專利名稱：適于空氣噴吹安裝的光纖單元及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖單元，尤其涉及一種適于空氣噴吹安裝(air blowninstallation)的光纖單元的結(jié)構(gòu)以及用于制造該光纖單元的方法。
背景技術(shù)：
由于光纖的低傳輸損耗和高帶寬，光纖廣泛用于遠(yuǎn)距離高速傳輸。為方便地安裝光纖，幾根光纖被綁束或扭絞為一根光纜，然后再安裝此光纜。近來，通常通過空氣噴吹來安裝光纖。
根據(jù)空氣噴吹安裝，由聚合材料制成的、具有5mm到8mm直徑的管，稱為微管或管道，被預(yù)先填埋在安裝地點，然后利用空氣噴吹將具有1到12個芯部的光纖單元安裝在其中。通過空氣噴吹安裝的光纖(所謂的氣吹式光纖ABF)是使用流體拉力安裝的，因此重要的是光纖的表面構(gòu)造成接收更多的流體拉力。
美國專利No.5,042,907揭示了一種用于處理ABF外表面的技術(shù)，示意性地示出于圖1。如圖1所示，玻璃珠5設(shè)置在光纖1的外表面上，以使光纖較佳地被吹氣作用。換句話說，玻璃珠與涂覆層樹脂一起攪動，然后均勻地涂覆在光纖1的外表面上。此時，容納在光纖的外表面的樹脂4中的玻璃珠5的尺寸應(yīng)相對大于涂覆層的厚度，并且玻璃珠5應(yīng)具有高的楊氏模量，以產(chǎn)生由吹氣而導(dǎo)致的推進(jìn)力。但是，玻璃珠的這種高楊氏模量損害了光纖單元的彎曲特性。此外，在玻璃珠5與樹脂4之間可能產(chǎn)生裂紋，并且這些裂紋可能在光纖內(nèi)部傳播。由于此種原因，中間層3應(yīng)被插入內(nèi)緩沖層2與外表面的樹脂4之間。但是，此種結(jié)構(gòu)需要至少三個涂覆步驟，從而使制造程序復(fù)雜化并且增加了成本。
美國專利No.5,555,335揭示了用于處理光纖表面的另一種傳統(tǒng)技術(shù)，如圖2所示。根據(jù)此種技術(shù)，在樹脂涂覆到光纖1上之后，玻璃珠在外表面固化之前通過靜電附著到光纖的外表面6上。但是，由于玻璃珠在光纖的外表面上的粘附力不規(guī)則，因此一些玻璃珠易于從外表面脫離。當(dāng)安裝光纖單元時，未粘附至而是從外表面脫離的玻璃珠可能損壞光纖單元。
作為另一種傳統(tǒng)技術(shù)，利用發(fā)泡聚合材料在光纖的表面上形成微凹(dimple)。但是，發(fā)泡聚合材料增加了摩擦系數(shù)，因此用于單元作業(yè)的光纖的安裝長度太短，并且光纖單元的硬度太差。
另一方面，曾經(jīng)提出通過卷繞特殊材料的光纖來安裝帶型光纖。但是，由于帶型光纖具有一個彎曲的方向，所以光纖趨向于只向一個方向彎曲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，因此，本發(fā)明的目的在于提供一種適于空氣噴吹安裝的光纖單元，其通過在光纖單元的表面上形成各種類型的凸起，而能夠接收更多的流體拉力，所述光纖單元插入用于光纖單元安裝的管中；以及提供一種具有簡化過程的光纖單元的制造方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種適于空氣噴吹安裝至管中的光纖單元，其包括至少一根具有芯層和包層的光纖，涂覆在光纖表面上的保護(hù)層，以及由聚合樹脂制成并以帶形形成在保護(hù)層的外表面上的凸起。
凸起可以連續(xù)或不連續(xù)地形成，并且凸起可以具有螺旋、波浪或正弦波的圖形。此外，凸起可以具有各種截面形狀，例如三角形、半圓形、弧形、梯形或不規(guī)則形狀。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，其包括步驟將至少一根具有芯層和包層的光纖穿過中空的擠壓模，其中，在該擠壓模內(nèi)表面上形成預(yù)定的凹槽；以及通過在該光纖的外表面上提供聚合樹脂，從而在該光纖的外表面上形成具有帶形形狀的凸起。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，其包括步驟通過經(jīng)該光纖的外表面上的噴嘴提供聚合樹脂，同時沿該光纖的縱向移動該光纖，在至少一根具有芯層和包層的光纖的外表面上，形成具有帶形形狀的凸起。這里，通過環(huán)繞光纖旋轉(zhuǎn)噴嘴或者旋轉(zhuǎn)光纖，凸起優(yōu)選地形成為螺旋、波浪或正弦波的圖形。
此外，通過在光纖的外表面上不連續(xù)地提供聚合樹脂，可以不連續(xù)地形成凸起。


在以下具體描述中，將結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明優(yōu)選實施例的這些以及其它特征、方面及優(yōu)點。在附圖中圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)示例的光纖單元的截面圖；圖2是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一示例的光纖單元的截面圖；圖3至圖5是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的各種圖形的凸起的立體圖；圖6至圖10是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的各種結(jié)構(gòu)的單芯光纖單元的截面圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的多芯光纖單元的截面圖；圖12至圖15是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的多芯光纖單元的截面圖；圖16是用于示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的光纖單元的制造方法的示意圖；以及圖17是用于示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的光纖單元的制造方法的示意圖。
具體實施例方式
以下，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在描述前，應(yīng)當(dāng)理解說明書及所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為受限于一般及字典意義，而是應(yīng)在允許發(fā)明人適當(dāng)定義術(shù)語用于最佳說明的原則的基礎(chǔ)上，基于與本發(fā)明的技術(shù)方面相應(yīng)的意義和概念作出解釋。因此，在此提出的描述只是僅用于說明目的的優(yōu)選示例，并不用于限定本發(fā)明的范圍，因此應(yīng)當(dāng)理解只要不背離本發(fā)明的精神和范圍，可作出其它等效和改型。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的光纖單元的立體圖。參考圖3，本發(fā)明的光纖單元包括具有芯層和包層的光纖10，環(huán)繞光纖10的保護(hù)層20，以及形成在保護(hù)層20的外表面上的凸起30。
光纖10包括用于傳輸光信號的芯層，以及環(huán)繞該芯層的包層。光纖10還可以包括由硅或類似保護(hù)材料制成的保護(hù)層，用于保護(hù)光纖內(nèi)部免受外部雜質(zhì)和濕度的影響。本發(fā)明可以采用單模光纖或多模光纖，并且光纖可以構(gòu)造成為帶狀束形式，以易于使用(access)。此外，光纖還可以包括附加的保護(hù)層，以及用于光纖識別的著色層。
凸起30形成在保護(hù)層20的外表面上，以使光纖單元在空氣噴吹安裝期間可以接收流體拉力。凸起30沿光纖的縱向連續(xù)或不連續(xù)地形成在保護(hù)層20上。
例如，凸起30可以在保護(hù)層20的外表面上沿縱向螺旋地延伸，如圖3所示。在其它情形下，波浪凸起31形成在保護(hù)層20的外表面上，如圖4所示；或者可在其上形成另一種圖形的凸起，例如正弦波形(未示出)。
此外，如圖5所示，在保護(hù)層20的外表面上可以不規(guī)則地設(shè)置許多凸起32，在凸起之間具有間隔，以使凸起32不連續(xù)地形成。另外，也可以一起形成連續(xù)的帶形凸起與不連續(xù)的帶狀塊凸起。
凸起可以具有各種截面形狀，例如矩形、三角形、半圓形、弧形、梯形或不規(guī)則形狀。
凸起可由與保護(hù)層20相同的材料制成。如果凸起由與保護(hù)層20不同的材料制成，則可以在保護(hù)層20的表面和凸起30、31、32或60上形成由玻璃、陶瓷或聚合樹脂制成的涂覆層，以預(yù)先防止由于使用不同材料而造成的粘合力退化。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的光纖單元的示例。參考圖6，緩沖層(或保護(hù)層)21環(huán)繞光纖10。優(yōu)選地，本發(fā)明的光纖單元具有圓形截面，并且，在其外表面上相對的位置形成兩個凸起30。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的光纖單元的另一示例。參考圖7，該光纖單元包括光纖10以及用于保護(hù)光纖的保護(hù)層。保護(hù)層包括緩沖層21以及形成在緩沖層21外表面上的鞘層25。此外，由與鞘層相同材料制成的凸起30形成在鞘層25的外表面上。鞘層25是由耐用材料例如塑料或尼龍制成的涂覆層，并且起到消除對于光纖單元的外部沖擊的作用。由此，鞘層25在2.5應(yīng)力(strain)的條件下，優(yōu)選具有400到1000MPa的楊氏模量，更優(yōu)選為在相同條件下，具有500到800MPa的楊氏模量。如果鞘層的楊氏模量低于下限，就很難利用空氣噴吹來安裝光纖單元；反之，如果楊氏模量過高，可能會由于彎曲而產(chǎn)生裂紋。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的光纖單元的另一示例。與圖7相比，圖8的光纖單元還包括中間層24。中間層24形成在緩沖層21與鞘層25之間，并且如果產(chǎn)生了裂紋，起到防止鞘層25的裂紋傳播至光纖單元中的作用。此外，凸起30形成在鞘層25的外表面上，用于接收流體拉力。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的光纖單元的另一示例。除了著色層11設(shè)置在光纖10的外表面上之外，圖9所示的光纖單元與圖7所示的相同。著色層11有利于在光纜的安裝或修復(fù)期間識別光纖的種類。在此示例中，凸起30也對稱地形成在鞘層25上，用于接收更多的流體拉力。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的光纖單元的另一示例。圖10的光纖單元包括具有著色層11的光纖10、緩沖層21、中間層24以及鞘層25。此外，在鞘層25的外表面上，具有三角形截面的凸起30在沿光纖單元的周邊在對稱位置形成。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明的光纖單元的另一示例。圖11的光纖單元包括兩根光纖10，各具有環(huán)繞其的著色層11。此外，對稱地形成在鞘層25上的凸起30具有三角形截面。環(huán)繞光纖10的緩沖層21具有極大的硬度，以承受外部壓力或彎曲。例如，鞘層25的楊氏模量和硬度應(yīng)大于緩沖層21的楊氏模量和硬度，優(yōu)選為至少三倍。此外，形成在鞘層25和緩沖層21之間的中間層24應(yīng)具有大于緩沖層21的楊氏模量和硬度?？疾焖袑拥臈钍夏Ａ亢陀捕?，鞘層25具有最大的楊氏模量和硬度，中間層24具有與鞘層25相同或低于鞘層25的楊氏模量和硬度，并且緩沖層21具有最小的楊氏模量和硬度。
作為本發(fā)明的其它示例，其中具有帶型光纖40的光纖單元示出于圖12至圖15中。帶型光纖40在帶內(nèi)具有多根光纖，并且利用由聚乙烯(PE)、聚亞安酯或聚氯乙烯(PVC)制成的保護(hù)套而將所述多根光纖綁縛為一束。此外，當(dāng)許多光纖插入上述的光纖單元時，也能夠用凱夫拉爾(Kevlar)纖維(由杜邦公司制造)替換至少一根光纖。
具體地說，圖12的光纖單元包括多芯帶型光纖40以及形成為環(huán)繞光纖40的保護(hù)層50，并且，具有半圓形截面的凸起60形成在保護(hù)層50的外表面上。
相比于圖12，圖13的光纖單元還包括鞘層55，并且堆疊有兩個多芯帶型光纖40。圖14的光纖單元與圖13的不同之處僅在于著色層41形成為環(huán)繞多芯帶型光纖40中的每根光纖。此外，圖15的光纖單元與圖14的不同之處在于中間層54介于保護(hù)層50與鞘層55之間，并且對稱地形成在鞘層55上的凸起60具有三角形截面。
下面，詳細(xì)描述用于形成帶形凸起的方法。
可以利用擠壓工藝形成凸起。在圖16中，截面圖(a)示意性地示出本發(fā)明優(yōu)選實施例中使用的擠壓模(extrusion dice)(模具)，側(cè)視圖(b)示出從輸出部所視的擠壓模。通過沿箭頭B的方向在光纖100的外表面上提供聚合樹脂，并使光纖100沿箭頭A的方向穿過套嘴(nipple)71，擠壓模70涂覆保護(hù)層110。輸出部通常形成為圓形。在此實施例中，擠壓模70的輸出部基本是圓形的，并且，三角形、半圓形、弧形、梯形或不規(guī)則形狀的凹槽72形成在輸出部中，如圖16(b)所示。
因此，如圖16所示，如果光纖100穿過擠壓模70并且聚合樹脂提供到光纖100的外表面上，則保護(hù)層110涂覆到光纖100的外表面上，并且根據(jù)凹槽72的形狀，在其上擠壓出帶形。
另一方面，穿過擠壓模70的光纖100可以是圖11所示的簡單芯光纖，或者也可以是圖12至圖15所示的帶型光纖。此外，當(dāng)已經(jīng)涂覆有保護(hù)層的光纖穿過圖16的擠壓模時，可以單獨地形成帶形凸起。在此情形下，保護(hù)層(或者，如果保護(hù)層由幾層構(gòu)成，則為位于最外層的鞘層)可以用與凸起不同的材料制成。因此，在此情形下，優(yōu)選是在凸起形成后，在具有保護(hù)層和凸起的光纖的表面上涂覆玻璃、陶瓷或聚合樹脂。
并且，如果擠壓模70在垂直于擠壓方向的平面上順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，或者光纖100旋轉(zhuǎn)，則能夠制造具有例如螺旋圖形或波浪圖形等各種圖形的凸起的光纖單元。例如，通過交替沿順時針和逆時針方向旋轉(zhuǎn)擠壓?；蚬饫w，可以獲得圖4所示的凸起31。此外，通過不連續(xù)地提供用于形成凸起的聚合樹脂，可以獲得圖5所示的不連續(xù)的凸起32。換句話說，通過停止提供聚合樹脂至預(yù)定時間，或者相對于提供方向(即圖16中箭頭B的方向)的方向吸收聚合樹脂，可以形成凸起32。
如果以螺旋或波浪圖形和/或不連續(xù)地形成凸起，則光纖單元在空氣噴吹安裝期間可以接收更多的流體拉力。
圖17是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于形成凸起的方法的示意圖。在此實施例中，噴嘴80替代擠壓模，用于形成凸起。換句話說，在通至縱向(即箭頭A的方向)的光纖100的外表面附近，設(shè)置至少一個噴嘴80，并且通過噴嘴80沿箭頭B的方向提供聚合樹脂，以使帶形凸起形成在光纖的外表面上。
當(dāng)使用噴嘴80時，能夠連續(xù)或不連續(xù)地制造螺旋或波浪形的凸起。換句話說，如果噴嘴80在垂直于光纖前進(jìn)方向的平面上順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，或者光纖100旋轉(zhuǎn)，則可以獲得具有例如螺旋圖形或波浪圖形等上述各種圖形的凸起的光纖單元。此外，通過停止提供聚合樹脂至預(yù)定時間，或者相對于聚合樹脂的提供方向(即圖17中箭頭B的方向)的方向吸收聚合樹脂，可以不連續(xù)地形成凸起。
下面，簡要描述通過空氣噴吹構(gòu)造上述光纖單元的安裝過程。
首先，在預(yù)定安裝光纖單元的地點安裝一個管，然后借助安裝機器用氣壓將光纖單元吹到所需位置。通常，不經(jīng)連接一次可安裝最長約1km的光纖。如果光纖單元安裝在具有比一般情況更長距離的區(qū)域內(nèi)，則從該區(qū)域的中心向兩端安裝光纖單元?；蛘?，從一端吹氣，而綁縛通過另一端出來的光纖束，然后將光纖單元安裝到該區(qū)域的其余區(qū)域。即使在比1km長的區(qū)域內(nèi)，也可以借助這樣的方式通過空氣噴吹來安裝光纖單元。如果完成了光纖單元的安裝，則光纖束露出與安裝機占用的面積一樣大，因此一個單獨的保護(hù)組合管(或封閉)被用來密封露出的光纖束。
已詳細(xì)描述了本發(fā)明。但是，應(yīng)當(dāng)理解示出本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述和具體示例僅作為說明給出，在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的各種變化和改型通過此詳細(xì)描述對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。
工業(yè)實用性根據(jù)適于空氣噴吹安裝的光纖單元及其制造方法，在光纖單元的表面上形成連續(xù)或不連續(xù)的帶形凸起，以使光纖單元在安裝過程期間可以接收更多的流體拉力。此外，光纖單元基本上具有圓形截面，因此能夠簡化光纖單元在安裝過程期間的定向。
并且，由于本發(fā)明的光纖單元不具有傳統(tǒng)使用的昂貴的滾珠，因此不需要進(jìn)行將滾珠混合或攪拌到用于形成外涂覆的樹脂中的過程，以及形成中間層的過程。因此，生產(chǎn)率提高并且制造成本降低。
此外，在本發(fā)明中，由于凸起是由與外涂覆層相同的材料制成，或者雖然凸起是由與外涂覆層不同的材料制成，但是被與外涂覆層相同的材料所涂覆，所以在涂覆層與凸起之間的粘合力并未退化。
權(quán)利要求
1.一種適于空氣噴吹安裝至管中的光纖單元，包括至少一根光纖，所述光纖具有芯層和包層；保護(hù)層，其涂覆在該光纖的表面上；以及凸起，其由聚合樹脂制成，并以帶形形成在該保護(hù)層的外表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元，其中該凸起不連續(xù)地形成。
3.如權(quán)利要求1所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元，還包括涂覆層，其涂覆在該凸起及保護(hù)層的表面上，并且是由在玻璃、陶瓷和聚合物組成的組中選擇的一種材料制成。
4.如權(quán)利要求1所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元，其中該凸起具有螺旋、波浪或正弦波的圖形。
5.如權(quán)利要求1所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元，其中該凸起具有的截面形狀為三角形、半圓形、弧形、梯形或不規(guī)則形狀。
6.如權(quán)利要求1所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元，其中該保護(hù)層包括環(huán)繞至少一根光纖的緩沖層以及環(huán)繞該緩沖層的鞘層。
7.如權(quán)利要求6所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元，其中該緩沖層具有小于該鞘層的楊氏模量和硬度。
8.如權(quán)利要求6所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元，其中在該緩沖層與該鞘層之間設(shè)置有中間層，以抑制外部沖擊。
9.如權(quán)利要求8所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元，其中該中間層的楊氏模量和硬度小于該鞘層的楊氏模量和硬度、且大于該緩沖層的楊氏模量和硬度。
10.如權(quán)利要求1所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元，其中該凸起由與該保護(hù)層相同的材料制成。
11.如權(quán)利要求1所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元，其中該光纖包括多芯帶型光纖，并且該保護(hù)層具有圓形的截面形狀。
12.一種適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，包括將至少一根具有芯層和包層的光纖穿過中空的擠壓模，其中，在該擠壓模內(nèi)表面上形成預(yù)定的凹槽；以及通過在該光纖的外表面上提供聚合樹脂，從而在該光纖的外表面上形成具有帶形形狀的凸起。
13.如權(quán)利要求12所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，在凸起形成步驟中其中，保護(hù)層形成在至少一根光纖的外表面上，并且凸起形成在該保護(hù)層的外表面上。
14.如權(quán)利要求12所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，在凸起形成步驟中其中，通過環(huán)繞該光纖旋轉(zhuǎn)該擠壓模或者旋轉(zhuǎn)穿過該擠壓模的光纖，形成螺旋、波浪或正弦波的圖形的凸起。
15.如權(quán)利要求12所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，還包括如下步驟在該具有凸起的光纖的表面上涂覆玻璃、陶瓷和聚合樹脂中的任一種。
16.如權(quán)利要求12所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，在凸起形成步驟中其中，通過在該光纖的外表面上不連續(xù)地提供聚合樹脂，不連續(xù)地形成該凸起。
17.一種適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，包括通過在該光纖的外表面上的噴嘴提供聚合樹脂，同時沿該光纖的縱向移動該光纖，在至少一根具有芯層和包層的光纖的外表面上，形成具有帶形形狀的凸起。
18.如權(quán)利要求17所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，在凸起形成步驟中其中，通過環(huán)繞該光纖旋轉(zhuǎn)該噴嘴或者旋轉(zhuǎn)該光纖，形成螺旋、波浪或正弦波的圖形的凸起。
19.如權(quán)利要求17所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，還包括如下步驟在該具有凸起的光纖的表面上涂覆玻璃、陶瓷和聚合樹脂中的任一種。
20.如權(quán)利要求17所述的適于空氣噴吹安裝的光纖單元的制造方法，在凸起形成步驟中其中，通過在該光纖的外表面上不連續(xù)地提供聚合樹脂，不連續(xù)地形成該凸起。
全文摘要
一種適于空氣噴吹安裝的光纖單元，包括至少一根具有芯層和包層的光纖；涂覆在該光纖的表面上的保護(hù)層；以及由聚合樹脂制成并以帶形形成在該保護(hù)層的外周面上的凸起。所述凸起可以這樣形成通過將聚合樹脂提供到光纖的外周面并使光纖穿過擠壓模，在該擠壓模的中空的內(nèi)周面上形成預(yù)定形狀的凹槽；或者通過由噴嘴將聚合樹脂提供到該光纖的外周面，并沿縱向移動該光纖。
文檔編號G02B6/44GK1720474SQ03825768
公開日2006年1月11日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月7日
發(fā)明者樸贊容, 李奉勛 申請人:Lg電線有限公司