DE2722147A1

DE2722147A1 - Lichtleitfaserkabel und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2722147A1
Application number: DE19772722147
Authority: DE
Inventors: Rene Dubost; Bernard Grenat
Original assignee: Cables de Lyon SA
Current assignee: Cables de Lyon SA
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1977-12-08
Also published as: JPS52143038A; GB1580863A; FR2352315B1; NL7705613A; CA1085204A; US4141623A; FR2352315A1; CH617513A5; IT1084700B

Description

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LICHTLEITFASERKABEL UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG

Die Erfindung betrifft ein Lichtleitfaserkabel bestehend aus mehreren Lichtleitfasern, die getrennt zur Übertragung von Telefon-, Daten- oder Fernsehsignalen genutzt werden können, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Eine herkömmliche Lichtleitfaser wird beweglich und spannungsfrei in einer ersten Kunststoffhülle untergebracht, die ihrerseits von einer zweiten Kunststoffhülle umgeben wird, deren Tnnendurchmesser größer als der Außendurchmesser der ersten !Tülle ist. Beim Zusammenfügen von Lichtleitfasern muß man auf möglichst geringe Spannungen achten, was den Einsatz komplizierter Stoffe, deren Kosten hoch sind und deren Anwendung schwierig ist, erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kabel anzugeben, das einfacher herzustellen ist. Denn bei ihm ist die Lichtleitfaser nicht mehr in der ersten Hülle frei beweglich und spannungslos. Die Leistungen dieses Kabels erlauben Übertragungen über große Entfernungen. Dabei kann das Kabel auf herkömmlichen Kabelmaschinen hergestellt werden und unter Anwendung üblicher Techniken in Leitungsrohren oder Gräben verlegt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Lichtleitfaserkabel, das einen zentralen Kern und mehrere optische Leiter aufweist,

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die parallel zur Kernachse angeordnet sind, wobei die optischen Fasern mit einem Durchmesser von etwa lOO Mikron von einer ersten Schutzhülle aus einem ersten Kunststoff beschichtet sind, die unter Wahrunq eines Spiels von einigen Mikron dia Faser umgibt, und die mit dieser ersten Schutzhülle versehene Faser in einer zweiten Schutzhülle durch Extrudieren eines zweiten Kunststoffs angeordnet ist, die um die erste Schutzhülle herum ein Rohr bildet, wobei zwischen den beiden Hüllen ein Spiel von einigen Zehntel Millimetern gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kunststoff einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, während der zweite Kunststoff einen niedrigeren Schmelzpunkt und Elastizitätsmodul aufweist als der erste Kunststoff, wobei die mit ihren Umhüllungen versehenen optischen Leiter in konzentrischen Lagen unter mechanischen Spannungen angeordnet sind, durch die die Elastizitätsgrenze des zweiten Kunststoffs, jedoch nicht diejenige des ersten Kunststoffs, überschritten wird.

Die Erfindung hat außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Lichtleitfaserkabels zum Gegenstand, bei dem das Extrudieren der zweiten Hülle bei einer Temperatur erfolgt, bei der die erste Schutzhülle nicht erweicht, worauf die mit ihren beiden Umhüllungen versehenen optischen Leiter um einen zentralen Kern herum in konzentrischen Lagen unter mechanischen Spannungen angebracht werden, mit denen die Elastizitätsgrenze der zweiten Umhüllung nicht überschritten wird, so daß auf diese Weise die Überlange der mit ihrer ersten Schutzhülle umgebenen Faser aufgenommen wird, und daß die Gesamtheit der

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optischen Leiter mit Hilfe von Bändern mit der ersten Lage auf den zentralen Leiter und mit den übrigen Lagen auf die jeweils darunterliegende Lage bandagiert wird.

Unter Bezugnahme auf die beiden beiliegenden schematischen Figuren wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Die Figuren la, Ib und Ic zeigen die verschiedenen Herstellungsschritte für einen optischen Leiter der erfindungsgemäßen Kabels.

Fig. 2 zeigt im Schnitt ein erfindungsgemäß hergestelltes Kabel.

Wie Fig. la zeigt, werden Lichtleitfasern 1 mit einem

Durchmesser von etwa lOO Mikron mit einer Schutzschicht aus

einem Kunststoff 2 mit hohem Elastizitätsmodul (etwa 3OO daN/mm ) versehen; bei dem Kunststoff kann es sich beispielsweise um ein auf die Fasern miu Hilfe einer Stranggußmaschine für Kunststoff (hier nicht dargestellt) extrudiertes Polyamid handeln. Die so hergestellte Beschichtung übt auf die Faser einen nur mäßigen Druck aus. Das radiale Spiel von einigen Mikron zwischen Faser- und Schutzschicht ist ausreichend. Ein derartiges Spiel stellt einen Kompromiß zwischen den geringen Einwirkungen von Verwindungen mikroskopischer Größenordnung der Faserachse und vernachlässigbaren Wirkungen der Dämpfungsänderungen der Faser in Abhängigkeit von der Temperatur dar; diese Wirkungen lassen sich im allgemeinen aufgrund der unterschiedlichen Längsausdehnung des Kunststoffmaterials der Schutzhülle und des die Lichtleitfaser bildenden Siliziumoxyds feststellen.

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Die so geschützte Lichtleitfaser erhäli: eine zweite Schutzschicht 3, die durch Extrudieren eines thermoplastischen Kunststoffs (Fig. la) erhalten wird und einen relativ niedrigen Elastizitätsmodul (etwa 120 daN/mm ) im Vergleich zum Elastizitätsmodul des Kunststoffs der ersten Schutzhülle, sowie eine geringere Extrudiertemperatur (etwa 180 C) als die Erweichungstemperatur des Kunststoffs der ersten Schutzhülle (etwa 200 C), damit diese erste Schutzhülle nicht beschädigt wird, aufweist.

Dabei sieht man ein radiales Spiel zwischen der durch die erste Umhüllung geschützten Faser und dem Innendurchmesser der zweiten Schutzhülle von einigen Zehntel Millimetern vor.

Während dieser Herstellungsphase ist die durch das Abkühlen des Werkstoffs hervorgerufene lineare Schrumpfung der zweiten Schutzhülle so, daß die von der ersten Schutzhülle geschützte Faser in bezug auf die zweite Schutzhülle zu lang ist und dadurch gezwungen wird, sich innerhalb des aus der zweiten Schutzhülle gebildeten Rohrs (Fig. Ib) wellenförmig zu legen. Die Wellenlänge hängt ab von der Schrumpfung des die zweite Hülle bildenden Materials, vom Spiel zwischen der ersten und zweiten Hülle sowie von der auf die zweite Hülle während der Herstellungszwischenstufen oder zum Zeitpunkt der Verseilung einwirkenden Spannung.

Die Wellenlänge und Amplitude sind kritische Parameter, Wenn die Wellenlänge zu klein ist, kommt es zu zusätzlichen Übertragungsverlusten aufgrund der mikroskopisch kleinen

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Krümmungen der Faser. Wenn die Wellenlänge zu groß ist, kann es bei den nachfolgenden Herstellungsschritten, vor allem bei der Verseilung der optischen Leiter, zu großen Spannungseinwirkungen auf die Faser kommen.

Wenn das Spiel zwischen den beiden Hüllen sehr groß ist, ist auch die Amplitude der Sinuswelle groß, und der Effekt entspricht dem einer kleinen Wellenlänge. Ist das Spiel zwischen den beiden Umhüllungen klein, so ist auch die Amplitude der Sinuswelle klein, und der Effekt entspricht dem einer großen Wellenlänge.

Bei einem zu geringen Spiel von etwa einem Zehntel Millimeter zwischen dem Außendurchmesser der ersten Umhüllung und dem Innendurchmesser der zweiten Umhüllung besteht die Gefahr, daß die beiden Umhüllungen zum Zeitpunkt des Extrudierens aneinander haften, so daß sich eine Verbindung ergibt, aufgrund derer es unmöglich wird, die zweite Umhüllung beim Zusammenfassen der einzelnen Leiter unter mechanische Spannung zu setzen, um die Überlänge des optischen Leiters aufzunehmen.

Ein großer Vorteil der zweiten Umhüllung besteht darin, daß die Faser zusammen mit ihrer ersten Schutzhülle seitlichen Einwirkungen gegenüber unempfindlich ist, da das Rohr der zweiten Umhüllung aufgrund seiner Abmessungen den seitlichen Druckkräften widersteht, die sich beim Aufwickeln des Kabels, bei der Überlagerung von Leiterschichten, beim Biegen des Kabels oder beim Verlegen des Kabels usw. ergeben.

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Dig Kennzeichnung der optischen Leiter wird durch Einfärben der zweiten Umhüllung erreicht, so daß die Nachteile einer Einfärbunq des Schutzmaterials der ersten Hülle vermieden wird. Diese Nachteile sind bekannt und werden im allgemeinen auf die Körnung der Farbpigmente bei Berührung mit der Faser zurückgeführt, deren Dämpfung dadurch zunimmt.

Die so gebildeten optischen Leiter, d.h. die mit ihren beiden Kunststoffhüllen umgebenen Lichtleitfasern, werden anschließend zu konzentrischen Lagen um einen Zentralkern aus Kupfer, Stahl oder aus Fasern mit einem hohen Elastizitätsmodul herum angeordnet, dessen Durchmesser gleich dem der zweiten Schutzhülle ist. !ämtliche Faserkombinationen wie 1+6, 1 + 6 + 12, 1+6+12+18 usw. sind möglich und hängen vom gewünschten Aufbau des herzustellenden Kabels ab.

Die optischen Leiter werden unter einer Spannung verseilt, bei der die Längsdehnung der die zweiten Schutzhüllen bildenden Rohre derart ist, daß die mit ihrer ersten Schutzhülle umgebenen Fasern etwa wieder gerade ausgerichtet sind (Fig. Ic) .

Die Beibehaltung der gestreckten Lage dieser Rohre wird durch starke Bandagierungen erreicht, die mit herkömmlichen Mitteln von der Kabelmaschine mit Hilfe von Bändern hergestellt werden. Jede Lage der optischen Leiter wird bandagiert. Das Material für die zweite Schutzhülle wird so gewählt, daß bei den bei der Kabelherstellung auftretenden Spannungen die Elastizitätsgrenze des Materials überschriteen wird.

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So sind die optischen Leiter praktisch spannungsfrei, wodurch zum großen Teil die beim Zusammenfassen der Lichtleitfasern festgestellten zusätzlichen Ubertragungsverluste vermieden werden.

Vienn die Lichtleitfasern auf diese Weise verseilt sind, werden sie mit einer Kunststoff- oder Metallschutzhülle umgeben. Diese Schutzhülle wird unter leichtem Druck um die Gesamtheit der Lichtheitfasern herum angeordnet, so daß die Stabilität der zuvor genannten Struktur erhöht wird. Diese Schutzhülle kann vorteilhafterweise so hergestellt werden, daß ein Aluminiumrohr stranggepreßt wird und unter Verjüngung auf die verseilten Lichtleitfasern geschoben wird. Diese mit einer Kunststoffbeschichtung geschützte Aluminiumhülle kann, abgesehen davon, daß sie für den zur Verlegung in Leitungen oder Gräben des Kabels erforderlichen mechanischen Schutz sorgt, auch für die Rückführung von Fernversorgungsströmen von Leitungsverstärkern verwendet werden, deren Hinweg über den zentralen Kupferleiter gebildet wird. Das Aluminiumrohr kann auch ausgehend von einem Aluminiumband erhalten werden, das um die verseilten Lichtleitfasern herumgebogen, verschweißt und anschließend verjüngt wird.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kabel mit zentralem Kern und achsparallel· angeordneten Lichtleitfasern. Beispielsweise kann dieses Kabel folgende Kennwerte besitzen :

Dio einzelnen optischen Leiter bestehen je aus einer Lichtleitfaser, die von einer ersten sowie einer zweiten Umhüllung geschützt wird. Eine Faser 1 mit einem Durchmesser von

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125 yU wird durch Extrudieren mit einer Polyamidschicht 2 mit einem Durchmesser von 0,85 mm geschützt. Das Spiel zwischen der Faser und der Polyamidhülle beträgt etwa 3 bis 4 Mikron. Ein gefärbtes Polyäthylenrohr 3 niedriger Dichte mit den Abmessungen 1,4 χ 2,5 mm wird auf die erste Schutzhülle extrudiert, Das radiale Spiel beträgt somit etwa 0,3 mm. Diose einzelnen Lichtleiter werden konzentrisch um einen polyamidbeschichteten Zentralkern 4 aus Kupfer herum angeordnet.

Um diesen Kern 4 mit seiner Polyamidbeschichtung 5 mit dem Gesamtdurchmesser 2,5 mm werden unter Spannungen von etwa 400 gr eine Lage aus sechs optischen Leitern mit einem Durchmesser von 2,5 mm, dann eine Lage aus zwölf optischen Leitern mit dem Durchmesser von 2,5 mm und schließlich eine Lage aus achtzehn optischen Leitern mit dem Durchmesser von 2,5 mm angeordnet. Jede Lage wird mit Hilfe von vier Bündern 6 aus Papier der Qualität 7O gr/m gehalten. Der Außendurchmesser dieser 36 verseilten optischen Leiter beträgt etwa 18 mm. Darüber wird eine Aluminiumhülle 7 mit einer Wandstärke von 1,2 mm durch Fließpressen aufgebracht und verjüngt, so daß sich nun ein Gesamtdurchmesser von 20,4 mm ergibt. Schließlich bildet eine schwarze Polyäthylenhülle 8 mit einer Wandstärke von 1 mm die äußere Schutzhülle für ein Kabel aus 36 Lichtleitfasern mit einem Gesamtdurchmesser von 22,4 mm.

In einem derartigen Kabel beträgt der Zuwachs an Übertragungsverlusten etwa 1 bis 2 dB/km und die Reißfestigkeit beträgt etwa 7 50 kg.

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Claims

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LES CABLES DE LYON S.A. L7O, avenue Jean Jaures 69 3 5 3 LYON CEDEX 2 Frankreich

PATENTANSPRÜCHE

1 - Lichtleitfaserkabel, das einen zentralen Kern und mehrere optische Leiter aufweist, die parallel zur Kernachse angeordnet sind, wobei die optischen Fasern mit einem Durchmesser von etwa loo Mikron von einer ersten Schutzhülle aus einem ersten Kunststoff beschichtet sind, die unter Wahrung eines Spiels von einigen Mikron die Faser umgibt, und die mit dieser ersten Schutzhülle versehene Faser in einer zweiten Schutzhülle durch Extrudieren eines zweiten Kunststoffs angeordnet ist, die um die erste Schutzhülle herum ein Rohr bildet, wobei zwischen den beiden Hüllen ein Spiel von einigen Zehntel Millimetern gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kunststoff einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, während der zweite Kunststoff sinen niedrigeren SchmoLzpunkt und Elasti~itätsmoduL aufweist als der erste Kunststoff, wobei die mit ihren UmhüLlungen versehenen optischen Leiter in konzentrischen Lagen unter mechanischen Spannungen angeordnet sind, durch dia die

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r;ln.sti^itütsgren :o dos zweiten Kunststoffs, jedoch nicht diejenige des ersten Kunststoffs, überschritten wird.

2 - Kabel nach Anspruch 1, dadurch geken nzeichnet, daß die erste Hülle aus Polyamid und die zweite aus Polyäthylen besteht.

3 - Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Kern den Hinweg der Fernvorsorgungsströme von Leitungsverstärkern bildet.

4 - Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die letzte Lage der optischen Leiter eine extrudierte oder geschweißte Aluminiumschutzhülle aufgebracht wird, die dann verjüngt wird und so einen mechanischen Schutz bildet, wobei diese Aluminiumhülle ihrerseits durch eine Kunststoffbeschichtung geschützt wird.

5 - Kabel nach Anspruch 4, dadurch geken n— zeichnet, daß die Aluminiumschutzhülle den Rückweg für Fernversorgungsströme von Leitungsverstärkern bildet.

6 - Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennzeichnung der optischen Leiter durch Einfärben der Masse der zweiten Hü LIe und nicht der ersten Hülle erfolgt.

7 - Herstellungsverfahren für ein Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudieren der zweiten Hülle bei einer Temperatur

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erfolgt, bei der die erste .Schutzhülle nicht erweicht, und daß die mit ihren beiden Hüllen versehenen optischen Leiter in konzentrischen Schichten um einen zentralen Kern herum angeordnet werden, wobei sie einer derartigen mechanischen Spannung ausgesetzt werden, daß die Elastizitätsgrenze dor zweiten Hülle überschritten wird, so daß dio Überlänge der mit ihrer ersten Schutzhülle? versehenen Faser aufgenommen wird, und daß die optischen Leiter lagenweise jeweils auf die darunterliegende Lage bzw. auf den zentralen Kern bandagiert werden.

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