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具有大直徑光纖的光纖電纜的制作方法

文檔序號:12287247閱讀:246來源:國知局
具有大直徑光纖的光纖電纜的制作方法與工藝

本申請依據(jù)35U.S.C.§119要求于2014年3月19日提交的美國臨時申請案序列號61/955,419和2014年8月21日提交的美國臨時申請序列號62/791,294的優(yōu)先權(quán)益,所述臨時申請中的每者的內(nèi)容是本申請的基礎(chǔ)并以全文引用方式并入本文中。

背景

本公開大體上涉及光纜,并且更具體地涉及具有至少兩個光纖類型的光纜,其中一個光纖大于另一光纖。光纜已越來越多地用于廣泛多種電子器件、感測和電信領(lǐng)域中。光纜包含或圍繞一或多個通信光纖。電纜為電纜內(nèi)的光纖提供結(jié)構(gòu)和保護。

概述

本公開的一個實施方式涉及承載大直徑和小直徑光纖的電纜。電纜包括:電纜主體,其包括在電纜主體內(nèi)限定通道的內(nèi)表面;以及第一組光纖,其包括位于通道內(nèi)的多個第一光纖。第一光纖中的每者具有光學芯部,所述光學芯部具有第一芯部直徑。電纜包括第二組光纖,所述第二組光纖包括位于通道內(nèi)的多個第二光纖,并且第二光纖中的每者具有光學芯部,所述光學芯部具有第二芯部直徑。第一芯部直徑大于第二芯部直徑。第一組光纖和第二組光纖在通道內(nèi)形成圖案,使得第一光纖中的每者在電纜內(nèi)的至少一個方向上靠近第二光纖中的至少一個。

本公開的額外實施方式涉及光纜。電纜包括外主體層,所述外主體層包括在外主體層內(nèi)限定通道的內(nèi)表面。電纜包括第一光學傳輸元件,其位于通道內(nèi)并且包括第一光學芯部,所述第一光學芯部具有第一芯部直徑。電纜包括第二光學傳輸元件,其位于通道內(nèi)并且包括第二光學芯部,所述第二光學芯部具有第二芯部直徑。第一芯部直徑大于第二芯部直徑。

本公開的額外實施方式涉及包含大直徑和小直徑光纖的電纜。電纜包括電纜主體,所述電纜主體包括在電纜主體內(nèi)限定通道的內(nèi)表面。電纜包括第一組光學傳輸元件,其包括位于通道內(nèi)的多個第一光學傳輸元件,并且第一光學傳輸元件中的每者具有光學芯部,所述光學芯部具有第一直徑。電纜包括第二組光學傳輸元件,其包括位于通道內(nèi)的多個第二光學傳輸元件,并且第二光學傳輸元件中的每者具有光學芯部,所述光學芯部具有第二直徑。第一直徑大于第二直徑。第一直徑介于125微米與1000微米之間,并且第二直徑介于125微米與1000微米之間。第一組光學傳輸元件和第二組光學傳輸元件在通道內(nèi)形成圖案,使得第一光學傳輸元件中的每者在通道內(nèi)的圓周方向和沿著徑向線的方向中的至少一個上靠近第二光學傳輸元件中的至少一個,所述徑向線從通道的中心軸延伸到通道的內(nèi)表面。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面,光纖電纜包括光纖,所述光纖具有玻璃芯部、玻璃包層和直接覆蓋所述玻璃包層的聚合物涂層,其中光纖包括外徑為至少400微米的大直徑光纖,其中大直徑光纖的包層直徑為至少175微米,并且其中光纖還包括外徑為約250微米或更小的較小直徑光纖,并且其中較小直徑光纖的包層小于150微米。管支撐所述光纖,其中管具有彼此大約相同的直徑,其中大直徑光纖支撐在所述管中的一些中并且較小直徑光纖支撐在所述管中的其他管中,其中支撐大直徑光纖的管與支撐較小直徑光纖的管絞合在一起,并且其中絞股具有重復(fù)的輪廓,其中絞股的平均捻距介于約300毫米與1000毫米之間。護套圍繞所述管并且限定電纜的外部。

另外的特征和優(yōu)點將會在以下詳述中闡述,并且其中部分將通過詳述而對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見,或是通過實踐如所撰寫的詳述和其權(quán)利要求書中描述的實施方式以及附圖認識到。

應(yīng)當理解,以上一般描述以及以下詳述僅是示例性的,并且旨在提供概述或框架來理解權(quán)利要求書的性質(zhì)和特征。

附圖被包括來提供進一步的理解,并且被并入本說明書中而構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出一或多個實施方式,并且與詳述一起用于解釋各種實施方式的原理和操作。

附圖簡述

圖1是根據(jù)示例性實施方式的光纖電纜的橫截面圖。

圖2是根據(jù)示例性實施方式的大直徑光纖的橫截面圖。

圖3是根據(jù)另一示例性實施方式的大直徑光纖的橫截面圖。

圖4是根據(jù)示例性實施方式的小直徑光纖的橫截面圖。

圖5是根據(jù)另一示例性實施方式的光纖電纜的橫截面圖。

圖6是根據(jù)另一示例性實施方式的光纖電纜的橫截面圖。

圖7是根據(jù)另一示例性實施方式的光纖電纜的橫截面圖。

圖8是根據(jù)另一示例性實施方式的光纖電纜的橫截面圖。

圖9是根據(jù)示例性實施方式的光纖帶單元的橫截面圖。

圖10是根據(jù)另一示例性實施方式的光纖電纜的橫截面圖。

圖11是根據(jù)另一示例性實施方式的光纖電纜的橫截面圖。

圖12是根據(jù)另一示例性實施方式的光纖電纜的橫截面圖。

圖13是根據(jù)示例性實施方式的光纖電纜的橫截面圖。

詳述

大體參照附圖,展示了光纜(例如,光纖電纜(fiber optic cable)、光纖電纜(optical fiber cable)等)的各種實施方式。大體來說,本文中公開的電纜實施方式包括位于單個外主體層(例如,電纜護套)內(nèi)的大直徑光纖和小直徑光纖。大體來說,光纖的物理性能,諸如彎曲特性和應(yīng)變特性,至少部分地取決于光纖的光學芯部(通常由玻璃形成)的直徑。因此,本文中討論的各種電纜實施方式被配置來為位于電纜內(nèi)的兩種纖維尺寸提供合適的物理性能。例如,在本文中討論的各種實施方式中,電纜部件被構(gòu)造和布置以使得盡管電纜內(nèi)的光纖的尺寸不同,電纜的物理特性(例如,彎曲半徑、彎曲應(yīng)變、擠壓性能、優(yōu)先彎曲等)還是適合于處理和安裝。

在示例性實施方式中,大直徑和小直徑光纜以某種圖案布置,其中大直徑纖維定位成在電纜內(nèi)的至少一個方向上鄰近于小直徑光纜。例如,在各種實施方式中,大直徑和小直徑光纖以交替圖案布置在電纜護套內(nèi)的圓周層內(nèi),使得優(yōu)先彎曲被減少或消除。在一些這類實施方式中,多對大直徑纖維和小直徑纖維由電纜護套內(nèi)的聚合物帶主體支撐,以便實現(xiàn)纖維對的分支和布線。

在一些其他實施方式中,大直徑光纖布置在僅包括大直徑光纖的內(nèi)圓周層中,并且小直徑光纖布置在僅包括小直徑光纖的外圓周層中。在各種實施方式中,通過將大直徑光纖中的一些或全部定位在中心,可以減少大直徑纖維在彎曲過程中經(jīng)歷的應(yīng)變。

在另一實施方式中,電纜護套可以限定在橫截面中具有長軸和短軸的通道。在這個實施方式中,大直徑纖維位于在通道長軸的方向上延伸的一或多個定位在中心的行中,并且小直徑纖維位于也在通道長軸的方向上延伸的一或多個外部行中。在這些布置中,每一小直徑光纖行位于電纜護套的內(nèi)表面與大直徑纖維行之間,并且大直徑纖維行位于通道的中心軸與小直徑纖維行之間。在這個實施方式中,認為光纖行在電纜護套內(nèi)的相對扁平布置為電纜提供了對外部擠壓力的良好抵抗力。

參照圖1,根據(jù)示例性實施方式展示了光纜(展示為電纜10)。電纜10包括外主體層(展示為電纜主體或電纜護套12),所述外主體層具有限定通道(展示為中心孔16)的內(nèi)表面14。大體來說,電纜10包括第一組多個大直徑光學傳輸元件(展示為大直徑光纖18)。電纜10包括第二組多個小直徑光學傳輸元件(展示為小直徑光纖20)。通常,電纜10在安裝過程中和安裝之后為光纖18和20提供結(jié)構(gòu)和保護(例如,處理過程中的保護、免受元件影響的保護、免受害蟲影響的保護等)。在各種實施方式中,電纜10可以利用一種類型的纖維來向諸如相機、傳感器、醫(yī)療成像設(shè)備等廣泛多種電子設(shè)備傳輸信號并且利用另一種類型的纖維來從所述電子設(shè)備接收信號。

如圖1所示,大直徑光纖18和小直徑光纖20以某種圖案位于通道16內(nèi),其中每個大直徑光纖18定位成在通道16內(nèi)的至少一個方向上靠近至少一個小直徑光纖20。如本文中在描述各種實施方式的光纖的定位中所使用,術(shù)語“靠近”是指在修飾所述術(shù)語“靠近”的方向上遇到的下一個光纖。例如,如圖1所示的實施方式中所示,大直徑光纖18和小直徑光纖20位于在圓周方向上延伸的層中,其中大直徑光纖18和小直徑光纖20在這個層內(nèi)交替,使得每個大直徑光纖18在圓周方向上靠近小直徑光纖20。通過使大直徑和小直徑光纖在圓周方向上交替,電纜10表現(xiàn)出很少的優(yōu)先彎曲特性或并不表現(xiàn)出優(yōu)先彎曲特性。

在各種實施方式中,電纜10包括細長棒或強度構(gòu)件(展示為中心強度構(gòu)件22)。如圖1所示,大直徑光纖18和小直徑光纖20位于圍繞中心強度構(gòu)件22在圓周方向上延伸的層中。在各種實施方式中,中心強度構(gòu)件22由諸如玻璃強化塑料或金屬(例如,鋼)的材料形成。在一個實施方式中,大直徑光纖18為電纜10提供抗屈曲特性,并且在一些這類實施方式中,電纜10并不包括單獨的抗屈曲強度元件。

在各種實施方式中,大直徑光纖18和小直徑光纖20以絞合圖案(諸如SZ絞合圖案或螺旋形圖案)包裹在中心強度構(gòu)件22周圍。在所示具體實施方式中,電纜10包括三個大直徑光纖18和三個小直徑光纖20,但在其他實施方式中,電纜10可以包括少于三個或多于三個每種類型的光纖。

如本文中所使用,提到“大直徑”和“小直徑”光纖是指通常由玻璃材料形成的光學芯部的尺寸,所述光學芯部在光纖內(nèi)承載光學信號。如圖1所示,大直徑光纖18各自具有光學芯部24,并且小直徑光纖20各自具有光學芯部26。大體來說,并且如以下更詳細地討論,光纖包括圍繞每個光纖的光學芯部的再一個層(例如,包層、外聚合物涂層等)。

大體來說,大直徑光學芯部24具有展示為CD1的芯部直徑,并且小直徑光學芯部26具有展示為CD2的芯部直徑。大體來說,CD1大于CD2,并且在各種實施方式中,CD1比CD2大至少10%,并且更具體地說,比CD2大至少50%。在一些這類實施方式中,CD1介于125微米與1000微米之間,并且CD2介于125微米與1000微米之間。在具體實施方式中,CD1是CD2的至少兩倍。

在各種實施方式中,CD1大于400微米,并且CD2小于400微米,并且在另一實施方式中,CD1大于500微米,并且CD2小于300微米。在各種實施方式中,CD1介于400微米與1000微米之間,并且CD2介于50微米與400微米之間,并且在另一實施方式中,CD1介于500微米與700微米之間,并且CD2介于100微米與300微米之間。在另一實施方式中,CD1約為600微米(例如,600微米±1%),并且CD2約為200微米(例如,200微米±1%)。

在各種實施方式中,電纜10可以包括通道16內(nèi)的額外結(jié)構(gòu)和元件,這可能是特定電纜應(yīng)用所需要的。例如,電纜10可以包括捆縛結(jié)構(gòu)(例如,螺旋式纏繞的捆縛紗線或帶、薄膜擠制護套等),其位于大直徑光纖18和小直徑光纖20周圍以保持這些元件圍繞強度構(gòu)件22處于適當位置。在諸如室外電纜實施方式的各種實施方式中,電纜10可以包括防水材料,諸如通道16內(nèi)的遇水膨脹帶或粉末。另外,電纜10可以包括位于通道16內(nèi)的各種抗拉強度纖維,諸如芳綸紗線纖維。在各種實施方式中,電纜10可以包括位于通道16內(nèi)并且圍繞光纖18和20的強化薄片或?qū)?,諸如波紋鎧裝層,并且在這類實施方式中,所述鎧裝層通常為電纜10內(nèi)的光纖18和20提供額外的保護層,并且可以提供針對損壞(例如,由安裝過程中的接觸或壓縮造成的損壞、來源于元件的損壞、來源于嚙齒動物的損壞等)的抵抗力。在諸如室內(nèi)用途電纜的其他實施方式中,電纜10可以包括防火材料,諸如嵌入護套12中的防火材料和/或位于通道16內(nèi)的防火膨脹顆粒。

除了將大直徑光纖18和小直徑光纖20布置在電纜護套12內(nèi),電纜護套12可以被設(shè)定尺寸來為電纜10提供充足的結(jié)構(gòu),同時還提供用于相對小并且柔性的電纜。在各種實施方式中,電纜護套12具有展示為T1的厚度,并且在各種實施方式中,T1介于0.5mm與4mm之間,具體地說介于1mm與3mm之間,并且更具體地說約為2mm(例如,2mm±0.1mm)。在各種實施方式中,電纜護套12具有展示為OD1的外徑,并且在各種實施方式中,OD1介于6mm與18mm之間,具體地說介于8mm與14mm之間,并且更具體地說介于10mm與13mm之間。在具體實施方式中,T1約為2mm(例如,2mm±0.1mm),并且OD1約為10.3mm(例如,10.3mm±0.1mm)。在另一具體實施方式中,T1約為3mm(例如,3mm±0.1mm),并且OD1約為12.5mm(例如,12.5mm±0.1mm)。

大體參照圖2和圖3,根據(jù)示例性實施方式展示了特定類型的大直徑光纖。參照圖2,根據(jù)示例性實施方式展示了可以在本文中所討論的電纜實施方式中使用的一種特定類型的大直徑光纖18(展示為18')。在圖2的實施方式中,大直徑光纖18'是階躍折射率光纖。如所示,大直徑光纖18'具有如上文所討論展示為CD1的芯部直徑。大直徑光纖18'包括位于光學芯部24外并且圍繞光學芯部24的包層30。在所示實施方式中,包層30具有展示為OD2的包層外徑。在各種實施方式中,包層30與光學芯部24的直徑相比是相對薄的包層。在各種實施方式中,OD2比CD1大了不到10%,并且更具體地說,比CD1大5%。在具體實施方式中,OD2介于600微米與660微米之間,具體地說介于620微米與640微米之間,并且更具體地說約為630微米(例如,630微米±1%)。

在圖2所示的實施方式中,大直徑光纖18'包括展示為層32的聚合物纖維涂層。大體來說,層32圍繞包層30并且位于包層30外。層32具有展示為OD3的涂層外徑。在各種實施方式中,涂層32與光學芯部24的直徑相比是相對薄的。在各種實施方式中,OD3比CD1大了不到100%,并且更具體地說,比CD1大50%。在具體實施方式中,OD3介于600微米與1200微米之間,具體地說介于800微米與1200微米之間,并且更具體地說約為900微米(例如,900微米±1%)。

大體來說,層32由諸如UV可固化材料(諸如丙烯酸酯材料)的聚合物材料形成。在各種實施方式中,大直徑光纖18'是緊密緩沖式光纖,其中層32充當緊密緩沖。在一些實施方式中,大直徑光纖18'還包括一或多個額外的外層(在圖2中展示為層34和36)。在一些實施方式中,層34是強度元件,諸如芳綸紗線層或其他合適的強度材料,并且層36是聚合物護套,諸如聚氨酯層。在各種實施方式中,層36可以由諸如PVC、PVDF、FRPE等多種合適護套材料形成。

參照圖3,根據(jù)示例性實施方式展示了另一種特定類型的大直徑光纖18(展示為大直徑光纖18")。大體來說,除了本文中所討論的以外,圖3的光纖與圖2的光纖大致上相同。在圖3的實施方式中,大直徑光纖18"是多芯部光纖。在這個實施方式中,大直徑光纖18"的光學芯部24包括位于單個包層42內(nèi)的多個信號承載芯部40。在圖3的實施方式中,光學芯部24與共同包層42相結(jié)合具有如上文所討論的外徑OD1。在各種實施方式中,信號承載芯部40可以是單模芯部和/或多模芯部。

參照圖4,根據(jù)示例性實施方式展示了小直徑光纖20的詳細視圖。在一個實施方式中,小直徑光纖20是階躍折射率光纖,并且在具體實施方式中,小直徑光纖20的芯部直徑CD2約為200微米(例如,200微米±1微米)。在這類實施方式中,小直徑光纖20包括位于光學芯部26外并且圍繞光學芯部26的包層44。在各種實施方式中,包層44具有展示為OD4的包層外徑。在諸如階躍折射率纖維實施方式的某些實施方式中,包層44與光學芯部26的直徑相比是相對薄的包層。在各種實施方式中,OD4比CD2大了不到20%,并且更具體地說,比CD2大15%。在具體實施方式中,OD4介于200微米與250微米之間,具體地說介于210微米與24微米之間,并且更具體地說約為230微米(例如,230微米±1%)。

在另一實施方式中,小直徑光纖20是電信光纖,并且在這類實施方式中,CD2介于25微米與75微米之間,并且更具體地說約為50微米(例如,50微米±1%)。在這類實施方式中,包層44與芯部26的直徑相比是相對厚的。在各種實施方式中,OD4超過CD2的兩倍,并且更具體地說是CD2的2.5倍大。在具體實施方式中,OD4介于100微米與200微米之間,具體地說介于110微米與140微米之間,并且更具體地說約為125微米(例如,125微米±1%)。

在圖4所示的實施方式中,小直徑光纖20包括展示為層46的聚合物纖維涂層。大體來說,層46圍繞包層44并且位于包層44外。層46具有展示為OD5的涂層外徑。在各種實施方式中,涂層46與光學芯部26的直徑相比是相對厚的。在各種實施方式中,OD5介于CD2的兩倍與二十倍之間。在諸如階躍折射率纖維實施方式的某些實施方式中,OD5介于CD2的15倍與二十倍之間,并且更具體地說為CD2的18倍。在各種實施方式中,OD5介于600微米與1200微米之間,具體地說介于800微米與1000微米之間,并且更具體地說約為900微米(例如,900微米±1%)。在具體示例性實施方式中,例如當纖維20的CD2是200微米時,層46由多于一個聚合物材料層形成。在一個這種實施方式中,500微米聚合物層緊鄰包層44,并且緊密緩沖層位于500微米層外,以使層46的總外徑OD5達到900微米。在一個這種實施方式中,層46的外部分由PVC材料形成,來為纖維20提供所需機械性質(zhì)。在另一實施方式中,為了提供高溫纖維20,層46的外部分由諸如聚酰亞胺的高溫兼容材料形成。

在各種實施方式中,小直徑光纖20的涂層46和大直徑光纖18的涂層32被設(shè)定尺寸以使得OD3和OD5大致上相同。在具體實施方式中,OD3和OD5都是約為900微米。在各種實施方式中,涂布大直徑光纖18和小直徑光纖20以使得兩個纖維尺寸的外徑大致上相同(盡管光學芯部尺寸不同)可以提供電纜結(jié)構(gòu),這個電纜結(jié)構(gòu)允許纖維18和20在具有類似尺寸的行中對準,允許電纜10形成為大致圓形的橫截面形狀(諸如圖1),并且圍繞中心強度構(gòu)件22在圓周方向上均勻地分布彎曲應(yīng)力。

大體參照圖5,根據(jù)示例性實施方式展示了光纜(展示為電纜50)。除了本文中所討論的以外,電纜50與電纜10大致上相同。大體來說,電纜50包括一組大直徑光纖18,其包裹在中心強度構(gòu)件22周圍以使得大直徑光纖18形成電纜50的在圓周方向上延伸的最內(nèi)纖維層。另外,電纜50包括一組小直徑光纖20,其包裹在大直徑光纖18的內(nèi)層周圍并且位于所述內(nèi)層外。

在這個實施方式中,小直徑纖維20形成電纜50的在圓周方向上延伸的外纖維層,并且在這個實施方式中,纖維18和20形成圖案,其中每個大直徑纖維18定位成在徑向方向上靠近至少一個小直徑光纖20。另外,在這個實施方式中,纖維18和20形成圖案,其中每個小直徑光纖20在徑向方向上(例如,在沿著徑向線的方向上,所述徑向線從通道16的中心軸延伸到護套52的內(nèi)表面)位于內(nèi)護套表面14與大直徑纖維18中的一個之間。在所示的實施方式中,電纜50包括五個大直徑光纖18和11個小直徑光纖20。在各種實施方式中,電纜50可以包括位于大直徑纖維18的內(nèi)層周圍的一或多個粘合劑層54。

此外,因為電纜50與電纜10相比包括額外的圓周纖維層,所以電纜50的電纜護套52具有更大的內(nèi)徑和外徑以容納額外的纖維,但在其他方面與上文所討論的電纜護套12相同。在各種實施方式中,電纜護套52具有展示為OD6的外徑,并且在各種實施方式中,OD6介于11mm與16mm之間,具體地說介于13mm與14mm之間,并且更具體地說約為13.7mm(例如,13.7mm±0.1mm)。

大體參照圖6,根據(jù)示例性實施方式展示了光纜(展示為電纜60)。除了本文中所討論的以外,電纜60與電纜50大致上相同。大體來說,電纜60包括第一組62大直徑光纖18,其包裹在中心強度構(gòu)件22周圍以使得第一組62大直徑光纖18形成電纜60的在圓周方向上延伸的最內(nèi)纖維層。在所示的實施方式中,第一組62包括五個大直徑光纖18。另外,電纜60包括第二組64大直徑光纖18,其包裹在第一組62大直徑光纖18周圍并且位于第一組62大直徑光纖18外。在所示的實施方式中,第二組64包括11個大直徑光纖18。

電纜60還包括一組67小直徑光纖20,其包裹在第二組64大直徑光纖18周圍并且位于第二組64大直徑光纖18外。在這個實施方式中,小直徑纖維20形成電纜60的在圓周方向上延伸的外纖維層,并且在這個實施方式中,纖維18和20形成圖案,其中第二組64的每個大直徑光纖18定位成在徑向方向上靠近至少一個小直徑光纖20。另外,在這個實施方式中,纖維18和20形成圖案,其中每個小直徑光纖20在徑向方向上位于內(nèi)護套表面14與第二組64的大直徑纖維18中的一個之間。在所示的實施方式中,電纜60具有相同數(shù)目的大直徑光纖18和小直徑纖維20,并且具體來說包括16個小直徑光纖20。電纜60可以還包括位于每個纖維層周圍的一或多個粘合劑層54。

此外,因為電纜60與電纜50相比包括額外的圓周纖維層和更大數(shù)目的光纖,所以電纜60的電纜護套66具有更大的內(nèi)徑和外徑以容納額外的纖維,但在其他方面與上文所討論的電纜護套12相同。在各種實施方式中,電纜護套66具有展示為OD7的外徑,并且在各種實施方式中,OD7介于15mm與20mm之間,具體地說介于17mm與18mm之間,并且更具體地說約為17.7mm(例如,17.7mm±0.1mm)。

大體參照圖7,根據(jù)示例性實施方式展示了光纜(展示為電纜70)。除了本文中所討論的以外,電纜70與電纜50大致上相同。與電纜50不同,電纜70包括相同數(shù)目的大直徑光纖18和小直徑光纖20。在這個實施方式中,電纜70包括在鄰近于中心強度構(gòu)件22的圓周層72中的一組五個大直徑光纖18,并且還包括位于光纖的外圓周層74中的三個大直徑光纖18,所述外圓周層74定位成鄰近于電纜護套52。在這個實施方式中,纖維18和20形成圖案,其中內(nèi)層72的每個大直徑纖維18定位成在徑向方向上靠近至少一個小直徑光纖20。另外,在這個實施方式中,纖維18和20形成圖案,其中外層74的每個大直徑纖維18定位成在圓周方向上靠近至少一個小直徑光纖20。在諸如電纜60和70的各種電纜實施方式中,均衡數(shù)目的大光纖和小光纖對于成對的傳輸和接收功能是優(yōu)選的(例如,小纖維充當傳輸纖維,并且大纖維充當每個對的接收纖維)。在一些這類實施方式中,較大光纖位于電纜的中心光纖層中以降低彎曲應(yīng)變。在諸如電纜70的一些實施方式中,并不是所有較大光纖可以裝進中心層中,但是通過使大光纖和小光纖在外層中交替,各種彎曲平面中的剛度得以均衡。

大體參照圖8,根據(jù)示例性實施方式展示了光纜(展示為電纜80)。除了本文中所討論的以外,電纜80與電纜10大致上相同。大體來說,在電纜80的通道16內(nèi),大直徑光纖18和小直徑光纖20位于在圓周方向上延伸的層中,其中大直徑光纖18和小直徑光纖20靠近彼此并且在所述層內(nèi)交替。大體來說,纖維18和20的層在圍繞中心強度構(gòu)件22的大體圓形路徑中延伸。然而,與電纜10相對照,在電纜80內(nèi),至少一個大直徑光纖18和相鄰小直徑光纖20中的至少一個被一起支撐在共同的聚合物帶主體82內(nèi)。如圖8的實施方式中所示,每個帶主體82包括一個大直徑光纖18和一個小直徑光纖20,并且電纜80包括八個帶主體82,其圍繞強度構(gòu)件22布置在圓周方向上延伸的層中。

大體來說,每個帶主體82包括一或多個共同聚合物層,其圍繞并支撐一對纖維18和20。在各種實施方式中,帶主體82為每一對纖維18和20提供結(jié)構(gòu)以便于在從護套12中分離之后處理并布線到所需設(shè)備。在各種實施方式中,帶主體82可以是可剝除帶,其配置來允許易于接取或以無工具的方式接取帶主體82內(nèi)的纖維18和20。

在各種實施方式中,電纜80具有電纜護套83,所述電纜護套83具有展示為OD10的外徑,并且在各種實施方式中,OD10介于11mm與16mm之間,具體來說介于13mm與14mm之間,并且更具體來說約為13.4mm(例如,13.4mm±0.1mm)。因此,在各種實施方式中,通過以帶主體82的形式在電纜護套83內(nèi)提供纖維支撐結(jié)構(gòu),電纜80的總外徑可以相對于包含相同數(shù)目的纖維的電纜(諸如電纜50)有所減小。

參照圖9,更詳細地展示了帶主體82。大體來說,帶主體82包括展示為內(nèi)層84的第一聚合物層,其圍繞并接觸帶主體82內(nèi)的兩種纖維18和20。帶主體82還包括展示為外層86的第二聚合物層,其圍繞并接觸內(nèi)層84的外表面。在一個實施方式中,內(nèi)層84是相對軟的順應(yīng)式聚合物材料,并且外層86是相對硬的“堅固”材料,其便于在從電纜80中分離后處理帶主體82。在各種實施方式中,內(nèi)層84由任何合適的硬度受控的UV可固化聚合物材料和/或熱塑性材料(諸如熱塑性彈性體材料)形成。在各種實施方式中,外層86由熱塑性材料形成并且可以包括嵌入外層86中的芳綸紗線纖維。在一個實施方式中,可以用護套將內(nèi)層84和外層86彼此分離,并且在這類實施方式中,芳綸紗線纖維可以位于層84與層86之間。

在各種實施方式中,帶主體82是圍繞纖維18和20的相對小的結(jié)構(gòu),使得電纜80的橫截面積保持適當小。在各種實施方式中,內(nèi)層84具有展示為W1的寬度和展示為H1的高度,并且外層86具有展示為W2的寬度和展示為H2的高度。在各種實施方式中,W1介于1.8mm與3mm之間,具體來說介于2mm與2.4mm之間,并且更具體來說約為2.2mm(例如,2.2mm±0.1mm)。在各種實施方式中,H1介于0.9mm與2mm之間,具體來說介于1.1mm與1.5mm之間,并且更具體來說約為1.3mm(例如,1.3mm±0.1mm)。在各種實施方式中,W2介于1.9mm與3.1mm之間,具體來說介于2.5mm與2.9mm之間,并且更具體來說約為2.7mm(例如,2.7mm±0.1mm)。在各種實施方式中,H2介于1mm與2.5mm之間,具體來說介于1.6mm與2mm之間,并且更具體來說約為1.8mm(例如,1.8mm±0.1mm)。

大體參照圖10,根據(jù)示例性實施方式展示了光纜(展示為電纜90)。除了本文中所討論的以外,電纜90與電纜80大致上相同。在電纜90內(nèi),至少一個大直徑光纖18和相鄰小直徑光纖20中的至少一個被一起支撐在共同的聚合物帶主體92內(nèi)。除了帶主體92包括圓的(例如,圓形、橢圓形、卵形等)外表面94以外,帶主體92是類似于帶主體82的兩層式帶主體。在各種實施方式中,通過提供電纜90的用戶可以易于抓握的額外結(jié)構(gòu),圓的外表面94可便于處理電纜90的帶單元。

在各種實施方式中,電纜90具有電纜護套96,所述電纜護套96具有展示為OD8的外徑,并且在各種實施方式中,OD8介于12mm與17mm之間,具體來說介于13.5mm與14.5mm之間,并且更具體來說約為14.1mm(例如,14.1mm±0.1mm)。因此,在各種實施方式中,通過提供較大的帶主體92(與帶主體82相比),電纜90的總外徑相對于包含相同數(shù)目的纖維但是包括較小類型的帶主體的電纜(諸如電纜80)有所增大。

大體參照圖11,根據(jù)示例性實施方式展示了光纜(展示為電纜100)。除了本文中所討論的以外,電纜100與電纜80大致上相同。在電纜100內(nèi),至少一個大直徑光纖18和相鄰小直徑光纖20中的至少一個被一起支撐在共同的聚合物帶主體102內(nèi)。與上文所討論的帶主體82和92相對照,帶主體102包括與帶主體82的內(nèi)層84相同的單個層。在這個實施方式中,由于不包括外層86,帶主體102的尺寸有所減小,并且?guī)е黧w102也允許易于接近帶主體102內(nèi)的纖維18和20。另外,電纜100包括在帶主體102內(nèi)的交替的大直徑纖維18和小直徑纖維20的內(nèi)層104。電纜100還包括在帶主體102內(nèi)的交替的大直徑纖維18和小直徑纖維20的外層106,其位于內(nèi)層104外并且圍繞內(nèi)層104。在這個布置中,電纜100包括位于24個帶主體102內(nèi)的多個對中的24個大直徑光纖18和24個小直徑光纖20。

在各種實施方式中,電纜100具有電纜護套108,所述電纜護套108具有展示為OD9的外徑,并且在各種實施方式中,OD9介于13mm與18mm之間,具體來說介于15mm與16mm之間,并且更具體來說約為15.5mm(例如,15.5mm±0.1mm)。因此,在各種實施方式中,通過提供較小的帶主體102(與帶主體82相比),電纜100的總外徑可以小于在包括總共48個纖維和具有堅固外層的帶主體(諸如帶主體82)的電纜中另外所需要的。

參照圖12,根據(jù)示例性實施方式展示了光纜(展示為電纜110)。電纜110包括外主體層(展示為電纜主體或電纜護套112),所述外主體層具有限定通道(展示為中心孔116)的內(nèi)表面114。大體來說,通道116包括通道寬度W3和通道高度H3,并且W3大于H3。大體來說,電纜110包括位于至少一個行(展示為行118和120)中的一組大直徑纖維18,所述至少一個行位于通道116的內(nèi)部區(qū)域中。大體來說,行118和120在由W3表示的通道寬度的方向上在通道116內(nèi)延伸。

大體來說,電纜110包括位于至少一個行(展示為行122和124)中的一組小直徑纖維20,所述至少一個行位于通道116的外部區(qū)域中。大體來說,行122和124在由W3表示的通道寬度的方向上在通道116內(nèi)延伸。在所示的實施方式中,行122在由H3表示的通道高度的方向上位于行118與內(nèi)表面114之間,并且行124在由H3表示的通道高度的方向上位于行120與內(nèi)表面114之間。因此,在這個實施方式中,纖維18和20形成圖案,其中行118的每個大直徑纖維18定位成在由H3表示的通道高度的方向上靠近行122的小直徑纖維20中的一個,并且其中行120的每個大直徑纖維18定位成在由H3表示的通道高度的方向上靠近行124的小直徑纖維20中的一個。在所示的示例性實施方式中,電纜110的每個纖維行包括24個纖維并且電纜110內(nèi)的纖維的總數(shù)為96。在各種實施方式中,小直徑纖維20的行122和124朝向電纜110的外側(cè)定位,并且大直徑纖維18的行118和120朝向電纜110的中心定位,以減少電纜110的纖維(尤其是大直徑纖維18)所經(jīng)歷的彎曲應(yīng)變。

在所示的具體實施方式中,電纜主體112是細長結(jié)構(gòu),其限定展示為W4的外寬度和展示為H4的外高度。在各種實施方式中,W4是H4的至少兩倍,并且更具體來說是H4的至少三倍。電纜主體112包括在由W3表示的通道寬度的方向上延伸的兩個大致上扁平或平坦的外表面(展示為上表面126和下表面128)。之所示的實施方式中,表面126和128大致上(例如,在±10度內(nèi))平行于通道116內(nèi)的纖維行118、120、122和124。因此,在這個布置中,電纜110提供大致上扁平的電纜結(jié)構(gòu),這個結(jié)構(gòu)提供良好的負載和擠壓抵抗力,尤其是對垂直地施加到表面126和128的力。在各種實施方式中,電纜110可以適合于在地面之上延伸的直電纜,其中車輛可以越過電纜110。

在各種實施方式中,通道116的尺寸和電纜主體112的外尺寸可以被設(shè)定尺寸以使得電纜110可以含有各種數(shù)目的纖維18和20。在各種實施方式中,W3介于15mm與30mm之間,具體來說介于20mm與25mm之間,并且更具體來說約為23mm(例如,23mm±0.1mm)。在各種實施方式中,H3介于2mm與10mm之間,具體來說介于3mm與5mm之間,并且更具體來說約為4.5mm(例如,4.5mm±0.1mm)。在各種實施方式中,W4介于18mm與35mm之間,具體來說介于22mm與30mm之間,并且更具體來說約為26.5mm(例如,26.5mm±0.1mm)。在各種實施方式中,H4介于3mm與12mm之間,具體來說介于5mm與8mm之間,并且更具體來說約為6.5mm(例如,6.5mm±0.1mm)。

參照圖13,呈松套管電纜或扇出電纜210的形式的光纖電纜包括光纖212,諸如大直徑光纖214。光纖212可以是單模、多模、彎曲敏感、多芯部、大芯部、階梯形芯部、帶、緊密緩沖式、無緩沖式或其他類型或布置的光纖。例如,在一些實施方式中,大直徑光纖214是多芯部光纖。

根據(jù)示例性實施方式,電纜210還包括管216,諸如緩沖管、微模塊護套、子單元護套或其他管。管216可以支撐光纖212,諸如光纖212的子集。在一些實施方式中,管216在不同的管216中支撐不同類型的光纖212。例如,管216中的一些可以支撐大直徑光纖214。在一些實施方式中,支撐大直徑光纖214的管216所支撐的僅有類型的光纖是大直徑光纖214。在一些實施方式中,支撐大直徑光纖214的管216每個管216僅支撐單個大直徑光纖214。

在一些實施方式中,管216由聚合物材料形成,諸如主要由擠在管216所支撐的光纖212上的熱塑性材料形成。在一些實施方式中,管216包括,諸如按體積計主要由以下材料中的至少一個組成:聚乙烯、聚氯乙烯、低煙無鹵材料、聚丙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸丁二酯或其他材料。管216的壁厚度可為至少0.2mm,諸如至少約0.4mm和/或小于2mm,諸如小于約1mm。在一些實施方式中,管216的外徑為3mm或更小,諸如2.5mm或更小,諸如約2mm±0.5mm。在其他實施方式中,管216被另外設(shè)定尺寸、成形和/或構(gòu)造。

在一些實施方式中,光纖212包括一或多個玻璃芯部、圍繞所述芯部的玻璃包層和直接附接到所述包層并覆蓋所述包層的聚合物涂層。光纖212的聚合物涂層可以是丙烯酸酯材料,諸如紫外光固化丙烯酸酯,并且可以包括不同相對彈性/硬度的子層,諸如一個用于應(yīng)力隔離并且另一個用于防刮保護,和/或用于給光纖212著色的油墨層。在一些實施方式中,大直徑光纖214的直徑(即,聚合物涂層的外徑)為至少400微米,諸如至少50微米,并且在一些實施方式中為至少600微米,且/或不大于1厘米。大直徑光纖214的包層的直徑是至少175微米,諸如至少200微米,且/或在一些實施方式中甚至約為225微米±25微米。在一些實施方式中,大直徑光纖的包層的直徑小于1mm。

根據(jù)示例性實施方式,管216可以還包括額外材料218,諸如填充化合物,諸如阻水凝膠或油脂。額外材料218可以可選地包括遇水膨脹粉末,諸如超吸水聚合物。在一些實施方式中,額外材料218可以包括強度構(gòu)件,諸如芳綸或纖維玻璃紗線或纖維。在一些實施方式中,額外材料218可以包括聚酯紗線,諸如浸漬有超吸水聚合物的聚酯紗線。額外材料218可以包括剝離繩。在其他所涵蓋實施方式中,電纜210并不包括管216,并且光纖212如本文中所公開被配置或布置成具有粘合劑螺紋或沒有額外支撐。

仍然參照圖13,在一些實施方式中,電纜還包括較小直徑光纖220,諸如直徑約為250微米或更小和/或250微米±50微米和/或200微米±50微米的光纖。因此,在一些實施方式中,大直徑光纖214的直徑是較小直徑光纖的至少兩倍大。類似于大直徑光纖216,較小直徑光纖220可以包括玻璃芯部、玻璃包層和緊鄰所述包層的聚合物層。較小直徑光纖220的包層小于150微米,諸如小于130微米,諸如在一些實施方式中為125微米±25微米。

在一些實施方式中,較小直徑光纖可以是緊密緩沖式的,諸如具有緊密地涂覆在光纖220的聚合物涂層上的熱塑性聚合物層(例如,聚氯乙烯或低煙無鹵材料)。例如,光纖220的直徑(即,聚合物涂層的外徑)可以約為250微米,并且緊密緩沖的外徑可以約為600微米或甚至約為900微米。大直徑光纖214可以也是緊密緩沖式的。有了緊密緩沖,大直徑光纖214和較小直徑光纖220可以看上去是相同尺寸,因為用于大直徑光纖214和較小直徑光纖220的緊密緩沖層的外徑可以大約是相同尺寸(例如,約為900微米,諸如900微米±100微米)。

較小直徑光纖220可以由管216(諸如管216中未被大直徑光纖216占據(jù)的一些管)支撐。在一些實施方式中,支撐較小直徑光纖220的管216可以僅支撐較小直徑光纖220中的單個較小直徑光纖220,諸如單個緊密緩沖式光纖222。在其他實施方式中,支撐較小直徑光纖220的管216可以支撐多個較小直徑光纖220,諸如至少兩個、至少四個、至少十二個無緩沖式光纖224,無緩沖式光纖224意味著不包括超過聚合物涂層的緊密緩沖層的光纖,所述聚合物涂層圍繞光纖的包層。

根據(jù)示例性實施方式,光纖電纜210的管216和/或可由管216支撐的光纖212彼此絞合或纏繞。管216可能以重復(fù)的絞合圖案,諸如以螺旋形輪廓或以反向振蕩輪廓(例如,所謂的“SZ”絞合)絞合。申請人已發(fā)現(xiàn),大光纖214受益于相對大的絞合捻距,其中捻距是絞合元件中的一個的一整轉(zhuǎn)沿著電纜210的平均縱向距離。對于螺旋形絞合,捻距是完整旋轉(zhuǎn)的縱向距離;并且對于反向振蕩絞合,捻距是反轉(zhuǎn)之間的圈數(shù)除以反轉(zhuǎn)之間的縱向距離,如果圈數(shù)在反轉(zhuǎn)之間變化,那么捻距可以是100個反轉(zhuǎn)上的平均值。根據(jù)示例性實施方式,捻距介于300毫米與1000毫米之間,諸如400毫米與800毫米之間,諸如約為500毫米±100毫米。雖然這類捻距可能比許多常規(guī)電纜長,但是申請人認為利用這類捻距的絞合為大直徑光纖214提供低應(yīng)力彎曲半徑,同時仍提供電纜210在擠壓中的良好性能。

在一些實施方式中,電纜210還包括中心強度構(gòu)件226和/或護套228。管216可以絞合在中心強度構(gòu)件226周圍,中心強度構(gòu)件226可以包括諸如玻璃強化塑料的電介質(zhì)材料,或諸如鋼的另一材料。在一些實施方式中,中心強度構(gòu)件226可以護套著諸如聚乙烯或聚氯乙烯的聚合物,以設(shè)定絞合在中心強度構(gòu)件226周圍的特定數(shù)目的管216的半徑。例如,管216可以包括至少兩個管216,諸如至少四個管216,諸如至少十個管216。在一些實施方式中,如圖13所示,管216可以在管216的各層中絞合在中心強度構(gòu)件226周圍。根據(jù)示例性實施方式,大直徑光纖214由管216在最內(nèi)層中支撐,從而減小當電纜210彎曲時大直徑光纖214上的彎曲應(yīng)力。類似于管216,護套228可以由可被擠在管216和/或電纜210的任何其他內(nèi)容物(諸如阻水帶、鎧裝、芳綸層等)上的熱塑性材料形成。在一些實施方式中,護套228包括,諸如按體積計主要由以下材料中的至少一個組成:聚乙烯、聚氯乙烯、低煙無鹵材料或其他材料。在其他所涵蓋實施方式中,電纜210可以不包括中心強度構(gòu)件226和/或護套228。

根據(jù)示例性實施方式,管216絞合在中心強度構(gòu)件226周圍,其中管216支撐均勻地分散在中心強度構(gòu)件216周圍的大直徑光纖214,使得利用電纜210的橫截面的任何給定的平分線B,B'(即,穿過中心強度構(gòu)件226的中心的平分線),支撐大直徑光纖214的管216的數(shù)目在平分的兩半之間的差異是一或更小(即,所述差異可以是分數(shù))。在一些實施方式中,支撐較小直徑光纖220的管216也均勻地分散在中心強度構(gòu)件226周圍,使得利用電纜210的橫截面的任何給定的平分線,支撐較小直徑光纖220的管216的數(shù)目在平分的兩半之間的差異是一或更小。不同光纖214貫穿電纜210的橫截面的均勻分布被認為使光纖的應(yīng)變負載均衡,這可能尤其有益于大直徑光纖214。在其他所涵蓋實施方式中,含有大直徑光纖214的管216在單個絞合層中放置在含有較小直徑光纖214的管216之間以提供均衡的應(yīng)變負載。

在各種實施方式中,本文中所討論的電纜護套可以由電纜制造中所使用的廣泛多種材料制成,所述材料諸如聚氨酯、中等密度聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、尼龍、聚酯或聚碳酸酯和其共聚物。另外,本文中所討論的電纜護套可以包括為電纜護套的材料提供不同性質(zhì)的少量其他材料或填料。例如,本文中所討論的電纜護套的材料可以包括提供用于著色、UV/光阻擋(例如,炭黑)、抗燒性等。

雖然本文中所討論并且附圖中所示的具體電纜實施方式主要涉及具有大致圓形橫截面形狀的電纜,所述形狀限定大致圓柱形內(nèi)腔,在其他實施方式中,本文中所討論的電纜可以具有任何數(shù)目的橫截面形狀。例如,在各種實施方式中,電纜護套可以具有正方形、矩形、三角形或其他多邊形橫截面形狀。在這類實施方式中,電纜的通路或腔與電纜護套和/或緩沖管的形狀可以是相同形狀或不同形狀。在一些實施方式中,電纜護套可以限定多于一個通道或通路。在這類實施方式中,多個通道可以彼此是相同的尺寸和形狀,或者可以各自具有不同的尺寸或形狀。

在各種實施方式中,本文中所討論的光纖可以是由玻璃或塑料制成的柔性、透明光纖。纖維可以充當光導(dǎo)以在光纖的兩端之間傳輸光。光纖可以包括由具有較低折射率的透明包層材料圍繞的透明芯部??梢酝ㄟ^全內(nèi)反射將光保持在芯部中。玻璃光纖可以包括二氧化硅,但是可以使用一些其他材料,諸如氟鋯酸鹽、氟鋁酸鹽和硫族化物玻璃,以及結(jié)晶材料,諸如藍寶石??梢酝ㄟ^具有較低折射率的光學包層沿著光纖的芯部引導(dǎo)光,所述光學包層通過全內(nèi)反射將光困在芯部中。包層可以涂有保護其免受濕氣和/或物理損壞的緩沖涂層和/或另一涂層。這些涂層可以是在拉拔過程期間涂覆到光纖外側(cè)的UV固化聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合材料。涂層可以保護玻璃纖維絞股。在各種實施方式中,本文中所討論的光纖可以是任何光纖類型或種類,包括多模纖維、單模纖維、彎曲敏感纖維、階躍折射率纖維、多芯部光纖等。

除非另外明確說明,否則決不意圖將本文闡述的任何方法解釋為要求以特定順序執(zhí)行所述方法的步驟。因此,在方法權(quán)利要求項沒有實際敘述方法的步驟所遵循的順序或在權(quán)利要求書或描述中沒有另外具體陳述各步驟將限于特定順序的情況下,決不意圖對任何特定順序做出推斷。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會清楚,可以在不脫離本公開的精神或范圍的情況下,做出各種的修改和變化。由于本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到并入本公開的精神和主旨的所公開的實施方式的修改組合、子組合和變化,因此,本公開應(yīng)解釋為包括所附權(quán)利要求書及其等效物范圍內(nèi)的任何內(nèi)容。

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