 мм. Данный неплотный шланг использовали как опытный образец для измерения различающей способности и изменения (дБ/км) потерь на прохождение. Кроме того, различающую способность классифицировали визуально после извлечения маркированного оптического волокна 1 из неплотного шланга после его разборки. Результаты обозначены знаком · для легко различимых волокон и знаком для трудно различимых волокон. Далее, изменение потерь на прохождение выразили в виде приращения от значения потерь на прохождение оптического волокна до формирования окрашенного слоя 4 до значения потерь на прохождение этого же волокна после сборки в неплотный шланг. Если изменение потерь на прохождение не превышало 0,02 дБ/км, то изменение считалось в пределах допустимого для данного эксперимента. Длина образца составляла 1000 м, и измерение осуществляли оптическим импульсным тестирующим устройством (OTDR) с рабочей длиной волны 1,55 мкм. Результаты эксперимента 1 представлены на фиг.3.

Как видно из фиг.3, пределы изменения толщины опознавательных слоев 3 и толщины окрашенного слоя 4 следует задать такими, чтобы получить маркированное оптическое волокно 1 с высокой различительной способностью и низкими потерями на прохождение. То есть, как следует из результатов тестов 2, 3, 5 и 6, толщину опознавательных слоев 3 следует задавать в диапазоне от, по меньшей мере, 0,5 мкм до, самое большее или равно, 2,5 мкм, а толщину окрашенного слоя 4 следует задавать в диапазоне от, по меньшей мере, 2 мкм до, не больше или равно, 10 мкм, при этом рекомендуется диапазон от, по меньшей мере, 5 мкм до, самое большее или равно, 10 мкм. Более того, поскольку в общем случае рекомендуется, чтобы минимальная толщина окрашенного слоя была в четыре раза больше минимальной толщины опознавательных слоев, то по результатам эксперимента 1 задали толщину 2 мкм. Если толщина окрашенного слоя 4 составит 11 мкм, как показано, например, в тесте 7, то отклонение от вышеуказанного диапазона приведет к ослаблению четкости маркировочной краски из-за увеличения толщины окрашенного слоя 4 и, в результате, к снижению различительной способности у маркированного оптического волокна 1. Далее, как показано в тесте 1, если толщину опознавательных слоев уменьшить до 0,4 мкм, то четкость маркировочной краски станет слабее из-за малой толщины слоя самой маркировочной краски, и, в результате, снизится различительная способность у маркированного оптического волокна 1, даже несмотря на то, что толщина окрашенного слоя 4 равна 5 мкм. Кроме того, как показано в тесте 4, если толщину опознавательных слоев 3 увеличить до 2,6 мкм, то значение изменения потерь на прохождение станет превышать 0,02 дБ/км, что приведет, в результате, к появлению проблем после сборки волоконно-оптического кабеля.

Следовательно, в качестве условия для получения маркированного оптического волокна 1 с необходимой идентификационной функцией и низкими потерями на прохождение толщину опознавательных слоев 3 следует задавать в диапазоне от, по меньшей мере, 0,5 мкм до, не больше или равно 2,5 мкм, а толщину окрашенного слоя 4 следует задавать в диапазоне от, по меньшей мере, 2 мкм до, не больше или равно, 10 мкм, при этом, рекомендуется диапазон от, по меньшей мере, 5 мкм до, самое большее или равно, 10 мкм.

[Эксперимент 2]

Наглядность и четкость опознавательных слоев 3 маркированного оптического волокна 1 изменяются в зависимости от длины опознавательных слоев 3 и толщины окрашенного слоя 4. Кроме того, поскольку в маркированном оптическом волокне 1 создается слабый изгиб на участке, покрытом опознавательными слоями 3, то из-за воздействия неравномерного усилия на маркированное оптическое волокно 1 по его окружности в сердцевине 2 оптического волокна возникает риск, что потери на прохождение увеличатся в зависимости от длины опознавательных слоев 3. Поэтому соответственно изменяют длину опознавательных слоев 3 и толщину окрашенного слоя 4 для исследования их влияния на потери на прохождение и различительную способность маркированного оптического волокна 1.

Как видно из фиг.4А и фиг.4В, на сердцевину 2 одномодового оптического волокна с внешним диаметром 250 мкм нанесли посредством струйной печатающей головки с регулировкой времени набрызга опознавательные слои 3 различной длины из краски ультрафиолетового отверждения с интервалом 100 мм вдоль маркированного оптического волокна 1. В данном эксперименте толщину опознавательных слоев 3 задали 2 мкм. Затем на опознавательные слои 3 и на сердцевину 2 оптического волокна в местах, где не нанесены опознавательные слои 3, нанесли окрашенный слой 4 из полимера ультрафиолетового отверждения с толщинами, равными соответственно 5 мкм, 10 мкм и 11 мкм. С использованием маркированных оптических волокон 1, скомпонованных вышеописанным образом, собрали в неплотный шланг с внутренним диаметром 3 мм и внешним диаметром 5 мм. Данный неплотный шланг использовали как опытный образец для измерения различающей способности и изменения (дБ/км) потерь на прохождение. Кроме того, различающую способность классифицировали визуально после извлечения маркированного оптического волокна 1 из неплотного шланга после его разборки. Результаты обозначены знаком · для легко различимых волокон и знаком для трудно различимых волокон. Далее, изменение потерь на прохождение выразили в виде приращения от значения потерь на прохождение оптического волокна до формирования окрашенного слоя 4 до значения потерь на прохождение этого же волокна после сборки в неплотный шланг. Если изменение потерь на прохождение не превышало 0,02 дБ/км, то изменение считалось в пределах допустимого для данного эксперимента. Длина образца составляла 1000 м, и измерение выполняли оптическим импульсным тестирующим устройством (OTDR) с рабочей длиной волны 1,55 мкм. Результаты эксперимента 2 представлены на фиг.5.

Как видно из фиг.5, пределы изменения длины опознавательных слоев 3 и толщины окрашенного слоя 4 следует задавать такими, чтобы получить маркированное оптическое волокно 1 с высокой различительной способностью и низкими потерями на прохождение. То есть, как следует из результатов тестов 2, 3, 4, 6 и 7, длину опознавательных слоев 3 следует назначать в диапазоне от, по меньшей мере, 1 мм до, самое большее или равно, 15 мм, а толщину окрашенного слоя 4 следует задавать в диапазоне от, по меньшей мере, 2 мкм до, самое большее или равно, 10 мкм, при этом, рекомендуется диапазон от, по меньшей мере, 5 мкм до, самое большее или равно, 10 мкм. Более того, поскольку в общем случае рекомендуется, чтобы минимальная толщина окрашенного слоя была в 4 раза больше минимальной толщины опознавательных слоев, то по результатам эксперимента 1 задали толщину 2 мкм. Если длину опознавательных слоев 3 уменьшить до 0,8 мм, как показано, например, в тесте 1, то отклонение от вышеуказанного диапазона приведет к ослаблению четкости маркировочной краски из-за уменьшения длины опознавательных слоев 3 и, в результате, к снижению различительной способности у маркированного оптического волокна 1. Далее, как показано в тесте 5, если длина опознавательных слоев 3 достигает 20 мм, то несмотря на отсутствие проблем с различительной способностью у маркированного оптического волокна 1 значение изменения потерь на прохождение станет превышать 0,02 дБ/км, что приведет, в результате, к появлению проблем после сборки волоконно-оптического кабеля из таких волокон. Далее, как показано в тестах 8 и 9, если толщина окрашенного слоя 4 достигает 4 мкм, то четкость маркировочной краски станет слабее из-за большой толщины окрашенного слоя 4 и, в результате, станет хуже различительная способность у маркированного оптического волокна 1.

Следовательно, в качестве условия для получения маркированного оптического волокна 1 с необходимой идентификационной функцией и низкими потерями на прохождение длину опознавательных слоев 3 следует выбирать в диапазоне от, по меньшей мере, 1 мм до, не больше или равно, 15 мм, а толщину окрашенного слоя 4 следует выбирать в диапазоне от, по меньшей мере, 2 мкм до, самое большее или равно, 10 мкм, при этом, рекомендуется диапазон от, по меньшей мере, 5 мкм до, самое большее или равно, 10 мкм.

[Эксперимент 3]

Поскольку изменение длины и интервала расположения опознавательных слоев 3 позволяют создавать различные рисунки распределения опознавательных слоев 3, то маркированное оптическое волокно 1 можно наделить многопризнаковой идентификационной функцией.

Как видно из фиг.6А и фиг.6В, на сердцевину одномодового оптического волокна 2 с внешним диаметром 250 мкм нанесли посредством струйной печатающей головки сравнительно короткие опознавательные слои 3 длиной 2 мм и толщиной 2 мкм из органорастворимой краски с минимальным интервалом Ls или максимальным интервалом L1 вдоль маркированного оптического волокна 1. Аналогичным образом, как видно из фиг.6А и фиг.6С, на сердцевину одномодового оптического волокна 2 с внешним диаметром 250 мкм нанесли посредством струйной печатающей головки сравнительно длинные опознавательные слои 3 длиной 4 мм и толщиной 2 мкм из органорастворимой краски с минимальным интервалом L вдоль маркированного оптического волокна 1. Затем на опознавательные слои 3 и на сердцевину оптического волокна 2 в местах, где не нанесены опознавательные слои 3, нанесли окрашенный слой 4 из полимера ультрафиолетового отверждения толщиной 5 мкм. С использованием маркированных оптических волокон 1, скомпонованных вышеописанным образом, собрали в неплотный шланг с внутренним диаметром 3 мм и внешним диаметром 5 мм. Данный неплотный шланг использовали как опытный образец для измерения различающей способности. Кроме того, различающую способность классифицировали визуально после извлечения маркированного оптического волокна 1 из неплотного шланга после его разборки. Результаты обозначены знаком · для легко различимых волокон и знаком для трудно различимых волокон. Результаты эксперимента 3 представлены на фиг.7.

Как видно из фиг.7, пределы изменения интервала расположения опознавательных слоев 3 следует задавать такими, чтобы получить маркированное оптическое волокно 1 с высокой различительной способностью. То есть, в случае, когда длина опознавательных слоев 3 равна 2 мм, как следует из результатов тестов 2, 3, 4 и 5, минимальный интервал Ls между соседними участками с маркировочной краской длиной 2 мм следует задавать равным, по меньшей мере, 1 мм, а максимальный интервал L1 также следует задавать равным, самое большее или равный, 200 мм. Если сочетать минимальный интервал Ls длиной 0,5 мм с максимальным интервалом L1 длиной 50 мм, как показано, например, в тесте 1, то отклонение от указанного диапазона сделает участки с интервалом 0,5 мм неотличимыми от соседних опознавательных слоев 3, и, в результате, возникнет проблема с различительной способностью у маркированного оптического волокна 1. Далее, если сочетать минимальный интервал Ls длиной 2 мм с максимальным интервалом L1 длиной 300 мм, как показано, например, в тесте 6, то участки с 300-мм интервалом будут слишком удалены от соседних опознавательных слоев 3, и, в результате, различительная способность оптического волокна становится неудовлетворительной при сборке из них волоконно-оптического кабеля.

Далее, в случае, когда длина опознавательных слоев 3 равна 4 мм, как следует из результатов тестов 8 и 12, интервал L между соседними участками с маркировочной краской длиной 4 мм следует выбирать в диапазоне от, по меньшей мере, 1 мм, до, самое большее или равно, 200 мм. Если длина интервала L равна 0,5 мм, как показано, например, в тесте 7, то отклонение от указанного диапазона сделает участки неотличимыми от соседних опознавательных слоев 3, и, в результате, возникнет проблема с различительной способностью у маркированного оптического волокна 1. Далее, как показано в тесте 13, если длина интервала L равна 300 мм, то участки будут слишком удалены от соседних опознавательных слоев 3, и, в результате, различительная способность оптического волокна становится неудовлетворительной при сборке из них волоконно-оптического кабеля.

Следовательно, в качестве условия для получения маркированного оптического волокна 1 с необходимой идентификационной функцией интервал расположения опознавательных слоев 3 следует выбирать в диапазоне от, по меньшей мере, 1 мм до, самое большее или равно, 200 мм.

[Эксперимент 4]

Наглядность и четкость опознавательных слоев 3 маркированного оптического волокна 1 изменяются в зависимости от длины опознавательных слоев 3. Кроме того, поскольку в маркированном оптическом волокне 1 создается слабый изгиб на участке, покрытом опознавательными слоями 3 из маркировочной краски, то из-за воздействия неравномерного усилия на маркированное оптическое волокно 1 по его окружности потери на прохождение в сердцевине 2 оптического волокна увеличиваются в зависимости от длины опознавательных слоев 3. Поэтому изменяют коэффициент заполнения сердцевины 2 оптического волокна опознавательными слоями 3 для исследования его влияния на потери на прохождение и различительную способность маркированного оптического волокна 1.

Как видно из фиг.8А и фиг.8В, на сердцевину 2 одномодового оптического волокна с внешним диаметром 250 мкм нанесли посредством струйной печатающей головки с регулировкой времени набрызга опознавательные слои 3 из краски ультрафиолетового отверждения с длиной L2 опознавательных слоев 3 и с интервалом L3 (немаркированным участком) расположения опознавательных слоев 3, как показано на фиг.9. В данном эксперименте толщину опознавательных слоев 3 назначили 1 мкм. Затем на опознавательные слои 3 и немаркированные участки нанесли окрашенный слой 4 из полимера ультрафиолетового отверждения с толщиной 5 мкм. С использованием маркированных оптических волокон 1 длиной L1, скомпонованных вышеописанным образом, собрали в неплотный шланг с внутренним диаметром 3 мм и внешним диаметром 5 мм. Данный неплотный шланг использовали как опытный образец для измерения различающей способности и изменения (дБ/км) потерь на прохождение. Кроме того, различающую способность классифицировали визуально после извлечения маркированного оптического волокна 1 из неплотного шланга после его разборки. Результаты обозначены знаком · для легко различимых волокон и знаком для трудно различимых волокон. Далее, изменение потерь на прохождение выразили в виде приращения от значения потерь на прохождение оптического волокна до формирования окрашенного слоя 4 до значения потерь на прохождение этого же волокна после сборки в неплотный шланг. Если изменение потерь на прохождение не превышало 0,02 дБ/км, то изменение считалось в пределах допустимого для данного эксперимента. Длина образца составляла 1000 м, и измерение выполняли оптическим импульсным тестером (OTDR) с рабочей длиной волны 1,55 мкм. Результаты эксперимента 4 представлены на фиг.9.

Как видно из фиг.9, пределы изменения отношения (коэффициента заполнения) суммарной длины опознавательных слоев 3 к длине L1 маркированного оптического волокна 1 по длине маркированного оптического волокна 1 следует назначать такими, чтобы получить маркированное оптическое волокно 1 с высокой различительной способностью и низкими потерями на прохождение. То есть, как следует из результатов тестов 1, 2, 3, 5, 6 и 7, коэффициент заполнения опознавательными слоями 3 следует задавать не более или равным 20%. Если коэффициент заполнения достигает 30%, т.е. выходит за вышеуказанный предел, как показано, например, в тестах 4 и 8, то несмотря на отсутствие проблем с различительной способностью значение изменения потерь на прохождение станет превышать 0,20 дБ/км, что приведет, в результате, к появлению проблем после сборки волоконно-оптического кабеля из таких волокон.

Следовательно, в качестве условия для получения маркированного оптического волокна 1 с требуемой идентификационной функцией и низкими потерями на прохождение коэффициент заполнения опознавательными слоями 3 следует задавать не более или равным 20%.

Кроме того, применительно к расчету коэффициента заполнения в том случае, когда маркированное оптическое волокно 1 содержит последовательно расположенные опознавательные слои 3 одинаковой длины, то коэффициент заполнения можно вычислить всего по одному опознавательному слою 3 с использованием формулы L2/(L2+L3)×100, где L2 обозначает длину одного опознавательного слоя 3, a L3 - интервал между соседними опознавательными слоями 3.

[Эксперимент 5]

Наглядность и четкость опознавательных слоев 3, образованных маркировочной краской, и расход этой краски на маркировку оптического волокна 1 изменяются в зависимости от размера мелких капель 5 маркировочной краски. Сами по себе мелкие капли 5 маркировочной краски имеют сферическую форму, однако, при набрызге на сердцевину 2 оптического волокна и сцеплении с ним с образованием опознавательных слоев 3 мелкие капли 5 маркировочной краски располагаются вдоль сердцевины 2 оптического волокна в форме налипших эллиптических частиц. Это говорит о том, что размер мелких капель 5 маркировочной краски приблизительно определяется их большим диаметром. Поэтому для исследования различительной способности маркированного оптического волокна 1 и соответствующего расхода маркировочной краски изменяют большой диаметр мелкой капли 5 маркировочной краски.

Как видно из фиг.10А и фиг.10В, опознавательные слои 3 нанесли на сердцевину одномодового оптического волокна 2 с внешним диаметром 250 мкм набрызгом мелких капель 5 краски ультрафиолетового отверждения, имеющих различные большие диаметры, с интервалом 100 мм посредством струйной печатающей головки. В данном эксперименте длину и толщину опознавательных слоев 3 задали, соответственно, 2 мм и 1 мкм. Затем на опознавательные слои 3 и на сердцевину 2 оптического волокна в местах, где не нанесены опознавательные слои 3, нанесли окрашенный слой 4 из полимера ультрафиолетового отверждения с толщиной 5 мкм. Различающую способность маркированных оптических волокон 1, скомпонованных вышеописанным образом, измерили визуально. Результаты обозначены знаком · для легко различимых волокон и знаком для трудно различимых волокон. Кроме того, для каждого большого диаметра мелких капель 5 маркировочной краски длину маркированного оптического волокна 1 с опознавательными слоями 3, изготовленными с использованием одинакового (100 г) количества маркировочной краски (технологическую длину оптического волокна, соответствующую каждому диаметру мелких капель 5 маркировочной краски), выразили в виде отношения его технологической длины к технологической длине, установленной на 100, при использовании мелких капель 5 маркировочной краски с большим диаметром 100 мкм. Результаты эксперимента 5 представлены на фиг.11.

Как видно из фиг.11, пределы изменения большого диаметра мелких капель 5 маркировочной краски следует задавать такими, чтобы получить маркированное оптическое волокно 1 с высокой различительной способностью при низких затратах. То есть, как следует из результатов тестов 2-7, большой диаметр мелких капель 5 маркировочной краски следует задавать не менее или равным 100 мкм и не более или равным 600 мкм. Если большой диаметр уменьшается до 80 мкм, т.е. выходит за вышеуказанные пределы, как показано, например, в тесте 1, то опознавательные слои занимают на окружности сердцевины оптического волокна только узкие участки и представляются всего лишь тонкими линиями, что приводит к небольшому ослаблению различительной способности. Далее, учитывая вместе с вышеизложенным расход маркировочной краски, который выражается через технологическую длину оптического волокна, для сокращения производственных затрат рекомендуется применять такие мелкие капли 5 маркировочной краски, с которыми технологическая длина достигает значений 80-100 мкм.

Следовательно, в качестве условия для получения маркированного оптического волокна 1 с необходимой идентификационной функцией большой диаметр мелкой капли 5 маркировочной краски следует задавать не менее или равным 100 мкм и не более или равным 400 мкм.

[Волоконно-оптический кабель с использованием маркированных оптических волокон]

Волоконно-оптический кабель можно составлять из большого числа маркированных оптических волокон 1, которые соответствуют каждому из условий, установленных в экспериментах 1-5.

Маркированные оптические волокна можно применить для изготовления волоконно-оптических кабелей различных типов, называемых многопрядными, шланговыми, расщепленными. Например, в случае со шланговым волоконно-оптическим кабелем после набора совокупности маркированных оптических волокон 1 в формующей трубке формующую трубку покрывают пластмассовым чехлом, в который помещают растяжку, вытяжной трос и т.д. Число маркированных оптических волокон, используемых в шланговом кабеле, составляет 4-64 или около того.

Во время работы с соединителями волоконно-оптического кабеля можно безошибочно выбрать необходимый волоконно-оптический кабель по маркированным оптическим волокнам 1 с многопризнаковой идентификационной функцией. Это исключает ошибки соединения и позволяет рассчитывать на существенное повышение производительности труда. Кроме того, маркированное оптическое волокно 1 можно применить в комбинированном исполнении, называемым волоконно-оптическим блоком, который конструктивно представляет собой большое число собранных оптических волокон, защищенных, по меньшей мере, одним слоем покрытия, причем в этом случае удается добиться таких же результатов, как с волоконно-оптическим кабелем.

Изобретение может быть использовано при изготовлении оптических волокон и кабелей. Маркированное оптическое волокно содержит сердцевину оптического волокна, опознавательные слои и окрашенный слой. Совокупность опознавательных слоев, состоящих из имеющих определенный размер мелких капель маркировочной краски, расположена с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна на поверхности сердцевины оптического волокна. Окрашенный слой нанесен на опознавательные слои и на сердцевину оптического волокна на участках, где не нанесены опознавательные слои. Толщину окрашенного слоя задают не меньше или равной 2 мкм и не больше или равной 10 мкм. Толщину опознавательных слоев задают не меньше или равной 0,5 мкм и не больше или равной 2,5 мкм. Длину опознавательных слоев задают не меньше или равной 1 мм и не больше или равной 15 мм. Интервал расположения опознавательных слоев следует задавать в диапазоне 1 мм - 200 мм. Коэффициент заполнения опознавательными слоями следует задавать не более или равным 20%. Большой диаметр мелких капель маркировочной краски следует задавать не менее или равным 100 мкм и не более или равным 400 мкм. Оптический кабель содержит множество маркированных волокон, размещенных в формирующей трубке, которая покрыта пластмассовым чехлом. Изобретение обеспечивает получение маркированного оптического волокна с высокой различительной способностью и низкими потерями на прохождение. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Маркированное оптическое волокно, содержащее

сердцевину оптического волокна,

окрашенный слой, покрывающий сердцевину оптического волокна, и

совокупность опознавательных слоев, образованных маркировочной краской и расположенных с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем, при этом длина одного опознавательного слоя находится в диапазоне от 1 мм до 15 мм включительно, а толщина окрашенного слоя находится в диапазоне от 2 мкм до 10 мкм включительно.

сердцевину оптического волокна,

окрашенный слой, покрывающий сердцевину оптического волокна, и

совокупность опознавательных слоев, образованных маркировочной краской и расположенных с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем, при этом интервал между соседними опознавательными слоями находится в диапазоне от 1 мм до 200 мм включительно.

сердцевину оптического волокна,

окрашенный слой, покрывающий сердцевину оптического волокна, и

совокупность опознавательных слоев, образованных маркировочной краской и расположенных с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем, при этом коэффициент заполнения его опознавательными слоями, определяемый как отношение суммарной длины опознавательных слоев к длине одного маркировочного оптического волокна, меньше или равен 20%.

сердцевину оптического волокна,

окрашенный слой, покрывающий сердцевину оптического волокна, и

совокупность опознавательных слоев, образованных маркировочной краской и расположенных с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем, при этом опознавательные слои формируют из капель маркировочной краски с большим диаметром, находящимся в интервале от 100 мкм до 400 мкм включительно.

формующую трубку, вмещающую в себя указанные маркированные оптические волокна, и

пластмассовый чехол, покрывающий формующую трубку, при этом указанное маркированное оптическое волокно содержит

сердцевину оптического волокна,

окрашенный слой, покрывающий сердцевину оптического волокна, и

совокупность опознавательных слоев, образованных маркировочной краской и расположенных с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем, при этом длина одного опознавательного слоя находится в диапазоне от 1 мм до 15 мм включительно, а толщина окрашенного слоя находится в диапазоне от 2 мкм до 10 мкм включительно.

формующую трубку, вмещающую в себя указанные маркированные оптические волокна, и

пластмассовый чехол, покрывающий формующую трубку, при этом указанное маркированное оптическое волокно содержит

сердцевину оптического волокна,

окрашенный слой, покрывающий сердцевину оптического волокна, и

совокупность опознавательных слоев, образованных маркировочной краской и расположенных с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем, при этом интервал между соседними опознавательными слоями находится в диапазоне от 1 мм до 200 мм включительно.

формующую трубку, вмещающую в себя указанные маркированные оптические волокна, и

пластмассовый чехол, покрывающий формующую трубку, при этом указанное маркированное оптическое волокно содержит

сердцевину оптического волокна,

окрашенный слой, покрывающий сердцевину оптического волокна, и

совокупность опознавательных слоев, образованных маркировочной краской и расположенных с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем, при этом коэффициент заполнения его опознавательными слоями, определяемый как отношение суммарной длины опознавательных слоев к длине одного маркированного оптического волокна, меньше или равен 20%.

формующую трубку, вмещающую в себя указанные маркированные оптические волокна, и

пластмассовый чехол, покрывающий формующую трубку, при этом указанное маркированное оптическое волокно содержит

сердцевину оптического волокна,

окрашенный слой, покрывающий сердцевину оптического волокна, и

совокупность опознавательных слоев, образованных маркировочной краской и расположенных с промежутками вдоль сердцевины оптического волокна между сердцевиной оптического волокна и окрашенным слоем, при этом опознавательные слои формируют из капель маркировочной краски с большим диаметром, находящимся в интервале от 100 мкм до 400 мкм включительно.