專利名稱：微型光纖束單元及以其為基本結構的光纜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種微型光纖束的結構單元及以其為基本結構的光纜。
背景技術：
按照光纖單元的構成形式，目前常用的光纜結構可有松套型和緊套型兩類。松套型 光纜中的光纖單元為由帶有光纖二次涂層及著色層的單根光纖或由水平排列的單纖再附 加基帶涂層所形成的帶狀多纖結構。緊套型的光纖單元一般是在光纖上用聚氯乙烯、特 殊聚烯烴材料、尼龍等工程材料擠出一定厚度的塑性材料組成的單纖結構，擠出后的單 纖直徑多為90(Hun，也有報道使用乙烯丙烯酸酯作為緊套層單纖結構的大直徑光纖，其 直徑范圍為400 600|am。目前各種形式的光纜都是以這種單纖為基本結構單元制造的。
研究發現，在某些特定設計中，上述形式的光纖單元并非是理想結構，導致了光纜 外徑偏大，制造工藝和工序復雜。例如，近期出現的一種8字型結構皮線光纜，其兩端 分別為GRP加強元件，中央為裸纖或緊套光纖。該結構耐側壓能力優良且具有適當的抗 扭轉強度，尺寸小，適合于入戶的穿管。但該結構較適合于單芯或兩芯類光纖芯數較小 的單元， 一旦光纖芯數增加，多芯光纖有可能和LSZH (低煙無鹵聚烯烴阻燃)護套發 生粘連，既增大了光纖的衰減，也增加了斷纖幾率。若全部使用緊套光纜，則將失去其 光纜小尺寸的特點，而且在終端多纖的盤留和連接端頭處理也會變得非常困難。
又如，在目前的中心束管型的室外光纜結構中，當光纖芯數超過12芯(國際規范的 全色譜)時， 一般采用束纖方法解決(即常規著色光纖通過不同顏色的細紗纏繞而成)， 而束纖紗的張力大小、節距、每根光纖放線張力的大小都會影響光纜的生產。特別是光 纖的放線張力不可避免地會存在偏差，從而會產生光纖束在二次套塑生產中的拋纖現象， 累積后會導致光纖在套管中被折斷形成短段造成損失。為避免其發生， 一個簡單的方法 是放大套管內徑，使其允許光纖有一定程度的彎曲，但這將喪失中心束管式光纜的低成 本優勢。而即使如此也仍會有小概率廢品的可能。
層絞式光纜是現行室外光纜的主要應用形式，是一種多芯光纜，將多根著色光纖設 置在不同顏色的套管中，通過套管給予光纖提供一定的保護，并以一定節距絞合在金屬 或非金屬加強件上，用于提供室外光纜布放所需的機械強度，以及避免溫度環境等變化 對光纜的影響。但因其套管中必需要填充油膏，而這種觸變性的油膏對施工及環境保護
4都有一定的負作用。全干式光纜是今后的發展趨勢。現有的干套管技術主要有兩種，一種是朝套管中吹阻水粉。在垂直布放的光纜(或有一定高差布放)中，其阻水粉會不斷下移至光纜和光纜連接的接頭盒中， 一旦光纜出現破損，缺少阻水粉的套管難以保證良好的阻水性。另一種方法是在套管內與光纖平行放置阻水紗。此方法雖然可以有效地保證光纜的阻水要求，但是在光纜生產中阻水紗與光纖間的摩擦會增大光纜的衰減，降低了光纜的成品率。
公丌號CN1460873A的中國專利文獻公開了一種多芯集束型緊包光纖單元，由高分子光固化材料將多芯光纖緊密結合成所芯光纖束，在其外部再設置有護套。該結構仍是基于緊套光纖，或是基于緊套纜構成的微型光纖束單元，即仍囿于常規的緊"套"設計概念，認為無"套"不能達到"束"的作用。深入的研究和試驗顯示結果并非如此，且其外層"套"結構不僅增加了生產工序，降^^了效率，還必然增大微型光纖束的外徑尺寸，并進而增加光纜的外徑，也難以達到提高緩沖外部壓力作用的能力。因此作為光纖單元而由.，在其外周設置的"套"結構實際并無任何積極意義。
發明內容
針對上述情況，本發明將提供一種微型光纖束單元，以及以該微型光纖束單元為基本結構的光纜。
本發明微型光纖束單元，是由至少2根分別包覆有二次涂層和著色外層的光纖以保持有間隙的集束狀平行排布，并被UV固化材料封固成沿長度方向延伸的線型結構微型光纖束單元。線型結構微型光纖束單元中以集束狀平行排布的所說光纖的數目，根據使用需要目前以釆用為2、 4或6根為佳。
經試驗，上述微型光纖束單元中所說的以集束狀平行排布的光纖的外側邊緣與線型結構微型光纖束單元外周緣間的最小距離最好以不小于50pm為佳，以達到兼顧生產操作、質量性能及經濟性能等多方面的綜合效果。試驗顯示，以上述的2芯微型光纖束單元為例，其外徑尺寸可為600 卯0^im，最佳為700pm; 4芯的微型光纖束單元外徑尺寸可為700-1100nm,最佳為卯Opm; 6芯的微型光纖束單元的外徑尺寸可為950~1200nm，最佳為1000pm。
上述線型微型光纖束單元中的光纖為著色光纖，即在光纖表面應有厚度5 1(Vm的著色涂層，可以方便實際使用中的識別。在微型光纖束單元中，該成集束狀設置的光纖又是被UV固化材料封固成一種緊套式的結構，因此封固光纖的該UV固化材料的固化度以低于各光纖著色外層的包覆固化度為宜，以方便光纜剝離施工中能通過單面刀片、MILLER鉗等常規光纖剝離工具剝離相應光纖的操作。試驗顯示，通過降低UV固化材
5料的封固固化度，可以方便地將微型光纖束單元中的光纖剝離20厘米長，其長度足以供進行盤留和熔接操作的需要。
所說微型光纖束單元中的該UV固化材料可以為透明本色形式，也可以用著色劑使其具有不同的顏色，特別是在采用由多個該微型光纖束單元構成纜芯的光纜結構中，可方便對不同微型光纖束單元的區分、識別和操作，例對纜芯中白色4芯微型光纖束(單元)中的藍色光纖，可稱為白束一藍纖而被識別和區分。
本發明上述結構形式的微型光纖束單元可以作為纜芯的基本結構，被用于目前多種不同結構形式光纜的制造。例如，以單根或多根所說的該線型結構微型光纖束單元作為纜芯，經依次包覆于其外的中間結構層(如常用的金屬和/或非金屬結構層)和/或外層護套結構，即可形成單根多芯或多根多芯光纖束單元緊套光纜，以代替目前常用的多芯緊套配線光纜。根據需要，在纜芯中或外層護套結構還可以按照目前的常規方式設置有同樣也沿光纜長度方向延伸的各型加強元件。又如，在光纖套管內以兩根或更多根本發明上述的線型結構微型光纖束單元為纜芯并填充相應的阻水油膏等材料，光纖套管外再包覆有阻水材料層、相應的中間結構層和外層護套結構，即可形成中心束管式光纜，其外層護套結構中同樣也可還設置有沿光纜長度方向延伸的加強元件。將多根上述的線型結構微型光纖束單元與相應沿長度方向延伸的條狀阻水材料按所需節距相互絞合成纜芯置于光纖套管內，即可形成目前常用的松套層絞式光纜。此外，以本發明上述的微型光纖束單元為基本結構，還可以制備出具有多級單元結構形式纜芯的多芯緊套式光纜。例如，可以先由上述集束狀設置的所說線型結構微型光纖束單元和沿光纜長度方向延伸的第一級中心型加強元件及其外周包覆結構層構成緊束式二級結構單元，再由若干該二級結構單元與沿光纜長度方向延伸的第二級中心型加強元件構成束狀纜芯，最后經外周包
覆的含有金屬或非金屬結構的中間結構層及外層護套結構構成緊套式光纜。該纜芯中同樣也可以還設置有以同樣方式沿長度方向延伸的條狀阻水材料。該多級單元結構形式的光纜可象目前光纖網絡的城域網饋線段、主干層和匯聚層中使用的光纖帶那樣，同樣具有如光纖斂集密度、外徑小等各種優點，并具有相當的耐環境能力和力學強度，可以取代光纖網絡中使用的該光纖帶光纜。
由此可以理解，本發明上述形式的微型光纖束單元，不僅可以順利解決目前光纜設計、生產中常遇到或難以解決的問題，而且可以作為基本結構單元而用于制造目前常用的各種松套型和緊套型光纜，且實質性地改進了現有光纜的結構設計，有利于在減小光纜的外徑和/或重量的同時，成倍提高光纜中的光纖斂集密度，減少光纜的結構消耗，提高光纜的成品率，降低了光纜成本，適應和滿足通訊業迅速發展的需要。以下通過由附圖所示實施例的具體實施方式
，對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發明的范圍內。
圖1是本發明微型光纖束單元幾種形式的結構示意圖。圖2是本發明的一種中心束管式光纜的結構示意圖。圖3是本發明的一種干式松套層絞光纜的結構示意圖。'圖4是本發明的一種單根多芯緊套光纜的結構示意圖。圖5是本發明的一種多根多芯緊套配線光纜的結構示意圖。圖6本發明的一種多芯緊套式輕鎧光纜的結構示意圖。
具體實施例方式
圖1是本發明的幾種微型光纖束單元1的結構形式，圖中的(a)、 (b)和(c)分別為含有兩根、四根和六根著色光纖2的微型光纖束單元。其中的每根著色光纖2外周分別包覆有二次涂層3和著色外層4。在微型光纖束單元中，各著色光纖2都是以保持有間隙方式的集束狀平行排布，并由目前已有報道和使用的UV光固化材料5封固成沿長度方向延伸的線型結構微型光纖束單元，且其中呈集束狀平行排布的著色光纖2的最外側邊緣與線型結構微型光纖束單元1外周緣間的最距離應》50pm。
圖2是一種中心束管式光纜的結構形式。被置于光纖套管9內的纜芯由圖1所示的四個六芯結構的線型結構微型光纖束單元l組成，并填充有阻水油膏ll。光纖套管9外還包覆有阻水材料層8、帶平行雙鋼絲結構的鋼-聚乙烯的中間結構層7及外層護套結構6，該外層護套結構6中還對稱設置有兩條同樣沿光纜長度方向延伸的加強元件10。其中除該線型結構微型光纖束單元l外，所說的光纖套管9、阻水材料層8、余屬或非金屬的中間結構層7、外層護套結構6、加強元件IO,以及阻水油膏ll等，均為目前同類光纜中的常規材料和常規結構，并通過常規工藝過程實現。而目前市場上已有的采用四個六芯光纖束纜芯、光纖套管外被覆帶平行雙鋼絲結構的鋼-聚乙烯護套的同樣形式中心束管式光纜，其整個光纜的尺寸為12.1毫米，重量為143千克/千米。采用圖2所示的本發明的該同類光纜，其套管外徑至少可以降低1毫米，這樣即使其它尺寸不變，光纜的外徑將降低到U.l毫米，光纜的重量也降低為110千克/千米。
圖3是本發明的一種松套層絞式光纜的結構形式。由三組四芯形式的線型結構微型光纖束單元1，按照所需節距和與其間隔設置、同樣沿長度方向延伸的三根阻水紗材料
712絞合構成纜芯，再以常規方式在其外擠出一層塑料，形成圓形的光纖松套管9即成。由于該微型光纖束單元1中的光纖2不會與阻水紗材料12直接摩擦，光纜的成品合格率可比目甜同類的松套層絞式光纜大為提高。
圖4是本發明的一種的單根多芯緊套式光纜的結構。以一根四芯或六芯形式的線型結構微型光纖束單元1代替目前采用900(am的單根緊套光纖，其外再以常規方式依次包覆有芳綸紗等中間結構層7和外層護套結構6即可。其結構尺寸與目前同樣采用單根緊套光纖的同類光纜比可幾無變化，但光纖的斂集密度卻可提高數倍，從而在不降低光纜性能的甜提下，能大幅降低光纜的外徑和重量，并減少了光器件配線單元的尺寸，降低了光纜成本。
圖5是本發明的一種的多芯緊套式配線光纜的結構。圖示的是一種24芯的配線光纜結構。纜芯為山六根四芯形式的多芯緊套光纜的子單元13與沿光纜長度方向延伸的非金
屬中心型加強元件io呈集束狀排布構成，其外周按常規方式以緊套方式包覆有復合鋁帶
等中間結構層7及外層護套結構6。所說該多芯緊套光纜子單元13為由一根四芯式的該線型結構微型光纖束單元1與同樣沿光纜長度方向延伸的相應中心型加強元件絞合，并由相應的包覆結構層構成。與目前已有的相同芯數緊套多芯束狀光纜比較，同樣為24芯的緊套結構的光纜，如果采用900nm緊套光纖結構，則光纜外徑為8.3毫米，重量為66KG/KM，其中光纖放線架需要24個，在設備要求和制造上都具有相當的難度。但采用圖5所示的本發明該四芯線型結構微型光纖束單元1時則只需要六個光纖放線架(如果使用的是四個六芯形式的改微型光纖束單元1，則只需四個光纖放線架)即可滿足要求，光纜外徑為5.5毫米，重量30千克/公里左右，光纜原材料成本至少可減少一半。如果采用的是由目前普通單芯光纜所成的6芯配線光纜，則兩者重量和外徑雖相同、力學性能相當，但其光纜中的光纖數量則僅有采用本發明該微型光纖束單元1時的1/4。
圖6是本發明的一種可取代目前光纖網絡中使用的光纖帶光纜的緊套式光纜結構。其纜芯由多級單元結構構成由集束狀設置的六個4芯形式的線型結構微型光纖束單元1纏繞在01.2毫米沿光纜長度方向延伸的第一級非金屬中心型加強元件101上，及其外周外包裹的阻水帶或不同顏色標識帶等包覆結構層，形成外徑約3.5毫米的緊套光纜二級結構子單元14;再由五個該二級結構子單元14絞合在同樣沿光纜長度方向延伸的^3.0毫米二級中心型加強元件IO上構成纜芯，其外周以常規方式再依次包覆具有阻水功能的芳綸紗及鋁一聚乙烯粘結護套等相應的中間結構層7和外層護套結構6，即成為一種多級結構形式的緊套式光纜。其纜芯中還可以設置以同樣方式沿長度方向延伸的條狀阻水材料12。該光纜的外徑可為14.8毫米，可以取代目前采用四芯或六芯帶層絞式的光纜(其對應外徑為18毫米左右)。這種結構將減少二次套塑的生產工序，改變現有光纜生產的基本流程，從而大大減少光纜生產的設備投資。
權利要求
1.微型光纖束單元，其特征是由至少2根分別包覆有二次涂層(3)和著色外層(4)的光纖(2)以保持有間隙的集束狀平行排布，并用UV固化材料(5)封固成沿長度方向延伸的線型結構微型光纖束單元(1)。
2. 如權利要求1所述的微型光纖束單元，其特征是所說的線型結構微型光纖束單元(1) 中以集束狀平行排布的光纖(2)的數目為2、 4或6根。
3. 如權利要求1所述的微型光纖束單元，其特征是所說的以集束狀平行排布的光纖(2) 的外側邊緣與線型結構微型光纖束單元(1)外周緣間的最小距離^50)nm。
4. 如權利要求]至3之一所述的微型光纖束單元，其特征是所說的線型結構微型光 纖束單元中封固光纖(2)的UV固化材料(5)的固化度低于各光纖(2)著色外層(4) 的包覆固化度。
5. 以權利要求1至4之一的微型光纖束單元為基本結構的多芯緊套光纜，其特征是 纜芯為至少一根所說的線型結構微型光纖束單元(1)，其外依次包覆有中間結構層(7) 和外層護套結構(6)。
6. 如權利要求5所述的多芯緊套光纜，其特征是纜芯由至少兩個多芯緊套光纜的子 單元(13)與沿光纜長度方向延伸的中心型加強元件(10)成集束狀排布構成，其外周 以緊套方式包覆有至少一個中間結構層(7)以及外層護套結構(6)，所說的多芯緊套光 纜子單元(13)為由至少一個所說的線型結構微型光纖束單元(1)與包覆于其外的中間 結構層(7)和外層護套結構(6)構成。
7. 以權利要求1至4之一的微型光纖束單元為基本結構的中心束管式光纜，其特征 是光纖套管(9)內的纜芯為設置在填充油膏(11)中的所說線型結構微型光纖束單元(1)， 在光纖套管(9)外包覆有阻水材料層(8)、至少一個中間結構層(7)及外層護套結構(6)。
8. 如權利要求7所述的中心管式光纜，其特征是所說的外層護套結構(6)中還設 置有至少一條沿光纜長度方向延伸的加強元件(10)。
9. 以權利要求1至4之一的微型光纖束單元為基本結構的松套層絞式光纜，其特征 是設置于光纖套管(9)內的纜芯由至少3個所說的線型結構微型光纖束單元(1)與沿 長度方向延伸的條狀阻水材料(12)按所需節距相互絞合而成。
10. 以權利要求1至4之一的微型光纖束單元為基本結構的多芯緊套式光纜，其特 征是纜芯為多級單元結構，由集束狀設置的所說線型結構微型光纖束單元(1)和沿光纜長度方向延伸的第一級中心型加強元件(101)及其外周包覆結構層構成緊束式的二級結 構單元(14)，由若干該二級結構單元(14)與沿光纜長度方向延伸的第二級中心型加強 元件(10)構成束狀多級結構的纜芯，其外周包覆有至少含有金屬結構層的中間結構層 (7)及外層護套結構(6)，纜芯中還可以設置有以同樣方式沿長度方向延伸的條狀阻水 材料(12)。
全文摘要
微型光纖束單元及以其為基本結構的光纜。微型光纖束單元由至少2根分別包覆有二次涂層和著色外層的光纖以保持有間隙的集束狀平行排布，并用UV固化材料封固成沿長度方向延伸的線型結構微型光纖束單元。該微型光纖束單元為基本結構被用于制造目前各種常用的松套型和緊套型光纜，可以實質性改進現有光纜的結構設計，有利于在減小光纜的外徑和/或重量的同時，成倍提高光纜中的光纖斂集密度，減少光纜的結構消耗，提高光纜的成品率，降低了光纜成本，并在一些特定結構中解決光纜的生產難度，適應和滿足通訊業迅速發展的需要，
文檔編號G02B6/44GK101666895SQ200910167768
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月27日 優先權日2009年9月27日
發明者飛 熊, 白如勇, 肖文革, 偉 閻, 魏成東 申請人:成都康寧光纜有限公司