CN1720474A - 适于空气喷吹安装的光纤单元及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种适于空气喷吹安装的光纤单元，包括：至少一根具有芯层和包层的光纤；涂覆在该光纤的表面上的保护层；以及由聚合树脂制成并以带形形成在该保护层的外周面上的凸起。所述凸起可以这样形成：通过将聚合树脂提供到光纤的外周面并使光纤穿过挤压模，在该挤压模的中空的内周面上形成预定形状的凹槽；或者通过由喷嘴将聚合树脂提供到该光纤的外周面，并沿纵向移动该光纤。

Description

适于空气喷吹安装的光纤单元及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光纤单元，尤其涉及一种适于空气喷吹安装(air blowninstallation)的光纤单元的结构以及用于制造该光纤单元的方法。

背景技术

由于光纤的低传输损耗和高带宽，光纤广泛用于远距离高速传输。为方便地安装光纤，几根光纤被绑束或扭绞为一根光缆，然后再安装此光缆。近来，通常通过空气喷吹来安装光纤。

根据空气喷吹安装，由聚合材料制成的、具有5mm到8mm直径的管，称为微管或管道，被预先填埋在安装地点，然后利用空气喷吹将具有1到12个芯部的光纤单元安装在其中。通过空气喷吹安装的光纤(所谓的气吹式光纤：ABF)是使用流体拉力安装的，因此重要的是光纤的表面构造成接收更多的流体拉力。

美国专利No.5,042,907揭示了一种用于处理ABF外表面的技术，示意性地示出于图1。如图1所示，玻璃珠5设置在光纤1的外表面上，以使光纤较佳地被吹气作用。换句话说，玻璃珠与涂覆层树脂一起搅动，然后均匀地涂覆在光纤1的外表面上。此时，容纳在光纤的外表面的树脂4中的玻璃珠5的尺寸应相对大于涂覆层的厚度，并且玻璃珠5应具有高的杨氏模量，以产生由吹气而导致的推进力。但是，玻璃珠的这种高杨氏模量损害了光纤单元的弯曲特性。此外，在玻璃珠5与树脂4之间可能产生裂纹，并且这些裂纹可能在光纤内部传播。由于此种原因，中间层3应被插入内缓冲层2与外表面的树脂4之间。但是，此种结构需要至少三个涂覆步骤，从而使制造程序复杂化并且增加了成本。

美国专利No.5,555,335揭示了用于处理光纤表面的另一种传统技术，如图2所示。根据此种技术，在树脂涂覆到光纤1上之后，玻璃珠在外表面固化之前通过静电附着到光纤的外表面6上。但是，由于玻璃珠在光纤的外表面上的粘附力不规则，因此一些玻璃珠易于从外表面脱离。当安装光纤单元时，未粘附至而是从外表面脱离的玻璃珠可能损坏光纤单元。

作为另一种传统技术，利用发泡聚合材料在光纤的表面上形成微凹(dimple)。但是，发泡聚合材料增加了摩擦系数，因此用于单元作业的光纤的安装长度太短，并且光纤单元的硬度太差。

另一方面，曾经提出通过卷绕特殊材料的光纤来安装带型光纤。但是，由于带型光纤具有一个弯曲的方向，所以光纤趋向于只向一个方向弯曲。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的问题，因此，本发明的目的在于提供一种适于空气喷吹安装的光纤单元，其通过在光纤单元的表面上形成各种类型的凸起，而能够接收更多的流体拉力，所述光纤单元插入用于光纤单元安装的管中；以及提供一种具有简化过程的光纤单元的制造方法。

为实现上述目的，本发明提供一种适于空气喷吹安装至管中的光纤单元，其包括：至少一根具有芯层和包层的光纤，涂覆在光纤表面上的保护层，以及由聚合树脂制成并以带形形成在保护层的外表面上的凸起。

凸起可以连续或不连续地形成，并且凸起可以具有螺旋、波浪或正弦波的图形。此外，凸起可以具有各种截面形状，例如三角形、半圆形、弧形、梯形或不规则形状。

根据本发明的一个方面，提供一种适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，其包括步骤：将至少一根具有芯层和包层的光纤穿过中空的挤压模，其中，在该挤压模内表面上形成预定的凹槽；以及通过在该光纤的外表面上提供聚合树脂，从而在该光纤的外表面上形成具有带形形状的凸起。

根据本发明的另一方面，还提供一种适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，其包括步骤：通过经该光纤的外表面上的喷嘴提供聚合树脂，同时沿该光纤的纵向移动该光纤，在至少一根具有芯层和包层的光纤的外表面上，形成具有带形形状的凸起。这里，通过环绕光纤旋转喷嘴或者旋转光纤，凸起优选地形成为螺旋、波浪或正弦波的图形。

此外，通过在光纤的外表面上不连续地提供聚合树脂，可以不连续地形成凸起。

附图说明

在以下具体描述中，将结合附图更详细地描述本发明优选实施例的这些以及其它特征、方面及优点。在附图中：

图1是示出根据现有技术示例的光纤单元的截面图；

图2是示出根据现有技术的另一示例的光纤单元的截面图；

图3至图5是示出根据本发明优选实施例的各种图形的凸起的立体图；

图6至图10是示出根据本发明优选实施例的各种结构的单芯光纤单元的截面图；

图11是示出根据本发明优选实施例的多芯光纤单元的截面图；

图12至图15是示出根据本发明优选实施例的多芯光纤单元的截面图；

图16是用于示出根据本发明一实施例的光纤单元的制造方法的示意图；以及

图17是用于示出根据本发明另一实施例的光纤单元的制造方法的示意图。

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。在描述前，应当理解：说明书及所附权利要求书中使用的术语不应被解释为受限于一般及字典意义，而是应在允许发明人适当定义术语用于最佳说明的原则的基础上，基于与本发明的技术方面相应的意义和概念作出解释。因此，在此提出的描述只是仅用于说明目的的优选示例，并不用于限定本发明的范围，因此应当理解：只要不背离本发明的精神和范围，可作出其它等效和改型。

图3是示出根据本发明优选实施例的光纤单元的立体图。参考图3，本发明的光纤单元包括：具有芯层和包层的光纤10，环绕光纤10的保护层20，以及形成在保护层20的外表面上的凸起30。

光纤10包括：用于传输光信号的芯层，以及环绕该芯层的包层。光纤10还可以包括由硅或类似保护材料制成的保护层，用于保护光纤内部免受外部杂质和湿度的影响。本发明可以采用单模光纤或多模光纤，并且光纤可以构造成为带状束形式，以易于使用(access)。此外，光纤还可以包括附加的保护层，以及用于光纤识别的着色层。

凸起30形成在保护层20的外表面上，以使光纤单元在空气喷吹安装期间可以接收流体拉力。凸起30沿光纤的纵向连续或不连续地形成在保护层20上。

例如，凸起30可以在保护层20的外表面上沿纵向螺旋地延伸，如图3所示。在其它情形下，波浪凸起31形成在保护层20的外表面上，如图4所示；或者可在其上形成另一种图形的凸起，例如正弦波形(未示出)。

此外，如图5所示，在保护层20的外表面上可以不规则地设置许多凸起32，在凸起之间具有间隔，以使凸起32不连续地形成。另外，也可以一起形成连续的带形凸起与不连续的带状块凸起。

凸起可以具有各种截面形状，例如矩形、三角形、半圆形、弧形、梯形或不规则形状。

凸起可由与保护层20相同的材料制成。如果凸起由与保护层20不同的材料制成，则可以在保护层20的表面和凸起30、31、32或60上形成由玻璃、陶瓷或聚合树脂制成的涂覆层，以预先防止由于使用不同材料而造成的粘合力退化。

图6示出根据本发明一实施例的光纤单元的示例。参考图6，缓冲层(或保护层)21环绕光纤10。优选地，本发明的光纤单元具有圆形截面，并且，在其外表面上相对的位置形成两个凸起30。

图7示出根据本发明的光纤单元的另一示例。参考图7，该光纤单元包括光纤10以及用于保护光纤的保护层。保护层包括缓冲层21以及形成在缓冲层21外表面上的鞘层25。此外，由与鞘层相同材料制成的凸起30形成在鞘层25的外表面上。鞘层25是由耐用材料例如塑料或尼龙制成的涂覆层，并且起到消除对于光纤单元的外部冲击的作用。由此，鞘层25在2.5应力(strain)的条件下，优选具有400到1000MPa的杨氏模量，更优选为在相同条件下，具有500到800MPa的杨氏模量。如果鞘层的杨氏模量低于下限，就很难利用空气喷吹来安装光纤单元；反之，如果杨氏模量过高，可能会由于弯曲而产生裂纹。

图8是根据本发明的光纤单元的另一示例。与图7相比，图8的光纤单元还包括中间层24。中间层24形成在缓冲层21与鞘层25之间，并且如果产生了裂纹，起到防止鞘层25的裂纹传播至光纤单元中的作用。此外，凸起30形成在鞘层25的外表面上，用于接收流体拉力。

图9示出根据本发明的光纤单元的另一示例。除了着色层11设置在光纤10的外表面上之外，图9所示的光纤单元与图7所示的相同。着色层11有利于在光缆的安装或修复期间识别光纤的种类。在此示例中，凸起30也对称地形成在鞘层25上，用于接收更多的流体拉力。

图10示出根据本发明的光纤单元的另一示例。图10的光纤单元包括具有着色层11的光纤10、缓冲层21、中间层24以及鞘层25。此外，在鞘层25的外表面上，具有三角形截面的凸起30在沿光纤单元的周边在对称位置形成。

图11示出根据本发明的光纤单元的另一示例。图11的光纤单元包括两根光纤10，各具有环绕其的着色层11。此外，对称地形成在鞘层25上的凸起30具有三角形截面。环绕光纤10的缓冲层21具有极大的硬度，以承受外部压力或弯曲。例如，鞘层25的杨氏模量和硬度应大于缓冲层21的杨氏模量和硬度，优选为至少三倍。此外，形成在鞘层25和缓冲层21之间的中间层24应具有大于缓冲层21的杨氏模量和硬度。考察所有层的杨氏模量和硬度，鞘层25具有最大的杨氏模量和硬度，中间层24具有与鞘层25相同或低于鞘层25的杨氏模量和硬度，并且缓冲层21具有最小的杨氏模量和硬度。

作为本发明的其它示例，其中具有带型光纤40的光纤单元示出于图12至图15中。带型光纤40在带内具有多根光纤，并且利用由聚乙烯(PE)、聚亚安酯或聚氯乙烯(PVC)制成的保护套而将所述多根光纤绑缚为一束。此外，当许多光纤插入上述的光纤单元时，也能够用凯夫拉尔(Kevlar)纤维(由杜邦公司制造)替换至少一根光纤。

具体地说，图12的光纤单元包括多芯带型光纤40以及形成为环绕光纤40的保护层50，并且，具有半圆形截面的凸起60形成在保护层50的外表面上。

相比于图12，图13的光纤单元还包括鞘层55，并且堆叠有两个多芯带型光纤40。图14的光纤单元与图13的不同之处仅在于：着色层41形成为环绕多芯带型光纤40中的每根光纤。此外，图15的光纤单元与图14的不同之处在于：中间层54介于保护层50与鞘层55之间，并且对称地形成在鞘层55上的凸起60具有三角形截面。

下面，详细描述用于形成带形凸起的方法。

可以利用挤压工艺形成凸起。在图16中，截面图(a)示意性地示出本发明优选实施例中使用的挤压模(extrusion dice)(模具)，侧视图(b)示出从输出部所视的挤压模。通过沿箭头B的方向在光纤100的外表面上提供聚合树脂，并使光纤100沿箭头A的方向穿过套嘴(nipple)71，挤压模70涂覆保护层110。输出部通常形成为圆形。在此实施例中，挤压模70的输出部基本是圆形的，并且，三角形、半圆形、弧形、梯形或不规则形状的凹槽72形成在输出部中，如图16(b)所示。

因此，如图16所示，如果光纤100穿过挤压模70并且聚合树脂提供到光纤100的外表面上，则保护层110涂覆到光纤100的外表面上，并且根据凹槽72的形状，在其上挤压出带形。

另一方面，穿过挤压模70的光纤100可以是图11所示的简单芯光纤，或者也可以是图12至图15所示的带型光纤。此外，当已经涂覆有保护层的光纤穿过图16的挤压模时，可以单独地形成带形凸起。在此情形下，保护层(或者，如果保护层由几层构成，则为位于最外层的鞘层)可以用与凸起不同的材料制成。因此，在此情形下，优选是在凸起形成后，在具有保护层和凸起的光纤的表面上涂覆玻璃、陶瓷或聚合树脂。

并且，如果挤压模70在垂直于挤压方向的平面上顺时针或逆时针旋转，或者光纤100旋转，则能够制造具有例如螺旋图形或波浪图形等各种图形的凸起的光纤单元。例如，通过交替沿顺时针和逆时针方向旋转挤压模或光纤，可以获得图4所示的凸起31。此外，通过不连续地提供用于形成凸起的聚合树脂，可以获得图5所示的不连续的凸起32。换句话说，通过停止提供聚合树脂至预定时间，或者相对于提供方向(即图16中箭头B的方向)的方向吸收聚合树脂，可以形成凸起32。

如果以螺旋或波浪图形和/或不连续地形成凸起，则光纤单元在空气喷吹安装期间可以接收更多的流体拉力。

图17是示出根据本发明另一实施例的用于形成凸起的方法的示意图。在此实施例中，喷嘴80替代挤压模，用于形成凸起。换句话说，在通至纵向(即箭头A的方向)的光纤100的外表面附近，设置至少一个喷嘴80，并且通过喷嘴80沿箭头B的方向提供聚合树脂，以使带形凸起形成在光纤的外表面上。

当使用喷嘴80时，能够连续或不连续地制造螺旋或波浪形的凸起。换句话说，如果喷嘴80在垂直于光纤前进方向的平面上顺时针或逆时针旋转，或者光纤100旋转，则可以获得具有例如螺旋图形或波浪图形等上述各种图形的凸起的光纤单元。此外，通过停止提供聚合树脂至预定时间，或者相对于聚合树脂的提供方向(即图17中箭头B的方向)的方向吸收聚合树脂，可以不连续地形成凸起。

下面，简要描述通过空气喷吹构造上述光纤单元的安装过程。

首先，在预定安装光纤单元的地点安装一个管，然后借助安装机器用气压将光纤单元吹到所需位置。通常，不经连接一次可安装最长约1km的光纤。如果光纤单元安装在具有比一般情况更长距离的区域内，则从该区域的中心向两端安装光纤单元。或者，从一端吹气，而绑缚通过另一端出来的光纤束，然后将光纤单元安装到该区域的其余区域。即使在比1km长的区域内，也可以借助这样的方式通过空气喷吹来安装光纤单元。如果完成了光纤单元的安装，则光纤束露出与安装机占用的面积一样大，因此一个单独的保护组合管(或封闭)被用来密封露出的光纤束。

已详细描述了本发明。但是，应当理解：示出本发明优选实施例的详细描述和具体示例仅作为说明给出，在本发明精神和范围内的各种变化和改型通过此详细描述对于本领域技术人员将变得显而易见。

工业实用性

根据适于空气喷吹安装的光纤单元及其制造方法，在光纤单元的表面上形成连续或不连续的带形凸起，以使光纤单元在安装过程期间可以接收更多的流体拉力。此外，光纤单元基本上具有圆形截面，因此能够简化光纤单元在安装过程期间的定向。

并且，由于本发明的光纤单元不具有传统使用的昂贵的滚珠，因此不需要进行将滚珠混合或搅拌到用于形成外涂覆的树脂中的过程，以及形成中间层的过程。因此，生产率提高并且制造成本降低。

此外，在本发明中，由于凸起是由与外涂覆层相同的材料制成，或者虽然凸起是由与外涂覆层不同的材料制成，但是被与外涂覆层相同的材料所涂覆，所以在涂覆层与凸起之间的粘合力并未退化。

Claims (20)

1、一种适于空气喷吹安装至管中的光纤单元，包括：

至少一根光纤，所述光纤具有芯层和包层；

保护层，其涂覆在该光纤的表面上；以及

凸起，其由聚合树脂制成，并以带形形成在该保护层的外表面上。

2、如权利要求1所述的适于空气喷吹安装的光纤单元，其中该凸起不连续地形成。

3、如权利要求1所述的适于空气喷吹安装的光纤单元，还包括：涂覆层，其涂覆在该凸起及保护层的表面上，并且是由在玻璃、陶瓷和聚合物组成的组中选择的一种材料制成。

4、如权利要求1所述的适于空气喷吹安装的光纤单元，其中该凸起具有螺旋、波浪或正弦波的图形。

5、如权利要求1所述的适于空气喷吹安装的光纤单元，其中该凸起具有的截面形状为三角形、半圆形、弧形、梯形或不规则形状。

6、如权利要求1所述的适于空气喷吹安装的光纤单元，其中该保护层包括环绕至少一根光纤的缓冲层以及环绕该缓冲层的鞘层。

7、如权利要求6所述的适于空气喷吹安装的光纤单元，其中该缓冲层具有小于该鞘层的杨氏模量和硬度。

8、如权利要求6所述的适于空气喷吹安装的光纤单元，其中在该缓冲层与该鞘层之间设置有中间层，以抑制外部冲击。

9、如权利要求8所述的适于空气喷吹安装的光纤单元，其中该中间层的杨氏模量和硬度小于该鞘层的杨氏模量和硬度、且大于该缓冲层的杨氏模量和硬度。

10、如权利要求1所述的适于空气喷吹安装的光纤单元，其中该凸起由与该保护层相同的材料制成。

11、如权利要求1所述的适于空气喷吹安装的光纤单元，其中该光纤包括多芯带型光纤，并且该保护层具有圆形的截面形状。

12、一种适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，包括：

将至少一根具有芯层和包层的光纤穿过中空的挤压模，其中，在该挤压模内表面上形成预定的凹槽；以及

通过在该光纤的外表面上提供聚合树脂，从而在该光纤的外表面上形成具有带形形状的凸起。

13、如权利要求12所述的适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，在凸起形成步骤中：

其中，保护层形成在至少一根光纤的外表面上，并且凸起形成在该保护层的外表面上。

14、如权利要求12所述的适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，在凸起形成步骤中：

其中，通过环绕该光纤旋转该挤压模或者旋转穿过该挤压模的光纤，形成螺旋、波浪或正弦波的图形的凸起。

15、如权利要求12所述的适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，还包括如下步骤：在该具有凸起的光纤的表面上涂覆玻璃、陶瓷和聚合树脂中的任一种。

16、如权利要求12所述的适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，在凸起形成步骤中：

其中，通过在该光纤的外表面上不连续地提供聚合树脂，不连续地形成该凸起。

17、一种适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，包括：

通过在该光纤的外表面上的喷嘴提供聚合树脂，同时沿该光纤的纵向移动该光纤，在至少一根具有芯层和包层的光纤的外表面上，形成具有带形形状的凸起。

18、如权利要求17所述的适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，在凸起形成步骤中：

其中，通过环绕该光纤旋转该喷嘴或者旋转该光纤，形成螺旋、波浪或正弦波的图形的凸起。

19、如权利要求17所述的适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，还包括如下步骤：在该具有凸起的光纤的表面上涂覆玻璃、陶瓷和聚合树脂中的任一种。

20、如权利要求17所述的适于空气喷吹安装的光纤单元的制造方法，在凸起形成步骤中：

其中，通过在该光纤的外表面上不连续地提供聚合树脂，不连续地形成该凸起。

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