ВЫСОКОПЛОТНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ
HIGH DENSITY OPTICAL CABLES

Область техники
[1] Настоящее изобретение относится в основном к оптическим кабелям, и в частности, к вариантам осуществления для высокоплотных оптических кабелей.
Уровень техники
[2] Оптические волокна представляют собой пряди стекловолокна очень маленького диаметра, пригодные для передачи оптического сигнала на большие расстояния, при очень высоких скоростях и с относительно низкой потерей сигнала по сравнению со стандартными сетями из медных проводов. Поэтому, оптические кабели широко используют в дистанционной связи, и они заменяют другие технологии, такие как спутниковую связь, стандартную проводную связь, и т.д. Помимо дистанционной связи, оптические волокна также используют во многих применениях, таких как медицина, авиация, серверы данных компьютеров, и т.д.
[3] Во многих применениях растет потребность в оптических кабелях, пригодных для передачи данных при высоких скоростях передачи данных, занимающих, при этом, минимум места. Такая потребность может возрастать, например, в серверах данных, где пространство для оптического волокна является критическим сдерживающим фактором. В частности, серверы данных обрабатывают все большие объемы данных, для которых требуются повышенная возможность установления связи с серверами данных. Однако, максимальный размер оптического кабеля ограничен размером каналов, через которые должны проходить кабели. Сжатие стандартных оптических кабелей, проходящих по каналам, не является приемлемым вариантом. Это связано с тем, что тогда как стандартные оптические волокна могут передавать больше данных, чем медные провода, они также больше склонны к повреждению в ходе установки. Характеристики оптических волокон в кабелях очень чувствительны к напряжениям изгибания, смятия или сжатия. Избыточное напряжение при сжатии в ходе изготовления, установки кабеля или обслуживания может неблагоприятно повлиять на механические и оптические характеристики стандартных оптических волокон.
[4] В качестве альтернативы, изменение размера каналов может оказаться чрезмерно дорогостоящим, особенно в уже существующих установках.
Сущность изобретения
[5] В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, оптический кабель включает в себя множество деформируемых буферных трубок. Каждая из множества деформируемых буферных трубок включает в себя множество гибких лент, а каждая из гибких лент включает в себя множество оптических волокон. Каждая из множества деформируемых буферных трубок имеет не круглое поперечное сечение. Множество деформируемых буферных трубок окружено внешней оболочкой.
[6] В соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения, оптический кабель включает в себя центральный несущий элемент и множество буферных трубок, расположенных вокруг центрального несущего элемента, где каждая из множества буферных трубок включает в себя оболочку буферной трубки, окружающую множество гибких лент. Оболочка буферной трубки включает в себя первый деформируемый материал, который подвергается пластической деформации. Каждая из гибких лент включает в себя множество оптических волокон. Внешняя оболочка окружает множество буферных трубок.
[7] В соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения, оптический кабель включает в себя жесткий несущий элемент, причем жесткий несущий элемент окружен деформируемой оболочкой. Вокруг жесткого несущего элемента расположено множество буферных трубок. Каждая из множества буферных трубок включает в себя множество лент, и каждая из лент включает в себя множество оптических волокон, где каждая из множества буферных трубок включает в себя первый модуль упругости при сжатии, а жесткий несущий элемент с деформируемой оболочкой включает в себя второй модуль упругости при сжатии. Отношение первого модуля упругости ко второму модулю упругости составляет примерно 1:1-1:20. Внешняя оболочка окружает множество буферных трубок.
[8] В соответствии с другим вариантом осуществления, оптический кабель включает в себя множество деформируемых буферных трубок и внешнюю оболочку, окружающую множество деформируемых буферных трубок. Каждая деформируемая буферная трубка из множества деформируемых буферных трубок включает в себя одиночную гибкую ленту, включающую в себя множество оптических волокон. Каждая деформируемая буферная трубка дополнительно включает в себя осевое поперечное сечение деформируемой буферной трубки, которая включает в себя одиночную гибкую ленту. Осевое поперечное сечение имеет нерегулярную форму.
[9] В соответствии с другим вариантом осуществления, оптический кабель включает в себя центральный несущий элемент, множество буферных трубок, расположенных вокруг центрального несущего элемента, и внешнюю оболочку, окружающую множество буферных трубок. Каждая из множества буферных трубок включает в себя оболочку буферной трубки, окружающую одиночную гибкую ленту. Оболочка буферной трубки включает в себя первый деформируемый материал, который подвергается пластической деформации. Каждая одиночная гибкая лента включает в себя множество оптических волокон и первую продольную длину. Для каждой одиночной гибкой ленты, каждое оптическое волокно из множества оптических волокон прикреплено к соседнему оптическому волокну из множества оптических волокон вдоль области сцепления, включающей в себя вторую продольную длину, которая меньше первой продольной длины.
[10] В соответствии с еще одним вариантом осуществления, оптический кабель включает в себя жесткий несущий элемент, деформируемую оболочку, окружающую жесткий несущий элемент, множество буферных трубок, расположенных вокруг жесткого несущего элемента, и внешнюю оболочку, окружающую множество буферных трубок. Каждая из множества буферных трубок включает в себя одиночную ленту, включающую в себя множество оптических волокон. Каждая из множества буферных трубок, каждая из которых включает в себя соответствующую ленту, включает в себя первый модуль упругости при сжатии. Жесткий несущий элемент с деформируемой оболочкой включает в себя второй модуль упругости при сжатии. Отношение первого модуля упругости при сжатии ко второму модулю упругости при сжатии составляет примерно 1:1-1:20.
Краткое описание чертежей
[11] Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ, обратимся к нижеследующим описаниям, приведенным в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:
[12] Фигура 1 иллюстрирует стандартный оптический кабель;
[13] Фигуры 2A-2E иллюстрируют оптический кабель в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, причем Фигура 2A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля, Фигура 2B иллюстрирует ракурс проекции матрицы оптических волокон, Фигура 2C иллюстрирует соответствующую площадь поперечного сечения матрицы оптических волокон, проиллюстрированной на Фигуре 2B, Фигура 2D иллюстрирует гибкую ленту, образованную с использованием матрицы оптических волокон, и Фигура 2E иллюстрирует деформируемую буферную трубку, образованную с использованием множества гибких лент;
[14] Фигура 3 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления настоящего изобретения, в котором центральный несущий элемент не окружает никакую оболочку;
[15] Фигуры 4A-4B иллюстрируют дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения, имеющие дополнительную деформируемую оболочку, окружающую центральный несущий элемент;
[16] Фигуры 5A иллюстрирует соотношение между модулем упругости при растяжении и температурой для различных материалов оболочки;
[17] Фигура 5B иллюстрирует напряжение от усадки для различных материалов оболочки, в зависимости от температуры;
[18] Фигура 5C иллюстрирует определение модуля упругости при сжатии из наклона кривой нагрузка - деформация перед пределом текучести;
[19] Фигура 5D иллюстрирует таблицу, подытоживающую результаты после испытания на сжатие центрального несущего элемента;
[20] Фигура 5E иллюстрирует таблицу, сопоставляющую результаты испытания на сжатие из испытания центрального несущего элемента для буферной трубки;
[21] Фигуры 6A-6C иллюстрируют примерный вариант осуществления оптического кабеля, причем Фигура 6A иллюстрирует вид в поперечном разрезе оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 6B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции, и причем Фигура 6C иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля после сжатия;
[22] Фигуры 7A-7B иллюстрируют конкретную конструкцию для оптического кабеля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, причем Фигура 7A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 7B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции;
[23] Фигуры 8A-8B иллюстрируют конкретную конструкцию для оптического кабеля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, причем Фигура 8A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 8B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции;
[24] Фигуры 9A-9B иллюстрируют конкретную конструкцию для оптического кабеля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, причем Фигура 9A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 9B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции;
[25] Фигуры 10A-10B иллюстрируют конкретную конструкцию для оптического кабеля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, причем Фигура 10A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 10B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции;
[26] Фигуры 11A-11B иллюстрируют конкретную конструкцию для оптического кабеля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, причем Фигура 11A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 11B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции;
[27] Фигура 12 иллюстрирует общий вариант осуществления, показывающий сочетание признаков, описанных в различных вариантах осуществления настоящего изобретения;
[28] Фигуры 13A-13B представляет собой таблицу, подытоживающую примеры различных конструкций кабеля в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;
[29] Фигура 14 иллюстрирует деформируемую буферную трубку, образованную с использованием одиночной гибкой ленты и применимую для вариантов осуществления оптических кабелей согласно настоящему изобретению;
[30] Фигура 15 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления настоящего изобретения, имеющий дополнительную деформируемую оболочку, окружающую центральный несущий элемент, и включающий в себя множество деформируемых буферных трубок, каждая из которых образована с использованием одиночной гибкой ленты;
[31] Фигура 16 иллюстрирует еще один вариант осуществления настоящего изобретения, имеющий дополнительную деформируемую оболочку, окружающую центральный несущий элемент, и включающий в себя множество деформируемых буферных трубок, каждая из которых образована с использованием одиночной гибкой ленты; и
[32] Фигура 17 иллюстрирует дополнительный общий вариант осуществления, включающий в себя множество деформируемых буферных трубок, каждая из которых образована с использованием одиночной гибкой ленты, и показывающий сочетание признаков, описанных в различных вариантах осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления
[33] Изготовление и использование предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления подробно обсуждается ниже. Однако, следует учитывать, что настоящее изобретение обеспечивает много применимых идей изобретения, которые могут быть осуществлены в самых разнообразных конкретных ситуациях. Обсуждаемые конкретные варианты осуществления лишь иллюстрируют конкретные способы создания и использования изобретения, и не ограничивают объем изобретения.
[34] Настоящее изобретение будет описано применительно к примерным вариантам осуществления в конкретной ситуации, а именно, для конструкций оптических кабелей, обладающих высокой плотностью оптических волокон на единицу площади поперечного сечения.
[35] Сначала будет описан стандартный оптический кабель. За ним последует структурная иллюстрация конструкции оптического кабеля в одном варианте осуществления с использованием Фигур 2A-2E. Затем, с использованием Фигур 5A-5D будут описаны экспериментальные результаты, которые образуют основу для выбора материалов, используемых в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. Затем, с использованием Фигур 3-4 и 6-12 будут описаны дополнительные структурные варианты осуществления. Таблица, подытоживающая примеры некоторых из структурных вариантов осуществления, будет описана с использованием Фигуры 13.
[36] Фигура 1 иллюстрирует стандартный оптический кабель.
[37] Стандартный оптический кабель включает в себя жесткий центральный 20 несущий элемент, как проиллюстрировано на Фигуре 1. Стандартная оболочка 30 окружает центральный 20 несущий элемент. Внешнее покрытие 75 оптического кабеля может включать в себя несколько слоев, таких как гидрофобный 40 слой, и необязательный внешний 60 несущий элемент, который может включать в себя стальную армировку и внешнюю оболочку 70.
[38] Оптический кабель дополнительно включает в себя стандартные буферные трубки 10, которые содержат несколько лент 15 оптических волокон. Стандартные герметизированные ленты 15 затем упаковывают и помещают в стандартную буферную трубку 10 круглой формы.
[39] Изобретатели настоящей заявки обнаружили, что в каждой из стандартных буферных трубок 10 существует значительное количество пустот или промежуточных пространств. По этой причине круглая форма стандартных буферных трубок 10 отлична от квадратной формы лент 15. Кроме того, стандартные буферные трубки 10 являются жесткими и всегда поддерживают круглую форму. С другой стороны, ленты 15 являются жесткими и имеют правильную форму. В дополнение, стандартная лента 15 имеет предпочтительную ось продольного изгиба, которая предотвращает складывание ленты по любым другим осям, что препятствует высокому коэффициенту заполнения для стандартных буферных трубок. Следовательно, значительная доля площади поперечного сечения буферной трубки заполняется пустотами, которые в ином случае можно было бы использовать для удержания оптических волокон.
[40] В дополнение, изобретатели настоящей заявки также обнаружили, что значительная доля площади в оптическом кабеле за пределами буферных трубок 10 не используется, из-за круглой формы стандартных буферных трубок 10, которую нельзя изменить, из-за связанной с этим жесткостью и прочностью этих буферных трубок 10. В результате, количество буферных трубок, которые можно поместить в кабель, ограничено, поскольку круглые формы пересекаются с другими круглыми формами вдоль одной линии, а не вдоль плоскости (два цилиндрических объекта пересекаются по линии). Иными словами, большая доля пространства во внешней оболочке 70 пустует, поскольку стандартные буферные трубки 10 являются круглыми по форме, оставляя промежуточные пространства 50 между соседними буферными трубками или промежуточные пространства 50 между стандартными буферными трубками 10 и стандартной оболочкой 30.
[41] Например, на Фиг. 1, когда внешний диаметр стандартной оболочки 30 практически совпадает с диаметром стандартных буферных трубок 10, плотность упаковки математически ограничена. В данном примере, когда существуют шесть стандартных буферных трубок 10, окружающих стандартную оболочку 30, минимальное количество пустых промежуточных пространств на единицу площади оптического кабеля составляет 22,22%. Иными словами, по меньшей мере, 22,22% оптического кабеля всегда будет представлять собой пустое пространство, которое оставляют неиспользованным. В результате, количество оптических волокон, которые можно упаковать на единицу площади поперечного сечения, ограничено.
[42] С другой стороны, если бы отдельные волокна были помещены непосредственно в оптический кабель, без использования буферных трубок, то можно было бы получить более высокую плотность упаковки. Однако, такая конструкция могла бы сильно затруднить идентификацию отдельных волокон при большом общем количестве волокон в каждом кабеле, например, при сотнях или тысячах.
[43] Поэтому, существует необходимость в оптоволоконном кабеле, который обеспечивает высокую плотность упаковки оптических волокон, при поддержании достаточных структурных, термических и оптических свойств. Например, при упаковывании большого количества оптических волокон, оптический кабель также должен обладать надлежащей прочностью на растяжение, стойкостью к дроблению, стойкостью к короблению, стойкостью к усадке при охлаждении, при поддержании оптической связи.
[44] Варианты осуществления настоящего изобретения могут избежать вышеуказанных проблем при обеспечении деформируемых буферных трубок, что позволяет сжимать буферные трубки или уплотнять их при более компактной конфигурации. Варианты осуществления настоящего изобретения достигают этого за счет комбинирования использования гибких лент и конструирования оболочки буферной трубки так, чтобы она была деформируемой. Необязательно, варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно включают в себя материал деформируемой оболочки вокруг несущих элементов. Поскольку промежуточные пространства между соседними буферными трубками заполняются за счет деформирования буферных трубок, в кабель одного и того же размера можно упаковать больше оптических волокон, чем это возможно для стандартного оптического кабеля.
[45] Фигуры 2A-2E иллюстрируют оптический кабель в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, причем Фигура 2A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля, Фигура 2B иллюстрирует ракурс проекции матрицы оптических волокон, Фигура 2C иллюстрирует соответствующую площадь поперечного сечения матрицы оптических волокон, проиллюстрированной на Фигуре 2B, Фигура 2D иллюстрирует гибкую ленту, образованную с использованием матрицы оптических волокон, а Фигура 2E иллюстрирует деформируемую буферную трубку, образованную с использованием множества гибких лент.
[46] Обратимся сначала к Фигуре 2A, где в одном или более вариантах осуществления, где оптический кабель содержит множество деформируемых буферных трубок 110, которые образованы вокруг центральной области. Хотя на Фигуре 2A (а также на других Фигурах в данной заявке) показаны шесть деформируемых буферных трубок 110, это количество не обязательно указывает на общее количество деформируемых буферных трубок 110, которое будет задействовано. Фигура 2A (а также другие Фигуры в данной заявке) не обязательно указывает на форму множества деформируемых буферных трубок 110. В частности, хотя по практическим причинам многими из них были проиллюстрированы как круглые объекты, множество деформируемых буферных трубок 110 являются некруглыми или образованными с нерегулярной формой, из-за деформации. Например, как проиллюстрировано на Фигуре 2A, одна из множества деформируемых буферных трубок 110 имеет первый размер вдоль радиального направление оптического кабеля и второй размер вдоль направления, перпендикулярного к этому радиальному направлению. В отличие от стандартных буферных трубок, где первый размер может быть равен второму размеру, второй размер отличен (например, меньше или больше) от первого размера. В частности, в зависимости от того, где был измерен размер деформируемых буферных трубок 110, можно наблюдать размер, отличный от размера стандартной буферной трубки, которая является круглой. Иными словами, в поперечном разрезе, проиллюстрированном на Фигуре 2A, деформируемые буферные трубки 110 были деформированы так, что они имели некруглое поперечное сечение.
[47] В одном или более вариантах осуществления, центральная область содержит центральный 20 несущий элемент, окруженный стандартной оболочкой 30. Центральный 20 несущий элемент обеспечивает механическую целостность кабеля, когда он претерпевает тяжелую нагрузку. Например, в ходе установки, кабели могут быть подвергнуты значительному напряжению. Центральный 20 несущий элемент представляет собой жесткий материал и представляет собой в первую очередь элемент, противодействующий изгибу в кабеле. Центральный 20 несущий элемент противостоит сжатию кабеля при низких температурах и предотвращает изгибание оптического волокна, которое в ином случае может возникнуть из-за разности коэффициента расширения между оптическими волокнами и другими компонентами пластического кабеля. Центральный 20 несущий элемент предотвращает сжатие кабеля и обеспечивает первичную точку зажима для оборудования, используемого для соединения кабеля с монтажными и направляющими корпусами.
[48] Центральный 20 несущий элемент может быть изготовлен из металлических компонентов, биметаллических прутков, армированных стекловолокном, таких как эпоксидная смола, армированная стекловолокном, биметаллические прутки, армированные арамидом, или биметаллические прутки, изготовленные из некоторых других материалов с высоким модулем упругости и низким коэффициентом расширения, таких как углеродное волокно.
[49] Стандартная оболочка 30 обычно может содержать полимер, такой как полипропилен. Стандартная оболочка 30 также может содержать другие полимерные материалы, такие как ячеистый пенополимер, например, ячеистый ударопрочный, затравочный полипропилен (т.е., затравочный этилен-пропиленовый сополимер). Оболочка содействует достижению надлежащего внешнего диаметра несущего элемента 20, требуемого для получения количества и размера буферных трубок, которые могут войти в оптический кабель. Оболочка вокруг несущего элемента 20 способствует поддержанию жесткости кабеля в разумном диапазоне, а также снижает стоимость кабеля. Однако, толщину оболочки 30 приходится ограничивать, во избежание привнесения термического напряжения (например, поскольку полиэтилен обладает более высоким коэффициентом термического расширения, чем центральный 20 несущий элемент).
[50] Как проиллюстрировано на Фигуре 2A, множество деформируемых буферных трубок 110 деформируются до некруглой формы, которая входит во внешнее покрытие 75. Внешнее покрытие 75 может включать в себя несколько слоев, таких как внешняя оболочка 70, гидрофобный 40 слой и необязательный внешний 60 несущий элемент. Внешняя оболочка 70 может содержать полиуретан, полиэтилен, нейлон или другой подходящий материал. В одном варианте осуществления, внешнее покрытие 75 включает в себя полиэтилен средней плотности (medium-density polyethylene, MDPE), с номинальной толщиной оболочки приблизительно 1 мм, для соответствия стандартам для оптоволоконных кабелей, таких как Telcordia GR-20, ICEA-640. Во внешнее покрытие 75 также могут быть включены огнеупорные добавки. Гидрофобный 40 слой может включать в себя гидрофобные резьбы, гидрофобные ленты или другие материалы типа сверхпоглощающего порошка.
[51] Соседние буферные трубки из множества деформируемых буферных трубок 110 физически контактируют друг с другом вдоль большего расстояния, чем, например, соседние буферные трубки, показанные на Фигуре 1. В результате, количество пустот или промежуточных пространств 50 в оптическом кабеле значительно снижается. На иллюстрации по Фигуре 2A, количество пустот или промежуточных пространств 50 относительно общей площади поперечного сечения очень мало, поскольку множество деформируемых буферных трубок 110 адаптировалось к форме оптического кабеля.
[52] На практике, соседние деформируемые буферные трубки 110 могут адаптироваться чуть по-разному, исходя из локального напряжения, вызванного внешней оболочкой 75, а также другими факторами, такими как используемые материалы. Однако, в различных вариантах осуществления множество деформируемых буферных трубок 110 претерпевают пластическую (или постоянную) и упругую деформацию в ходе образования оптического кабеля. При воздействии пластической деформации, множество деформируемых буферных трубок 110 обладают низким напряженным состоянием (поскольку энергии деформации была поглощена). В качестве альтернативы, в некоторых вариантах осуществления, множество деформируемых буферных трубок 110 еще находятся в упругом режиме и могут претерпевать значительную упругую деформацию.
[53] Как будет описано более подробно ниже, в случае нескольких гибких лент 125, вследствие случайного распределения каждой из множества гибких лент 125 в деформируемой буферной трубке 110, может быть реализована очень компактная структура буферных трубок. Более того, из-за вышеупомянутой гибкости множества гибких лент 125, возможно изменение формы деформируемой буферной трубки 110 в некруглые или нерегулярные формы.
[54] Фигуры 2B-2E иллюстрируют конструкцию гибкой ленты и деформируемых буферных трубок 110, которая способствует получению такой адаптируемой конструкции в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
[55] Обратимся к Фигуре 2B, где, как будет дополнительно описано на нижеследующих Фигурах, каждая буферная трубка из множества деформируемых буферных трубок 110 содержит множество гибких лент 125. Каждая из множества гибких лент 125 содержит множество оптических волокон 150, таких как первое, второе, третье, четвертое, пятое и шестое оптическое волокно 151-156. Фигура 2B не указывает на общее количество оптических волокон, хотя показано только шесть волокон.
[56] Множество оптических волокон 150 расположено параллельно друг другу и соединены в областях сцепления 140. Однако, как проиллюстрировано на Фигуре 2B, области 140 сцепления расположены поперек гибких лент 125 так, чтобы можно выборочно оставить большие поверхности оптического кабеля свободными от связывающего материала, который образует область 140 сцепления. Следовательно, множество оптических волокон 150 поддерживают большую степень свободы и могут эффективно сгибаться или иным образом размещаться в случайном порядке, когда лента подвергается внешнему напряжению, например, как показано на Фигуре 2D.
[57] В различных вариантах осуществления, множество оптических волокон 150 могут складываться в плотно упакованную конфигурацию, как показано на Фигуре 2D. В одном или более вариантах осуществления, сложенные оптические волокна 150 могут иметь некруглую или нерегулярную форму.
[58] Фигура 2E иллюстрирует деформируемую буферную трубку, содержащую множество гибких лент, которые были деформированы в ходе образования оптического кабеля в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[59] Гибкие ленты 125 окружают by оболочкой 160 буферной трубки. В одном или более вариантах осуществления, оболочка 160 буферной трубки содержит полипропилен. В других вариантах осуществления, оболочка 160 буферной трубки содержит ячеистый полипропилен, полиэтилен, нейлон, полиамид, полибутилентерефталат, сополимер полиолефина, содержащий полиэтилен и полипропилен, или другие материалы.
[60] В дополнение, гибкие ленты 125 могут быть рассеяны в геле 170, который позволяет гибким лентам 125 перемещаться вокруг друг относительно друга. Кроме того, толщину оболочки буферной трубки 160 поддерживают для обеспечения гибкости лент. Более низкая толщина деформируемых буферных трубок 110 обеспечивает деформацию буферных трубок при воздействии напряжения. В частности, толщину оболочки буферной трубки 160 относительно диаметр деформируемой буферной трубки 110 поддерживают в диапазоне 0,001-0,01. Типичная деформируемая буферная трубка перед деформацией имеет диаметр 5-10 мм, например, 7,4 мм.
[61] В ходе образования оптического кабеля, буферная трубка может подвергнуться напряжению на сжатие. Буферные трубки могут показывать повышенную деформацию при эквивалентном напряжении, вызванном снижением модуля упругости в зависимости от температуры в ходе нанесения оболочки. В результате, гибкие ленты 125 в деформируемой буферной трубке 110 могут изменить форму/конфигурацию, для компенсации или минимизации этого напряжения на сжатие.
[62] Как описано выше, в различных вариантах осуществления оптические кабели включают в себя деформируемые буферные трубки 110. Однако, часть деформации деформируемых буферных трубок 110 вызвана перераспределением гибких лент в оптическом кабеле и как таковая не приводит к закручиванию или изгибанию оптических волокон. Поэтому, варианты осуществления настоящего изобретения позволяют достичь повышенной плотности упаковки, без ослабления механических или оптических характеристик оптического кабеля.
[63] В стандартной конструкции, описанной на Фигуре 1 выше, плоские оптоволоконные ленты размещают в прямоугольной упаковке, т.е., скручивают друг с другом для поддержания их прямоугольной формы и для усреднения любого напряжения сжатия или натяжения, воздействующего на упаковку оптоволоконных лент поперек различных оптических волокон вдоль длины кабеля. Однако, в различных вариантах осуществления, описанных в настоящей заявке, необязательно скручивать ленты в каждой деформируемой буферной трубке 110, поскольку нет никакой необходимости в поддержании формы, если ленты распределены в трубке случайным образом.
[64] Складываемые гибкие ленты 125 проходят вдоль длины каждой деформируемой буферной трубки 110, и каждая гибкая лента 125 может принимать произвольную конфигурацию. Последующего закручивания, если оно имеется, множества деформируемых буферных трубок 110, при формировании кабеля бывает достаточно для усреднения деформации поперек оптических волокон, и оно отвечает механическим и оптическим стандартам для оптоволоконного кабеля.
[65] Хотя на Фигуре 2E показано, что только четыре гибкие ленты 125 находятся во множестве буферных трубок, в различных вариантах осуществления множество деформируемых буферных трубок 110 может включать в себя намного большее или даже меньшее количество гибких лент 125. Например, в одном варианте осуществления множество деформируемых буферных трубок 110 может содержать двенадцать или двадцать четыре гибких лент 125. В дополнение, каждая из гибких лент 125 может включать в себя любое подходящее количество оптических волокон 150. В различных вариантах осуществления, оптические волокна 150 могут иметь диаметр в диапазоне 100-300 мкм. Например, на одной иллюстрации каждая из гибких лент 125 может включать в себя двенадцать оптических волокон. Поэтому, в данном примере, каждая из множества деформируемых буферных трубок 110 включает в себя 144 или 288 оптических волокон.
2
2
2
[66] При использовании вариантов осуществления настоящего изобретения, оптический кабель может обладать плотностью волокон, составляющей 5,0 волокон на квадратный миллиметр (волокон/мм) или более. В одном или более вариантах осуществления, плотность волокон оптического кабеля может составлять 3,5-10 волокон/мм, предпочтительно,между 3,5-8 волокон/мм.
[67] Фигура 3 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления настоящего изобретения, в котором центральный несущий элемент не окружает никакую оболочку.
[68] В одном или более вариантах осуществления, несущий элемент 20 может не включать в себя материал оболочки, поскольку деформируемые буферные трубки 110 обеспечивают достаточную плотность упаковки и релаксацию остаточного напряжения, возникшего при изготовлении изделия. Иначе говоря, этот вариант осуществления может быть аналогичным предыдущему варианту осуществления, описанному на Фигурах 2A-2E.
[69] Диаметр несущего элемента 20 может быть аналогичным размеру «L» деформируемых буферных трубок 110, как показано на Фигуре 3 в одном варианте осуществления. В других вариантах осуществления, диаметр несущего элемента 20 может быть меньше размера «L» деформируемых буферных трубок 110.
[70] Фигуры 4A-4B иллюстрируют дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения, имеющие дополнительную деформируемую оболочку, окружающую центральный несущий элемент.
[71] В дополнительных вариантах осуществления, материал оболочки, окружающий несущий элемент 20, также может включать в себя деформируемый материал. В различных вариантах осуществления, материал оболочки является более сжимаемым, чем несущий элемент 20, который задуман так, чтобы он был жестким.
[72] В результате, оптический кабель содержит деформируемую оболочку 130, которая была деформирована в ходе процесса образования кабеля. В зависимости от материала деформируемой оболочки 130, деформация деформируемой оболочки 130 может быть исключительно упругой, или также может включать в себя пластическую деформацию. Деформируемая природа оболочки обеспечивает дополнительный способ сжатия и упаковывания кабелей путем дополнительного повышения контакта между различными компонентами. В частности, количество пустот или промежуточных пространств в оптическом кабеле может быть дополнительно снижено, по сравнению с вариантом осуществления по Фигуре 2A. Дополнительно, подбор модуля упругости внутренних компонентов в кабеле также приводит к более равномерному распределению напряжений и относительно более низкой деформации на более подходящих буферных трубках.
[73] Фигура 4B иллюстрирует вариант осуществления, в котором буферные трубки, а также деформируемая оболочка 130 (материал оболочки, окружающий несущий элемент 20) претерпевает деформацию в ходе образования оптического кабеля.
[74] Тогда как Фигура 4A иллюстрирует более идеальную конструкцию, на практике, деформируемые буферные трубки могут представлять собой аналогичную структуру, показанную на Фигуре 4B. Например, как проиллюстрировано на Фигуре 4B, деформируемая буферная трубка 110 может иметь первую ширину W1 вдоль периферии оптического кабеля и вторую ширину W2 по направлению к центральной области оптического кабеля.
[75] Аналогично, вместо того, чтобы примыкать к соседней буферной трубке вдоль всей стороны, каждая деформируемая буферная трубка 110 физически контактирует с соседней деформируемой буферной трубкой 110 на расстоянии d. Расстояние d может быть такого же порядка, что и первая ширина W1 или вторая ширина W2 в одном варианте осуществления. Иными словами, расстояние d в одном варианте осуществления может быть сопоставимым с первой шириной W1 или второй шириной W2. В одном варианте осуществления, расстояние d может быть почти равным первой ширине W1 или второй ширине W2. В различных вариантах осуществления, отношение расстояния d к первой ширине W1 составляет примерно 0,2-1,5. В одном или более вариантах осуществления, отношение расстояния d ко второй ширине W2 составляет примерно 0,2-1,5. В сравнении, в стандартной конструкции, проиллюстрированной на Фигуре 1, соседние стандартные буферные трубки 10 контактируют друг с другом в одной точке или на очень коротких расстояниях, которые приближаются к точке.
[76] Фигура 5A иллюстрирует соотношение между модулем упругости при растяжении и температурой различных материалов оболочки.
[77] Обратимся к Фигуре 5A, где на оси x отложена температура, тогда как на оси y отложен модуль упругости при растяжении в МПа. Модуль упругости при растяжении материала представляет собой отношение растягивающего напряжения, приложенного к материалу, по сравнению с результирующим удлинением (деформацией). Для низких деформаций, модуль упругости при сжатии равен модулю упругости при растяжении материала.
[78] На Фигуре 5A, первая кривая C1 представляет собой изменение модуля упругости при растяжении материала стандартной оболочки (Conv. UJ. Mat.). Примером такого стандартного материала может быть полипропилен. Как проиллюстрировано на Фигуре 5A, модуль упругости при растяжении сильно повышается, со снижением температуры. Напротив, вторая кривая C2 представляет изменение модуля упругости при растяжении материала оболочки, содержащего материал деформируемой оболочки (D. UJ. Mat.). Одним примером материала деформируемой оболочки является термопластичный эластомер, такой как сантопрен 201-87.
[79] Деформируемые буферные трубки 110 имеют низкое напряжение при текучести и модуль упругости, поскольку является желательным, чтобы материал оболочки с более низким модулем упругости для деформируемой оболочки 130 выравнивал напряжения на сжатие в кабеле при сжатии кабеля. Если модуль упругости при сжатии материала оболочки намного выше, чем у деформируемых буферных трубок 110, у трубок будет заметна намного более высокая деформация (остаточная деформация), что, таким образом, приводит к большим напряжениям на оптических волокнах, которые в них содержатся. Напротив, если модуль упругости при сжатии материала оболочки аналогичен деформируемым буферным трубкам 110, деформируемые буферные трубки 110 имеют сниженную остаточную деформацию, и волокна, содержащиеся в них, находятся под меньшим напряжением.
-4
[80] Поэтому, материал деформируемой оболочки выбирают так, чтобы он обладал более низкой усадочной деформацией, низким коэффициентом термического расширения, а также низким модулем упругости в широком диапазоне температур. Как проиллюстрировано в различных вариантах осуществления, материал деформируемой оболочки выбирают так, чтобы он обладал модулем упругости при комнатной температуре ниже примерно 700МПа, а при -40°C - модулем упругости примерно ниже 1 ГПа, и коэффициентом термического расширения ниже примерно 2×10/°C в диапазоне температур от комнатной температуры до -40°C. В одном варианте осуществления, деформируемая оболочка может быть выбрана так, чтобы она имела модуль упругости 50-600 МПа в диапазоне температур от -40 до 20°C.
-4
-4
Стандартный метод испытания на свойства растяжения пластмасс
[81] На одной иллюстрации, как представлено на второй кривой C2, материал деформируемой оболочки выбирают так, чтобы он обладал модулем упругости при комнатной температуре ниже примерно 150МПа, а при 40°C - модулем упругости ниже примерно 600Мпа, и коэффициентом термического расширения ниже примерно 1,5×10/°C в диапазоне температур от комнатной температуры до -40°C. На одной иллюстрации, сантопрен 201-87 обладает низким модулем упругости и низким коэффициентом термического расширения (примерно 1,23×10/°C). В целях настоящей работы, модуль упругости или модуль упругости при растяжении определяют в соответствии с ASTM D638-14 “Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics” («»), опубликованным компанией «ASTM International», West Conshohocken (Западный Коншохокен), Пенсильвания (PA), 2014 г.
[82] Обратимся к экспериментальным данным, где материал деформируемой оболочки, содержащий сантопрен 201-87, демонстрирует более низкую чувствительность к температуре, по сравнению со стандартным материалом оболочки. Даже при более низкой температуре конца испытаний, например, при 40°C, материал деформируемой оболочки имеет модуль упругости при сжатии, составляющий примерно 550 МПа, который почти в шесть раз меньше модуля упругости при сжатии стандартного материала оболочки.
[83] Фигура 5B иллюстрирует напряжение от усадки для различных материалов оболочки, в зависимости от температуры. Напряжение от усадки, проиллюстрированное на Фигуре 5B, было рассчитано из данных коэффициента термического расширения и данных модуля упругости, определенного путем динамомеханического анализа различных материалов на динамомеханическом анализаторе компании TA Instruments DMA 2980, снабженном охлаждением жидким азотом для операций при температурах ниже температуры окружающей среды.
[84] На Фигуре 5B, третья кривая C3 представляет стандартный материал оболочки, тогда как четвертая кривая C4 представляет материал деформируемой оболочки. Как видно, стандартный материал оболочки приводит к значительно более высокому напряжению от усадки, по сравнению с материалом деформируемой оболочки.
[85] Фигуры 5A и 5B вместе показывают, что замена стандартного материала оболочки материалом деформируемой оболочки, вероятно, позволяет получать кабели с лучшими оптическими и механическими характеристиками.
[86] Несколько испытаний было выполнено для определения возможности воспроизведения вариантов осуществления, разработанных заявителями. Один комплект экспериментов, проиллюстрированный на Фигурах 5D и 5E, был выполнен на образцах, содержащих различные материалы оболочки.
2
[87] Эксперименты, проиллюстрированные в таблицах по Фигурам 5D и 5E, были выполнены на оптических кабелях, содержащих 1728 оптических волокон с шестью буферными трубками, из которых одна из буферных трубок, представляет собой модельную трубку, заполненную гелем. Буферные трубки окружают сердечник из полимерного стеклопластика, образующий несущий элемент 20. Испытания на сжатие были выполнены на отдельном, покрытом оболочкой центральном несущем элементе, а также на отдельных деформируемых буферных трубках. Испытания на сжатие были выполнены в машине для испытаний Instron 5567 (S.N. C5456), с образцами, закрепленными между двумя четырехдюймовыми параллельными пластинами. Для испытания была использована скорость деформации 0,05 дюйм/мин и температура окружающей среды 22°C. Модуль упругости при сжатии определяют из наклона кривой нагрузка - деформация перед пределом текучести, как проиллюстрировано на Фигуре 5C, где треугольники представляют предел текучести для трех различных проб или образцов. Полученный модуль упругости (наклон кривой нагрузка - деформация) может быть дополнительно нормализован по длине образца при сжатии, для получения модуля упругости при сжатии, имеющего единицы МПа или фунт-сила/дюйм. Результаты, представленные на Фигурах 5D и 5E, иллюстрируют исходные количества перед такой нормализацией по длине. Методика испытаний, описанная в настоящей работе, представлена в иллюстративных целях и не рассматривается лишь как способ испытания на модуль упругости при сжатии. Следует дополнительно отметить, что различные экспериментальные установки, такие как, например, с использованием двухдюймовых параллельных пластин вместо четырехдюймовых параллельных пластин, приведет к различным значениям для модуля упругости, хотя предполагается, что результаты будут качественно, а также относительно сходными.
[88] Фигура 5D иллюстрирует таблицу, подытоживающую результаты испытания на сжатие, полученные из испытания центрального несущего элемента.
[89] Сначала, как проиллюстрировано на Фигуре 5D, испытания на сжатие были проведены по отдельности для покрытого оболочкой центрального несущего элемента, при изменении материала оболочки. В частности, эти испытания были выполнены путем дополнительной обработки завершенного оптического кабеля, с образованием отдельных элементов, таких как отдельная буферная трубка или отдельный несущий элемент, герметизированный материалом оболочки.
[90] На проиллюстрированной таблице, диаметр оболочки представляет собой внешний диаметр материала оболочки, тогда как диаметр несущего элемента представляет собой диаметр центрального 20 несущего элемента, который в этом случае содержит полимерный стеклопластик.
2
[91] Второй и третий столбцы показывают результаты испытаний, связанных с использованием твердого полипропиленового материала оболочки. Модуль упругости при сжатии этих образцов очень высок и составляет примерно 40000 фунт-сила/дюйм, что представляет собой модуль упругости, нормализованный на длину образца (отметим, что модуль упругости обычно выражают в единицах фунт-сила/дюйм или МПа) для четвертого-шестого столбцов, причем материал оболочки содержит пенополипропиленовый материал. Содержание пены колеблется между 45%, 35, и 40%, при поддержании других параметров неизменными. Использование пенопропиленовой оболочки вызывает двукратное (до половины) снижение модуля упругости при сжатии.
[92] Седьмой столбец иллюстрирует результаты испытаний, связанных с использованием материала деформируемой оболочки, такого как термопластичный эластомер, такой как сантопрен 201-87 CCT. Материал деформируемой оболочки снижает модуль упругости при сжатии дополнительно примерно до 15000 фунт-сила/дюйм. По сравнению с твердой полипропиленовой оболочкой, термопластичный эластомер приводит к более чем 60%-ному снижению модуля упругости при сжатии. Аналогично, по сравнению с пенопропиленовой оболочкой, термопластичный эластомер приводит к более чем 20%-ному снижению модуля упругости при сжатии.
[93] Фигура 5E иллюстрирует таблицу, сопоставляющую результаты испытания на сжатие, полученные из испытания центрального несущего элемента для буферной трубки.
[94] Четвертый столбец по Фигуре 5E подытоживает результаты из Фигуры 5D, где материал деформируемой оболочки имеет модуль упругости при сжатии примерно 15000 фунт-сила/дюйм. Напротив, второй столбец и третий столбец иллюстрируют результаты испытания на сжатие отдельных деформируемых буферных трубок. Второй столбец иллюстрирует результаты перед деформацией деформируемых буферных трубок, т.е., перед их помещением в оптический кабель и сжатием. Напротив, третий столбец иллюстрирует результаты после формирования сжатия буферной трубки в оптическом кабеле, а следовательно, отвечает за фактический продукт. Деформированная буферная трубка демонстрирует слегка повышенный модуль упругости при сжатии, но незначительно отличающийся от недеформированной буферной трубки. Однако, что более важно, деформируемые буферные трубки обладают намного меньшим модулем упругости при сжатии, чем материал деформируемой оболочки.
[95] В различных вариантах осуществления, материал деформируемой оболочки выбирают так, чтобы получился модуль упругости при сжатии, сходный с модулем упругости при сжатии буферной трубки. В одном или более вариантах осуществления, материал деформируемой оболочки выбирают так, чтобы отношение модуля упругости при сжатии буферной трубки к модулю упругости при сжатии материала деформируемой оболочки составляло менее 1:20, или в одном варианте осуществления составляло 1:1-1:20.
[96] В данном примерном варианте осуществления, отношение модуля упругости при сжатии буферной трубки к модулю упругости при сжатии материала деформируемой оболочки составляет примерно 1:18. Напротив, это отношение возрастает до 1:25 для пенопропиленовой оболочки и до 1:45 для твердой полипропиленовой оболочки.
[97] Фигуры 6-12 описывают конкретные осуществления различных конструкций для оптического кабеля в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.
[98] Фигуры 6A-6C иллюстрируют примерный вариант осуществления оптического кабеля, причем Фигура 6A иллюстрирует вид в поперечном разрезе оптического кабеля перед сжатием, Фигура 6B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции, а Фигура 6C иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля после сжатия. Фигуры 6A-6B иллюстрируют расположение конструкции и не представляют конечную форму, которая будет такой, как обсуждалось выше. Круглые поперечные сечения, проиллюстрированные здесь, приведены для простоты иллюстрации.
[99] Обратимся к Фигурам 6A-6B, где оптический кабель содержит внешнее покрытие 75, в котором шесть деформируемых буферных трубок 110, помеченных здесь как 110R, 110B, 110W, 110BK, 110O и 110G, расположены концентрически вокруг несущего элемента 20, который является жестким. Несущий элемент 20 покрыт деформируемой оболочкой 130. Внешний слой деформируемых буферных трубок 110R, 110B, 110W, 110BK, 110O и 110G может быть окрашен для идентификации, например, красным, синим, белым, черным, оранжевым, зеленым цветом, и т.д.
[100] Фигура 6C иллюстрирует оптический кабель по Фигуре 6A после сжатия. Хотя поперечное сечение по Фигуре 6C включает в себя некоторые промежуточные пространства 50, деформируемые буферные трубки 110 деформируются значительно, при попытке снизить величину площади, занимаемой промежуточными пространствами 50, по сравнению с Фигурой 6A. На самом деле, в различных вариантах осуществления, степень деформации может зависеть, как от внешних, так и от внутренних факторов. Примеры внешних факторов включают в себя степень сжатия, прилагаемого к буферным трубкам (например, стрелки на Фигуре 6A), время, в течение которого применяется сжатие, температуру, при которой применяется сжатие, и т.д., тогда как примеры внутренних факторов включают в себя материал и толщину оболочки буферной трубки, гибкость гибких лент в буферных трубках, и послойное размещение гибких лент.
[101] В одном примере оптического кабеля, проиллюстрированного на Фигурах 6A-6C, диаметр кабеля составляет 24,7 мм и включает в себя шесть буферных трубок, где каждая буферная трубка содержит 288 оптических волокон, причем каждое волокно имеет диаметр 250 мкм. Таким образом, кабель по Фигурам 6A-6C включает в себя 1728 волокон с процентом заполнения примерно 78%, что представляет собой отношение номинального диаметра канала к внешнему диаметру кабеля. Таким образом, кабель по Фигуре 6C может легко проходить через 1,25-дюймовый канал.
[102] Фигуры 7A-7B иллюстрирует конкретную конструкцию для оптического кабеля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, причем Фигура 7A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 7B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции. Как и для Фигур 6A-6B, Фигуры 7A-7B иллюстрируют расположение конструкции и не характеризуют конечную форму.
[103] Фигуры 7A-7B иллюстрируют альтернативную конструкцию, в которой деформируемые буферные трубки 110 расположены в виде нескольких концентрических дорожек вокруг центрального 20 несущего элемента. В дополнение, после размещения первого ряда деформируемых буферных трубок 110, для упрочнения первого ряда деформируемых буферных трубок 110 может быть введен опорный 175 слой. Опорный 175 слой может содержать материал, обладающий достаточными свойствами для упрочнения буферных трубок, которые окружены им, но при этом также является деформируемым, вследствие чего его можно сжимать или деформировать. Примеры материалов, используемых для опорного 175 слоя, включают в себя полипропилен, полиэтилен, нейлон, полиуретан, и др.
[104] Другой комплект деформируемых буферных трубок 110 расположен вокруг опорного 175 слоя. Внешнее покрытие 75 расположено вокруг нескольких рядов деформируемых буферных трубок 110 и включает в себя внешнюю оболочку кабеля.
[105] В отличие от Фигуры 6A-6C, последующий вид поперечного сечения оптического кабеля после воздействия деформации на Фигурах 7A-7B не проиллюстрирован. Однако, отдельные буферные трубки аналогично деформируются, как подробно описано в предыдущих вариантах осуществления.
[106] В примере варианта осуществления по Фигурам 7A-7B, оптический кабель имеет диаметр кабеля 37,4 мм с пятью буферными трубками в первом ряду и одиннадцать буферных трубок во втором ряду. Каждая буферная трубка содержит 432 оптических волокна, в которых каждое волокно имеет диаметр 200 мкм. Таким образом, кабель по Фигурам 7A-7B включает в себя 6912 волокон с процентом заполнения примерно 74%, что представляет собой отношение номинального диаметра канала к внешнему диаметру кабеля. Таким образом, кабель по Фигурам 7A-7B может легко проходить через двухдюймовый канал, и вероятно даже через 1,5-дюймовый канал.
[107] Фигуры 8A-8B иллюстрирует конкретную конструкцию для оптического кабеля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, причем Фигура 8A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 8B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции. Еще раз, Фигуры 8A-8B иллюстрируют расположение конструкции и не характеризуют конечную форму.
[108] В варианте осуществления по Фигурам 8A-8B, деформируемая оболочка 130 окружает центральный 20 несущий элемент. В различных вариантах осуществления, толщина деформируемой оболочки 130 может быть отлична от диаметра несущего элемента 20. Например, толщина деформируемой оболочки 130 в проиллюстрированном варианте больше, чем диаметр несущего элемента 20 осуществления. Однако, в других вариантах осуществления, толщина деформируемой оболочки 130 может быть такой же, что и диаметр несущего элемента 20. В одном варианте осуществления, толщина деформируемой оболочки 130 может быть сходной с диаметром несущего элемента 20. Вокруг внешней периферии деформируемой оболочки 130 расположено восемь буферных трубок. В примере варианта осуществления по Фигурам 8A-8B, оптический кабель имеет диаметр кабеля 38,8 мм с восемью буферными трубками. Каждая буферная трубка содержит 864 оптических волокна, в которых каждое волокно имеет диаметр 200 мкм. Таким образом, кабель по Фигурам 8A-8B включает в себя 6912 волокна с процентом заполнения примерно 76%, что представляет собой отношение номинального диаметра канала к внешнему диаметру кабеля. Таким образом, кабель по Фигурам 8A-8B может легко проходить через двухдюймовый канал, и вероятно даже через 1,5-дюймовый канал.
[109] Последующий вид поперечного сечения оптического кабеля после воздействия деформации на Фигурах 8A-8B не проиллюстрирован. Однако, отдельные буферные трубки деформируются, как подробно описано, аналогично предыдущим вариантам осуществления.
[110] Фигуры 9A-9B иллюстрирует конкретную конструкцию для оптического кабеля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, причем Фигура 9A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 9B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции. Как обсуждалось ранее, Фигуры 9A-9B иллюстрируют расположение конструкции и не характеризуют конечную форму.
[111] Оптический кабель в этом варианте осуществления сконструирован аналогично варианту осуществления по Фигурам 7A-7B в том, что он не включают в себя оболочку вокруг центрального несущего элемента и дополнительно включают в себя два ряда буферных трубок вокруг центральной области. Однако, в этом варианте осуществления, в первом ряду находится меньше буферных трубок. Вместо пяти буферных трубок, расположенных на Фигурах 7A-7B, в этом варианте осуществления в первом ряду расположены три буферные трубки.
[112] Однако, в отличие от предыдущих вариантов осуществления, этот вариант осуществления также включает в себя дополнительные 25 несущих элементов, которые размещены вокруг несущего элемента 20. Дополнительные 25 несущих элементов отделены от несущего элемента 20 деформируемыми буферными трубками 110 в первом ряду. В одном варианте осуществления, количество дополнительных 25 несущих элементов такое же, что и количество деформируемых буферных трубок 110 в первом ряду. Дополнительные 25 несущих элементов придают дополнительную жесткость оптическому кабелю, для поддержания большего количества буферных трубок. В частности, дополнительные 25 несущих элементов, наряду с несущими элементами 20, улучшают использование пространства, поскольку они меньше по диаметру, по сравнению с деформируемыми буферными трубками 110, по меньшей мере, в два раза.
[113] Следовательно, в варианте осуществления по Фигурам 9A-9B, три деформируемые буферные трубки 110 расположены в первом ряду и окружены опорным 175 слоем. Другие девять деформируемых буферных трубок 110 расположены вокруг опорного 175 слоя. В примере варианта осуществления по Фигурам 9A-9B, оптический кабель имеет диаметр кабеля 39,4 мм. Каждая буферная трубка содержит 576 оптических волокон, в которых каждое волокно имеет диаметр 200 мкм. Таким образом, кабель по Фигурам 9A-9B включает в себя 6912 волокна с процентом заполнения примерно 78%, что представляет собой отношение номинального диаметра канала к внешнему диаметру кабеля. Таким образом, кабель по Фигурам 9A-9B может легко проходить через двухдюймовый канал.
[114] Последующий вид поперечного сечения оптического кабеля после воздействия деформации на Фигурах 9A-9B не проиллюстрирован. Однако, отдельные буферные трубки деформируются, как подробно описано, аналогично предыдущим вариантам осуществления.
[115] Фигуры 10A-10B иллюстрирует конкретную конструкцию для оптического кабеля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, причем Фигура 10A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 10B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции. Как обсуждалось ранее, Фигуры 10A-10B иллюстрируют расположение конструкции и не характеризуют конечную форму.
[116] Этот вариант осуществления сочетает в себе признаки из предыдущих вариантов осуществления, описанных на Фигурах 7-9. Например, этот вариант осуществления включает в себя деформируемую оболочку 130 вокруг несущего элемента 20, как описано, например, на Фигуре 8A. Аналогично варианту осуществления по Фигуре 7A, первый ряд деформируемых буферных трубок 110 расположен вокруг деформируемой оболочки 130. Первый ряд деформируемых буферных трубок 110 включают в себя девять буферных трубок, которые заключены в опорный 175 слой. Вторые из деформируемых буферных трубок 110, включающие в себя пятнадцать буферных трубок, расположены вокруг опорного 175 слоя.
[117] Следовательно, в примере варианта осуществления по Фигурам 10A-10B, оптический кабель имеет диаметр кабеля 40,5 мм. Каждая буферная трубка содержит 288 оптических волокон, в которых каждое волокно имеет диаметр 200 мкм. Таким образом, кабель по Фигурам 10A-10B включает в себя 6912 волокна с процентом заполнения примерно 80%, что представляет собой отношение номинального диаметра канала к внешнему диаметру кабеля. Таким образом, кабель по Фигурам 10A-10B может легко проходить через двухдюймовый канал.
[118] Последующий вид поперечного сечения оптического кабеля после воздействия деформации на Фигурах 10A-10B не проиллюстрирован. Однако, отдельные буферные трубки деформируются, как подробно описано, аналогично предыдущим вариантам осуществления.
[119] Фигуры 11A-11B иллюстрирует конкретную конструкцию для оптического кабеля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, причем Фигура 11A иллюстрирует поперечный разрез оптического кабеля перед сжатием, а Фигура 11B иллюстрирует соответствующий ракурс проекции. Как обсуждалось ранее, Фигуры 11A-11B иллюстрируют расположение конструкции и не характеризуют конечную форму.
[120] Этот вариант осуществления аналогичен Фигурам 9A-9B, поскольку он включает в себя дополнительные 25 несущих элементов, расположенных между деформируемыми буферными трубками 110. Соседние дополнительные 25 несущие элементы отделены друг от друга, а также от несущего элемента 20 одной из деформируемых буферных трубок 110. В одном варианте осуществления, количество дополнительных 25 несущих элементов такое же, что и количество деформируемых буферных трубок 110 в первом ряду.
[121] Опять же, как и в вариантах осуществления по Фигурам 9A-9B, вокруг несущего элемента 20 или дополнительного 25 несущего элемента никакой дополнительной оболочки не используется. Однако, в некоторых вариантах осуществления, любой или оба из этих несущих элементов могут быть покрыты материалом деформируемой оболочки.
[122] Последующий вид поперечного сечения оптического кабеля после воздействия деформации на Фигурах 11A-11B не проиллюстрирован. Однако, отдельные буферные трубки деформируются, как подробно описано, аналогично предыдущим вариантам осуществления.
[123] Следовательно, в примере варианта осуществления по Фигурам 11A-11B, оптический кабель имеет диаметр кабеля 26,8 мм. Каждая буферная трубка содержит 864 оптических волокна, в которых каждое волокно имеет диаметр 200 мкм. Таким образом, кабель по Фигурам 11A-11B включает в себя 3456 волокон с процентом заполнения примерно 70%, что представляет собой отношение номинального диаметра канала к внешнему диаметру кабеля. Таким образом, кабель по Фигурам 11A-11B может легко проходить через 1,5-дюймовый канал.
[124] Фигура 12 иллюстрирует общий вариант осуществления, показывающий сочетание признаков, описанных в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. Последующий вид поперечного сечения оптического кабеля после воздействия деформации на Фигуре 12 не проиллюстрирован. Однако, отдельные буферные трубки деформируются, как подробно описано, аналогично предыдущим вариантам осуществления.
[125] Как проиллюстрировано на Фигуре 12, оптический кабель может содержать несколько рядов деформируемых буферных трубок 110, расположенных вокруг центрального 20 несущего элемента. Как также проиллюстрировано на Фигуре 12, центральный несущий элемент может включать в себя деформируемую оболочку 130, которая его окружает. Для ясности, проиллюстрированы не все элементы, такие как буферные трубки 110. Первый ряд деформируемых буферных трубок окружает центральный 20 несущий элемент. В дополнение, оптический кабель может содержать несколько рядов буферных трубок, расположенных за первым рядом. На иллюстрации, два ряда деформируемых буферных трубок 110 расположены вокруг первого ряда. Любой из рядов может включать в себя дополнительный 25 несущий элемент. Например, на иллюстрации, второй и третий ряды включают в себя дополнительные 25 несущих элементов. В дополнительных вариантах осуществления, первый ряд также может включать в себя дополнительные 25 несущих элементов. В дополнение, дополнительные 25 несущих элементов могут иметь размеры, отличные от других дополнительных 25 несущих элементов в других рядах, включая центральный 20 несущий элемент. Кроме того, некоторые или все дополнительных 25 несущих элементов могут включать в себя деформируемую оболочку 130 вокруг каждого из н их.
[126] Фигуры 13A-13B представляет собой таблицу, подытоживающую примерные варианты осуществления различных конструкций кабеля в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.
[127] Как проиллюстрировано в таблице по Фигурам 13A-13B, количество конкретных конструкций сведено в таблицу. Диаметр кабеля соответствует внешнему диаметру кабеля, тогда как размер канала соответствует размеру канала, через который кабель может проходить. Последующие столбцы соответствуют расположению конструкции буферных трубок в кабеле. Например, общее количество буферных трубок - это все буферные трубки в кабеле, тогда как количество рядов буферных трубок представляет собой число концентрических расположений буферных трубок. Например, Фигура 7A имеет два ряда (два концентрических расположения буферных трубок). Первый ряд буферных трубок представляет собой ряд, непосредственно окружающий или примыкающий к центральному несущему элементу. Использование оболочки, окружающей центральный несущий элемент, рассматривается в итоге как позитивное («да») или негативное («нет»). В различных конструкциях, которые включают в себя дополнительные несущие элементы, дополнительные несущие элементы могут иметь больший или примерно тот же размер, что и центральный несущий элемент. Как было отмечено ранее, заполнение % представляет собой отношение номинального диаметра канала к внешнему диаметру кабеля.
2
2
[128] Как было отмечено на Фигурах 13A и 13B, при использовании вариантов осуществления настоящего изобретения, получается заполнение в %, составляющее примерно 70-80%. Аналогично, количество волокон на единицу площади для каждого кабеля может быть таким высоким, как 6,3 волокон/мм или, в качестве альтернативы, количество волокон на единицу площади для каждого кабеля может меняться в диапазоне 3,5-6,5 волокон/мм.
[129] Фигура 14 иллюстрирует деформируемую буферную трубку, образованную с использованием одиночной гибкой ленты и применимую с вариантом осуществления оптических кабелей по настоящему изобретению. Например, деформируемая буферная трубка по Фигуре 14 может заменить деформируемые буферные трубки по любому другому варианту осуществления оптических кабелей, таких как оптические кабели по Фигурам 2A-2E, 3, 4A-4B, 12, и др.
[130] Обратимся к Фигуре 14, где деформируемая буферная трубка 1410 включает в себя одиночную гибкую ленту 140, которая может быть такой, как описанная ранее. То есть, гибкая лента 140 может включать в себя любое подходящее количество оптических волокон. Например, гибкая лента 140 может включать в себя первое, второе, третье, четвертое, пятое и шестое оптические волокна 151-156, как было показано. Возможное преимущество включения одиночной гибкой ленты в каждую деформируемую буферную трубку оптического кабеля состоит в упрощении идентификации отдельных оптических волокон в оптическом кабеле.
[131] Гибкая лента 140 окружена оболочкой 1460 буферной трубки, которая может представлять собой конкретный вариант осуществления других оболочек буферных трубок, описанных в настоящей работе, таких как, например, оболочка 160 буферной трубки по Фигуре 2E. Дополнительно, оболочка 1460 буферной трубки может быть меньше оболочки буферных трубок, которую используют для окружения нескольких гибких лент. В качестве альтернативы, количество оптических волокон в гибкой ленте может быть повышено, по сравнению с вариантами осуществления с несколькими гибкими лентами на оболочку буферной трубки, а оболочка 1460 буферной трубки может быть того же, или даже большего размера, чем оболочки буферных трубок, окружающих несколько гибких лент.
[132] Как обсуждалось выше, любой из вариантов осуществления оптических кабелей, описанных в настоящей работе, может быть внедрен, с использованием деформируемых буферных трубок, окружающих только одиночную гибкую ленту. Фигуры 15-17, в частности, иллюстрируют несколько оптических кабелей, содержащих множество деформируемых буферных трубок, каждая из которых окружает одиночную гибкую ленту. Аналогично, помеченные элементы могли быть описаны ранее.
[133] Фигура 15 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления настоящего изобретения, имеющий дополнительную деформируемую оболочку, окружающую центральный несущий элемент и включающий в себя множество деформируемых буферных трубок, каждая из которых образована с использованием одиночной гибкой ленты. Оптический кабель по Фигуре 15 может представлять собой конкретное воплощение другого варианта осуществления оптических кабелей, таких как, например, оптический кабель по Фигуре 4B. Обратимся к Фигуре 15, где оптический кабель включает в себя множество деформируемых буферных трубок 1410, каждая из которых окружает одиночную гибкую ленту. Хотя проиллюстрировано наличие шести деформируемых буферных трубок, возможно их любое подходящее количество.
[134] Фигура 16 иллюстрирует еще один вариант осуществления настоящего изобретения, имеющий дополнительную деформируемую оболочку, окружающую центральный несущий элемент и включающий в себя множество деформируемых буферных трубок, каждая из которых образована с использованием одиночной гибкой ленты. Оптический кабель по Фигуре 16 может представлять собой конкретное воплощение другого варианта осуществления оптических кабелей, таких как, например, оптический кабель по Фигуре 4B.
[135] Обратимся к Фигуре 16, где оптический кабель включает в себя множество деформируемых буферных трубок 1410, каждая из которых окружает одиночную гибкую ленту. Включение одиночной гибкой ленты в каждую деформируемую буферную трубку может успешно позволить снизить один или более размеров деформируемых буферных трубок 1410, по сравнению с другими компонентами оптического кабеля, такими как, например, центральный 20 несущий элемент. Следовательно, диаметр оптического кабеля может быть дополнительно снижен.
[136] Каждая деформируемая буферная трубка 1410 может иметь периферийную ширину W3, внутреннюю ширину W4 и расстояние физического контакта d2, сходное, соответственно, с первой шириной W1, второй шириной W2 и расстоянием d, как было описано ранее. Напротив, периферийную ширину W3 и внутреннюю ширину W4 можно сделать относительно меньше, при повышении количества деформируемых буферных трубок в оптическом кабеле. Например, как проиллюстрировано на Фигуре 16, в оптический кабель включено девять деформируемых буферных трубок, но также возможно большие или меньшие количества деформируемых буферных трубок, каждая из которых окружает одиночную гибкую ленту.
[137] Отношения расстояния физического контакта d2, соответственно, к периферийной ширине W3 и внутренней ширине W4 могут быть успешно повышены относительно других вариантов осуществления, из-за пониженного размера каждой деформируемой буферной трубки 1410 относительно центрального 20 несущего элемента. В отличие от периферийной ширины W3 и внутренней ширины W4, которые могут понижаться относительно первой ширины W1, второй ширины W2, расстояние физического контакта d2 может быть большим или равным, чем расстояние d для других вариантов осуществления.
[138] Фигура 17 иллюстрирует дополнительный общий вариант осуществления, включающий в себя множество деформируемых буферных трубок, каждая из которых образована с использованием одиночной гибкой ленты, и показывает сочетание признаков, описанных в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. Оптический кабель по Фигуре 17 может представлять собой конкретное воплощение другого варианта осуществления оптических кабелей, такого как, например, оптический кабель по Фигуре 12. В частности, оптический кабель по Фигуре 17 включает в себя несколько рядов деформируемых буферных трубок, причем каждая деформируемая буферная трубка 1410 окружает одиночную гибкую ленту. Последующий вид поперечного сечения оптического кабеля после воздействия деформации на Фигуре 12 не проиллюстрирован. Однако, отдельные буферные трубки деформируются, как подробно описано, аналогично предыдущим вариантам осуществления.
[139] Здесь подытожены примерные варианты осуществления настоящего изобретения. Другие варианты осуществления также могут быть понятны из всего описания и поданной заявки.
[140] Пример 1. Оптический кабель включает в себя множество деформируемых буферных трубок. Каждая из множества деформируемых буферных трубок включает в себя множество гибких лент, а каждая из гибких лент включает в себя множество оптических волокон. Каждая из множества деформируемых буферных трубок имеет некруглая поперечное сечение. Внешняя оболочка окружает множество деформируемых буферных трубок.
[141] Пример 2. Кабель по примеру 1, где каждая из множества деформируемых буферных трубок сконфигурирована так, чтобы ее можно было деформировать в любом направлении.
[142] Пример 3. Кабель по одному из примеров 1 или 2, где множество гибких лент окружено первым деформируемым материалом, который образует часть внешней поверхности каждой из множества буферных трубок.
[143] Пример 4. Кабель по одному из примеров 1-3, где первый деформируемый материал, окружающий множество гибких лент, включает в себя полипропилен, полиэтилен, нейлон, полиамид, полибутилентерефталат или сополимер полиолефина, включающий в себя полиэтилен и полипропилен.
[144] Пример 5. Кабель по одному из примеров 1-4, где множество гибких лент расположено в гелевом материале.
[145] Пример 6. Кабель по одному из примеров 1-5, где каждая из множества деформируемых буферных трубок включает в себя форму или размер, отличный от всех других из множества деформируемых буферных трубок.
[146] Пример 7. Кабель по одному из примеров 1-6 дополнительно включает в себя первый жесткий несущий элемент, расположенный во внешней оболочке.
[147] Пример 8. Кабель по одному из примеров 1-7, где жесткий несущий элемент расположен в центральной области, окруженной множеством деформируемых буферных трубок.
[148] Пример 9. Кабель по одному из примеров 1-8 дополнительно включает в себя множество жестких дополнительных несущих элементов, расположенных между множеством деформируемых буферных трубок, где множество дополнительных жестких несущих элементов расположено вокруг первого жесткого несущего элемента.
[149] Пример 10. Кабель по одному из примеров 1-9, где первый жесткий несущий элемент окружен вторым деформируемым материалом.
[150] Пример 11. Кабель по одному из примеров 1-10, где второй деформируемый материал включает в себя материал, обладающий модулем упругости менее 1 ГПа при -40°C.
[151] Пример 12. Кабель по одному из примеров 1-11, где второй деформируемый материал включает в себя материал, обладающий модулем упругости 50-600 МПа в диапазоне температур от -40 до 20°C.
[152] Пример 13. Кабель по одному из примеров 1-12, где модуль упругости при сжатии второго деформируемого материала меньше модуля упругости при сжатии первого деформируемого материала, окружающего множество гибких лент.
[153] Пример 14. Кабель по одному из примеров 1-3 и 5-13, где первый деформируемый материал включает в себя полипропилен, а второй деформируемый материал включает в себя сантопрен 201-87.
[154] Пример 15. Оптический кабель включает в себя центральный несущий элемент и множество буферных трубок, расположенных вокруг центрального несущего элемента, где каждая из множества буферных трубок включает в себя оболочку буферной трубки, окружающую множество гибких лент. Оболочка буферной трубки включает в себя первый деформируемый материал, который подвергается пластической деформации. Каждая из гибких лент включает в себя множество оптических волокон. Внешняя оболочка окружает множество буферных трубок.
[155] Пример 16. Кабель по примеру 15, где множество буферных трубок расположено в виде нескольких концентрических рядов вокруг центрального несущего элемента.
[156] Пример 17. Кабель по одному из примеров 15 или 16 дополнительно включает в себя дополнительный несущий элемент, установленный в одном из множества концентрических рядов.
[157] Пример 18. Кабель по одному из примеров 15-17 дополнительно включает в себя второй деформируемый материал, окружающий несущий элемент.
[158] Пример 19. Кабель по одному из примеров 15-18 дополнительно включает в себя второй деформируемый материал, окружающий дополнительный несущий элемент.
[159] Пример 20. Кабель по одному из примеров 15-19, где первый деформируемый материал включает в себя полипропилен.
[160] Пример 21. Кабель по одному из примеров 15-20, где отношение толщины первого деформируемого материала к ширине поперечного сечения одного из множества буферных трубок составляет примерно 0,1-1.
[161] Пример 22. Оптический кабель включает в себя жесткий несущий элемент, причем жесткий несущий элемент окружен деформируемой оболочкой. Вокруг жесткого несущего элемента расположено множество буферных трубок. Каждая из множества буферных трубок включает в себя множество лент, а каждая из лент включает в себя множество оптических волокон, где каждая из множества буферных трубок включает в себя первый модуль упругости при сжатии, и жесткий несущий элемент с деформируемой оболочкой включает в себя второй модуль упругости при сжатии. Отношение первого модуля упругости ко второму модулю упругости составляет примерно 1:1-1:20. Внешняя оболочка окружает множество буферных трубок.
[162] Пример 23. Кабель по примеру 22, где деформируемая оболочка включает в себя полипропиленовый термопластичный эластомер.
[163] Пример 24. Кабель по одному из примеров 22 или 23, где деформируемая оболочка включает в себя материал, обладающий модулем упругости менее 1000 МПа при -40°C.
[164] Пример 25. Кабель по одному из примеров 22-24, где деформируемая оболочка включает в себя материал, обладающий модулем упругости 50-600 МПа в диапазоне температур от -40 до 20°C.
[165] Тогда как данное изобретение было описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, это описание следует рассматривать в ограничительном смысле. Различные модификации и сочетания иллюстративных вариантов осуществления, а также другие варианты осуществления изобретения, станут ясны специалистам в данной области техники при обращении к описанию. Поэтому предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает любые такие модификации или варианты осуществления.