DE2701631C2

DE2701631C2 - Optisch leitendes Element

Info

Publication number: DE2701631C2
Application number: DE2701631A
Authority: DE
Inventors: Axel Gentofte Andersen; Knud Bundgaard Skodsborg Jensen; Poul Ursin Hellerup Knudsen
Original assignee: Nordiske Kabel OG Traadfabriker AS
Current assignee: NKT AS
Priority date: 1976-11-09
Filing date: 1977-01-17
Publication date: 1987-05-14
Also published as: DK139490C; FI773328A7; DE2701631A1; SE439843B; FI72614C; FR2370296B3; DK139490B; NO147575C; SE7712593L; NO147575B; NO773805L; FI72614B; JPS5381141A; DK505376A; FR2370296A1; US4188088A; GB1591129A

Description

Die Erfindung betrifft ein optisch leitendes Element nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bei einem optisch leitenden Element nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie es aus der JA-OS 51 103 969 bekannt ist, dient das Zugentlastungselement dazu, die auf die optische Faser beim Extrudieren ausgeübte Zugspannung so weit wie möglich zu verringern. Nach dem Extrudieren kann die optische Faser von dem Zugentlastungselement und dem Steg abgetrennt werden, oder die optische Faser kann mit dem Zugentlastungselement durch den Steg verbunden verwendet werden. Die Steglänge, d. h. der Abstand zwischen dem Belag der optischen Faser und dem Belag des Zugentlastungselements entspricht dabei etwa dem halben Durchmesser der Beläge, und die optische Faser und das Zugentlastungselement verlaufen parallel zueinander. Da die optischen Fasern aus sehr sprödem Material, nämlich im allgemeinen Glas, bestehen, wird durch das Zugentlastungselement die Beanspruchung der optischen Faser nicht hinreichend verringert.
Es sind Nachrichtenkabel mit optischen Fasern bekannt, bei denen die Fasern in Hohlräumen verlegt sind, die in Kabellängsrichtung verlaufen und eine wesentliche größere Querabmessung als die des Faserdurchmessers aufweisen, siehe DE-OS 25 28 991.
Auch Fasern mit einem wellenförmigen Verlauf in solchen Hohlräumen sind bekannt. Stand der Technik ist desweiteren das Verkleben von wellenförmig zwischen zwei Kunststoffbändern verlaufenden Fasern mit diesen Bändern und das Bewickeln eines soliden Trägerdrahts mit der so geschaffenen Einheit, vgl. DE-OS 24 24 041. Schließlich sind Kabel bekannt, deren Fasern wendelförmig um eine einen soliden Trägerdraht umgebende weiche Trägerschicht gewickelt sind, vgl. DE-OS 24 30 857. Dadurch, daß die weiche Trägerschicht von den optischen Fasern zusammengedrückt wird, soll dabei vermieden werden, daß auf die Kabel wirkende Biege- und Zugkräfte die optischen Fasern selbst beeinträchtigen.
Es ist außerdem allgemein bekannt, die Kabel mit Zugentlastungselementen zu versehen, die zur Aufgabe haben, beispielsweise beim Hantieren und Verlegen auftretende Zugbeanspruchungen der Kabel aufzunehmen, vgl. beispielsweise die obengenannte DE-OS 25 28 991, sowie DE-OS 23 55 853, 23 55 855 und 24 49 439.
Bei keinem der bekannten Kabeltypen ist jedoch ein im Verhältnis zum Zugentlastungselement kurven- oder wellenförmig verlaufender und die optische Faser oder die optischen Fasern enthaltender Kabelteil bekannt, der mit dem Zugentlastungselement fest verbunden ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines optisch leitenden Elements, durch das in höherem Maße als bisher möglich die Beeinträchtigung der Leitfähigkeit der optischen Fasern durch mechanische Beeinflussung, beispielsweise durch Zugbeanspruchung, Biegung, Torsion und Vibration vermieden wird. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Veringerung der Leitfähigkeit einer im übrigen intakten optischen Faser dann zu erwarten ist, wenn ihr lichtleitendes Inneres aufgrund eines oder mehrerer Fehler wenn auch nur auf einem außerordentlich kleinen Teil einer Kabelstrecke verengert oder abgebogen wird, wobei eine fehlerhafte Strecke der Größenordnung von nur einem Bruchteil eines Millimeters genügt, weshalb in einem solchen Fall von Mikrorissen oder Mikrobiegungen gesprochen wird. Es liegt auf der Hand, daß bei einer auf die optische Faser wirkenden Zugkraft das Risiko des Entstehens von Mikrorissen um so größer ist, je größer die Zugkraft ist. Bei den bisher bekannten Nachrichtenkabelkonstruktionen mit optischen Fasern war man daher bestrebt, das Ausmaß möglicher Zugspannungen in den optischen Fasern beispielsweise mittels der vorerwähnten wendelförmigen Anordnung der Faser in der Hülse, eventuell in Kombination mit Zugentlastungselementen zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen optisch leitenden Element greifen nur sehr geringe Kräfte an der optischen Faser selbst an, da der Steg leicht tordiert werden kann und auf die optischen Fasern solange keine Zugkraft ausgeübt wird, als die Dehnung des Zugentlastungselements durch eine Glättung des wellenförmigen Verlaufs aufgefangen werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist ferner das im Anspruch 5 angegebene Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäß optisch leitenden Elements.
Die Überlänge der optischen Faser oder Fasern ist beispielsweise durch Zugbeanspruchung und anschließende Entlastung des Zugentlastungselements beim Auftragen des Belags, vorzugsweise durch Extrusion des Belagmaterials erreichbar, wodurch das Zugentlastungselement elastisch gedehnt wird, während die optische Faser oder Fasern im wesentlichen spannungsfrei sind. Beim anschließenden Entlasten und Zusammenziehen des Zugentlastungselements nehmen der optische Fasern enthaltende Teil oder entsprechende Teile des optisch leitenden Elements aufgrund des Verbindungsstegs einen kurven- oder wellenförmigen Verlauf an.
Durch zweckmäßige Gestaltung des Extrudierwerkzeugs kann erreicht werden, daß der oder die optische Fasern enthaltenden Teile des optisch leitenden Elements länger werden als der das Zugentlastungselement enthaltende Teil desselben. Die optischen Fasern nehmen hiernach einen kurven- oder wellenförmigen Verlauf an.
Die Dicke und Länge des Stegs sind insbesondere von den Eigenschaften des Belagmaterials, dem Verwendungszweck des optisch leitenden Elements und der sich hieraus ergebenden gewünschten Kurvenform abhängig. Der Steg soll jedoch so dick bemessen sein, daß er die ihm erteilte Torsion verträgt, ohne zu zerreißen, während die Steglänge größer als der Belagdurchmesser ist, damit die Kurven- oder Wellenform imstande ist, die Überlänge der Faser im Verhältnis zur Länge der Zugentlastungselements aufzunehmen.
Enthält das optisch leitende Element mehrere optische Fasern, können diese selbstverständlich entweder jeweils ihren eigenen Belag aufweisen oder in Gruppen mit jeweils wenigen oder mehreren Fasern und gesonderten Gruppenbelägen zusammengefaßt sein.
Der benutzte Belag kann aus Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Polyamid, wie Polyamid 12 bestehen. Gewünschtenfalls ist der Belag aus einem Grundmaterial aufbaubar, das ein Zusatzmaterial wie willkürlich orientierte oder in der Längsrichtung verlaufende Fasern enthält.
Werden ein oder mehrere erfindungsgemäße Elemente beispielsweise zur Bildung eines Nachrichtenkabels in einen gemeinsamen Mantel eingeschlossen, ohne daß die Elemente dabei Zugkräften ausgesetzt werden, bleibt der kurven- oder wellenförmige Verlauf der Elemente erhalten. Ein solche Elemente enthaltendes Kabel verträgt außerordentlich große Zugbeanspruchungen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in Seitenansicht ein erfindungsgemäßes optisch leitendes Element mit einer einzelnen optischen Faser und einem Zugentlastungselement,
Fig. 2A und 2B im Querschnitt zwei verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Elements, wobei Fig. 2A der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entspricht, während Fig. 2B ein Element mit mehreren optischen Fasern mit gemeinsamem Belag darstellt,
Fig. 3 in Seitenansicht einen Teil eines erfindungsgemäßen lichtleitenden Elements mit einem zentralen Zugentlastungselement und zwei optischen Fasern in Wellenform,
Fig. 4 einen Querschnitt A-A in Fig. 3,
Fig. 5 einen Querschnitt B-B in Fig. 3,
Fig. 6 im Querschnitt ein Telekabel mit lichtleitenden Elementen gemäß Fig. 1, und
Fig. 7 im Querschnitt ein Telekabel mit zwei lichtleitenden Elementen gemäß Fig. 1 und einem Element gemäß Fig. 3.
Fig. 1 und 2A zeigen ein optisch leitendes Element mit einer optischen Faser 1, einem Belag 7, beispielsweise einem Kunststoffbelag sowie ein Zugentlastungselement 6 aus einem Material mit großem Elastizitätsmodul, beispielsweise einem synthetischen Fasermaterial oder Metall. Ein Steg 8 trägt zum gekrümmten Verlauf des Elements bei. Die Länge des Stegs 8 ist größer als der Belagdurchmesser.
Fig. 2B zeigt eine Ausführungsform mit fünf in einem gemeinsamen Belag mit größerem Durchmesser als dem des Zugentlastungselements 6 eingeschlossenen optischen Fasern 1.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3-5 sind zwei beidseitig eines zentralen Zugentlastungselements 6 angeordnete, im Verhältnis zu diesem einander diametral gegenüberliegende optische Fasern 1 vorgesehen. Die optischen Fasern können jedoch wie in Fig. 6 gestrichelt angedeutet in jeder beliebigen gegenseitigen Winkellage angeordnet sein.
Fig. 6 zeigt ein Nachrichtenkabel mit fünf lichtleitenden Elementen mit jeweils einer optischen Faser 1, Zugentlastungselementen 6, jeweils einem Belag 7 und Verbindungsstegen 8. Die Elemente sind in einem Hohlraum 9 innerhalb einer rohrförmigen Hülse 10, beispielsweise einem Kunststoffmantel verlegt. Der Hohlraum 9 kann eventuell mit einer Füllmasse, beispielsweise Vaseline ausgefüllt sein.
Fig. 7 zeigt ein ähnliches Nachrichtenkabel mit zwei lichtleitenden Elementen mit jeweils einer optischen Faser 1 und einem lichtleitenden Element in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 mit zwei optischen Fasern 1. Die Bezugszahlen in Fig. 7 entsprechen im übrigen den Bezugszahlen in Fig. 6.

Claims

1. Optisch leitendes Element mit einer oder mehreren optischen Fasern, die von einem Belag von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt umgeben sind, und mit einem Zugentlastungselement, das mit einem Belag aus demselben Material und von im wesentlichen, ebenfalls kreisförmigem Querschnitt umgeben ist, der durch einen Steg, dessen Dicke wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Beläge, mit dem Belag der optischen Faser bzw. Fasern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Stegs (8) größer ist als der Durchmesser der Beläge (7) und daß dem die Faser oder die Fasern (1) umgebenden Belag ein wellenförmiger Verlauf erteilt ist.

2. Optisch leitendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (7) aus Kunststoff besteht.

3. Optisch leitendes Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag aus Polyäthylen, Polypropylen, Copolymere davon, Polyvinylchlorid oder Polyamid besteht.

4. Optisch leitendes Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (7 ) aus einem Grundmaterial mit einem in diesem enthaltenen Zusatzmaterial besteht.

5. Verfahren zur Herstellung eines optisch leitenden Elements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wellenförmige Verlauf der optischen Faser oder Fasern (1) dadurch hervorgerufen wird, daß das Zugentlastungselement (6) beim Auftragen des Belags (7) einer Zugbeanspruchung und anschließend einer Entlastung unterworfen wird.