專利名稱：：室內(nèi)使用的對彎曲不敏感的引入光纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光纜結(jié)構(gòu)，尤其涉及適于在用戶建筑物的室內(nèi)使用的光纜。
背景技術(shù)：
：通常由所謂的"引入(drop)"光纜提供光纖到戶(FTTH)服務(wù)，所述"引入"光纜在服務(wù)供應(yīng)者的光纜和與用戶的住宅相聯(lián)的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)端子(ONT)之間引導(dǎo)光纖。對于典型的北美設(shè)施，ONT的外殼安裝在住宅的外部并保護(hù)ONT免受室外環(huán)境的影響。然而，期望用以下兩種新方式布設(shè)FTTH服務(wù)1.包括高層建筑、低層建筑、以及集中開發(fā)的花園公寓在內(nèi)的多住宅單元(MDU)內(nèi)的服務(wù)。這里，引入光纜必須在建筑內(nèi)部到達(dá)每個住宅處室內(nèi)安裝的ONT。2.單獨的家庭住宅中室內(nèi)的ONT的布設(shè)。當(dāng)前室外ONT較大、笨重且缺乏美感。物理上重新設(shè)計布置在室內(nèi)的ONT也將允許其直接從家中AC交流配線得到動力，并且將更容易布設(shè)電池備用。以上兩種方案要求引入光纜是耐火的，以遵守可適用的安全規(guī)程并限制緊急情況下的火的蔓延。引入光纜還也應(yīng)能夠難以察覺地安裝在住宅內(nèi)部，并具有可靠的光學(xué)和機(jī)械性能以能夠由具有較低技能的工人安裝。理想地，光纜應(yīng)該能夠(a)以比傳統(tǒng)的銅線電纜更簡單的方式被布線和安裝，所述銅線電纜用于數(shù)十年地輸送電話服務(wù)，(b)緊密地纏繞門、木制框架以及墻壁上的尖銳拐角，(c)引導(dǎo)通過地下室和墻壁后方，以及(d)通過方便的金屬電纜卡釘被固定就位。用于室內(nèi)使用而布設(shè)的光學(xué)引入光纜采用被包含在厚的耐火護(hù)套中的光纖和引入光纜當(dāng)前由Corning公司提供，并具有圍繞光纖的900微米外徑的緊密緩沖器，用于與現(xiàn)有的工廠安裝或拼接的光學(xué)連接器的尺寸兼容。緩沖器材料被認(rèn)為是低成本柔性的或半剛性的聚氯乙烯樹脂，由于樹脂具有較低成本，由此提供經(jīng)濟(jì)的解決方案。對彎曲不敏感的光纖使光纜能安裝在具有最小信號衰減的劇烈彎曲的路徑上，同時厚護(hù)套防止光纖自身被過分劇烈地彎曲以保持光纖規(guī)定的光學(xué)性能。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，已知的PVC緩沖器無法在所有FTTH應(yīng)用中相對于信號衰減提供最優(yōu)保護(hù)。2008年2月28日遞交且轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明申請的受讓人的美國專利申請No.12/072,869公開了一種對彎曲不敏感的單模光纖，該光纖當(dāng)彎曲成大約4至15mm的半徑時具有較低的彎曲損失，并且該光纖的有效孔徑(Aeff)匹配標(biāo)準(zhǔn)光纖的有效孔徑，從而當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)單模光纖和對彎曲不敏感的光纖兩者相互拼接時使所述對彎曲不敏感的光纖能夠有效地與標(biāo)準(zhǔn)光纖聯(lián)接。具體地，上述'869申請的光纖具有芯部和包層區(qū)域，用于以基本的橫模傳播光。該包層區(qū)域包括(i)具有小于芯部區(qū)域折射率的折射率的外包層，(ii)具有高于外包層的折射率且與芯部的折射率可相比的折射率的環(huán)形基座(pedestal)區(qū)域，(iii)布置在芯部和基座區(qū)域之間的環(huán)形內(nèi)溝槽(trench)區(qū)域，所述內(nèi)溝槽區(qū)域具有小于外包層折射率的折射率，以及(iv)布置在基座區(qū)域和外包層之間的環(huán)形外溝槽區(qū)域，所述外溝槽區(qū)域具有小于外包層折射率的折射率。另外，為了抑制較高階橫模(HOM)，基座區(qū)域可以構(gòu)造成將芯部的至少一個另一橫模共振地聯(lián)接到基座區(qū)域的至少一個橫模。為了使在大約4至15mm范圍內(nèi)的任一彎曲半徑的重要操作波長(例如，1300nm、1550nm以及1650nm)處的彎曲損失小于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的彎曲損失，'869申請的光纖的內(nèi)溝槽區(qū)域和外溝槽區(qū)域中至少之一(優(yōu)選地是二者)提供了大大高于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的總對比度，'869申請中所公開的一個實施例中，對比度通過以下給出w內(nèi)溝槽—"芯部>0.007，和/或(式1)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>例如，上述式1的至少內(nèi)溝槽-芯部對比度是近似0.008至0.020。另外，外包層和外溝槽之間的界面應(yīng)該位于距芯部的中心近似17至23pm的半徑距離處，以使光纖能夠具有大約4至15mm的彎曲半徑而沒有顯著損失。芯部和基座區(qū)域的折射率也應(yīng)是可相比的；即，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>'869申請的示例m定義了具有雙溝槽環(huán)形設(shè)計的實施例，如該申請的圖1B中所示，其中內(nèi)溝槽區(qū)域和外溝槽區(qū)域二者都是較深的且具有大致相同的折射率深度(indexdepth)。具體地，光纖具有從'869申請的表4和5得到的以下參數(shù)和光學(xué)特性。An值是相對于n外包層的值，<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>上述美國專利申請No.12/072,869的所有相關(guān)部分通過參考包含于此。美國專利No.5，684，910(1997年11月4日)公開了一種具有可剝離緩沖器層的緩沖光纖。至少一層保護(hù)涂層設(shè)置在光纖的包層上，并且例如厚度在0.008至0.014英寸范圍內(nèi)的尼龍或聚氯乙烯(PVC)的塑料緩沖層保護(hù)所涂覆的光纖。由例如丙烯酸酯共聚物材料構(gòu)成的邊界層布置在光纖涂層和緩沖器層之間，并且所述邊界層具有大于緩沖器層的厚度的大約二十五分之一的厚度。如果諸如低煙聚氯乙烯(LSPVC)或耐火聚丙烯(FRPP)的較硬類型的材料用于緩沖器層，則根據(jù)該專利文獻(xiàn)，邊界層可以薄到大約0.0005英寸。在塑料緩沖器層和涂覆的光纖之間存在充分的粘附力以在光纖的正常使用過程中維持緩沖器層就位。然而，該粘附力足夠低，以便當(dāng)施加合理的機(jī)械剝離力時可以去除緩沖器層而不會使光纖遭受破壞。上述'910美國專利的所有相關(guān)部分通過參考包含于此。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，一種對彎曲不敏感的光纜包括單模光纖、圍繞所述光纖的緩沖器層、以及圍繞所述緩沖器層的護(hù)套，其中所述緩沖器層的最厚的部件具有大于515MPa(75000psi)的彈性模量，其中所述護(hù)套具有至少1.2mm的厚度。在一個優(yōu)選實施例中，緩沖器層包括具有近似218000psi的名義彈性模量的尼龍12樹脂。在該實施例中，所述緩沖器層的內(nèi)部薄部件由乙烯/丙烯酸乙酯樹脂制成從而幫助從光纖剝離緩沖器層。為了較好地理解本發(fā)明，參照以下結(jié)合附圖所作的說明和所附權(quán)利要求書。圖1是在與光纜的軸線垂直的平面內(nèi)的本發(fā)明的引入光纜的長度剖-f見圖；以及圖2示出了在木制框架之上引導(dǎo)且卡釘?shù)侥局瓶蚣軓亩m應(yīng)于框架上的90度拐角的本發(fā)明的光纜的一段長度。具體實施例方式圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的引入光纜10的結(jié)構(gòu)的剖視圖。光纜IO包括光纖12。光纖12優(yōu)選地具有基本與上述美國專利申請No.12/072,869中的示例in的單模光纖類似的參數(shù)和光學(xué)特性，并具有典型的尺寸。即，光纖12的外包層具有125微米的直徑，并且該包層被涂覆雙層涂層，所述雙層涂層包括較軟的初次涂層和較硬的二次涂層，使得光纖12的總直徑近似地是250微米。內(nèi)部的初次涂層和外部的二次涂層優(yōu)選地是UV固化的丙烯酸酯。緊密緩沖器層14。光纖12被緊緊地緩沖以便為光纖提供進(jìn)一步的機(jī)械保護(hù)，以及支持與標(biāo)準(zhǔn)連接器部件的兼容性。緩沖器層14優(yōu)選地具有卯0+/-50微米的總直徑，并由具有至少75000psi(優(yōu)選地是150000psi或更高)的撓曲模量的聚合樹脂制成?？山邮艿牟牧习ǖ幌抻谀猃垺⒕蹖Ρ蕉跛岫《减ァ⑵渌埘?、以及硬UV固化的丙烯酸酯材料。緩沖器層14可以通過擠壓UV固化的適當(dāng)?shù)臉渲圃?，并且也可以包括施加?50微米光纖12與該層材料的界面處的較薄的內(nèi)層材料，以方便使用標(biāo)準(zhǔn)工具(例如，所謂的Miller剝離器)機(jī)械剝離用于熔合的層。在優(yōu)選實施例中，緩沖器層14由例如DegussaVestodurL1670的具有近似218000psi的名義彈性模量的尼龍12樹脂制成。在該實施例中，通過復(fù)合擠壓施加例如DowAmplifyEA103的乙烯/丙烯酸乙酯的薄內(nèi)層以幫助剝離。如下所述，使用緊密緩沖器層14代替柔性或半柔性PVC樹脂，實現(xiàn)了通過光纜10的緊密彎曲的較低信號衰減。強(qiáng)力構(gòu)件或紗線16。在優(yōu)選實施例中，紗線16是芳族聚酰胺纖維?？梢允褂玫钠渌鼜?qiáng)力紗線包括玻璃纖維、Zylon(tm)PBO、以及Vectron(tm)液晶聚合物。厚外護(hù)套18。護(hù)套18優(yōu)選地具有至少1.2mm的厚度，并且以下結(jié)合可靠性來討論該護(hù)套厚度的重要性。用于護(hù)套18的材料可以包括PVC、耐火聚烯烴、聚氨酯、或其它適當(dāng)?shù)牟牧?。護(hù)套材料應(yīng)選擇成使得光纜IO符合本地消防規(guī)范。例如，豎管級PVC樹脂可以用在北美，而低煙零卣素樹脂可以用在歐洲應(yīng)用中。作為可在市場上從PolyOneCorporation買到的無鉛豎管級PVC的GeonW780L可以用作優(yōu)選實施例中的外護(hù)套。使用比標(biāo)準(zhǔn)2.0mm、2.4mm和3.0mm繩索中所用的護(hù)套更厚的厚護(hù)套18將確保光纖12的長期機(jī)械可靠性。如果光纖彎曲成非常小的彎曲半徑，則其可能由于彎曲的幾何結(jié)構(gòu)和安裝過程中施加在光纜上的其它應(yīng)力所引起的高拉應(yīng)力而損壞。當(dāng)一段長度的光纜10被引導(dǎo)以適應(yīng)于2〃x4〃木制板的90度拐角且用如圖2所示的各自與拐角距離近似l"的光纜卡釘固定時，光纖的最小彎曲半徑被限制為近似光纜10的直徑。在繞2"x4"板布線時，這已經(jīng)通過光纖彎曲半徑的X射線測量確定，如以下表l中所示表1光纜結(jié)構(gòu)-外徑測量的光纖彎曲半徑3.0mm(現(xiàn)有技術(shù))3.4mm4.7mm，PVC緩沖器5.8mm4.7mm,硬尼龍雙部件層緩沖器5.6mm機(jī)械可靠性可以通過三個步驟確定，即1.測量在廣泛變化的光纖彎曲半徑處的棵光纖12的動態(tài)疲勞；2.當(dāng)光纜IO在張力下時測量光纖12的動態(tài)疲勞以確定所增加的安裝張力對可靠性的效果并量化光纜IO保護(hù)中心光纖12的方式；和3.使用IEC62048的沿用已久的模型以估計光纖彎曲壽命，基于玻璃的靜態(tài)疲勞特性、施加的張力、以及光纖彎曲半徑可以計算出該光纖彎曲壽命。根據(jù)以上步驟，如以下表2中所示，計算出了由于靜態(tài)疲勞導(dǎo)致的機(jī)械故障的概率。該計算假設(shè)對各光纜直徑具有4.5和31磅的安裝張力。二十年故障概率目前被認(rèn)為是用于家中引入光纜的典型的期待的壽命。表23.0mm、3.8mm和4.7mm外徑的光纜的光纖<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>因此，如表2所示，通過使用比標(biāo)準(zhǔn)厚的護(hù)套18顯著地提高了機(jī)械可靠性。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在光纜10繞圖2中所示的90度拐角布線時，對緩沖器層14使用較硬的材料導(dǎo)致信號衰減的可量化的改善。具體地，兩個樣品光纜每個都由具有上述美國專利申請No.12/072,869中的示例m的單模光纖的參數(shù)和光學(xué)特性的光纖制造。兩個光纜都由具有4.7mm的外徑和四股2160旦尼爾DuPontKevlar49聚芳基酰胺紗線16的PolyOneW780LPVC護(hù)套18制成。樣品光纜之一使用優(yōu)選的雙部件尼龍/乙烯-丙烯酸乙酯900微米緊密緩沖器層14，而另一個光纜使用由PolyOneW780LPVC制成的緩沖器層。兩個光纜都用SC-APC類型連接器端接。兩個樣品光纜繞松木2"x4"上的90度拐角共形地引導(dǎo)，并通過卡釘在各自距拐角近似一英寸的兩個位置處繞拐角固定，如圖2所示。利用在1550nm工作的JDSU功率表監(jiān)測相對衰減。以下表3示出具有緊密尼龍緩沖器層14的光纜的八次測量的平均結(jié)果，以及具有PVC緩沖器層的光纜的四次測量的平均結(jié)果。表3PVC緩沖器和尼龍緩沖器4.7mm光纜的測量的彎曲半徑和衰減<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>如表3所示，具有緊密尼龍緩沖器層14的光纜表現(xiàn)出較低的衰減。這應(yīng)該是由于以下事實硬緩沖器材料具有優(yōu)異的抵抗局部彎曲變形特性。雖然光纖的測量彎曲半徑對于兩個樣品光纜近似相同，但是測量出的衰減的不同表明具有硬緩沖器層14的光纖更能夠抵抗將在光纖中引起微小彎曲并增加信號衰減的這種局部變形。增加市場上可買到的上述CorningClearCurve光纜樣品來重復(fù)以上實驗，該光纜用SC-APC連接器端接。下表4示出4.8mm外徑樣品光纜的測量的微小彎曲損失的平均值，所述樣品光纜繞松木2〃x4"的拐角彎曲90度并被卡釘在各自距離拐角3/4英寸的兩個位置處。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>以下測量結(jié)果也是從ClearCurve光纖和上述'869申請的示例III得到的，二者都在光纜形式之外。5mm光纖彎曲半徑，每360度圏的損失'869申請的示例III:0.33dB/圏，平均CorningClearCurve:0.22dB/圏，平均以上測量結(jié)果表明在兩種光纖都在光纜形式之外進(jìn)行測試時，雖然示例III的光纖可以表現(xiàn)出高于Corning的ClearCurve光纖的微小彎曲損失，但是當(dāng)包裝在本發(fā)明的光纜IO中時，示例III的光纖具有與ClearCurve可相比或稍好的微小彎曲性能。也將理解，期望長度的本發(fā)明的光纜IO可以設(shè)置成以標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器(例如，SC、LC、ST或FC類型)或下一代所謂硬化連接器端接的尾光纖或跨接器的形式。如在此公開，本發(fā)明的引入光纜10良好地適于低成本的室內(nèi)配線并使用剛性緩沖器層14，該緩沖器層例如有900微米厚。光纜的厚護(hù)套18用于在光纜繞尖銳拐角引導(dǎo)時限制光纜彎曲，由此允許光纜具有充分的機(jī)械可靠性以長期使用超過20年。和使用較軟的PVC緩沖器材料的現(xiàn)有光纜不同，硬緩沖器層14減少了光學(xué)信號衰減，所述光學(xué)信號衰減不然會由于繞緊密拐角或彎曲部引導(dǎo)光纜以及由于安裝過程中使用光纜卡釘而產(chǎn)生。雖然上文給出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以做出各種變型和修改而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，并且本發(fā)明包括落在以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有這種變型和修改。權(quán)利要求1.一種對彎曲不敏感的光纜，其特征在于包括單模光纖；圍繞所述光纖的緩沖器層，其中所述緩沖器層的最厚的部件具有大于515MPa(75000psi)的彈性模量；以及圍繞所述緩沖器層的外護(hù)套，其中所述護(hù)套具有至少1.2mm的厚度。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纜，其特征在于，所述緩沖器層具有大約900微米的外徑。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纜，其特征在于，所述緩沖器層包括從含有尼龍、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、以及UV固化材料的組中選擇的材料。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纜，其特征在于，所述緩沖器層的最厚的部件包括具有近似218000psi的名義彈性模量的尼龍12樹脂。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纜，其特征在于，所述緩沖器層具有由乙烯/丙烯酸乙酯樹脂制成的內(nèi)部薄部件從而幫助從所述光纖剝離所述緩沖器層。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纜，其特征在于，所述緩沖器層具有大約900微米的外徑。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜，包括布置在所述緩沖器層和所述外護(hù)套之間的強(qiáng)度構(gòu)件或紗線。8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纜，其特征在于，所述外護(hù)套具有大約4.7mm的外徑。9.根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纜，其特征在于，所述外護(hù)套包括從含有PVC、耐火聚烯烴、以及聚氨酯的組中選擇的材料。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜，其特征在于，所述光纖包括芯部和包層區(qū)域，用于以基本橫模傳播光，所述包層區(qū)域包括(i)具有比所述芯部的折射率n^小的折射率的外包層；(ii)具有高于所述外包層的折射率且與所述芯部的折射率可相比的折射率n基座的環(huán)形基座區(qū)域；(iii)布置在所述芯部和所述基座區(qū)域之間的環(huán)形內(nèi)溝槽區(qū)域，所述內(nèi)溝槽區(qū)域的折射率n^槽小于所述外包層的折射率；以及(iv)布置在所述基座區(qū)域和所述外包層之間的環(huán)形外溝槽區(qū)域，所述外溝槽區(qū)域的折射率n外溝槽小于所述外包層的折射率。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光纜，其特征在于，卜內(nèi)溝槽-"芯部|>0.007。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光纜，其特征在于，|"外浦-"芯部|〉0.007。13.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的光纜，其特征在于，|"芯部-"基座|<0.003。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜，其特征在于，所述光纖具有一個或多個涂層，并且總直徑是大約250微米。15.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的光纜，其特征在于，所述外包層和所述外溝槽區(qū)域之間的界面位于距所述芯部的中心在17至23微米之間的半徑距離處。全文摘要本發(fā)明涉及一種對彎曲不敏感的光纜，其包括單模光纖、圍繞所述光纖的緩沖器層、以及圍繞所述緩沖器層的護(hù)套，其中緩沖器層的最厚的部件具有大于515MPa(75000psi)的彈性模量，其中所述護(hù)套具有至少1.2mm的厚度。在一個優(yōu)選實施例中，緩沖器層包括具有近似218000psi的名義彈性模量的尼龍12樹脂。在該實施例中，緩沖器層的內(nèi)部薄部件由乙烯/丙烯酸乙酯樹脂制成從而幫助從所述光纖剝離所述緩沖器層。文檔編號G02B6/44GK101592765SQ200910135139公開日2009年12月2日申請日期2009年4月22日優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日發(fā)明者D·J·馬扎雷斯,K·康斯塔迪尼迪斯,P·A·威曼,R·諾里斯申請人:古河電子北美公司