ЛЕНТА ИЗ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ, В КОТОРОМ ЗАКЛЮЧЕНА ЛЕНТА ИЗ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН Российский патент 2016 года по МПК G02B6/44 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к ленте из оптических волокон, имеющей фиксированную с промежутками структуру, в которой соседние оптические волокна соединены с промежутками с помощью соединительных элементов. Кроме того, изобретение относится к кабелю, в котором заключена лента из оптических волокон.

Уровень техники

Существует возрастающая потребность в увеличении плотности и уменьшении диаметра в области техники, относящейся к волоконно-оптическим кабелям. Например, в документе JP 4143651 описан пример средств, используемых для достижения более высокой плотности и уменьшении диаметра волоконно-оптического кабеля.

Лента из оптических волокон, описанная в документе JP 4143651, имеет конструкцию, в которой множество соединительных участков, соединяющих два соседних оптических волокна из трех или более оптических волокон, расположенных параллельно, в одной плоскости и с промежутками образованы в каждом из продольного направления и поперечного направления ленты из оптических волокон, при этом длина каждого из соединительных элементов, размещенных в одном оптическом волокне, выбрана так, чтобы она была меньше, чем длина каждого из несоединенных (с соседним оптическим волокном) участков того же оптического волокна, и соответствующие соседние соединительные элементы в поперечном направлении ленты из оптических волокон смещены в продольном направлении ленты из оптических волокон и расположены зигзагообразно, причем так, чтобы они перекрывали друг друга в поперечном направлении.

Раскрытие изобретения

Для ленты из оптических волокон, рассматриваемой в настоящем изобретении, прочность ее соединительных элементов является весьма важным свойством с точки зрения обеспечения эксплуатационных качеств (выполнения функций) оптических волокон как при изготовлении кабелей, так и при осуществлении доступа к средней части ленты, производимого с целью извлечения произвольного оптического волокна, находящегося в средней части волоконно-оптического кабеля.

Например, если прочность соединительных элементов слишком высокая, оптические потери во время доступа к средней части передающих светопроводов увеличиваются под действием растягивающего усилия, возникающего при отделении соединительных элементов. С другой стороны, если прочность соединительных элементов слишком низкая, то такие соединительные элементы разрушаются, и оптические волокна отделяются друг от друга в случае локального изгиба лента из оптических волокон во время изготовления кабеля, его монтажа и тому подобного, и, следовательно, разделение ленты при проведении монтажа может быть невозможным.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить ленту из оптических волокон, способную одновременно обеспечить эксплуатационные качества при осуществлении доступа к средней части и при изготовлении кабеля, и обеспечить волоконно-оптический кабель, заключающий в себе ленту из оптических волокон.

Настоящее изобретение в соответствии с первым аспектом обеспечивает ленту из оптических волокон, содержащую три или большее количество оптических волокон, размещенных параллельно, и соединительные элементы, соединяющие соответствующие два соседних оптических волокна, при этом соединительные элементы образованы с промежутками в каждом из продольного направления ленты и поперечного направления ленты, причем предел прочности на разрыв соединительных элементов находится в интервале от 1,50 гс до 21,0 гс.

Согласно второму аспекту изобретение обеспечивает ленту из оптических волокон, соответствующую первому аспекту изобретения, при этом каждый соединительный элемент имеет толщину в поперечном сечении, которая постепенно увеличивается в форме дуги от одной стороны в направлении середины, является наибольшей в середине и постепенно уменьшается в направлении дуги другой стороны.

В соответствии с третьим аспектом изобретение обеспечивает ленту из оптических волокон согласно второму аспекту изобретения, при этом наибольшая толщина соответствующих соединительных элементов находится в интервале от 50 мкм до 320 мкм.

Наконец, согласно четвертому аспекту изобретение обеспечивает волоконно-оптический кабель, заключающий в себе ленту из оптических волокон в соответствии с любым из первого, второго или третьего аспекта изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением предел прочности на разрыв соединительных элементов, соединяющих соответствующие два соседних оптических волокна, установлен в интервале от 1,50 гс до 21,0 гс, что может предотвратить оптические потери в оптических волокнах, имеющие место при разрыве соединительных элементов, во время осуществления доступа к средней части ленты и может также предотвратить непреднамеренный разрыв соединительных элементов и, следовательно, разделение оптических волокон в процессе производства или монтажа ленты из оптических волокон. Соответственно, эксплуатационные качества при осуществлении доступа к средней части ленты и эксплуатационные качества при изготовлении кабеля могут быть обеспечены одновременно.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан пример выполнения ленты из оптических волокон в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, вид в перспективе сверху;

на фиг. 2(A) - вид в разрезе по линии А-А соединительного элемента ленты из оптических волокон, показанной на фиг. 1;

на фиг. 2(B) - вид в разрезе по линии В-В на фиг. 1;

на фиг. 3 - схематическое изображение устройства для испытаний на разрыв, предназначенного для исследования предела прочности на разрыв соединительного элемента ленты из оптических волокон, показанной на фиг. 1;

на фиг. 4 - иллюстрация способа доступа к средней части ленты из оптических волокон, показанной на фиг. 1;

на фиг. 5 - схематический вид, отображающий измерительное устройство для измерения изменения оптических потерь во время осуществления доступа к средней части ленты из оптических волокон, показанной на фиг. 1;

на фиг. 6 - вид в разрезе волоконно-оптического кабеля, изготовленного с использованием множества лент из оптических волокон, показанных на фиг. 1, покрытых оболочкой и заключенных в кабеле.

Осуществление изобретения

Ниже со ссылками на чертежи будет подробно раскрыт конкретный вариант осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1 показан пример выполнения ленты из оптических волокон, содержащей фиксированную с промежутками структуру в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения. На фиг. 2(A) представлен вид в разрезе по линии А-А соединительного элемента, показанного на фиг. 1, а на фиг. 2(B) представлен вид в разрезе соединительного элемента по линии В-В на фиг. 1. Как показано на фиг.1, лента 1 из оптических волокон в соответствии с настоящим изобретением имеет конфигурацию, в которой три или большее число оптических волокон 2 размещены параллельно, и соответствующие два соседних оптических волокна соединены с помощью соединительных элементов 3, при этом указанные соединительные элементы 3 расположены с промежутками в каждом из продольного направления ленты (направление стрелки X на фиг. 1) и поперечного направления ленты (направление стрелки Υ на фиг. 1).

На фиг. 1 показаны оптические волокна 2, общее количество которых равно n. Соответствующие два соседних оптических волокна 2 из n оптических волокон 2 с промежутками соединены друг с другом с помощью соединительных элементов 3 в каждом из продольного направления X ленты и поперечного направления Υ ленты. Большое количество соединительных элементов 3, соединяющих соответствующие два соседних оптических волокна 2, образованы с предварительно заданным шагом Р1 в продольном направлении X ленты.

В иллюстрируемом варианте осуществления изобретения имеется только один соединительный элемент 3, расположенный в каждой линии в поперечном направлении Υ ленты, служащий для соединения соответствующих соседних оптических волокон 2. Один соединительный элемент 3, соединяющий два соседних оптических волокна 2, не находится на той же линии в поперечном направлении Υ ленты, что и другие соединительные элементы 3, соединяющие другие два соседних оптических волокна 2, а расположен со смещением относительно других соединительных элементов 3 в продольном направлении X ленты. В результате соединительные элементы 3, образованные в ленте 1 из оптических волокон, располагаются в целом по зигзагообразной линии. Следует отметить, что размещение соединительных элементов 3 не ограничено показанным на фиг. 1, и могут быть использованы и другие конфигурации их взаимного расположения. Показанное на фиг. 1 расположение соединительных элементов является только примером. В данном случае, в дополнение к взаимному расположению соединительных элементов, при котором только один соединительный элемент 3 расположен на каждой линии в поперечном направлении Υ, два или большее количество соединительных элементов 3 могут быть размещены на одной линии в поперечном направлении Υ ленты таким образом, что между соседними соединительными элементами 3 находится, по меньшей мере, один участок несоединенных волокон.

На фиг. 2(A) показано поперечное сечение в поперечном направлении Υ ленты соединительного элемента 3, который образован, например, таким образом, что зазор между двумя соседними оптическими волокнами 2 заполняется смолой (например, смолой, отверждаемой ультрафиолетовым излучением), и затем она отверждается так, что соединяет друг с другом два соседних оптических волокна 2. В рассматриваемом примере соединительный элемент 3 получают способом, в соответствии с которым упомянутый зазор заполняют смолой так, чтобы она немного выходила за линии 4 и 5, каждая из которых соединяет точки контакта с оптическими волокнами 2 при контакте с ними, когда эти волокна размещены на горизонтальной поверхности. Однако конфигурация, представленная на фиг. 2(A), является лишь одним примером, и в качестве альтернативы соединительный элемент может находиться целиком между линиями 4 и 5.

Кроме того, каждый соединительный элемент 3 в поперечном сечении имеет конфигурацию в продольном направлении X ленты, показанную на фиг. 2(B), при которой его толщина постепенно увеличивается по дуге от одной стороны 3a в направлении середины 3c, достигает наибольшей величины в средней части, которая является максимальной толщиной Т, и постепенно уменьшается по дуге в направлении другой стороны 3b. Другими словами, соединительный элемент 3 сформирован в виде овала, узкого по толщине с боковых сторон и широкого в средней части. Место с максимальной толщиной Τ находится в середине общей длины соединительного элемента 3 в продольном направлении X ленты, но может включать среднюю часть или участок вблизи середины.

Максимальная толщина Τ соединительного элемента 3 предпочтительно составляет от 50 мкм до 320 мкм. Предел прочности на разрыв соединительного элемента 3 предпочтительно находится в интервале от 1,50 гс до 21,0 гс. Соединительный элемент 3 с максимальной толщиной Τ и пределом прочности на разрыв, установленными в вышеуказанных интервалах величин, может обеспечить уменьшение оптических потерь при осуществлении доступа к средней части ленты и предотвращение разрыва соединительного участка во время изготовления кабеля, его монтажа и тому подобного. Ниже в Примере будут даны пояснения в отношении данных, полученных при проведении испытаний и доказывающих достижение этих результатов.

Каждое из оптических волокон 2 содержит оптическое волокно 6 из отожженного стекловолокна, расположенное в центральной части, и слой 7 покрытия на периферии стеклянного оптического волокна 6. Диаметр стеклянного оптического волокна 6 составляет, например, 125 мкм. Покрывающий слой 7 включает первый покрывающий слой и второй покрывающий слой, при этом первый покрывающий слой образован слоем относительно мягкой смолы, служащим для восприятия и компенсации приложенного к стеклу давления на боковую поверхность, а второй слой образован слоем относительно твердой смолы для защиты от повреждения при внешнем воздействии. Второй слой покрытия может быть дополнительно покрыт окрашенным слоем так, чтобы можно было различить соответствующие оптические волокна 2. Самый внешний окрашенный слой может обеспечивать легкое визуальное различие соответствующих оптических волокон 2.

Пример

В данном примере была изготовлена лента из оптических волокон, содержащая 4 жилы и имеющая фиксированную с промежутками структуру, показанную на фиг. 1, причем лента была изготовлена так, что четыре окрашенных оптических волокна, каждое из которых имеет диаметр 250 мкм, размещены параллельно и соединены с помощью соединительных элементов, образованных с промежутками в каждом направлении из продольного направления ленты и поперечного направления ленты. Оптические волокна, используемые в данном примере, представляли собой оптические волокна, соответствующие рекомендациям ITU-T (Международный союз электросвязи) G. 652B и стандарту IEC (Международная Электротехническая Комиссия).

Изготовленная указанным образом лента из оптических волокон была подвергнута испытанию на разрыв соединительного участка и испытанию с доступом к средней части ленты в соответствии с описанными ниже методами. Испытание на разрыв соединительного участка было проведено, например, как показано на фиг. 3, следующим образом. Одно из четырех оптических волокон 2 было прикреплено к фиксирующему приспособлению 8, а другое оптическое волокно 2, присоединенное посредством соединительного элемента 3 к упомянутому оптическому волокну 2, прикрепленному к фиксирующему приспособлению 8, тянули в противоположном направлении, в направлении удаления от фиксирующего приспособления 8, при этом была измерена направленная на разрыв нагрузка, приложенная к соединительному элементу 3, и полученная таким путем величина максимальной нагрузки была определена как прочность на разрыв.

Испытания на разрыв проводили в нижеследующих условиях. Каждое из расстояния в одном оптическом волокне 2 между соединительным элементом 3 и фиксирующим приспособлением 8 и расстояния между соединительным элементом 3 и концом другого оптического волокна 2, подвергаемого тянущему усилию, составляло 10 см. Кроме того, было зафиксировано положение волокон, соответствующее 15 см (расстояние L) от соединительного элемента 3 со стороны осуществления разрыва. Помимо этого, оптическое волокно 2 тянули со скоростью 100 мм/мин.

Были также проведены испытания с осуществлением доступа к средней части ленты, иллюстрируемые на фиг. 4. Испытания проводили следующим образом. Каждый из инструментов 9 для осуществления доступа, выполненный в виде цилиндрических стержней из нейлона, имеющих диаметр приблизительно равный 200 мкм, был введен между соответствующими соседними оптическими волокнами 2, и затем этот инструмент перемещали в продольном направлении X ленты так, чтобы соединительные элементы 3 были отделены, в результате чего был осуществлен доступ к средней части ленты. Затем с помощью измерительного устройства были измерены изменения оптических потерь, как показано на фиг. 5. Используемое измерительное устройство было собрано таким образом, чтобы каждый источник 10 светового излучения и каждое оптическое волокно 2 были соединены посредством соединительного провода 11, и световое излучение с длиной волны 1,55 мкм было направлено в оптические волокна 2 от соответствующих источников 10 светового излучения с тем, чтобы измерить изменения потерь с помощью соответствующих запоминающих осциллографов 12 в период проведения цикла замеров продолжительностью 0,1 мс. Длина ленты 1 из оптических волокон была установлена равной 10 м. В таблице 1 приведены результаты испытаний на разрыв и результаты, полученные при осуществлении доступа к средней части ленты для каждого образца.

Из таблицы 1 видно, что каждый образец с пределом прочности на разрыв 21 гс или менее показал хороший результат, поскольку максимальные потери (оптические потери) во время осуществления доступа к средней части ленты составляли 0,1 дБ или менее.

Кроме того, был изготовлен волоконно-оптический кабель 15, снабженный защитной оболочкой 14, в которой было заключено 50 лент 1 из оптических волокон. Защитная оболочка 14 была изготовлена из полиэтилена. Защитная оболочка 14 была снабжена двумя размещенными в ней элементами, работающими на растяжение. Волоконно-оптический кабель 15, содержащий 200 оптических волокон, был испытан с приложением ко всем волокнам одновременно растягивающей нагрузки, составляющей 130 кг, диаметр оправки сердечника был равен 250 мм, а угол изгиба составлял 90°. Затем волоконно-оптический кабель 15 был разобран на составляющие для того, чтобы определить, произошли или нет разрывы соединительных элементов. Полученные результаты приведены в таблице 2. Испытания проводились в соответствии с методом, описанным в стандарте IEC 60794-1-2.

Из таблицы 2 видно, что каждый образец с пределом прочности на разрыв 1,5 гс или выше демонстрирует хороший результат, который заключается в том, что в кабеле не произошел разрыв соединительных элементов 3.

В качестве общей оценки опыты показали, что лента 1 из оптических волокон, имеющая фиксированную с промежутками структуру, демонстрирует хорошие эксплуатационные качества при осуществлении доступа к средней части ленты в том случае, если предел прочности на разрыв находится в интервале от 1,50 гс до 21,0 гс, и обеспечивает высокую надежность без разрыва соединительных элементов 3 в кабеле во время изготовления кабеля или тому подобного.

Кроме того, затем были проведены испытание на разрыв соединительных элементов 3 и испытание с доступом к средней части ленты при изменении формы поперечного сечения в продольном направлении X ленты каждого соединительного элемента 3. Были получены и использованы следующие виды формы поперечного сечения каждого соединительного элемента 3: форма (образцы А-Е) в соответствии с настоящим изобретением, показанная на фиг. 2(B); форма (образцы F-H), показанная в таблице 3, в которой по сравнению с формой, соответствующей настоящему изобретению, один конец 3a толще, чем середина 3с; форма (образцы I-K), показанная в таблице 3, в которой по сравнению с формой, соответствующей настоящему изобретению, оба конца 3a и 3b толще, чем середина 3c.

При соответствующих формах соединительных элементов 3 толщину участка с наибольшей толщиной изменяли с тем, чтобы получить соответствующие образцы А-К. Образцы затем были подвержены испытанию на разрыв и испытанию с осуществлением доступа к средней части ленты, описанным выше. Полученные указанным путем результаты приведены в таблице 3.

Из таблицы 3 видно, что участок с наибольшей толщиной соединительного элемента 3 в поперечном сечении в продольном направлении X ленты находится в середине 3c, и когда максимальная толщина была равна 320 мкм или менее, изменение оптических потерь во время осуществления доступа к средней части ленты составляло 0,1 дБ или менее, что для действующих проводов является эффективной величиной во время осуществления доступа к средней части ленты. С другой стороны, в образцах F-K, каждый из которых имеет участок наибольшей толщины на одном конце 3a или на обоих концах 3a и 3b соединительного элемента 3, максимальные потери имели большую величину, поскольку для начала разрыва соединительных элементов 3 требовалось приложение большей нагрузки.

Помимо этого, был подвержен испытанию волоконно-оптический кабель 15, изготовленный так, чтобы он вмещал ленты 1 из оптических волокон соответствующих образцов А-К, как это имеет место в случае кабеля, показанного на фиг. 6. Полученные указанным образом результаты приведены в таблице 3. Количество лент 1 из оптических волокон, заключенных в кабеле, составляло 50, что является таким же количеством лент, как и в случае, описанном выше.

Из таблицы 4 видно, что разрыв соединительных элементов 3 происходил только в том случае, если участок с наибольшей толщиной соединительного элемента 3 в поперечном сечении в продольном направлении X ленты находился в середине 3c, и если максимальная толщина составляла 20 мкм.

В качестве общей оценки, опыты показали, что соединительные элементы 3 могут демонстрировать хорошие эксплуатационные качества при осуществлении доступа к средней части ленты и обладают достаточной прочностью для предотвращения их разрыва в кабеле во время изготовления кабеля или тому подобного, если участок наибольшей толщины соединительного элемента 3 в поперечном сечении в продольном направлении X ленты находится не на концах 3a и 3b, а в середине 3c, и если максимальная толщина находится в интервале от 50 мкм до 320 мкм.

Как описано выше, в соответствии с лентой из оптических волокон согласно настоящему изобретению предел прочности на разрыв соединительных элементов в фиксированной с промежутками структуре установлен в интервале от 1,5 гс до 21,0 гс, так что разрыв соединительных элементов может происходить при осуществлении доступа к средней части ленты, и увеличение оптических потерь в оптических волокнах может быть предотвращено даже в случае разрыва соединительных элементов. Кроме того, разрыв соединительных элементов не происходит даже в том случае, если внешнее усилие прилагают во время изготовления или монтажа кабеля. Соответственно, хорошие эксплуатационные качества при осуществлении доступа к средней части ленты и при изготовлении кабеля могут быть обеспечены одновременно.

Кроме того, лента из оптических волокон в соответствии с настоящим изобретением имеет форму поперечного сечения соединительных элементов 3 в продольном направлении ленты, которая имеет толщину, постепенно возрастающую по дуге от одной стороны в направлении середины, наибольшую толщину в середине, и затем толщина постепенно уменьшается по дуге в направлении другой стороны. Соответственно, разрыв соединительных элементов легко может произойти во время осуществления доступа к средней части ленты, а их непреднамеренный разрыв во время изготовления кабеля может быть предотвращен.

Помимо этого, лента из оптических волокон в соответствии с настоящим изобретением, содержащая соединительные элементы с максимальной толщиной, установленной в интервале от 50 мкм до 320 мкм, может предотвратить увеличение оптических потерь в оптических волокнах во время осуществления доступа к средней части ленты и предотвратить разрыв соединительных элементов даже, если во время изготовления и монтажа кабеля к нему приложено внешнее усилие.

Кроме того, волоконно-оптический кабель, заключающий в себе ленту из оптических волокон в соответствии с настоящим изобретением, может обеспечить эксплуатационные качества как при осуществлении доступа к средней части ленты, так и при изготовлении кабеля.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение может быть применено к ленте из оптических волокон, имеющей фиксированную с промежутками структуру, в которой соседние оптические волокна соединены с промежутками с помощью соединительных элементов.

Изобретение относится к ленте из оптических волокон. Лента 1 из оптических волокон содержит три или большее количество оптических волокон 2, размещенных параллельно, и соединительные элементы 3, соединяющие соответствующие два соседних оптических волокна 2, при этом соединительные элементы 2 образованы с промежутками в каждом направлении из продольного направления X ленты и поперечного направления Y ленты, причем каждая направленная на разрыв максимальная нагрузка соединительных элементов находится в интервале от 1,50 гс до 21,0 гс, при этом каждый соединительный элемент образован путем заполнения зазора между двумя соседними оптическими волокнами, причем каждый соединительный элемент имеет толщину поперечного сечения в продольном направлении ленты, которая постепенно возрастает по дуге от одной стороны в направлении середины, является наибольшей толщиной в середине и постепенно уменьшается по дуге в направлении другой стороны. Техническим результатом изобретения является возможность создания ленты из оптических волокон, способной обеспечить эксплуатационные качества как при осуществлении доступа к средней части ленты, так и при изготовлении кабеля. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.

1. Лента из оптических волокон, содержащая три или большее количество оптических волокон, размещенных параллельно, и соединительные элементы, соединяющие соответствующие два соседних оптических волокна, при этом соединительные элементы образованы с промежутками в каждом направлении из продольного направления ленты и поперечного направления ленты,
причем каждая направленная на разрыв максимальная нагрузка соединительных элементов находится в интервале от 1,50 гс до 21,0 гс,
при этом каждый соединительный элемент образован путем заполнения зазора между двумя соседними оптическими волокнами,
причем каждый соединительный элемент имеет толщину поперечного сечения в продольном направлении ленты, которая постепенно возрастает по дуге от одной стороны в направлении середины, является наибольшей толщиной в середине и постепенно уменьшается по дуге в направлении другой стороны.

2. Лента из оптических волокон по п. 1, в которой наибольшая толщина соответствующих соединительных элементов находится в интервале от 50 мкм до 320 мкм.

3. Волоконно-оптический кабель, заключающий в себе ленту из оптических волокон по любому из пп. 1 или 2.