DE69506705T2

DE69506705T2 - Faseroptisches kabel mit erweitertem kontraktionsbereich,verfahren und vorrichtung zur herstellung des kabels

Info

Publication number: DE69506705T2
Application number: DE69506705T
Authority: DE
Inventors: Jana Hickory Nc 28601 Horska
Original assignee: Commscope Inc
Current assignee: Commscope Inc of North Carolina
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2015-05-26
Also published as: DE69506705D1; WO1995034837A1; BR9507971A; US5542020A; EP0764285B1; CA2191717A1; AU2649095A; EP0764285A1; CN1150480A; JPH10503854A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Kommunikationskabel, und mehr im besonderen ein faseroptisches Kabel und eine damit in Verbindung stehende Einrichtung sowie ein damit in Verbindung stehendes Verfahren zum Herstellen des Kabels.

Hintergrund der Erfindung

Kommunikationskabel, in denen optische Fasern verwendet werden, werden in weitem Umfang in der Telekommunikationsindustrie verwendet. Im besonderen werden Mehrfaserkabel in weitem Umfang für Ferntelefonverbindungen, in Vermittlungs- bzw. Substitutionstelefonanwendungen, und andere Telefonie- und Datenübertragungsanwendungen verwendet. Faseroptische Kabel sind auch in Kabelfernsehnetzen anstelle von mehr traditionellen Koaxialkabeln enthalten. Optische Fasern können große Entfernungen zwischen Signalwiederholern ermöglichen oder den Bedarf an solchen Wiederholern völlig ausschalten. Außerdem bieten optische Fasern extrem breite Bandbreiten und einen Betrieb mit niedrigem Rauschen.
Ein faseroptisches Kabel weist typischerweise einen Kern und einen äußeren schützenden Mantel auf. Innerhalb des Kerns sind eine oder mehrere optische Fasern enthalten. Bei einem typischen Kabel, wie es für Fernverbindungen verwendet wird, werden die Fasern in einer lose gepufferten Beziehung innerhalb eines Kanals gehalten, der durch den Kern begrenzt ist, um die Fasern von wenigstens einem Teil der Beanspruchung bzw. Dehnung zu isolieren, die auf das Kabel, wenn dieses installiert wird und danach, übertragen werden.
Der Kern eines typischen lose gepufferten Kabels, derart, wie es von Siecor aus Hickory, North Carolina, USA, unter der Bezeichnung MINIBUNDLETM erhältlich ist, weist eine Reihe von Kunststoffpufferrohren auf, die in einer konzentrischen Schicht um ein zentrales Halte- bzw. Tragteil verseilt bzw. verdrillt sind. In diesem Aufbau begrenzen die Kunststoffpufferrohre die Kanäle des Kerns. In jedem der Kunststoffpufferrohre sind generell eine oder mehrere optische Fasern angeordnet. Die optischen Fasern können innerhalb der Pufferrohre entweder einzeln oder als Bündel von optischen Fasern angeordnet sein, um welche ein Verbinder bzw. Band gewickelt wird. Die optischen Fasern können auch in einem oder mehreren Faserbändern innerhalb der Pufferrohre angeordnet sein.
Alternativ kann der Kern einen geschlitzten Kern umfassen, der typischerweise aus Kunststoff besteht, welcher um ein zentrales Halte- bzw. Tragteil extrudiert ist. Der geschlitzte Kern umfaßt einen oder mehrere sich in Längsrichtung erstreckende Schlitze, von denen jeder einen Kanal begrenzt, der eine Längsachse hat. Die durch den geschlitzten Kern begrenzten Schlitze erstrecken sich typischerweise spiralig oder in einem reversiert oszillierenden spiraligen Verlegemuster. Eine oder mehrere optische Fasern, die typischerweise einzeln, in Faserbündeln oder in einem Faserband angeordnet sind, sind innerhalb der Schlitze des Kerns angeordnet. In einer Ausführungsform eines faseroptischen Kabels mit geschlitztem Kern können Pufferrohre, von denen jedes eine oder mehrere optische Fasern enthält, die einzeln, in Faserbündeln oder in einem Faserband angeordnet sind, innerhalb der Schlitze angeordnet sein.
Während die Fasern in einer lose gepufferten Beziehung innerhalb der jeweiligen Kanäle gehalten werden, behält jede der optischen Fasern typischerweise eine mittlere Position längs der Mittellinie oder Achse des jeweiligen Kanals, wie der Pufferrohrachse des jeweiligen Pufferrohrs oder der Achse des jeweiligen Kernschlitzes, bei. Zum Beispiel ist die Position einer optischen Faser eines konventionellen faseroptischen Kabels mit verseilten bzw. verdrillten Pufferrohren gegenüber der Pufferrohrachse des jeweiligen Pufferrohrs um verschiedene Radialabstände und in variierenden Richtungen an unterschiedlichen Orten längs der Länge des faseroptischen Kabels versetzt. Jedoch erstreckt sich die mittlere Position der optischen Fasern von solchen konventionellen Kabeln, genommen über die Länge des Kabels, bei etwa Raumtemperatur längs der Pufferrohrachse.
Faseroptische Kabel, wie jene, die für Fernverbindungen oder Kabelfernsehnetzwerke verwendet werden, umfassen typischerweise in der Luft installierte Abschnitte und erstrecken sich zwischen vertikalen Trägern bzw. Haltern, wie Leitungs- bzw. Telegrafenmasten der öffentlichen Versorgungsunternehmen. Diese Kabel sehen wünschenswerterweise eine Übertragung von optischen Signalen mit einer relativ niedrigen vorbestimmten Dämpfung pro Entfernung über einen gewünschen Temperaturbereich vor. Zum Beispiel sind konventionelle faseroptische Kabel so ausgelegt, daß sie eine konsistente bzw. reproduzierbare optische Signalübertragung über den Temperaturbereich von -40ºC bis 70ºC, wie durch die Bellcore-Spezifikationen für faseroptische Kabel definiert, vorsehen.
Die Komponenten eines konventionellen faseroptischen Kabels dehnen sich und ziehen sich unterschiedlich über den gewünschten Betriebstemperaturbereich aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien, aus denen die Kabelkomponenten hergestellt sind, zusammen. Zum Beispiel sind die Pufferrohre und der Schutzmantel, welcher die Pufferrohre umgibt, bei einem typischen faseroptischen Kabel mit verseilten bzw. verdrillten Pufferrohren generell aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. In entsprechender Weise sind für ein Kabel mit geschlitztem Kern, der um das zentrale Halte- bzw. Tragteil extrudierte geschlitzte Kern wie auch der umgebende Schutzmantel ebenfalls generell aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Au ßerdem ist das zentrale Halte- bzw. Tragteil typischerweise aus einem dielektrischen Material, wie glasverstärktem oder aramidverstärktem Kunststoff, oder einem oder mehreren Metall- drähten ausgebildet.
Mit Ausnahme der optischen Fasern sind die Kabelkomponenten, wie der Schutzmantel, das zentrale Halte- bzw. Tragteil und die Pufferrohre oder der geschlitzte Kern derart zusammengebunden, daß sich diese Kabelkomponenten in im wesentlichen gleichen Beträgen ausdehnen und zusammenziehen. Im einzelnen haben die Kabelkomponenten mit Ausnahme der optischen Fasern einen effektiven Wärmeausdehnungskoeffizienten αEFF von:
worin Ai die jeweilige Querschnittsfläche von jedem mit i bezeichneten Material, aus welchem das Kabel besteht, ist; Ei ist der jeweilige Elastizitätsmodul von jedem Material; und αi der jeweilige Wärmeausdehnungskoeffizient von jedem Material.
Im Gegensatz hierzu sind die optischen Fasern nicht typischerweise an andere Kabelkomponenten gebunden, sondern statt dessen lose innerhalb von einem oder mehreren, sich in Längsrichtung erstreckenden Kanälen plaziert. Die optischen Fasern bestehen auch generell aus einem Material wie Glas, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der signifikant geringer als der effektive Wärmeausdehnungskoeffizient der anderen Kabelkomponenten αEFF ist.
Demgemäß kommt es dazu, daß sich die Kombination der anderen Kabelkomponenten typischerweise in einem größeren Ausmaß ausdehnt und zusammenzieht, als es die optischen Fasern tun, wenn die Temperatur zunimmt bzw. abnimmt. Demgemäß verschieben sich die optischen Fasern von konventionellen faseroptischen Kabeln, wie von faseroptischen Kabeln mit verseilten Pufferrohren oder einem faseroptischen Kabel mit geschlitztem Kern, in der Position radial innerhalb der definierten Kanäle infolge der unterschiedlichen Raten der Wärmeausdehnung- und -zusammenziehung zwischen den optischen Fasern und den anderen Kabelkomponenten.
Zum Beispiel verschieben sich die optischen Fasern innerhalb eines konventionellen faseroptischen Kabels, in welchem die Pufferrohre um ein zentrales Halte- bzw. Tragteil verseilt bzw. verdrillt sind, in einer Richtung, die sich generell radial einwärts von der Pufferrohrachse erstreckt und nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil zu, wenn die Temperatur zunimmt oder wenn eine Zugbelastung auf das Kabel angewandt wird. Alternativ verschieben sich die optischen Fasern eines solchen konventionellen faseroptischen Kabels typischerweise in einer Richtung, die sich generell radial auswärts von der Pufferrohrachse und weg von dem zentralen Halte- bzw. Tragteil erstreckt, wenn die Temperatur abnimmt.
Die optischen Fasern eines konventionellen faseroptischen Kabels verschieben sich innerhalb der jeweiligen Kanäle, um die unterschiedlichen Raten von entweder der Dehnung oder der Zusammenziehung aufzunehmen, bis die optischen Fasern brechen oder zwangsweise übermäßig gebogen werden, wie bei relativ kalten Temperaturen, in denen sich die optischen Fasern durch die Zusammenziehung der anderen Kabelkomponenten übermäßig gebogen werden können. In Fällen, in denen sich die optischen Fasern übermäßig biegen, nimmt die Dämpfung der optischen Signalübertragung in hohem Maße zu. Außerdem können die optischen Fasern brechen, wenn sie übermäßigen Zugkräften ausgesetzt werden, da sich konventionelle optische Fasern typischerweise nur um etwa 1% ihrer Länge ausdehnen können, bevor sie zu Bruch gehen.
Die maximale Dehnung, welcher ein faseroptisches Kabel widersteht, ohne Beanspruchung bzw. Dehnung auf die optischen Fasern zu übertragen, wird typischerweise als das Dehnungsfenster bzw. der Dehnungsbereich des Kabels bezeichnet. In entsprechender Weise wird die maximale Zusammenziehung, der ein faseroptisches Kabel widersteht, ohne die optischen Fasern übermäßig so zu biegen, daß die Signalübertragung signifikant gedämpft wird, typischerweise als das Kontraktionsfenster bzw. der Kontraktionsbereich des Kabels bezeichnet. Generell werden das Dehnungs- und Kontraktionsfenster bzw. der Dehnungs- und Kontraktionsbereich eines faseroptischen Kabels bei einer Bezugstemperatur, wie Raumtemperatur, bestimmt.
Das Kontraktionsfenster bzw. der Kontraktionsbereich und das Dehnungsfenster bzw. der Dehnungsbereich werden teilweise durch die Größe der Kanäle, wie den Innendurchmesser der Pufferrohre oder die Größe der Schlitze in einem geschlitzten Kern, die Anzahl der optischen Fasern, welche innerhalb jedes Kanals angeordnet sind, den Durchmesser der optischen Fasern und die Form der Kanäle, wie den Spiraldurchmesser und die Steigungslänge der Kanäle bzw. die Länge des regelmäßigen Abstands der Kanäle, welche das zentrale Halte- bzw. Tragteil in einem spiraligen oder reversiert oszillierenden spiraligen Verlegemuster umgeben, definiert. Zum Beispiel vergrößert in einem faseroptischen Kabel mit verseilten Pufferrohren eine Erhöhung des Innendurchmessers der Pufferrohre oder eine Verminderung der Anzahl der darin angeordneten optischen Fasern sowohl das Kontraktionsfenster bzw. den Kontraktionsbereich als auch das Dehnungsfenster bzw. den Dehnungsbereich, obwohl die Fasern noch eine mittlere Position an der Achse der Pufferrohre bei Raumtemperatur haben.
Das Dehnungsfenster bzw. der Dehnungsbereich und das Kontraktionsfenster bzw. der Kontraktionsbereich eines Kabels sind z.B. in dem US-Patent 4 695 128 von Zimmerman et al. beschrieben. Dieses Patent offenbart ein faseroptisches Kabel, das eine Mehrzahl von Pufferrohren hat, die um ein mittiges Festigkeitsteil verseilt bzw. verdrillt sind, worin die Pufferrohre im Querschnitt rechteckig oder elliptisch sind. Die Hauptachse eines elliptischen Pufferrohrs oder die längere Seite eines rechteckigen Pufferrohrs erstreckt sich radial auswärts von dem mittigen Halte- bzw. Tragteil. Die rechtekkigen oder elliptischen Pufferrohre vergrößern das Kontraktionsfenster bzw. den Kontraktionsbereich und das Dehnungsfenster bzw. den Dehnungsbereich dadurch, daß den optischen Fasern zusätzlicher Raum zur Verfügung gestellt wird, in denen sie sich radial verschieben können, um Differenzen in der Dehnung und der Kontraktion zu kompensieren.
Das US-Patent 4 944 570 von Oglesby et al. offenbart ein Überkopfbodendrahtfaseroptikkabel, das ein verlängertes Dehnungsfenster bzw. einen verlängerten Dehnungsbereich hat. Der Überkopfbodendraht umfaßt eine Mehrzahl von Pufferrohren, die um ein zentrales Festigkeitsteil verseilt bzw. verdrillt sind, worin die optischen Fasern länger als die Pufferrohre sind, so daß dadurch das Expansionsfenster bzw. der Expansionsbereich des Kabels erhöht wird.
Zum Beispiel ist das Verhältnis der Länge der Fasern zu der Länge der jeweiligen Pufferrohre als 1,001 bis 1,005 in einer Ausführungsform des Überkopfbodendrahtfaseroptikkabels definiert.
Außerdem offenbart das japanische Patent 60-257 414 von Katsuyama Yutaka et al. ein faseroptisches Kabel, in dem eine oder mehrere optische Fasern innerhalb jedes aus einer Mehrzahl von Rohren, wie Pufferrohren, angeordnet sind. Die Rohre sind ihrerseits um ein zentrales Halte- bzw. Tragteil verdrillt. Dieses Patent bezieht sich auf die jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten der optischen Fasern und des Kabels bei etwa Raumtemperatur und bei einer vorbestimmten Maximaltemperatur. Die Steigung bzw. der regelmäßige Abstand der Rohre und der Abstand zwischen den optischen Fasern und den Rohren sind außerdem so gewählt, daß ein Betrieb des Kabels im Bereich von Raumtemperatur bis zu einer vorbestimmten Maximaltemperatur sichergestellt wird.
Das Patent 1 742 768 der Sowjetunion beschreibt ein optisches Kabel, das einen Kern hat, der spiralig durch wenigstens drei Schutzrohre eingeschlossen ist, welche ihrerseits eine oder mehrere optische Fasern darin enthalten. Im einzelnen ist der Kern ein elastisches Rohr, und in einer Ausführungsform sind der Kern und die Schutzrohre aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet. Wenn das Kabel gestreckt wird, verlängert sich demgemäß der Kern, so daß dessen effektiver Durchmesser vermindert wird. Gleichzeitig verlängern sich auch die Schutzrohre und verschieben sich nach der Längsachse des Kabels zu. Beim weiteren Strecken des Kabels ändert sich die Form des Kerns und der Rohre, und die optischen Fasern verschieben sich nach der Längsachse des Kabels zu.
Ein faseroptisches Kabel ist vorzugsweise so ausgelegt, daß es im querverlaufenden Querschnitt relativ klein ist. Demgemäß sind die Kanäle, wie die Pufferrohre oder Schlitze, welche durch einen geschlitzten Kern begrenzt sind, vorzugsweise nicht übermäßig groß, selbst wenn eine Erhöhung des Innendurchmessers der Pufferrohre oder der Größe eines Schlitzes generell das Dehnungsfenster bzw. den Dehnungsbereich und das Kontraktionsfenster bzw. den Kontraktionsbereich des Kabels erhöhen würde. Außerdem weisen konventionelle faseroptische Kabel eine vorbestimmte Anzahl an optischen Fasern auf. In vielen Fällen ist es nicht wünschenswert, die Anzahl der optischen Fasern innerhalb jedes Kanals zu vermindern, obwohl eine Verminderung der Anzahl sowohl das Dehnungsfenster bzw. den Dehnungsbereich als auch das Kontraktionsfenster bzw. den Kontraktionsbereich des Kabels erhöhen kann. Vielmehr ist es typischerweise wünschenswert, soviel wie möglich optische Fasern innerhalb jedes Kanals aufzunehmen, um die Faserzahl pro Querschnittsgröße des Kabels und demgemäß die Gesamtübertragungskapazität des Kabels für optische Signale in Abhängigkeit von den Kabelkosten zu maximieren.
In vielen Fällen ist das Dehnungsfenster bzw. der Dehnungsbereich eines faseroptischen Kabels genügend, um den Betrieb des faseroptischen Kabels bis zu einer vorbestimmten Maximaltemperatur und unter einer vorbestimmten maximalen Spannungsbelastung zu ermöglichen. Jedoch ist das Kontraktionsfenster bzw. der Kontraktionsbereich solcher faseroptischen Kabel oftmals ungenügend. Demgemäß wird es den optischen Fasern nicht ermöglicht, sich adäquat radial nach auswärts relativ zu der Kanalachse und weg von dem zentralen Halte- bzw. Tragteil bei niedrigen Temperaturen zu verschieben. Statt dessen ist das Verschieben der optischen Fasern derart beschränkt, daß die optischen Fasern übermäßig gebogen werden und die Dämpfung der optischen Signalübertragung bei solchen relativ niedrigen Temperaturen signifikant erhöht wird.

Abriß der Erfindung

Im Hinblick auf den vorstehenden Hintergrund ist es ein Ziel der Erfindung, ein faseroptisches Kabel und ein zugehöriges Verfahren sowie eine zugehörige Einrichtung zum Herstellen des Kabels zur Verfügung zu stellen, welches für die optische Signalübertragung über einen vorbestimmten Temperaturbereich geeignet ist, sowie dazu an Zugbelastungen bis herauf zu einer vorbestimmten Maximalbelastung bei generell gleichförmiger Signaldämpfung ausgesetzt zu werden.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein faseroptisches Kabel und ein zugehöriges Verfahren sowie eine zugehörige Einrichtung zum Herstellen des Kabels zur Verfügung zu stellen, welches ein verlängertes Fenster bzw. einen verlängerten Bereich der thermischen Kontraktion hat.
Diese und andere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden mittels eines faseroptischen Kabels zur Verfügung gestellt, wie es im Anspruch 1 definiert ist.
In einer Ausführungsform umfaßt das Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel wenigstens ein sich in Längsrichtung erstreckendes Pufferrohr bzw. wenigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Pufferschlauch, welches bzw. welcher das zentrale Halte- bzw. Tragteil umgibt. Die mittlere Positionsversetzung der optischen Fasern bei etwa Raumtemperatur und der innere Durchmesser der Pufferrohre bzw. -schläuche sind vorzugsweise so gewählt, daß die optischen Fasern eine generell gleichförmige Dämpfung bis herab zu einer Temperatur von wenigstens vorbestimmter Minimumtemperatur, wie etwa -40ºC, haben. Die mittlere Positionsversetzung ist vorzugsweise zwischen etwa 1% und etwa 49% des Innendurchmessers eines Pufferrohrs bzw. -schlauchs:
Die mittlere Positionsversetzung der optischen Fasern bei etwa Raumtemperatur und der Innendurchmesser der Pufferrohre bzw. -schläuche definieren außerdem vorzugsweise eine Beabstandung zwischen den optischen Fasern und einem benachbarten inneren Teil der Pufferrohre bzw. -schläuche. Diese Beabstandung zwischen den optischen Fasern und dem benachbarten inneren Teil eines Pufferrohrs bzw. -schlauchs sieht ein vorbestimmtes Dehnungsfenster bzw. einen vorbestimmten Dehnungsbereich für das faseroptische Kabel vor.
Vorzugsweise sind die mittlere Positionsversetzung der optischen Fasern bei Raumtemperatur und der Innendurchmesser der Pufferrohre bzw. -schläuche so gewählt, daß die optischen Fasern eine generell gleichförmige Dämpfung haben und nicht übermäßiger Beanspruchung bzw. Dehnung bis hinauf zu einer Temperatur von wenigstens 70ºC und wenn das Kabel unter einer Zugbelastung von bis zu 600 Pound plaziert ist, ausgesetzt sind.
Die Pufferrohre bzw. -schläuche und der Schutzmantel sind typischerweise Kunststoff, und das zentrale Halte- bzw. Tragteil besteht generell aus wenigstens einem Metalldraht oder einem dielektrischen Material. Die Pufferrohre bzw. -schläu che haben außerdem eine vorbestimmte kreisförmige Querschnittsform.
Die Pufferrohre bzw. -schläuche sind vorzugsweise umfangsmäßig um das zentrale Halte- bzw. Tragteil in Seite-an-Seite- Beziehung positioniert. In einer Ausführungsform ist die Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen in wenigstens zwei Schichten um das zentrale Halte- bzw. Tragteil positioniert. Die Pufferrohre bzw. -schläuche sind außerdem generell entweder in einem reversierten oszillierenden schrauben- bzw. spiralförmigen Verlegemuster oder in einem schrauben- bzw. spiralförmigen Verlegemuster um das zentrale Halte- bzw. Tragteil herum angeordnet.
Weiter weist das faseroptische Kabel der vorliegenden Erfindung in einer Ausführungsform wenigstens ein sich in Längsrichtung erstreckendes Füllelement auf, welches das zentrale Halte- bzw. Tragteil umgibt.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel einen langgestreckten geschlitzten Kern. Der langgestreckte geschlitzte Kern umgibt vorzugsweise das zentrale Halte- bzw. Tragteil und begrenzt wenigstens einen sich generell in Längsrichtung erstreckenden Schlitz. Der Schlitz seinerseits begrenzt bzw. definiert den Kanal zum Aufnehmen von wenigstens einer optischen Faser.
Ein Verfahren, welches ein Aspekt der Erfindung ist, ist im Anspruch 17 definiert.
Eine Einrichtung gemäß der Erfindung ist im Anspruch 28 definiert. Die Einrichtung zum Herstellen eines faseroptischen Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt vorzugsweise auch ein Extrusionsmittel zum Extrudieren eines Schutzmantels um die Pufferrohre bzw. -schläuche, die um das zentrale Halte- bzw. Tragteil herum positioniert sind.
Eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines faseroptischen Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte des Anordnens von wenigstens einer optischen Faser innerhalb jedes Kanals so, daß die Länge der optischen Fasern geringer als die Länge des jeweiligen Kanals ist. In einem Aspekt dieser Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung wird Spannung auf die optischen Fasern angewandt, während die optischen Fasern in jeweiligen Kanälen angeordnet werden. Die Spannung dehnt die optischen Fasern elastisch relativ zu dem Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel. Wenn die optischen Fasern einmal um das zentrale Halte- bzw. Tragteil herum positioniert sind, wird die Spannung der Faser gelöst, und die optischen Fasern verschieben sich radial einwärts von der Kanalachse nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil zu, so daß die mittlere Positionsversetzung bei etwa Raumtemperatur hergestellt wird. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines faseroptischen Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung werden jeweilige Kanäle durch Pufferrohre bzw. -schläuche begrenzt, von denen jedes bzw. jeder um wenigstens eine optische Faser extrudiert ist. Die extrudierten Pufferrohre bzw. -schläuche werden dann schnellgekühlt. Aufgrund der Schnellkühlung wird die Kontraktion der Pufferrohre bzw. -schläuche derart verzögert, daß die optischen Fasern relativ zu den Pufferrohren bzw. -schläuchen elastisch gedehnt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines in der Luft installierten faseroptischen Kabels, das ein verlängertes Kontraktionsfenster bzw. einen verlängerten Kontraktionsbereich gemäß der Erfindung hat.
Fig. 2 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht eines Endteils eines faseroptischen Kabels gemäß der Erfindung.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des faseroptischen Kabels der Fig. 2, gesehen längs den Linien 3-3.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform des faseroptischen Kabels der vorliegenden Erfindung, welches zwei Schichten von Pufferrohren bzw. -schläuchen um ein zentrales Halte- bzw. Tragteil herum aufweist.
Fig. 5 ist eine Seitenaufrißansicht eines Teils eines faseroptischen Kabels der Erfindung, wobei der äußere Schutzmantel entfernt ist, um die Pufferrohre bzw. -schläuche zu veranschaulichen, welche in einem reversiert oszillierenden spiral- bzw. schraubenförmigen Verlegemuster positioniert sind.
Fig. 6 ist eine Seitenaufrißansicht eines Teils eines faseroptischen Kabels der Erfindung, wobei der äußere Schutzmantel entfernt ist, um die Pufferrohre bzw. -schläuche zu veranschaulichen, die in einem spiral- bzw. schraubenförmigen Verlegemuster positioniert sind.
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des faseroptischen Kabels der vorliegenden Erfindung, welche die radial auswärtige Bewegung der optischen Fasern während der Zusammenziehung des faseroptischen Kabels, wie bei relativ niedrigen Temperaturen, veranschaulicht.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des faseroptischen Kabels der vorliegenden Erfindung, welche die radial einwärtige Bewegung der optischen Fasern während der Ausdehnung des faseroptischen Kabels, wie bei relativ hohen Temperaturen, veranschaulicht.
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht eines faseroptischen Kabels der vorliegenden Erfindung, welches einen geschlitzten Kern umfaßt, der sich in Längsrichtung erstreckende Kanäle zum Aufnehmen von einer oder mehreren optischen Fasern begrenzt.
Fig. 10 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Herstellen eines faseroptischen Kabels gemäß der Erfindung.
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer anderen Einrichtung zum Herstellen eines faseroptischen Kabels gemäß der Erfindung.
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht der Verdrill- bzw. Verseileinrichtung für das Positionieren der Pufferrohre bzw. -schläuche um ein zentrales Halte- bzw. Tragteil, und zwar gesehen längs den Linien 12-12 der Fig. 11.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird nun nachstehend umfassender unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen verwirklicht werden und sollte nicht so betrachtet werden, als sei sie auf die hier gegebenen Ausführungsformen beschränkt; vielmehr sind diese Ausführungsformen dazu vorgesehen, daß diese Offenbarung sorgfältig und vollständig ist und denm Fachleuten das Ausmaß der Erfindung umfassend vermittelt. Gleiche bzw. gleichartige Bezugszeichen beziehen sich überall auf gleiche bzw. gleichartige Elemente. Die Hinzufügung eines Strichs wird benutzt, um gleiche bzw. gleichartige Elemente in alternativen Ausführungsformen anzugeben.
Es sei nun auf die Fig. 1-3 Bezug genommen, worin ein faseroptisches Kabel 10 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist. Das faseroptische Kabel 10 liefert eine optische Signalübertragung mit einer generell gleichförmigen Dämpfung über einen vorbestimmten Bereich von Temperaturen, wenn es Zugbelastungen bis zu einer vorbestimmten maximalen Belastung ausgesetzt wird. Das faseroptische Kabel 10 ist so veranschaulicht, daß es in der Luft so installiert ist, daß es sich zwischen Leitungsmasten oder Trägern 12 der öffentlichen Versorgung erstreckt, so daß das Kabel variierenden Wetterbedingungen ausgesetzt ist. Ein typisches in der Luft installiertes faseroptisches Kabel 10 wird für Ferntelefonverbindungen oder Kabelfernsehen, wie als ein Verteilungs- oder Fernleitungskabel, verwendet. Demgemäß ist ein solches in der Luft installiertes faseroptisches Kabel 10 typischerweise um ein Tragkabel (nicht veranschaulicht) geschlagen oder verdrillt, welches typischerweise aus einer Mehrzahl von Stahldrähten besteht, die das Kabel tragen. Obwohl das Kabel 10 der vorliegenden Erfindung als in der Luft installiert veranschaulicht ist, kann das Kabel auch vergraben sein, wie in einem Kanal.
Das faseroptische Kabel 10 weist ein langgestrecktes, sich in Längsrichtung erstreckendes zentrales Halte- bzw. Tragteil 14 und ein Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel zum Definieren bzw. Begrenzen eines Kanals generell in Längsrichtung benachbart dem zentralen Halte- bzw. Tragteil auf. Jeder Kanal definiert seinerseits eine Kanalachse. Wie vielleicht am besten in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist eine Ausführungsform des faseroptischen Kabels 10 ein faseroptisches Kabel mit verseilten bzw. verdrillten Pufferrohren bzw. -schläuchen, welches ein zentrales Halte- bzw. Tragteil 14 und wenigstens ein sich in Längsrichtung erstreckendes Kunststoffpufferrohr 16 bzw. wenigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Kunststoffpufferschlauch 16, das bzw. der das zentrale Halte- bzw. Tragteil umgibt, umfaßt. Jedes Pufferrohr bzw. jeder Pufferschlauch definiert eine Pufferrohr- bzw. -schlauchachse 18, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Außerdem ist wenigstens eine optische Faser 20 in einer lose gepufferten Beziehung innerhalb jedes der Pufferrohre 16 bzw. innerhalb von jedem der Pufferschläuche 16 positioniert. Die opti schen Fasern haben eine mittlere Positionsversetzung in einer Richtung, die sich radial einwärts von der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse 18 nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14 zu erstreckt, bei etwa Raumtemperatur, d.h. über den Bereich der Temperaturen von etwa 20ºC bis etwa 26ºC. Das faseroptische Kabel 10 kann außerdem einen Kunststoffschutzmantel 22 umfassen, der die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 umgibt.
Aufgrund der Materialien, aus denen das Kabel hergestellt ist, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der optischen Fasern typischerweise geringer als der effektive Wärmeausdehnungskoeffizient αEFF der anderen Kabelkomponenten. Mit anderen Worten heißt das, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient der optischen Fasern 20 typischerweise geringer als wenigstens einer der jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem wenigstens einen Pufferrohr bzw. -schlauch 16, dem Schutzmantel 22 und dem zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 ist.
Demgemäß erhöht bei etwa Raumtemperatur die mittlere Positionsversetzung ds der optischen Fasern innerhalb eines Pufferrohrs bzw. -schlauchs in der Richtung, die sich generell radial einwärts von der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse 18 nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14 zu erstreckt, das thermische Kontraktionsfenster bzw. den thermischen Kontraktionsbereich des faseroptischen Kabels 10 der vorliegenden Erfindung bezüglich eines konventionellen faseroptischen Kabels, in dem sich die mittlere Position der optischen Fasern längs der Kanalachse, wie der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse, erstreckt. Das thermische Kontraktionsfenster bzw. der thermische Kontraktionsbereich des faseroptischen Kabels 10 wird durch Versetzung der mittleren Position der optischen Fasern 20 radial nach einwärts von der Pufferrohr bzw. -schlauchachse 18 nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14 zu erhöht, da den optischen Fasern dadurch zusätzlicher Raum zur Verfügung gestellt wird, um sich darin beim Zusammenziehen des faseroptischen Kabels, wie bei relativ niedrigen Temperaturen, radial nach auswärts zu verschieben.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient der optischen Fasern ist geringer als der effektive Wärmeausdehnungskoeffizient αEFF der anderen Kabelkomponenten aufgrund der Eigenschaften der Materialien, aus denen diese anderen Kabelkomponenten bestehen. Zum Beispiel sind die optischen Fasern 20 generell Glas mit einer Schutzpolymerbeschichtung darauf, während die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 und der Schutzmantel 22 typischerweise Kunststoff sind. Spezieller ist es so, daß der Schutzmantel 22 Polyethylen sein kann, wie leicht von dem Fachmann zu verstehen ist. Das Pufferrohr bzw. der Pufferschlauch 16 kann auch ein thermoplastisches Polymer sein, wie Polybutylenterephthalat, Acetal oder Polypropylen.
Außerdem ist das zentrale Halte- bzw. Tragteil vorzugsweise ein Stab, ein Draht oder ein Strang aus Drähten aus einem Material, das einen relativ hohen Dehnungskoeffizienten hat, wie Stahl oder verstärktes dielektrisches Material, wie glas- oder aramidverstärkter Kunststoff. Obwohl nicht dargestellt, kann das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 außerdem eine Kunststoffabdeckung aufweisen, wie dem Fachmann bekannt ist.
Aufgrund der Unterschiede in den jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten kommt es dazu, daß sich die optischen Fasern 20 weniger als die anderen Kabelkomponenten ausdehnen und zusammenziehen. Demgemäß müssen sich die optischen Fasern 20 innerhalb der verdrillten bzw. verseilten Pufferrohre bzw. -schläuche 16 verschieben, um die Differenzen in der Ausdehnung und Zusammenziehung des Kabels zu kompensieren.
Wie in Fig. 3 veranschaulicht ist, haben die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 generell eine vorbestimmte kreisförmige Querschnittsform. Außerdem sind die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 generell umfangsmäßig um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 in Seite-an-Seite-Beziehung positioniert. In anderen Ausführungsformen sind die Pufferrohre bzw. -schläuche 16' in zwei oder mehr Schichten um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14' herum positioniert. Zum Beispiel umfaßt, wie in Fig. 4 veranschaulicht ist, eine alternative Ausführungsform eines faseroptischen Kabels 10', eine erste oder innere Schicht aus sechs Pufferrohren bzw. -schläuchen 16', die umfangsmäßig um ein zentrales Halte- bzw. Tragteil 14' in Seite-an-Seite-Beziehung positioniert sind. Es kann außerdem eine zweite Schicht aus zwölf Pufferrohren bzw. -schläuchen 16' umfangsmäßig um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14' und die erste Schicht aus Pufferrohren bzw. -schläuchen in Seite-an- Seite-Beziehung positioniert sein. Die anderen Elemente der Ausführungsform dieses faseroptischen Kabels 10' sind unter Zusatz eines Strichs bezeichnet und sind gleichartig jenen, die hier mit Bezug auf die erste veranschaulichte Ausführungsform erörtert sind. Wie vom Fachmann leicht zu verstehen ist, sind faseroptische Kabel, welche zwei oder mehr Schicht von Pufferrohren bzw. -schläuchen umfassen, generell Hochfaserzahlkabel, welche eine große Anzahl von optischen Fasern, wie z.B. 216 optische Fasern, aufweisen.
Das faseroptische Kabel 10 der vorliegenden Erfindung kann außerdem ein oder mehrere Füllelemente 17 aufweisen. Wie in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht ist, bestehen die Füllelemente 17 generell aus einem Kunststoffmaterial und sind typischerweise im viesentlichen von der gleichen Größe und Form wie die Pufferrohre bzw. -schläuche 16. In den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 sind die Füllelemente 17 und die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 umfangsmäßig um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 in Seite-an-Seite-Beziehung positioniert. Obwohl die Füllelemente 17 als massive Stäbe bzw. Stangen gezeigt sind, können die Füllelemente auch rohr- bzw. schlauchförmig sein, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Die Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen 16 ist vorzugsweise um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 verseilt bzw. verdrillt. Ein Bindemittel bzw. Verbinder 23, wie ein Garn, ist typischerweise um die Pufferrohre bzw. -schläuche gewickelt, um die Pufferrohre bzw. -schläuche an dem zentra len Halte- bzw. Tragteil 14 zu befestigen, damit die Handhabung während der Herstellung erleichtert wird. Wie in Fig. 2 veranschaulicht ist, kann das Bindemittel bzw. der Verbinder 23 eine oder mehrere Wicklungen aus Garn aufweisen, die spiralig um die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 verseilt bzw. verdrillt sind. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, hat ein faseroptisches Kabel 10', das eine erste und zweite Schicht aus Pufferrohren bzw. -schläuchen 16' und Füllelementen 17' aufweist, vorzugsweise ein erstes und zweites Bindemittel 23', das um die erste bzw. zweite Schicht verseilt bzw. verdrillt ist. Wie vom Fachmann leicht zu verstehen ist, sind die Pufferrohre bzw. -schläuche 16' und die Füllelemente 17, wenn welche vorhanden sind, bei einer Ausführungsform der Erfindung in einem reversierten oszillierenden schrauben- bzw. spiralförmigen Verlegemuster angeordnet, wie in Fig. 5 veranschaulicht ist. In einer anderen Ausführungsform können die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 und die Füllelemente 17, wenn überhaupt welche vorgesehen sind, in einem schrauben- bzw. spiralförmigen Verlegemuster um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 herum angeordnet sein, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
Wie außerdem leicht vom Fachmann auf dem Kabelgebiet zu verstehen ist, weist das faseroptische Kabel 10 gemäß der Erfindung vorzugsweise auch sich in Längsrichtung erstreckende Mittel, um dem Kabel Zugfestigkeit zu verleihen, auf, wie ein oder mehrere spiral- oder schraubenförmig gewickelte Aramidgarne 24, z.B. KEVLAR®-Garn, das von duPont erhältlich ist, welche die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 umgeben. Die sich in Längsrichtung erstreckenden Festigkeitsmittel können durch andere Materialien vorgesehen sein, wie eine Vielfalt an Garnen, einschließlich beispielsweise Glasgarnen, Metalldraht, Strängen von Metalldrähten, Glasrovings oder aramid- oder glasverstärkte Kunststoffstäbe bzw. -stangen.
Außerdem weist das faseroptische Kabel 10 auch eine Metallbewehrungsschicht 26 auf, welche die sich in Längsrichtung er streckenden Festigkeitsmittel 24 umgibt. Die umgebende Metallbewehrungsschicht 26 sieht einen zusätzlichen Schutz für das Kabel vor und ist vorzugsweise gewellt bzw. gerieft bzw. geriffelt, um es dem faseroptischen Kabel 10 zu ermöglichen, sich zu biegen. Die sich in Längsrichtung erstreckenden Festigkeitsmittel können außerdem eines oder mehrere Festigkeitsteile umfassen, die sich in Längsrichtung längs der Pufferrohre bzw. -schläuche 16 und außerhalb der Bewehrungsschicht 26 erstrecken. Die Festigkeitsteile können ein Paar von gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten massiven Stahldrähten, nicht gezeigt, sein, welche einen vorbestimmten Durchmesser haben, um dem Kabel Festigkeit zu verleihen, damit es Zugspannung und Biegekräften widersteht. Außerdem kann sich eine Reißleine 28 in Längsrichtung unter der Bewehrungsschicht 26 erstrecken, um das Entfernen der Bewehrungsschicht 26 und des Schutzmantels 22 zu erleichtern.
Die Fig. 7 veranschaulicht in einem querverlaufenden Querschnitt einen Teil eines faseroptischen Kabels 10 mit verseilten bzw. verdrillten Pufferrohren bzw. -schläuchen gemäß der vorliegenden Erfindung, die zwei Pufferrohre bzw. -schläuche 16 veranschaulicht, welche auf entgegengesetzten Seiten des zentralen Halte- bzw. Tragteils 14 positioniert sind. Der Schutzmantel 22 und die anderen Pufferrohre bzw. -schläuche 16 sind in Fig. 7 nicht dargestellt worden, um die mittlere Positionsversetzung ds der optischen Fasern 20 eines faseroptischen Kabels der Erfindung und die Bewegung jener optischen Fasern beim Zusammenziehen des faseroptischen Kabels 10 klarer zu veranschaulichen. Die Anordnung der optischen Fasern 20 mit der mittleren Positionsversetzung bei etwa Raumtemperatur ist in Fig. 7 durch die gestrichelten Linien veranschaulicht. Die ausgezogenen Linien zeigen die Position der optischen Fasern 20 während thermisch induzierter Zusammenziehung des Kabels 10.
Die mittlere Positionsversetzung ds der optischen Fasern 20 in einer Richtung, die sich radial nach einwärts von der Puf ferrohr- bzw. -schlauchachse 18 nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14 zu erstreckt, kann wie folgt berechnet werden:
worin D der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen den Pufferrohr- bzw. -schlauchachsen 18 von entgegengesetzten Pufferrohren bzw. -schläuchen 16 ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist; und P ist die Abstands- bzw. Steigungslänge der spiral- bzw. schraubenförmig gewickelten Pufferrohre bzw. -schläuche. Außerdem basiert &epsi; auf der Differenz in der Länge der optischen Fasern 20 und der Pufferrohre bzw. -schläuche 16. Spezieller wird E berechnet als:
worin LB die Länge der Pufferrohre bzw. -schläuche 16 ist, und LF ist die Länge der optischen Fasern 20. Für faseroptische Kabel 10, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, in welchem Spannung auf die Pufferrohre bzw. -schläuche während der Herstellung des faseroptischen Kabels angewandt wird, ist &epsi; auch in Relation zu der Dehnung der Pufferrohre bzw. -schläuche 16, wie nachstehend detaillierter beschrieben ist und von der Gleichung (3) oben reflektiert wird.
Der Mitte-zu-Mitte-Abstand D kann basierend auf dem Durchmesser des mittigen Halte- bzw. Tragteils 14 und der Pufferrohre bzw. -schläuche 16 berechnet werden. Der Durchmesser des zentralen Halte- bzw. Tragteils 14 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 3,0 mm und 4,0 mm und ist mehr bevorzugt 3,3 mm. Demgemäß ist für ein faseroptisches Kabel 10, das eine einzi ge Schicht aus Pufferrohren bzw. -schläuchen 16 aufweist, von denen jedes bzw. jeder einen Außendurchmesser von etwa 3,0 mm hat, welche das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 umgibt, der bevorzugte Mitte-zu-Mitte = Abstand D der Pufferrohr- bzw. -schlauchachsen von entgegengesetzten Pufferrohren bzw. -schläuchen etwa 6,30 mm.
Außerdem ist die Abstands- bzw. Steigungslänge P eines faseroptischen Kabels 10 mit verdrillten bzw. verseilten Pufferrohren bzw. -schläuchen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise im Bereich zwischen 90 mm und 180 mm, und mehr bevorzugt ist die Abstands- bzw. Steigungslänge P für ein faseroptisches Kabel, das eine einzige Schicht von Pufferrohren bzw. -schläuchen 16 hat, welche das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 umgeben, zwischen 90 mm und 120 mm.
Wie oben beschrieben worden ist, ist das Kontraktionsfenster bzw. der Kontraktionsbereich eines faseroptischen Kabels als der maximale Betrag definiert, um den sich das Kabel zusammenziehen kann, ohne daß die optischen Fasern übermäßig gebogen werden und die Dämpfung der optischen Signalübertragung signifikant erhöht wird. Für ein konventionelles faseroptisches Kabel, in dem die mittlere Position der optischen Fasern längs der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse ist, kann das Kontraktionsfenster bzw. der Kontraktionsbereich &epsi;c berechnet werden als:
worin dc der Abstand ist, um welchen sich eine optische Faser in einer Richtung radial nach auswärts aus der mittleren axialen Position vor dem Berühren der Wand des Pufferrohrs bzw. -schlauchs bewegen kann.
Im Gegensatz hierzu kann für ein faseroptisches Kabel 10 der vorliegenden Erfindung, das ein verlängertes thermisches Kontraktionsfenster bzw. einen verlängerten thermischen Kontraktionsbereich hat, das verlängerte thermische Kontraktionsfenster &epsi;'~ bzw. der verlängerte thermische Kontraktionsbereich &epsi;'c berechnet werden als:
Demgemäß ist das thermische Kontraktionsfenster bzw. der thermische Kontraktionsbereich des faseroptischen Kabels 10 der vorliegenden Erfindung größer als das Kontraktionsfenster bzw. der Kontraktionsbereich eines konventionellen faseroptischen Kabels und sieht genügend Raum für die optischen Fasern 20 zum Verschieben radial nach auswärts weg von dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14 vor, um eine optische Signalübertragung mit einer generell gleichförmigen Dämpfung bis herab zu wenigstens einer vorbestimmten Minimumtemperatur zu liefern. Die radial auswärtige Bewegung der optischen Fasern 20 des Kabels 10 der vorliegenden Erfindung, wie bei relativ niedrigen Temperaturen, ist in Fig. 7 veranschaulicht.
Es sei nun zusätzlich auf Fig. 8 Bezug genommen, wonach die mittlere Positionsversetzung ds der optischen Fasern 20 bei etwa Raumtemperatur und der Innendurchmesser der Pufferrohre- bzw. -schläuche 16 außerdem vorzugsweise einen Abstand zwischen den optischen Fasern und einem benachbarten inneren Teil bzw. Bereich des Pufferrohrs bzw. -schlauchs definieren. Demgemäß wird ein vorbestimmtes Dehnungsfenster bzw. ein vorbestimmter Dehnungsbereich für das faseroptische Kabel 10 der Erfindung vorgesehen, so daß sich die optischen Fasern 20 radial einwärts nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14 zu bei einer Dehnung des faseroptischen Kabels 10, wie bei Anwendung einer Zugkraft auf das Kabel, verschieben können.
Das Dehnungsfenster bzw. der Dehnungsbereich &epsi;e eines konventionellen faseroptischen Kabels, in dem sich die mittlere Position der optischen Faser längs der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse erstreckt, kann berechnet werden als:
worin de die radial einwärtige Strecke ist, um die sich eine optische Faser aus der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse verschieben kann, bevor sie die Wand des Pufferrohrs bzw. -schlauchs kontaktiert.
Das Dehnungsfenster &epsi;'e bzw. der Dehnungsbereich &epsi;'e des Kabels 10 der vorliegenden Erfindung kann berechnet werden als:
Demgemäß ist das Dehnungsfenster &epsi;'e bzw. der Dehnungsbereich &epsi;'e des faseroptischen Kabels 10 der vorliegenden Erfindung geringer als das Dehnungsfenster 8e bzw. der Dehnungsbereich 6e eines konventionellen faseroptischen Kabels 10. Jedoch stellt das Dehnungsfenster &epsi;'e bzw. der Dehnungsbereich &epsi;'e des faseroptischen Kabels 10 der vorliegenden Erfindung noch genügend Raum für die optischen Fasern 20 vor der Dehnung zur Verfügung, damit sich diese bei der Dehnung des faseroptischen Kabels 10 radial nach einwärts nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14 zu verschieben können. Durch Vorsehen von genügend Raum für die optischen Fasern für das Verschieben radial nach auswärts liefert das faseroptische Kabel 10 eine Signalübertragung mit einer generell gleichförmigen Dämpfung und schützt die optischen Fasern vor unerwünschter Beanspruchung bzw. Dehnung für Kabel, die Temperaturen bis zu wenigstens einer vorbestimmten Maximaltemperatur ausgesetzt werden, wie z.B. 70ºC, und für Kabel, die einer vorbestimmten maximalen Zugbelastung ausgesetzt werden, wie z.B. 600 Pound.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der vorbestimmte Temperaturbereich, in dem das faseroptische Kabel 10 der vorliegenden Erfindung eine optische Signalübertragung mit generell gleichförmiger Dämpfung liefert, wenigstens etwa -40ºC bis etwa 70ºC. Wie der Fachmann leicht erkennt, erfährt eine optische Faser typischerweise eine vollständige Störung oder einen Verlust der Signalübertragung, wenn die Faser gebrochen wird, wie durch übermäßige Dehnung. In entsprechender Weise erfährt eine optische Faser eine scharfe Erhöhung in der Dämpfung, wenn die Faser, wie durch Zusammenziehung des Kabels 10, derart gebogen wird, daß der Biegeradius der optischen Faser geringer als ein vorbestimmter zulässiger Minimumbiegeradius für die Faser ist. Demgemäß werden für ein faseroptisches Kabel 10, das eine vorbestimmte Anzahl von optischen Fasern von einer vordefinierten Größe hat, aus Materialien besteht, welche vorbestimmte Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, und Pufferrohre bzw. -schläuche hat, die das zentrale Halte- bzw. Tragteil gemäß einem bekannten Muster umgeben, die mittlere Positionsversetzung der optischen Fasern 20 bei etwa Raumtemperatur und der Innendurchmesser des Pufferrohrs bzw. -schläuchs 16 vorzugsweise so gewählt, daß die optische Faser eine generell gleichförmige Dämpfung bis herab zu einer Temperatur von wenigstens einer vorbestimmten Minimumtemperatur hat, wie etwa -40ºC. Die mittlere Positionsversetzung der optischen Fasern 20 bei etwa Raumtemperatur und der Innendurchmesser des Pufferrohrs bzw. -schlauchs 16 eines solchen Kabels 10 werden außerdem vorzugsweise so gewählt, daß die optischen Fasern 20 eine generell gleichförmige Dämpfung bis zu wenigstens einer vorbestimmten Maximumtemperatur häben, wie etwa 70ºC, und wenn das Kabel bis zu wenigstens einer vorbestimmten Maximumzugbelastung ausgesetzt wird, wie z.B. etwa 600 Pound.
Mehr im besonderen wird die mittlere Positionsversetzung der optischen Fasern 20 eines solchen Kabels 10 vorzugsweise aus dem Bereich von etwa 1% bis etwa 49%, und mehr bevorzugt aus dem Bereich von etwa 4% bis etwa 20% des inneren Durchmessers des Pufferrohrs bzw. -schlauchs 16 gewählt, in welchem die optischen Fasern angeordnet sind, um eine optische Signalübertragung mit generell gleichförmiger Dämpfung vorzusehen. In einer Ausführungsform haben die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 vorzugsweise einen inneren Durchmesser zwischen angenähert 0,5 mm und 10,0 mm, und sie haben mehr bevorzugt einen inneren Durchmesser von 2,0 mm. Demgemäß ist für ein Pufferrohr bzw. einen Pufferschlauch 16, das bzw. der einen inneren Durchmesser zwischen etwa 0,5 mm und 10,0 mm hat, die mittlere Positionsversetzung ds der optischen Fasern vorzugsweise zwischen 0,005 mm und 4,9 mm, und sie ist mehr bevorzugt zwischen 0,02 mm und 2,0 mm. Spezieller ist es so, daß für ein Pufferrohr bzw. einen Pufferschlauch 16, das bzw. der einen inneren Durchmesser von 2,0 mm hat, die mittlere Positionsversetzung ds der optischen Fasern 20 generell zwischen etwa 0,08 mm und 0,4 mm ist. Außerdem ist der Außendurchmesser eines Pufferrohrs bzw. -schlauchs 16, das bzw. der einen Innendurchmesser von 2,0 mm hat, vorzugsweise zwischen 2,5 mm und 3,5 mm, und er ist mehr bevorzugt etwa 3,0 mm.
Wie in Fig. 9 veranschaulicht ist, kann das faseroptische Kabel 10 der vorliegenden Erfindung ein faseroptisches Kabel 10" mit geschlitztem Kern sein, das einen langgestreckten Kern 15" aufweist, welcher typischerweise aus einem Kunststoffmaterial besteht, das generell um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14" extrudiert ist. Der Kern 15" definiert bzw. begrenzt einen oder mehrere nach auswärts mündende, sich generell in Längsrichtung erstreckende Schlitze 19". Diese Schlitze 19" definieren bzw. begrenzen die Kanäle, welche eine oder mehrere optische Fasern 20" aufnehmen. Außerdem definieren die Schlitze 19" eine sich generell in Längsrichtung erstreckende Schlitzachse 21". Wie dem Fachmann bekannt ist, können die Schlitze 19" in dem Kern 15" gemäß einer Anzahl von Mustern, wie z.B. einem schrauben- bzw. spiralförmigen Muster oder einem reversierten oszillierenden spiral- bzw. schraubenförmigen Verlegemuster definiert werden.
Wie oben beschrieben ist, kommt es dazu, daß sich die optischen Fasern 20" typischerweise weniger als die anderen Kabelkomponenten, unter Einschluß des geschlitzten Kerns 15", zusammenziehen und ausdehnen. Demgemäß werden gemäß der vorliegenden Erfindung die optischen Fasern 20" in einer Richtung positioniert, die sich radial einwärts von der Schlitzachse 21" erstreckt, welche durch jeden jeweiligen Schlitz 19" definiert ist. Demgemäß wird das thermische Kontraktionsfenster bzw. der thermische Kontraktionsbereich des Kabels 10", welches einen geschlitzten Kern 15" hat, in einer gleichartigen Weise erhöht, wie es jene ist, die oben mit Bezug auf ein faseroptisches Kabel mit verseilten bzw. verdrillten Pufferrohren bzw. -schläuchen beschrieben worden ist.
Obwohl der in Fig. 9 veranschaulichte geschlitzte Kern 15" ein zentrales Halte- bzw. Tragteil 14" umgibt, können andere Ausführungsformen des faseroptischen Kabels 10" mit geschlitztem Kern ein zentrales Halte- bzw. Tragteil aufweisen, welches integral mit dem geschlitzten Kern ausgebildet oder extrudiert ist. Zum Beispiel kann ein faseroptisches Kabel 10" mit geschlitztem Kern einen integralen geschlitzten Kern aufweisen, von dem ein Teil das zentrale Halte- bzw. Tragteil bildet.
Das Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels 10, wie entweder eines faseroptischen Kabels mit verseilten bzw. verdrillten Pufferrohren bzw. -schläuchen oder mit geschlitztem Kern, das ein verlängertes Kontraktionsfenster bzw. einen verlängerten Kontraktionsbereich gemäß dieser Erfindung hat, umfaßt den Schritt des Positionierens von wenigstens einer optischen Faser 20 in wenigstens einem Kanal, der durch das Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel so definiert bzw. begrenzt ist, daß die optischen Fasern des auf diese Weise ausgebildeten Kabels eine mittlere Positionsversetzung in einer Richtung, die sich generell radial einwärts von der Kanalachse nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14 zu erstreckt, bei etwa Raumtemperatur haben.
Gemäß einem Aspekt dieses Verfahrens, das sich auf die Herstellung eines faseroptischen Kabels mit verseilten bzw. verdrillten Pufferrohren bzw. -schläuchen bezieht, umfaßt der Schritt des Positionierens der optischen Faser den Schritt des Anordnens von wenigstens einer optischen Faser 20 innerhalb jedes Pufferrohrs bzw. -schlauchs 16. Jedes Pufferrohr bzw. jeder Pufferschlauch 16 wird seinerseits danach um ein zentrales Halte- bzw. Tragteil 14 positioniert oder verseilt bzw. verdrillt. Die optischen Fasern 20, die in den Pufferrohren bzw. -schläuchen 16 gemäß diesem Verfahren angeordnet werden, sind kürzer als die Länge der jeweiligen Pufferrohre bzw. -schläuche, derart, daß die optischen Fasern, wenn die Pufferrohre bzw. -schläuche einmal um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 herum positioniert sind, eine mittlere Positionsversetzung ds in einer Richtung, die sich radial einwärts von der jeweiligen Pufferrohr- bzw. -schlauchachse 18 nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil zu erstreckt, bei etwa Raumtemperatur haben.
Alternativ können faseroptische Kabel 10" mit geschlitztem Kern gemäß diesem Aspekt des Verfahrens dadurch hergestellt werden, daß eine oder mehrere optische Fasern 20" in wenigstens einem Schlitz 19", der durch den geschlitzten Kern 15" definiert bzw. begrenzt ist, angeordnet werden. Die gemäß diesem Aspekt des Verfahrens in den Schlitzen 19" angeordneten optischen Fasern sind auch kürzer als die Länge der Schlitze, gemessen längs der Schlitzachse 21", derart, daß die optischen Fasern eine mittlere Position haben, die sich radial einwärts von der Schlitzachse 21" nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14" zu bei etwa Raumtemperatur erstreckt.
Eine Ausführungsform dieses Aspekts des Verfahrens zum Herstellen eines faseroptischen Kabels 10, in welchem die optischen Fasern 20 kürzer als die jeweiligen Kanäle sind, umfaßt den Schritt des Anwendens von Spannung auf die optischen Fasern 20 während des Anordnungsschritts, um die optischen Fasern 20 elastisch derart zu dehnen, daß die Fasern unter Beanspruchung bzw. Dehnung oder Spannung relativ zu dem jeweiligen Pufferrohr bzw. -schlauch 16 oder dem geschlitzten Kern 15" sind. Demgemäß nehmen die optischen Fasern während des Positionierens der Pufferrohre bzw. -schläuche 16 um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 oder während des Positionierens der optischen Fasern 20" in den durch einen geschlitzten Kern 15" definierten Schlitzen 19" die mittlere Positionsversetzung radial einwärts von der Kanalachse an, um die darauf angewandte Spannung zu entspannen.
Eine Einrichtung 30 zum Anwenden von Spannung auf die optischen Fasern 20, welche innerhalb eines Pufferrohrs bzw. -schlauchs 16 angeordnet werden, ist in Fig. 10 veranschaulicht. Wie gezeigt ist, können die optischen Fasern 20 von einer Mehrzahl von Zuführungsspulen 32 für optische Fasern durch einen Extruder 34 gezogen werden, in dem ein Pufferrohr bzw. -schlauch 16 um die optischen Fasern 20 herum extrudiert wird. Wie es dem Fachmann bekannt ist, geht das extrudierte Pufferrohr 16 bzw. der extrudierte Pufferschlauch, das bzw. der die optischen Fasern 20 enthält, generell durch ein Kühlmittel 36 hindurch, wie einen Tank, der relativ kühles Wasser hat, um das Pufferrohr bzw. den Pufferschlauch zu verfestigen, bevor es bzw. er auf eine Aufnahmespule 38 gewickelt wird. Jede Zuführungsspule 32 für optische Faser weist vorzugsweise Mittel zum Einstellen der Spannung auf, unter der die optischen Fasern von den Zuführungsspulen 32 für optische Faser abgezogen werden. Durch Erhöhen der Spannung an den Zuführungsspulen 32 für optische Fasern, wie von den 30g bis 80g, Spannung, welche typischerweise auf optische Fasern an gewandt wird, z.B. auf 100g, wird die elastische Dehnung der optischen Fasern 20 erhöht.
Eine andere Ausführungsform dieses Aspekts des Verfahrens zum Herstellen eines faseroptischen Kabels 10 mit verseilten bzw. verdrillten Pufferrohren bzw. -schläuchen umfaßt den Schritt der Schnellkühlung des Pufferrohrs bzw. -schlauchs 16 nachfolgend auf dessen Extrusion um die optischen Fasern 20. Das extrudierte Pufferrohr bzw. der extrudierte Pufferschlauch 16 kann z.B. dadurch schnellgekühlt werden, daß das Pufferrohr bzw. der Pufferschlauch in erhöhte Mengen von relativ kühlem Wasser getaucht wird. Aufgrund der Schnellkühlung des Pufferrohrs bzw. -schlauchs 16 zieht sich das Pufferrohr bzw. der Pufferschlauch nicht so signifikant zusammen, wie das konventionelle Pufferrohre bzw. -schläuche tun, welche allmählicher gekühlt werden. Daher haben, selbst wenn die optischen Fasern aufgrund der typischen Anwendung von etwa 30g bis etwa 80g an Spannung auf die Fasern etwas gedehnt werden, die optischen Fasern 20, die in den schnellgekühlten Pufferrohren bzw. -schläuchen 16 angeordnet sind, eine mittlere Positionsversetzung in einer Richtung radial einwärts in der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse 18, wenn die Pufferrohre bzw. -schläuche einmal um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 herum positioniert sind. Obwohl die vorstehenden Ausführungsformen dieses Aspekts des Verfahrens der Erfindung separat beschrieben worden sind, versteht es sich, daß erhöhte Beträge an Spannung auf die optischen Fasern 20 gleichzeitig mit der Schnellkühlung der extrudierten Pufferrohre bzw. -schläuche 16 angewandt werden können, um die Herstellung des faseroptischen Kabels 10 gemäß dieser Erfindung weiter zu steuern bzw. zu kontrollieren.
Ein zweiter Aspekt des Verfahrens zum Herstellen des faseroptischen Kabels 10 mit verseilten bzw. verdrillten Pufferrohren bzw. -schläuchen der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte des Positionierens von wenigstens einem Pufferrohr bzw. -schlauch 16 um ein zentrales Halte- bzw. Tragteil 14 und das Anwenden von Spannung auf wenigstens ein Pufferrohr bzw. wenigstens einen Pufferschlauch, um dadurch das Pufferrohr bzw. den Pufferschlauch relativ zu den darin angeordneten optischen Fasern 20 zu dehnen. Durch Dehnung der Pufferrohre bzw. -schläuche 16 erhalten die innerhalb jedes Pufferrohrs bzw. -schlauchs enthaltenen optischen Fasern 20 eine mittlere Positionsversetzung in einer Richtung, die sich radial einwärts von der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse 18 nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14 zu erstreckt, bei etwa Raumtemperatur, wenn die Pufferrohre bzw. -schläuche einmal um das zentrale Halte- bzw. Tragteil herum positioniert sind.
Eine Einrichtung 40 zum Herstellen eines faseroptischen Kabels 10 mit verseilten bzw. verdrillten Pufferrohren bzw. -schläuchen gemäß diesem zweiten Aspekt des Verfahrens ist in Fig. 11 veranschaulicht. Die Einrichtung umfaßt eine Zuführungsspule 42, von welcher das langgestreckte zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 abgezogen wird. Die Einrichtung 40 umfaßt außerdem Verseil- bzw. Verdrillmittel zum Positionieren der Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen 16 um das langgestreckte zentrale Halte- bzw. Tragteil 14. Wie in Fig. 11 und mehr im Detail in Fig. 12 veranschaulicht ist, umfaßt das Verdrill- bzw. Verseilmittel vorzugsweise eine Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung 44, durch welche das langgestreckte zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 vorwärtsbewegt wird. Die Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung 44 rotiert um das sich vorwärtsbewegende zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 derart, daß die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 von den Zuführungsspulen 46 für Pufferrohr bzw. -schlauch, die auf der Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung angebracht sind, abgezogen und um das zentrale Halte- bzw. Tragteil verseilt bzw. verdrillt werden.
Wie am besten in Fig. 12 gezeigt ist, kann die Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung 44 eine Mehrzahl von Zuführungsspulen 46 für Pufferrohre bzw. -schläuche 16 zum Verseilen bzw. Verdrillen um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 aufweisen. Die Zuführungsspulen 46 für Pufferrohr bzw. -schlauch sind typischerweise die Aufnahmespulen 38, auf welche die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 gewickelt werden, wie in Fig. 10 gezeigt ist. In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung 44 sechs Zuführungsspulen für Pufferrohre bzw. -schläuche 16 und erzeugt demgemäß ein faseroptisches Kabel 10, das eine Schicht von sechs Pufferrohren bzw. -schläuchen 16 hat, die umfangsmäßig um das zentrale Halte- bzw. Tragteil in Seite-an-Seite-Beziehung positioniert sind. Wie dem Fachmann bekannt ist, kann die Einrichtung 40 zum Herstellen eines faseroptischen Kabels 10' gemäß der Erfindung außerdem eine zweite Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung stromabwärts von der ersten Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung 44 zum Positionieren einer zweiten Schicht von Pufferrohren bzw. -schläuchen 16' um die erste Schicht von Pufferrohren bzw. -schläuchen und das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14' herum aufweisen. Alternativ kann das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 zweimal durch eine einzige Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung 44 hindurchgeführt werden, um sowohl die erste als auch die zweite Schicht aus Pufferrohren bzw. -schläuchen 16 darum herum zu verseilen bzw. zu verdrillen.
Die Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung 44 kann so ausgebildet sein, daß sie in einer einzigen Richtung rotiert, um die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 in einem spiral- bzw. schraubenförmigen Verlegemuster um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 herum zu positionieren. Alternativ kann die Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung 44 die Rotationsrichtungen periodisch umkehren, um die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 in einem reversierten oszillierenden spiral- bzw. schraubenförmigen Verlegemuster um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 herum zu positionieren.
Wie es dem Fachmann bekannt ist, können die Pufferrohre bzw. -schläuche um das zentrale Halte- bzw. Tragteil gemäß einer Anzahl von Verseilungs- bzw. Verdrillungsverfahren positioniert werden. Zum Beispiel können die Pufferrohre bzw. -schläuche durch eine reversiert oszillierende Verlegemaschine, eine Planetenverseil- bzw. -verdrilleinrichtung oder eine rohrförmige Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung, wie es jene sind, die durch Ceeco Machinary Manufacturing Limited in Concord, Ontario, Canada oder AFA Industries in Garfield, New Jersey, USA, hergestellt werden, um ein zentrales Halte- bzw. Tragteil positioniert werden.
Die Einrichtung 40 zum Herstellen des faseroptischen Kabels 10 gemäß diesem zweiten Aspekt des Verfahrens umfaßt außerdem Spannmittel 48 zum Anwenden von Spannung auf die Pufferrohre bzw. -schläuche 16, während die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 um das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14 herum positioniert werden. Demgemäß werden die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 derart gedehnt, daß die optische Faser 20 eine mittlere Positionsversetzung in einer Richtung, die sich radial einwärts von der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse 18 nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil 14 zu erstreckt, bei etwa Raumtemperatur haben, wenn die Pufferrohre bzw. -schläuche einmal um das zentrale Halte- bzw. Tragteil herum positioniert sind. Das Spannmittel 48 der Einrichtung 40 der Fig. 11 ist schematisch in Fig. 12 veranschaulicht. Zum Beispiel kann das Spannmittel 48 Steuer- bzw. Regelmittel umfassen, die mit jeder Zuführungsspule 46 für Pufferrohr bzw. -schlauch zum Steuern bzw. Regeln des Betrags an Spannung, unter welcher die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 von den Zuführungsspulen für Pufferrohr bzw. -schlauch abgezogen werden, verbunden sind.
Die Dehnung der Pufferrohre bzw. -schläuche &epsi;BT aufgrund der angewandten Spannung kann berechnet werden als:
worin E der Elastizitätsmodul für das Material ist, das im Pufferrohr bzw. -schlauch enthalten ist bzw. aus dem das Pufferrohre bzw. der Pufferschlauch besteht; DO ist der Außendurchmesser des Pufferrohrs bzw. -schlauchs und D1 ist der Innendurchmesser des Pufferrohrs bzw. -schlauchs. Zum Beispiel ist der Elastizitätsmodul für ein Pufferrohr bzw. einen Pufferschlauch, das bzw. der aus Polybutylenterephthalat besteht, 2180 N/mm² bei Raumtemperatur.
Stromabwärts von der Verseil- bzw. Verdrilleinrichtung 44 umfaßt die Einrichtung 40 zum Herstellen des faseroptischen Kabels 10 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Mittel 50 zum Herumwickeln eines Verbinders bzw. Bindemittels 23, wie eines Garns, um die Pufferrohre bzw. -schläuche 16 und das zentrale Halte- bzw. Tragteil 14, um die Pufferrohre bzw. -schläuche an das zentrale Halte- bzw. Tragteil zu binden. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die Einrichtung 40 zum Herstellen des faseroptischen Kabels gemäß der Erfindung außerdem Mittel zum Aufbringen des sich in Längsrichtung erstreckenden Festigkeitsmittels, wie einer Schicht aus Aramidgarn 24, und einer Bewehrungsschicht 26 um die Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen umfassen, wie dem Fachmann bekannt ist. Noch weiter umfaßt die Einrichtung 40 zum Herstellen des faseroptischen Kabels vorzugsweise Mittel zum Extrudieren eines Schutzmantels 22 in umgebender Beziehung zu der Bewehrungsschicht 26, der darunterliegenden Schicht aus Aramidgarn 24 und der Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen 16 vor dem Wickeln des auf diese Weise ausgebildeten faseroptischen Kabels 10 auf die Aufnahmespule 52.
Das faseroptische Kabel 10 gemäß der vorliegenden Erfindung stellt ein verlängertes Kontraktionsfenster bzw. einen verlängerten Kontraktionsbereich zum Erleichtern der optischen Signalübertragung mit einer generell gleichförmigen Dämpfung bis herab zu wenigstens einer vorbestimmten Minimumtemperatur zur Verfügung, während ein Dehnungsfenster bzw. ein Dehnungsbereich, das bzw. der die optischen Fasern vor unerwünschter Beanspruchung bis zu wenigstens einer vorbestimmten Maximumtemperatur und wenn das Kabel unter bis zu wenigstens einer vorbestimmten Maximumbelastung plaziert wird, schützt, aufrechterhalten wird. Durch Positionieren der optischen Fasern 20 in steuernder bzw. regelnder Art und Weise in einer mittleren Positionsversetzung innerhalb eines Pufferrohrs bzw. Schlauchs 16 bei etwa Raumtemperatur, um das gewünschte Kontraktionsfenster bzw. den gewünschten Kontraktionsbereich und das gewünschte Dehnungsfenster bzw. den gewünschten Dehnungsbereich vorzusehen, können die Kanäle in vielen Fällen in der Größe vermindert werden, während noch genügend Signalübertragungsleistungsfähigkeit über einen vorbestimmten Temperaturbereich aufrechterhalten wird. Demgemäß kann die Gesamtgröße des faseroptischen Kabels 10 vermindert werden. Alternativ kann die Anzahl von optischen Fasern 20, die innerhalb jedes Kanals angeordnet sind, erhöht werden, während genügend Signalübertragungsleistungsfähigkeit über einen vorbestimmten Temperaturbereich aufrechterhalten wird. Demgemäß kann die Faserzahl eines faseroptischen Kabels von einer vorbestimmten Größe erhöht werden.
In den Zeichnungen und der Beschreibung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angegeben worden, und, obwohl spezielle Bezeichnungen angewandt worden sind, werden die Bezeichnungen nur in einem allgemeinen bzw. typischen und beschreibenden Sinn verwendet und nicht zum Zweck der Beschränkung, der Bereich der Erfindung wird in den folgenden Ansprüchen angegeben.

Claims

1. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10"), das einen erweiterten thermischen Kontraktionsbereich hat, wobei das faseroptische Kabel (10, 10', 10") folgendes umfaßt:

ein langgestrecktes zentrales Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14");

ein Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel zum Begrenzen bzw. Definieren von wenigstens einem Kanal, der sich generell in Längsrichtung benachbart dem zentralen Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") erstreckt, wobei der wenigstens eine Kanal eine mittige Achse definiert und eine Länge, gemessen längs der mittigen Achse, hat; und

wenigstens eine optische Faser (20, 20', 20"), die innerhalb des wenigstens einen Kanals positioniert ist, wobei die wenigstens eine optische Faser (20, 20', 20") einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der geringer ist als der jeweilige Wärmeausdehnungskoeffizient von wenigstens einem aus dem Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel und dem langgestreckten zentralen Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14"), dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Faser (20, 20', 20") eine Länge hat, die geringer ist als die Länge des Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittels, gemessen längs der mittigen Achse, wenn das faseroptische Kabel (10, 10', 10") einmal zusammengebaut bzw. montiert ist, derart, daß jede optische Faser (20, 20', 20") eine mittlere Positionsversetzung in einer Richtung hat, die sich generell radial einwärts von der Kanalachse nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") zu erstreckt, wenn sie in einem entspannten Zustand bei etwa Raumtemperatur ist, so daß dadurch der thermische Kontraktionsbereich des faseroptischen Kabels (10, 10' 10") erweitert ist.

2. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 1, worin das Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel wenigstens ein sich in Längsrichtung erstreckendes Pufferrohr (16, 16') bzw. wenigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Pufferschlauch (16, 16') umfaßt.

3. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 2, worin die mittlere Positionsversetzung bei etwa Raumtemperatur und ein innerer Durchmesser des wenigstens einen Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') so gewählt sind, daß jede optische Faser (20, 20', 20") eine generell gleichförmige Dämpfung herab bis zu wenigstens einer vorbestimmten Minimaltemperatur hat.

4. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 2, worin die mittlere Positionsversetzung bei etwa Raumtemperatur in einem Bereich von etwa 1% bis 49% eines inneren Durchmessers des wenigstens einen Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') ist.

5. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 2, worin die mittlere Positionsversetzung bei etwa Raumtemperatur und ein innerer Durchmesser des Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') eine Beabstandung zwischen jeder optischen Faser (20, 20', 20") und einem benachbarten inneren Teil des Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') definieren, um einen vorbestimmten Dehnungsbereich für das faseroptische Kabel (10, 10', 10") vorzusehen.

6. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 5, worin die mittlere Positionsversetzung bei etwa Raumtemperatur in einem Bereich von etwa 1% bis 49% des inneren Durchmessers des wenigstens einen Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') ist, und worin der innere Durchmesser des wenigstens einen Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') so gewählt ist, daß keine unerwünschte Beanspruchung bis zu wenigstens einer vorbestimmten Maximaltemperatur und wenn das faseroptische Kabel (10, 10', 10") einer Spannungsbelastung bis zu wenigstens einer vorbestimmten Maximalbelastung ausgesetzt wird, auf jede optische Faser (20, 20', 20") ausgeübt wird.

7. Faseroptisches Kabel (20, 10', 10") gemäß Anspruch 1, worin das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") ein verstärktes dielektrisches Material umfaßt bzw. enthält.

8. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 1, worin das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") wenigstens einen Metalldraht umfaßt bzw. enthält.

9. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 2, worin jedes der Pufferrohre (16, 16') bzw. jeder der Pufferschläuche (16, 16') eine vorbestimmte kreisförmige Querschnittsform hat.

10. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 2, worin das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. der wenigstens eine Pufferschlauch (16, 16') eine Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen (16, 16') umfaßt, die umfangsmäßig um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") in Seite-an- Seite-Beziehung positioniert sind.

11. . Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 2, worin das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. der wenigstens eine Pufferschlauch (16, 16') eine Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen (16, 16') umfaßt, die in wenigstens zwei Schichten um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") positioniert sind.

12. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 2, worin das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. der wenigstens eine Pufferschlauch (16, 16') um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") in einem reversierten bzw. reversiert oszillierenden schrauben- bzw. spiralförmigen Verlegemuster positioniert ist.

13. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 2, worin das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. der wenigstens eine Pufferschlauch (16, 16') um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") in einem schrauben- bzw. spiralförmigen Verlegemuster positioniert ist.

14. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 1, worin das Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel einen langgestreckten Kern (15") aufweist, der das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") umgibt und wenigstens einen sich generell in Längsrichtung erstreckenden Schlitz (19") begrenzt bzw. definiert.

15. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 2, weiter umfassend wenigstens ein sich in Längsrichtung erstrekkendes Füllelement (17) benachbart dem bzw. in der Nähe des zentralen Halte- bzw. Tragteil(s) (14, 14', 14").

16. Faseroptisches Kabel (10, 10', 10") gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Umhüllung (22, 22', 22"), die das Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel und das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") umgibt.

17. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10"), das ein langgestrecktes zentrales Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") und ein Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel zum Definieren bzw. Begrenzen von wenigstens einem Kanal, der sich generell in Längsrichtung benachbart dem zentralen Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") erstreckt, umfaßt, worin der wenigstens eine Kanal eine mittige Achse definiert, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch den Schritt des Positionierens von wenigstens einer optischen Faser (20, 20', 20") innerhalb des wenigstens einen Kanals so, daß die Länge von jeder optischen Faser (20, 20', 20") geringer als die Länge des jeweiligen Kanals längs der mittigen Achse ist, so daß jede optische Faser (20, 20', 20") eine mittlere Positionsversetzung in einer Richtung, die sich generell radial einwärts von der mittigen Achse nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") zu erstreckt, in einem entspannten Zustand bei etwa Raumtemperatur hat.

18. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 17, worin das Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel wenigstens ein Pufferrohr (16, 16') bzw. einen Pufferschlauch (16, 16') umfaßt, und worin der Schritt des Positionierens der optischen Faser(n) den Schritt des Anwendens von Spannung auf wenigstens ein Pufferrohr (16, 16') bzw. wenigstens einen Pufferschlauch (16, 16') zum Dehnen des Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') relativ zu jeder optischen Faser (20, 20', 20") umfaßt.

19. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 18, weiter umfassend den Schritt des Extrudierens einer schützenden Umhüllung (22, 22', 22") um das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. den wenigstens einen Pufferschlauch (16, 16') nach dem Schritt des Positionierens der optischen Faser(n).

20. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 18, worin das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. der wenigstens eine Pufferschlauch (16, 16') eine Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen (16, 16') umfaßt, wobei das Verfahren weiter den Schritt des Positionierens der Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen (16, 16') umfangsmäßig um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") in Seite-an-Seite-Beziehung nach dem Schritt des Positionierens der optischen Faser(n) umfaßt.

21. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 18, worin das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. der wenigstens eine Pufferschlauch (16, 16') eine Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen (16, 16') umfaßt, wobei das Verfahren weiter den Schritt des Positionie rens der Mehrzahl von Pufferrohren bzw. -schläuchen (16, 16') in wenigstens zwei Schichten um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") nach dem Schritt des Positionierens der optischen Faser(n) umfaßt.

22. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 18, weiter umfassend den Schritt des Positionierens des wenigstens einen Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") in einem reversierten bzw. reversiert oszillierenden schrauben- bzw. spiralförmigen Verlegemuster nach dem Schritt des Positionierens der optischen Faser(n).

23. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 18, weiter umfassend den Schritt des Positionierens des wenigstens einen Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") in einem schrauben- bzw. spiralförmigen Verlegemuster nach dem Schritt des Positionierens der optischen Faser (n)

24. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 18, weiter umfassend den Schritt des Positionierens von wenigstens einem Füllelement (17) benachbart dem bzw. in der Nähe des zentralen Halte- bzw. Tragteil s) (14, 14', 14") nach dem Schritt des Positionierens der optischen Faser(n).

25. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 17, worin das Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel wenigstens ein Pufferrohr (16, 16') bzw. wenigstens einen Pufferschlauch (16, 16') umfaßt, und worin der Schritt des Anordnens den Schritt des Anwendens von Spannung auf jede optische Faser (20, 20', 20") während des Schritts des Anordnens umfaßt, um jede optische Faser (20, 20', 20") elastisch auf die Länge des jeweiligen Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') zu dehnen, derart, daß die wenig stens eine optische Faser (20, 20', 20") die mittlere Positionsversetzung annimmt, wenn das jeweilige Pufferrohr (16, 16') bzw. der jeweilige Pufferschlauch (16, 16') um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") positioniert und die Spannung entspannt worden ist.

26. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 17, worin das Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel einen langgestreckten Kern (15") umfaßt bzw. enthält, der das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") umgibt und wenigstens einen sich generell in Längsrichtung erstreckenden Schlitz (19") begrenzt bzw. definiert, und worin der Positionierungsschritt den Schritt des Anwendens von Spannung auf jede optische Faser (20, 20', 20") während des Positionierungsschritts umfaßt, um jede optische Faser (20, 20', 20") auf etwa die Länge, gemessen längs der Kanalachse, des Schlitzes (19") derart zu dehnen, daß jede optische Faser (20, 20', 20") die mittlere Positionsversetzung annimmt, wenn jede optische Faser (20, 20', 20") einmal in dem Schlitz (19") positioniert und die Spannung entspannt worden ist.

27. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 17, worin das Kanaldefinierungs- bzw. -begrenzungsmittel wenigstens ein Pufferrohr (16, 16') bzw. wenigstens einen Pufferschlauch (16, 16') umfaßt, das bzw. der einen Kanal für das Aufnehmen von wenigstens einer optischen Faser (20, 20', 20") definiert bzw. begrenzt, und worin der Positionierungsschritt die folgenden Schritte umfaßt:

Extrudieren eines Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') um jede optische Faser (20, 20', 20"); und

schnelles Kühlen des extrudierten Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') vor der Positionierung der Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14"), um die Kontraktion des Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') derart zu verzögern, daß jede optische Faser (20, 20', 20") relativ zu der Länge des Pufferrohrs bzw. -schlauchs (16, 16') elastisch gedehnt wird.

28. Einrichtung (40) zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10"), umfassend:

ein Verseil- bzw. Verdrillmittel (44), das so eingerichtet bzw. angeordnet ist, daß es wenigstens ein Pufferrohr (16, 16') bzw. wenigstens einen Pufferschlauch (16, 16') um ein langgestrecktes zentrales Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") positioniert, wobei jedes Pufferrohr (16, 16') bzw. jeder Pufferschlauch (16, 16') eine Pufferrohr- bzw. -schlauchachse (18) definiert und wenigstens eine optische Faser (20, 20', 20") enthält, gekennzeichnet durch

ein Spannmittel (48), das so eingerichtet bzw. angeordnet ist, daß es Spannung auf das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. den wenigstens einen Pufferschlauch (16, 16') anwendet, während das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. der wenigstens eine Pufferschlauch (16, 16') um das zentrale Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") positioniert ist bzw. wird, so daß das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. der wenigstens eine Pufferschlauch (16, 16') so gedehnt wird, daß jede optische Faser (20, 20', 20") in jedem Rohr bzw. Schlauch des hergestellten Kabels eine Länge hat, die geringer als die Länge des jeweiligen Pufferrohrs bzw. des jeweiligen -schlauchs (16, 16') längs der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse (18) ist, und eine mittlere Positionsversetzung in einer Richtung hat, die sich radial einwärts von der Pufferrohr- bzw. -schlauchachse (18) nach dem zentralen Halte- bzw. Tragteil (14, 14', 14") zu erstreckt, wenn das Kabel in einem entspannten Zustand bei etwa 20ºC bis etwa 26ºC ist.

29. Einrichtung (40) zum Herstellen eines faseroptischen Kabels (10, 10', 10") gemäß Anspruch 28, weiter umfassend ein Extrusionsmittel (34) zum Extrudieren einer schützenden Umhüllung (22, 22', 22") um das wenigstens eine Pufferrohr (16, 16') bzw. den wenigstens einen Pufferschlauch (16, 16').