ОДНОМОДОВОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО, НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОЕ К ИЗГИБУ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области оптоволоконной связи и, в частности, к волокну, имеющему значительно сниженные потери на изгибе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для оптических волокон профиль показателя преломления, в общем случае, задан в отношении разности значений между двумя точками на графике функции, связывающей показатель преломления с радиусом волокна. Традиционно, расстояние r до центра волокна откладывается по оси x профиля. Разность между показателем преломления на расстоянии r и показателем преломления внешней оболочки волокна откладывается по оси y (фиг.2, позиции 21-24). Внешняя оболочка функционирует как оптическая оболочка и имеет, по существу, постоянный показатель преломления; эта оптическая оболочка, в общем случае, состоит из чистого кварца, но также может содержать одну или несколько легирующих примесей. Профиль показателя преломления оптического волокна называется "ступенчатым" профилем, "трапецеидальным" профилем или "треугольным" профилем для графиков, имеющих соответствующие формы ступеньки, трапеции или треугольника. Эти кривые, в общем случае, представляют теоретический или эталонный профиль показателя преломления (т.е. заданный профиль) волокна. Ограничения, связанные с производством волокна, могут приводить к немного другому профилю в фактическом волокне.

Оптическое волокно традиционно состоит из (i) оптической сердцевины, имеющей функцию передачи и, в необязательном порядке, усиления оптического сигнала, и (ii) оптической оболочки, имеющей функцию ограничения оптического сигнала в сердцевине. С этой целью показатели преломления сердцевины (n_c) и оболочки (n_g) должны удовлетворять условию n_c>n_g. Как известно в технике, распространение оптического сигнала в одномодовом оптическом волокне подразделяется на основную моду (известную как LP01), канализируемую в сердцевине, и вторичные моды, канализируемые в пределах определенного радиуса в компоновке сердцевина-оболочка.

Традиционно, волокна со ступенчатым показателем преломления, также именуемые волокнами SMF ("одномодовыми волокнами"), используются в качестве оптоволоконных линий для оптоволоконных систем связи. Эти волокна демонстрируют хроматическую дисперсию и наклон хроматической дисперсии, соответствующие конкретным стандартам телекоммуникаций.

Для обеспечения совместимости между оптическими системами от разных производителей, Международный союз электросвязи (ITU) установил стандарт для нормального волокна, именуемый ITU-T G.652, которому должно соответствовать стандартное одномодовое волокно (SSMF).

Этот стандарт G.652 для волокон связи рекомендует, помимо прочего, диапазон от 8,6 микрон до 9,5 микрон для диаметра поля моды (MFD) на длине волны 1310 нанометров, максимальную длину волны отсечки кабеля 1260 нанометров; диапазон от 1300 нанометров до 1324 нанометров для длины волны компенсации дисперсии (обозначаемой л₀); и максимальный наклон кривой хроматической дисперсии 0,092 пс/(нм²км) (т.е. пс/нм²/км).

Длина волны отсечки кабеля традиционно измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по 22 метрам волокна, например, установленная Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44. В большинстве случаев вторичная мода, наиболее устойчивая к потерям на изгибе, является модой LP11. Таким образом, длина волны отсечки кабеля является длиной волны, за пределами которой мода LP11 испытывает значительное затухание после распространения по 22 метрам волокна. Способ, предложенный согласно стандарту, исходит из того, что оптический сигнал является одномодовым, когда затухание моды LP11 больше или равно 19,3 дБ.

Кроме того, для данного волокна так называемое значение MAC задается как отношение диаметра модового поля волокна на длине волны 1550 нанометров к эффективной длине волны отсечки л_ceff. Длина волны отсечки традиционно измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по двум метрам волокна, установленная Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44. MAC представляет собой параметр, позволяющий оценить характеристики волокна, в частности, для нахождения компромисса между диаметром поля моды, эффективной длиной волны отсечки и потерями на изгибе.

В Европейской патентной заявке № 1845399 и Европейской патентной заявке № 1785754 представлены экспериментальные результаты Заявителя. В этих более ранних заявках установлено соотношение между значением MAC на длине волны 1550 нанометров и потерями на изгибе на длине волны 1625 нанометров при радиусе кривизны 15 миллиметров в стандартном ступенчатом волокне SSMF (со ступенчатым профилем показателя преломления). Каждая из этих Европейских патентных заявок, таким образом, включена сюда в полном объеме в порядке ссылки. Кроме того, в каждой заявке установлено, что значение MAC влияет на потери на изгибе волокна, и что снижение MAC приводит к снижению этих потерь на изгибе. Уменьшение диаметра поля моды и/или увеличение эффективной длины волны отсечки приводит к снижению значения MAC, но может приводить к несогласованности со стандартом G.652, из-за чего волокно становится коммерчески несовместимым с некоторыми системами связи.

Снижение потерь на изгибе, сохраняя определенные параметры оптической передачи, представляет проблему для применений волокон, предназначенных для оптоволоконных систем, ориентированных на пользователя, именуемых FTTH для проекта «Волокно до дома».

Международный союз электросвязи ITU также установил стандарты, именуемые ITU-T G.657A и ITU-T G.657B, которым должны удовлетворять оптические волокна, предназначенные для применений FTTH, в частности, в отношении устойчивости к потерям на изгибе. Стандарт G.657A налагает ограничения на значения потерь на изгибе, но нацелен, помимо прочего, на сохранение совместимости со стандартом G.652, в частности, в отношении диаметра модового поля MFD и хроматической дисперсии. С другой стороны, стандарт G.657B налагает строгие ограничения на потери на изгибе, в частности, (i) потери на изгибе меньше 0,003 дБ/виток на длине волны 1550 нанометров для радиуса кривизны 15 миллиметров и (ii) потери на изгибе меньше 0,01 дБ/виток на длине волны 1625 нанометров для радиуса кривизны 15 миллиметров.

В Европейской патентной заявке № 1845399 и Европейской патентной заявке № 1785754 предложены профили волокна, имеющие ограниченные потери на изгибе, соответствующие, в частности, критериям стандартов G.657A и G.657B. Однако профили, описанные в этих Европейских патентных заявках, позволяют достигать только ограничений на потери на изгибе, налагаемых стандартом G.657B.

В патенте США № 7164835 и опубликованной патентной заявке США № 2007/0147756, которые, таким образом, включены сюда в полном объеме в порядке ссылки, также описаны профили волокна, демонстрирующие ограниченные потери на изгибе. Однако волокна, предложенные в этих патентах США, соответствуют только критериям стандартов G.657A и G.657B, в частности, в отношении диаметра поля моды и хроматической дисперсии.

В настоящее время для определенных применений снижение потерь на изгибе играет существенную роль, особенно когда волокно подлежит креплению скобками или свертыванию в бухты в миниатюрной оптической коробке.

Технология производства волокна с воздушными каналами позволяет достигать высоких характеристик в отношении потерь на изгибе, но эта технология сложна и дорога в реализации и не может использоваться для волокон, предназначенных для систем FTTH, которые являются экономичными системами.

Поэтому существует необходимость в оптическом волокне, имеющем устойчивость к потерям на изгибе, которая значительно выше (например, в десять раз), чем ограничения, налагаемые стандартом G.657B. Волокно, отвечающее этому критерию, также должно оставаться совместимым со стандартом G.652 в отношении профиля передачи и, в частности, диаметра поля моды. Этого заметного снижения потерь на изгибе можно добиться в ущерб более высокой длины волны отсечки, при условии что (i) мода LP11 непосредственно более высокого порядка испытывает существенное затухание, и (ii) длина волокна, необходимая для того, чтобы затухание моды LP11 достигало 19.3 дБ на длине волны 1260 нанометров, составляет меньше 90 метров.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В вышеописанных целях изобретение включает в себя волокно с центральной сердцевиной, промежуточной оболочкой и оболочкой с вдавленными канавками. Профиль показателя преломления оптимизирован для снижения потерь на изгибе в десять раз относительно ограничений, налагаемых стандартом G.657B, в то же время сохраняя диаметр модового поля, совместимый со стандартом G.652, и гарантируя достаточное затухание моды LP11.

В частности, поверхность сердцевины, а также поверхность и объем оболочки с вдавленными канавками оптимизированы для значительного снижения потерь на изгибе. В контексте изобретения поверхность сердцевины или поверхность оболочки с вдавленными канавками не должна расширяться геометрически, но должна соответствовать значениям с учетом двух измерений - произведению радиуса и разности показателей преломления. Аналогично, объем оболочки с вдавленными канавками соответствует значению с учетом трех измерений - произведению квадрата радиуса и разности показателей преломления.

Изобретение предлагает, в частности, одномодовое оптическое волокно, включающее в себя, от центра к периферии, центральную сердцевину, промежуточную оболочку, оболочку с вдавленными канавками и внешнюю оптическую оболочку. Центральная сердцевина имеет радиус r₁ и положительную разность показателей преломления Δn₁ с внешней оптической оболочкой. Промежуточная оболочка имеет радиус r₂ и положительную разность показателей преломления Δn₂ с внешней оптической оболочкой. Разность Δn₂ меньше разности показателей преломления Δn₁ сердцевины. Оболочка с вдавленными канавками имеет радиус r₃ и отрицательную разность показателей преломления Δn₃ с внешней оптической оболочкой. Волокно, отвечающее этому изобретению, также отличается тем, что (i) его номинальный диаметр поля моды (MFD) составляет от 8,6 мкм до 9,5 мкм на длине волны 1310 нанометров и (ii) его потери на изгибе меньше 0,25×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 15 миллиметров и длины волны 1550 нанометров. Длина волокна, необходимая для того, чтобы затухание моды LP11 достигало 19,3 дБ на длине волны 1260 нанометров, меньше 90 метров.

Согласно одному варианту осуществления волокна, отвечающего этому изобретению, поверхностный интеграл по центральной сердцевине (V₀₁), заданный как

составляет от 20,0×10^-3 мкм до 23,0×10^-3 мкм.

Поверхностный интеграл по оболочке с вдавленными канавками (V₀₃), заданный как

составляет от -55,0×10^-3 мкм до -30,0×10^-3 мкм.

Объемный интеграл по оболочке с вдавленными канавками (V₁₃), заданный как

составляет от -1200×10^-3 мкм² до -750×10^-3 мкм².

В предпочтительных вариантах осуществления волокно имеет физические свойства и эксплуатационные параметры с повышенной устойчивостью к потерям на изгибе. Например, волокно имеет эффективную длину волны отсечки л_ceff больше 1350 нанометров, причем эффективная длина волны отсечки измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал становится одномодовым после распространения по двум метрам волокна. Волокно имеет, для длины волны 1550 нанометров, потери на изгибе меньшие или равные 7,5×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 10 миллиметров, потери на изгибе меньшие или равные 0,05 дБ/виток для радиуса кривизны 7,5 миллиметров, и потери на изгибе меньше 0,15 дБ/виток для радиуса кривизны 5 миллиметров.

Раскрытое здесь волокно также демонстрирует снижение потерь на изгибе на более высоких длинах волны. Например, на длине волны 1625 нанометров, волокно имеет потери на изгибе меньше 1,5×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 15 миллиметров, потери на изгибе меньшие или равные 25×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 10 миллиметров, потери на изгибе меньшие или равные 0,08 дБ/виток для радиуса кривизны 7,5 миллиметров, и потери на изгибе меньше 0,25 дБ/виток для радиуса кривизны 5 миллиметров. На длине волны 1550 нанометров волокно имеет потери на изгибе меньшие или равные 0,05 дБ/виток для радиуса кривизны 7,5 миллиметров. Соответственно, в предпочтительном варианте осуществления волокно имеет длину волны отсечки от 1300 нанометров до 1400 нанометров, причем длина волны отсечки измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по пяти метрам волокна. Длина волны отсечки отличается от длины волны отсечки кабеля, измеряемой как длина волны, на которой затухание моды LP11 больше или равно 19,3 дБ после распространения по 22 метрам волокна. Волокно имеет длину волны отсечки кабеля от 1250 нанометров до 1300 нанометров.

Третье измерение, рассматриваемое здесь, представляет собой теоретическую длину волны отсечки, измеряемую как длину волны, за пределами которой мода LP11 распространяется в режиме утечки. В одном варианте осуществления волокно имеет теоретическую длину волны отсечки меньшую или равную 1250 нанометрам. Волокно имеет затухание моды LP11 больше 5 дБ после распространения по 22 метрам волокна на длине волны 1260 нанометров.

Вышеописанные эксплуатационные параметры вытекают из предпочтительных физических свойств волокна. В одном варианте осуществления центральная сердцевина волокна имеет радиус от 3,8 мкм до 4,35 мкм; промежуточная оболочка имеет радиус от 8,5 мкм до 9,7 мкм; оболочка с вдавленными канавками имеет радиус от 13,5 мкм до 16 мкм, который может быть меньше или равен 15 мкм, и центральная сердцевина имеет разность показателей преломления с внешней оптической оболочкой от 5,3×10^-3 до 5,7×10^-3.

Как отмечено выше, профиль показателя преломления волокна графически представлен в отношении разности между значениями показателя преломления в точках на радиусе волокна и внешней оптической оболочки. Промежуточная оболочка имеет разность показателей преломления с оптической оболочкой от 0,1×10^-3 до 0,6×10^-3. Оболочка с вдавленными канавками имеет разность показателей преломления с оптической оболочкой от -10,0×10^-3 до -5,0×10^-3. Волокно имеет длину волны нулевой хроматической дисперсии от 1300 нанометров до 1324 нанометров; волокно имеет значение наклона или коэффициента хроматической дисперсии на длине волны нулевой хроматической дисперсии меньше 0,092 пс/(нм²км).

Изобретение также относится к оптической коробке, принимающей, по меньшей мере, один участок раскрытого здесь волокна. В такой коробке волокно может располагаться с радиусом кривизны меньше 15 миллиметров, который может составлять порядка 5 миллиметров. Изобретение также относится к оптоволоконной системе, подведенной к дому абонента (FTTH), содержащей, по меньшей мере, один участок оптического волокна, отвечающего изобретению.

Вышеизложенные, а также другие характеристики и преимущества настоящего изобретения и порядок их реализации дополнительно раскрыты в нижеследующем подробном описании и прилагаемых чертежах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид в разрезе одномодового оптического волокна со слоями оболочки, отстоящими от центра на соответствующие радиусы.

Фиг.2 - номинальный профиль показателя преломления иллюстративного одномодового оптического волокна, показанного на фиг.1 согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Волокно (10), отвечающее изобретению, имеет центральную сердцевину (11), промежуточную оболочку (12) и оболочку (13) с вдавленными канавками. В целях настоящей заявки и без ограничения объема изобретения, оболочка с вдавленными канавками представляет собой радиальный участок волокна (10), показатель преломления которого меньше показателя преломления внешней оптической оболочки (14). Обычно центральная сердцевина (11), промежуточная оболочка (12) и оболочка (13) с вдавленными канавками формируются путем химического осаждения из паровой фазы в кварцевой трубке. Внешняя оптическая оболочка (14) включает в себя кварцевую трубку и внешнюю оболочку на трубке. В предпочтительных вариантах осуществления внешняя оболочка, в общем случае, выполнена из природного или легированного кварца, но также может быть получена любым другим методом осаждения ((аксиального осаждения из паровой фазы ("VAD") или внешнего осаждения из паровой фазы ("OVD")).

На фиг.2 показан профиль показателя преломления для волокна передачи (10), показанного на фиг.1. Профиль, представленный на фиг.2, является заданным профилем, т.е. представляет теоретический профиль волокна, но волокно, в действительности полученное после вытягивания волокна из заготовки, может иметь немного другой профиль.

Оптическое волокно (10) получают известным способом путем вытягивания заготовки. В порядке примера заготовка может представлять собой трубку из стекла очень высокого качества (чистого кварца), из которой, в конце концов, образуется часть внешней оптической оболочки (14). Внешняя оптическая оболочка (14) окружает центральную сердцевину (11) и внутренние оболочки (12, 13) волокна (10). Затем эту трубку покрывают внешним покрытием для увеличения ее диаметра прежде, чем перейти к операции вытягивания волокна в колонне вытягивания волокна. Для создания заготовки трубку, в общем случае, устанавливают горизонтально и удерживают на обоих концах стеклянными полосками на токарном станке; затем трубку вращают и подвергают локальному нагреву для процесса осаждения, определяющего состав заготовки. Этот состав определяет оптические характеристики будущего волокна.

Волокно включает в себя центральную сердцевину (11), имеющую разность показателей преломления Δn₁ с внешней оболочкой (14), функционирующей как оптическая оболочка. Волокно (10) дополнительно включает в себя промежуточную оболочку (12), имеющую разность показателей преломления Δn₂ с внешней оптической оболочкой (14) и оболочку (13) с вдавленными канавками, имеющую разность показателей преломления Δn₃ с внешней оптической оболочкой (14). Показатели преломления в центральной сердцевине (11), промежуточной оболочке (12) и оболочке (13) с вдавленными канавками, по существу, постоянны на протяжении их соответствующей ширины, как указано на фиг.2. На фиг.1 показано, что ширина сердцевины (11) определяется ее радиусом r₁, и ширина оболочек определяется их соответствующими внешними радиусами, r₂ и r₃. Внешняя оптическая оболочка обозначена как r₄.

Для задания заданного профиля показателя преломления для оптического волокна значение показателя преломления внешней оптической оболочки, в общем случае, считается опорным значением (n_g). Значения показателя преломления центральной сердцевины (11), промежуточной оболочки (12) и оболочки (13) с вдавленными канавками затем выражаются на фиг.2 как разности показателей преломления Δn_1,2,3. В общем случае, внешняя оптическая оболочка (14) состоит из кварца, но эту оболочку можно легировать для увеличения или уменьшения ее показателя преломления - например, для изменения характеристик распространения сигнала.

Каждую секцию профиля волокна, показанного на фиг.2 (21-24), также можно задать на основании интегралов, которые связывают изменения показателя преломления с радиусом каждой секции волокна (10). Таким образом, можно задать три поверхностных интеграла для волокна (10), отвечающего изобретению, представляющие поверхность сердцевины V₀₁, поверхность промежуточной оболочки V₀₂ и поверхность оболочки с вдавленными канавками V₀₃. Выражение "поверхностный" не следует понимать в геометрическом смысле, но оно соответствует значению с учетом двух измерений. Эти три поверхностных интеграла можно выразить следующим образом:

Аналогично, можно задать три объемных интеграла для волокна (10), отвечающего изобретению, представляющие объем сердцевины V₁₁, объем промежуточной оболочки V₁₂ и объем оболочки с вдавленными канавками V₁₃. Выражение "объемный" не следует понимать в геометрическом смысле, но оно соответствует значению с учетом трех измерений. Эти три объемных интеграла можно выразить следующим образом:

В Таблице I (см. ниже) показано 30 примеров профилей волокна согласно предпочтительным вариантам осуществления изобретения по сравнению с тремя профилями волокна SSMF и одним профилем волокна, соответствующим стандартам G.657A и G.657B (обозначенным как "BIF" для волокна, нечувствительного к изгибу). Заявитель продвигает на рынок волокно, нечувствительное к изгибу, имеющее высокую устойчивость к потерям на изгибе под торговой маркой BendBrightXS. Значения в таблицах соответствуют заданным профилям для каждого волокна.

В первом столбце Таблицы I указаны обозначения всех примеров; в следующих трех столбцах приведены значения радиусов сердцевины (11), промежуточной оболочки (12) и оболочки (13) с вдавленными канавками соответственно. В следующих трех столбцах приведены соответствующие значения разностей показателей преломления с внешней оптической оболочкой (14). Значения показателя преломления измеряются на длине волны 633 нанометров. В Таблице I также показаны значения заданных выше поверхностного интеграла и объемного интеграла сердцевины (11), промежуточной оболочки (12) и оболочки (13) с вдавленными канавками.

Волокно (10), отвечающее изобретению, представляет собой ступенчатое волокно (со ступенчатым профилем показателя преломления), содержащее центральную сердцевину (11), промежуточную оболочку (12) и оболочку (13) с вдавленными канавками. Из Таблицы I следует, что центральная сердцевина (11) имеет радиус r₁ от 3,8 мкм до 4,35 мкм и, предпочтительно, от 3,8 мкм до 4,05 мкм, т.е. она уже, чем сердцевина волокна SSMF. Волокно (10) имеет разность показателей преломления Δn₁ (21) с внешней оптической оболочкой (14) от 5,3×10^-3 до 5,7×10^-3, т.е. больше, чем волокно SSMF. Поверхностный интеграл сердцевины V₀₁ составляет от 20,0×10^-3 мкм до 23,0×10^-3 мкм, и объемный интеграл сердцевины V₁₁ составляет от 81×10^-3 мкм² до 91×10^-3 мкм².

Из Таблицы I также следует, что волокно, отвечающее изобретению, имеет оболочку (13) с вдавленными канавками. Оболочка (13) с вдавленными канавками имеет большой объем и позволяет значительно ограничивать потери на изгибе. Таблица I, таким образом, показывает, что оболочка с (13) вдавленными канавками имеет радиус r₃ от 13,5 мкм и 16 мкм и разность показателей преломления Δn₃ (23) с внешней оптической оболочкой (14) от -10,0×10^-3 до -5,0×10^-3.

Таблица I также показывает, что поверхностный интеграл оболочки с вдавленными канавками V₀₃, заданный выше, составляет от -55,0×10^-3 мкм до -30,0×10^-3 мкм, и объемный интеграл оболочки с вдавленными канавками V₁₃, заданный выше, составляет от -1200×10^-3 мкм² до -750×10^-3 мкм².

Согласно предпочтительному варианту осуществления, радиус оболочки с вдавленными канавками r₃ можно ограничить до 15 мкм, чтобы дополнительно сократить стоимость производства волокна (только в примерах 24 и 30 оболочка с вдавленными канавками имеет радиус больше 15 мкм). Фактически, оболочку (13) с вдавленными канавками можно создавать посредством усиленного плазмой химического осаждения из паровой фазы (PCVD), что позволяет включать большое количество фтора в кварц для формирования оболочек с глубоко вдавленными канавками. Однако часть волокна (10), соответствующая трубке и осаждению PCVD, является наиболее дорогостоящей; поэтому желательно как можно сильнее ограничить эту часть. Можно также предусмотреть создание оболочки (13) с вдавленными канавками путем включения микроканалов или микропузырьков вместо легирования фтором. Однако в условиях промышленного производства легче управлять легированием фтором, чем включением микропузырьков.

Оболочка (13) с вдавленными канавками, отвечающая заданным выше поверхностному и объемному критериям, позволяет достичь хорошего компромисса между значительным снижением потерь на изгибе по сравнению с существующими волокнами и достаточно согласованным режимом утечки моды LP11 на длине волны 1260 нанометров.

Как следует из Таблицы IV, которая подробно рассмотрена ниже, волокно, отвечающее изобретению, имеет потери на изгибе, которые в десять раз (10x) меньше, чем ограничения, налагаемые стандартом G.657B. С другой стороны, волокно, отвечающее изобретению, не строго согласуется со стандартом G.657 в отношении длины волны отсечки. Как следует из Таблицы III, которая также подробно рассмотрена ниже, волокно, отвечающее изобретению, имеет эффективную длину волны отсечки л_ceff больше 1350 нанометров и длину волны отсечки кабеля λ_cc от 1250 нанометров до 1300 нанометров. Тем не менее, раскрытое здесь волокно гарантирует, что моды LP11 более высоких порядков распространяются в режиме утечки на длине волны 1260 нанометров.

Из Таблицы I также следует, что предпочтительный вариант осуществления волокна имеет промежуточную оболочку (12) между центральной сердцевиной (11) и оболочкой (13) с вдавленными канавками. Эта промежуточная оболочка (12) позволяет ограничивать влияние оболочки с вдавленными канавками (13) на распространение оптического сигнала в сердцевине. Таблица I показывает, что промежуточная оболочка (12) имеет радиус r₂ от 8,5 мкм до 9,7 мкм и разность показателей преломления Δn₂ (22) с оптической оболочкой от 0,1×10^-3 до 0,6×10^-3. Таблица I показывает, что поверхностный интеграл промежуточной оболочки V₀₂, заданный выше, составляет от 0,5×10^-3 мкм до 3,0×10^-3 мкм. Объемный интеграл промежуточной оболочки V₁₂, заданный выше, составляет от 6×10^-3 мкм² до 40×10^-3 мкм².

Центральная сердцевина (11) волокна (10), отвечающего изобретению, оптимизирована, совместно с промежуточной оболочкой (12), для обеспечения параметров оптической передачи в волокне в соответствии со стандартами G.652 и G657A, в частности, в отношении диаметра поля моды и хроматической дисперсии. Это также помогает гарантировать совместимость с волокнами других оптических систем.

В Таблице II (см. ниже) приведены характеристики оптической передачи для волокон, отвечающих изобретению. В первом столбце повторяются обозначения, указанные в Таблице I. Следующие столбцы обеспечивают, для каждого профиля волокна, значения диаметра поля моды (MFD) для длины волны 1310 нанометров и 1550 нанометров, длины волны нулевой дисперсии (ZDW) и наклона нулевой дисперсии (ZDS).

Из Таблицы II следует, что волокно (10), отвечающее изобретению, совместимо с волокнами, соответствующими критериям стандарта G.652. В частности, раскрытое здесь волокно имеет диаметр поля моды MFD в стандартном диапазоне значений от 8,6 мкм до 9,5 мкм на длине волны 1310 нанометров, длину волны нулевой дисперсии от 1300 нанометров до 1324 нанометров, и наклон нулевой дисперсии меньше 0,092 пс/(нм²км). Каждое из этих значений согласуется со стандартом G.652.

С другой стороны, согласно Таблице III (см. ниже), волокно имеет эффективную длину волны отсечки л_ceff больше 1350 нанометров. Как рассмотрено выше, эффективная длина волны отсечки измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по двум метрам волокна, установленная Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44. Это увеличение эффективной длины волны отсечки обеспечивает значение длины волны отсечки кабеля λ_cc от 1250 нанометров до 1300 нанометров. Длина волны отсечки кабеля измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по 22 метрам волокна, установленная Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44. Оптический сигнал является одномодовым, когда затухание моды LP11 больше или равно 19,3 дБ. Стандарты G.652 и G.657 предусматривают максимальное значение 1260 нанометров для длины волны отсечки кабеля.

Одной целью раскрытых здесь разработок является создание волокон, которые можно использовать на всех диапазонах связи, используемых в оптических системах, т.е. волокон, которые можно использовать в одномодовом распространении, от исходного диапазона (OB), который простирается от 1260 нанометров до 1360 нанометров, и т.д. до диапазона сверхдлинных волны (UL), свыше 1625 нанометров. Низкая длина волны отсечки позволяет гарантировать возможность использования волокна на всех имеющихся диапазонах.

Однако цифры, приведенные в Таблице III (см. ниже), показывают, что мода LP11 непосредственно более высокого порядка распространяется в режиме утечки за пределами длины волны 1260 нанометров. Поэтому раскрытое здесь волокно можно использовать в одномодовой передаче в исходном диапазоне (OB: от 1260 нанометров до 1360 нанометров).

В Таблице III (см. ниже) приведено несколько значений длины волны отсечки для волокон, отвечающих изобретению. В первом столбце Таблицы III повторяются обозначения, указанные в Таблице I.

В столбце "Теоретическая длина волны отсечки волокна" приведены теоретические значения длины волны отсечки, которые соответствуют длине волны перехода между канализированным распространением моды LP11 и распространением этой моды LP11 в режиме утечки. Для рабочих длин волны за пределами этой эффективной длины волны отсечки мода LP11 распространяется в режиме утечки.

Столбец "Длина волны отсечки стандартного волокна" соответствует эффективной длине волны отсечки λ_ceff, установленной Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44.

Столбец "Длина волны отсечки 5 м волокна" соответствует длине волны отсечки, измеряемой как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по пяти метрам волокна. Поэтому это значение соответствует эффективной длине волны отсечки, измеренной после распространения по пяти метрам волокна, а не по 2 метрам волокна.

Столбец "Длина волны отсечки стандартного кабеля" соответствует длине волны отсечки кабеля λ_cc, установленной Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44. Согласно рекомендациям Подкомиссии 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44, длина волны отсечки кабеля λ_cc определяется путем расположения волокна в двух петлях радиусом 40 миллиметров и путем размещения оставшегося волокна (т.е. 21,5 метров волокна) на бобине радиусом 140 миллиметров.

Столбец "Длина волны отсечки прямого кабеля" соответствует длине волны отсечки кабеля путем расположения волокна в двух петлях, каждая из которых имеет радиус 40 миллиметров, и путем размещения оставшегося волокна (т.е. 21,5 метров волокна) практически по прямой линии.

Столбец "LP11 LL @1260 после 22 м" указывает потери на утечку моды LP11 после распространения по 22 метрам практически прямого волокна.

Столбец "Длина - 19,3 дБ LP11 LL @1260 нм" указывает длину волокна, необходимую для достижения величины потерь на утечку моды LP11, равной 19,3 дБ, когда волокно остается практически прямым. Это указывает, в пределах какого расстояния волокно, размещенное практически по прямой линии, является одномодовым применительно к стандартам G.652 и G.657.

Из Таблицы III следует, что стандартная эффективная длина волны отсечки л_ceff, т.е. измеренная согласно рекомендациям Подкомиссии 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44, больше 1350 нм. Аналогично, из Таблицы III следует, что длина волны отсечки стандартного кабеля λ_cc, т.е. измеренная согласно рекомендациям Подкомиссии 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44 IEC 60793-44, составляет от 1250 нанометров до 1300 нанометров, т.е. зачастую превышает ограничение в 1260 нанометров, налагаемое стандартами G.652 и G.657.

Однако следует заметить, что из Таблицы III следует, что мода LP11, тем не менее, испытывает сильное затухание за пределами длины волны 1260 нанометров. Фактически "теоретическая" длина волны отсечки волокна меньше или равна 1250 нанометров. Таким образом, мода LP11 более высокого порядка распространяется в режиме утечки в исходном диапазоне, и только основная мода остается канализированной в волокне, отвечающем изобретению, за пределами длины волны 1260 нанометров.

Аналогично, из Таблицы III следует, что длина волны отсечки волокна значительно снижается лишь после 5 метров распространения в волокне. Таким образом, длина волны отсечки, измеряемая как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по пяти метрам волокна, составляет от 1300 нанометров до 1400 нанометров для волокна, отвечающего изобретению.

Кроме того, из Таблицы III отчетливо следует, что мода LP11 уже сильно ослаблена после 22 метров распространения. Заметим, в частности, что затухание моды LP11 в волокне (10), отвечающем этому изобретению, больше затухания моды LP11 в волокне SSMF, когда волокно размещено практически по прямой линии. Фактически, в волокне SSMF существуют изгибы, обуславливающие сильное затухание моды LP11. Таким образом, волокно имеет затухание моды LP11 больше 5 дБ после 22 метров распространения в прямом волокне на длине волны 1260 нанометров.

Кроме того, Таблица III также показывает, что затухание, по меньшей мере, 19,3 дБ моды LP11 достигается сравнительно быстро, пройдя меньше 90 метров, а не 22 метров согласно стандартам.

Таким образом, трудности в самом строгом согласовании со стандартами G.652 и G.657 в отношении длины волны отсечки преодолеваются за счет того, что мода LP11 более высокого порядка испытывает существенное затухание за пределами длины волны 1260 нанометров, чтобы не снижать качество распространения основной моды.

Кроме того, увеличение эффективной длины волны отсечки позволяет увеличить заданное выше значение MAC и, следовательно, снизить потери на изгибе.

В Таблице IV (см. ниже) приведены значения потерь на изгибе для раскрытых здесь предпочтительных вариантов осуществления волокон. В первом столбце Таблицы IV повторяются обозначения, указанные в Таблице I. В следующих четырех столбцах указаны значения потерь на изгибе PPC для соответствующих радиусов кривизны 15 миллиметров, 10 миллиметров, 7,5 миллиметров и 5 миллиметров на длине волны 1550 нанометров. В следующих четырех столбцах указаны значения потерь на изгибе PPC для соответствующих радиусов кривизны 15 миллиметров, 10 миллиметров, 7,5 миллиметров и 5 миллиметров на длине волны 1625 нанометров.

В последнем столбце показан коэффициент добротности FOM, представляющий, по порядку величины, снижение потерь на изгибе для волокон, отвечающих этому изобретению, относительно ограничений, налагаемых стандартом G.657B. Значение FOM, приведенное в Таблице IV, таким образом, задается как среднее значение отношений между верхними границами, определяемыми стандартом G.657B, и потерями на изгибе в волокнах, отвечающих изобретению, для каждого измеренного радиуса кривизны.

В первой строке Таблицы IV приведены предельные значения потерь на изгибе, определяемые стандартом G.657B для каждого радиуса кривизны и для длин волны 1550 нанометров и 1625 нанометров.

Из Таблицы следует IV, что потери на изгибе волокон, соответствующих профилю, отвечающему изобретению, значительно меньше ограничений, налагаемых стандартом G.657B.

Таким образом, раскрытое выше волокно имеет, для длины волны 1550 нанометров, потери на изгибе меньше 0,25×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 15 миллиметров по сравнению с ограничением 3×10^-3 дБ/виток, налагаемым стандартом G.657B. Волокно также имеет потери на изгибе меньшие или равные 7,5×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 10 миллиметров по сравнению с ограничением 0,1 дБ/виток, налагаемым стандартом G.657B. Потери на изгибе меньше или равны 0,05 дБ/виток для радиуса кривизны 7,5 миллиметров по сравнению с ограничением 0,5 дБ/виток, налагаемым стандартом G.657B, и потери на изгибе меньше 0,15 дБ/виток для радиуса кривизны 5 миллиметров.

Потери на изгибе на длине волны 1550 нанометров в волокне, отвечающем изобретению, снижаются более чем в десять раз по сравнению с ограничениями стандарта G.657B.

Аналогично, волокно, отвечающее изобретению, демонстрирует, для длины волны 1625 нанометров, потери на изгибе меньше 1,5×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 15 миллиметров по сравнению с ограничением 10×10^-3 дБ/виток, налагаемым стандартом G.657B. Потери на изгибе меньше или равны 25×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 10 миллиметров по сравнению с ограничением 0,2 дБ/виток, налагаемым стандартом G.657B. Волокно демонстрирует потери на изгибе меньшие или равные 0,08 дБ/виток для радиуса кривизны 7,5 миллиметров по сравнению с ограничением 1 дБ/виток, налагаемым стандартом G.657B, и потери на изгибе меньше 0,25 дБ/виток для радиуса кривизны 5 миллиметров.

Потери на изгибе на длине волны 1625 нанометров в волокне, отвечающем изобретению, снижаются в 10 раз по сравнению с ограничениями стандарта G.657B. Заметим, что в рамках промышленного производства заготовок оптического волокна тесты на соответствие стандартам проводятся с учетом только значащих цифр, указанных в стандарте. Таким образом, когда стандарт G.657B предусматривает предельное значение 0,01 дБ/виток на длине волны 1625 нанометров для радиуса кривизны 15 миллиметров, производитель может допустить потери на изгибе в пределах до 0,014 дБ/виток на этой длине волны для этого радиуса кривизны. Поэтому потери на изгибе меньше 1,5×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 15 миллиметров на длине волны 1625 нанометров (т.е. в волокне, отвечающем этому изобретению), по меньшей мере, в десять раз ниже ограничений, налагаемых стандартом.

Столбец FOM в Таблице IV указывает, что волокна, отвечающие изобретению, имеют значительно меньшие потери на изгибе по сравнению с существующими волокнами BIF, которые соответствуют требованиям стандарта G.657B.

Раскрытые здесь волокна пригодны для использования в оптических системах, установленных в домах абонентов, типа FTTH, в которых волокно подвергается значительным изгибающим напряжениям по причине миниатюризации оптической коробки или удержания волокна на месте скобками. Волокно может располагаться в особо компактных оптических коробках. Фактически, оптическое волокно может располагаться с радиусом кривизны меньше 15 миллиметров, например, радиусом кривизны около 5 миллиметров. Волокно остается совместимым с волокнами существующих систем, в частности, в отношении диаметра модового поля для хорошего соединения волокон. Увеличение длины волны отсечки не приводит к ухудшению вследствие значительного затухания моды LP11 от длины волны 1260 нанометров.

Как указано в принадлежащей тому же правообладателю патентной заявке США № 60/986,737 «Microbend Resistant Optical Fiber» (Overton) и принадлежащей тому же правообладателю патентной заявке США № 61/041,484 (Overton) «Microbend Resistant Optical Fiber», каждая из которых, таким образом, включена сюда в полном объеме в порядке ссылки, спаривание стеклянного волокна, нечувствительного к изгибу (например, Draka Comteq одномодовых стеклянных волокон, доступных под торговой маркой BendBright^XS®) и первичного покрытия, имеющего очень низкий модуль упругости (например, продукт из уретан-акрилата УФ отверждения от DSM Desotech, обеспеченный под торговой маркой DeSolite® DP 1011) позволяет получить оптические волокна, имеющие исключительно низкие потери (например, снижение чувствительности к микроизгибу, по меньшей мере, в десять раз по сравнению с одномодовым оптическим волокном, в котором используется традиционная система покрытия). Соответственно, объем настоящего изобретения охватывает применение покрытий, раскрытых в патентной заявке США № 60/986,737 и патентной заявке США № 61/041,484 с одномодовым оптическим волокном, отвечающим настоящему изобретению.

В этой связи микроизгиб можно анализировать согласно тесту IEC с помощью барабана с наждачной бумагой фиксированного диаметра (т.е. IEC TR62221, Способ B, наждачная бумага класса 40 микрон), который обеспечивает ситуацию напряжения микроизгиба, которая влияет на одномодовые оптические волокна даже при комнатной температуре. Технический отчет IEC TR62221 по чувствительности к микроизгибу и стандартные процедуры тестирования (например, IEC TR62221, Способ B (барабан с наждачной бумагой фиксированного диаметра) и Способ D (плетенка)), таким образом, включен в порядке ссылки в полном объеме.

Эта заявка дополнительно включает в себя в полном объеме, в порядке ссылки, следующие принадлежащие одному и тому же правообладателю патенты, патентные заявки и опубликованные патентные заявки, в каждой из которых раскрыты оптические волокна: патент США № 4838643 «Single Mode Bend Insensitive Fiber for Use in Fiber Optic Guidance Applications» (Hodges и др.); опубликованная патентная заявка США № US 2007/0127878 A1 и родственная ей патентная заявка США № 11/556,895 «Single Mode Optical Fiber» (de Montmorillon и др.); опубликованная патентная заявка США № US 2007/0280615 A1 и родственная ей патентная заявка США № 11/697,994 «Single Mode Optical Fiber» (de Montmorillon и др.); патент США № 7356234 и родственная ей патентная заявка США № 11/743,365 «Chromatic Dispersion Compensating Fiber» (de Montmorillon и др.); опубликованная патентная заявка США № US 2008/0152288 A1 и родственная ей патентная заявка США № 11/999,333 «Optical Fiber» (Flammer и др.); и патентная заявка США № 61/101,337 «Single Mode Optical Fiber» (de Montmorillon и др.).

Оптическое волокно, отвечающее настоящему изобретению, может дополнительно включать в себя один или несколько слоев покрытия (например, первичное покрытие и вторичное покрытие). По меньшей мере, один из слоев покрытия - обычно вторичное покрытие - может быть окрашен и/или обладать другой маркировкой, помогающей идентифицировать отдельные волокна. Альтернативно, первичное и вторичное покрытия могут быть окружены третичным слоем чернил.

Оптическое волокно, отвечающее настоящему изобретению, можно устанавливать в различных структурах, например, раскрытые ниже иллюстративные структуры.

Например, одно или несколько настоящих оптических волокон могут быть заключены в буферную трубку. Например, оптическое волокно можно устанавливать либо в одноволоконную свободную буферную трубку или многоволоконную свободную буферную трубку. В отношении последней множественные оптические волокна могут быть связаны или свиты в буферной трубке или другой структуре. В этой связи в многоволоконной свободной буферной трубке оптоволоконные подпучки могут быть разделены связующими приспособлениями (например, каждый оптоволоконный подпучок заключен в связующее приспособление). Кроме того, трубки для разделанных концов могут быть установлены на концах таких свободных буферных трубок для непосредственного подключения свободно буферизованных оптических волокон с помощью соединителей, установленных в условиях эксплуатации.

В других вариантах осуществления буферная трубка может плотно охватывать самое внешнее покрытие оптического волокна (т.е. плотно буферизованное волокно) или иначе охватывать самое внешнее покрытие оптического волокна или слой чернил для обеспечения иллюстративного радиального зазора в пределах от около 50 до около 100 микрон (т.е. полусвободно буферизованное волокно).

Что касается плотно буферизованного волокна, буферизация может обеспечиваться посредством покрытия оптического волокна отверждаемым составом (например, УФ-отверждаемым материалом) или термопластичным материалом. Наружный диаметр плотных буферных трубок, независимо от того, сформирована ли буферная трубка из отверждаемого или неотверждаемого материала, обычно меньше около 1,000 микрон (например, около 500 микрон или около 900 микрон).

Что касается полусвободно буферизованного волокна, между оптическим волокном и буферной трубкой может быть включен смазочный материал (например, для обеспечения скользящего слоя).

Как известно специалистам в данной области техники, иллюстративная буферная трубка, охватывающая раскрытые здесь оптические волокна, может быть выполнена из полиолефинов (например, полиэтилена или полипропилена), в том числе фторированных полиолефинов, полиэфиров (например, полибутилен-терефталата), полиамидов (например, нейлона), а также других полимерных материалов и их смесей. В общем случае буферная трубка может быть выполнена из одного или нескольких слоев. Слои могут быть однородными или включать в себя смеси или примеси различных материалов в каждом слое.

В этом контексте буферная трубка может быть экструдированной (например, состоять из экструдированного полимерного материала) или одноосно ориентированной (например, состоять из одноосно ориентированного, армированного волокном пластика). В порядке примера буферная трубка может включать в себя материал, обеспечивающий высокотемпературную и химическую устойчивость (например, ароматический материал или полисульфоновый материал).

Хотя буферные трубки обычно имеют круглое поперечное сечение, буферные трубки, альтернативно, могут иметь неправильную или некруглую форму (например, овальное или трапецеидальное поперечное сечение).

Альтернативно, одно или несколько настоящих оптических волокон могут быть просто окружены внешним защитным покрытием или заключены в герметичную металлическую трубку. В любой структуре никакой промежуточной буферной трубки не требуется.

Раскрытые здесь множественные оптические волокна можно располагать слоями, инкапсулировать и/или связывать краями для формирования оптоволоконного шлейфа. Оптоволоконные шлейфы могут делиться на подблоки (например, двенадцативолоконный оптический шлейф, который можно расщепить на шестиволоконные подблоки). Кроме того, совокупность таких оптоволоконных шлейфов можно объединить для формирования стопки шлейфов, которые могут иметь различные размеры и формы.

Например, можно сформировать прямоугольную стопку шлейфов или стопку шлейфов, в которой самый верхний и самый нижний оптоволоконные шлейфы имеют меньше оптических волокон, чем слои, расположенные ближе к центру стопки. Эта конструкция может быть полезной для повышения плотности оптических элементов (например, оптических волокон) в буферной трубке и/или кабеле.

В общем случае желательно повысить наполнение передающих элементов в буферных трубках или кабелях, на которые наложены другие ограничения (например, затухание в кабеле или в середине пролета). Сами оптические элементы можно сконструировать для повышения плотности упаковки. Например, оптическое волокно может иметь измененные свойства, например, улучшенный профиль показателя преломления, размеры сердцевины или оболочки, или толщину и/или модуль упругости первичного покрытия, для улучшения характеристики микроизгиба и макроизгиба.

В порядке примера прямоугольную стопку шлейфов можно формировать с центральным скручиванием (т.е. "первичным скручиванием") или без него. Специалисты в данной области техники понимают, что стопка шлейфов обычно изготавливается с поворотным скручиванием, чтобы трубка или кабель могла изгибаться без приложения избыточного механического напряжения к оптическим волокнам в ходе намотки, прокладки и использования. В альтернативной конструкции скрученную (или нескрученную) прямоугольную стопку шлейфов также можно формировать в катушкообразной конфигурации (например, спиральной) или волнообразной конфигурации (например, синусоидальной). Иными словами, стопка шлейфов может иметь регулярные "вторичные" деформации.

Как известно специалистам в данной области техники, такие оптоволоконные шлейфы могут располагаться в буферной трубке или другой окружающей структуре, например, кабеле без буферной трубки. Ввиду определенных ограничений (например, затухания) желательно повысить плотность элементов, например, оптических волокон или оптоволоконных шлейфов в буферных трубках и/или оптоволоконных кабелях.

Совокупность буферных трубок, содержащих оптические волокна (например, свободные волокна или волокна, соединенные в шлейф) может располагаться снаружи рядом с центральным несущим элементом и обвиваться вокруг него. Это обвивание может быть выполнено в одном направлении, по спирали, и известно как "S" или "Z" обвивание, или обвивание методом Reverse Oscillated Lay, известное как обвивание "S-Z". Обвивание вокруг центрального несущего элемента снижает деформацию оптического волокна, когда деформация кабеля происходит в ходе прокладки и использования.

Специалистам в данной области техники очевидна выгода от минимизации деформации волокна как в отношении деформации растяжения кабеля, так и в отношении деформации продольного сжатия кабеля в ходе прокладки или эксплуатации.

В отношении деформации растяжения кабеля, которая может возникать в ходе прокладки, кабель будет удлиняться, в то время как оптические волокна могут перемещаться ближе к нейтральной оси кабеля для снижения, если не устранения, деформации, переносимой на оптические волокна. В отношении деформации продольного сжатия, которая может возникать при низких рабочих температурах в силу сжатия компонентов кабеля, оптические волокна будут перемещаться дальше от нейтральной оси кабеля для снижения, если не устранения, деформации сжатия, переносимой на оптические волокна.

Альтернативно, два или несколько, по существу, концентрических слоев буферных трубок могут располагаться вокруг центрального несущего элемента. Согласно еще одной альтернативе, множественные обвивающие элементы (например, множественные буферные трубки, обвитые вокруг несущего элемента) могут сами обвиваться вокруг друг друга или вокруг первичного центрального несущего элемента.

Альтернативно, совокупность буферных трубок, содержащих оптические волокна (например, свободные волокна или волокна, соединенные в шлейф) могут просто располагаться снаружи и рядом с центральным несущим элементом (т.е. буферные трубки специально не обвиваются и не располагаются вокруг центрального несущего элемента конкретным образом и проходят, по существу, параллельно центральному несущему элементу).

Согласно еще одной альтернативе, настоящие оптические волокна могут располагаться в центральной буферной трубке (т.е. кабель с центральной буферной трубкой имеет центральную буферную трубку вместо центрального несущего элемента). В таком кабеле с центральной буферной трубкой несущие элементы могут располагаться в других местах. Например, металлические или неметаллические (например, GRP) несущие элементы могут располагаться в самом защитном покрытии кабеля, и/или один или несколько слоев высокопрочных нитей (например, арамидных или неарамидных нитей) могут располагаться параллельно или обертываться (например, по спирали в противоположном направлении) вокруг центральной буферной трубки (т.е. во внутреннем пространстве кабеля). Аналогично, несущие элементы могут быть включены в корпус буферной трубки.

В других вариантах осуществления оптические волокна могут располагаться в кабеле с прорезной сердцевиной. В кабеле с прорезной сердцевиной оптические волокна, по отдельности или в виде оптоволоконного шлейфа, могут располагаться в заранее сформированных спиральных канавках (т.е. каналах) на поверхности центрального несущего элемента, тем самым образуя блок прорезной сердцевины. Блок прорезной сердцевины может быть окружен буферной трубкой. Один или несколько таких блоков прорезной сердцевины могут располагаться в кабеле с прорезной сердцевиной. Например, совокупность блоков прорезной сердцевины могут по спирали обвиваться вокруг центрального несущего элемента.

Альтернативно, оптические волокна также могут обвиваться в конструкции макситрубочного кабеля, благодаря чему оптические волокна обвиваются вокруг самих себя в большой многоволоконной свободной буферной трубке, а не вокруг центрального несущего элемента. Иными словами, большая многоволоконная свободная буферная трубка располагается в центре макситрубочного кабеля. Например, такие макситрубочные кабели можно устанавливать в оптических проводах заземления (OPGW).

В другом варианте осуществления кабеля множественные буферные трубки могут обвиваться вокруг самих себя в отсутствие центрального элемента. Эти скрученные буферные трубки могут быть окружены защитной трубкой. Защитная трубка может служить внешней броней оптоволоконного кабеля или может быть дополнительно окружена внешним защитным покрытием. Защитная трубка может плотно или свободно окружать скрученные буферные трубки.

Как известно специалистам в данной области техники, дополнительные элементы могут быть включены в сердцевину кабеля. Например, медные кабели или другие активные передающие элементы могут обвиваться или быть иначе связаны в защитном покрытии кабеля. Пассивные элементы также могут располагаться в сердцевине кабеля, например, между внутренними стенками буферных трубок и заключенными в них оптическими волокнами. Альтернативно и в порядке примера, пассивные элементы могут располагаться вне буферных трубок между соответствующими внешними стенками буферных трубок и внутренней стенкой рубашки кабеля, или во внутреннем пространстве кабеля без буферной трубки.

Например, пряжа, нетканый материал, ткань (например, лента), пена или другие материалы, содержащие набухающий от воды материал и/или покрытые набухающими от воды материалами (например, в том числе сверхпоглощающими полимерами (SAP), например, порошкообразным SAP), можно использовать для обеспечения гидроизоляции и/или для соединения оптических волокон с окружающей буферной трубкой и/или рубашкой кабеля (например, посредством склеивания, трения и/или сжатия). Иллюстративные набухающие от воды элементы раскрыты в принадлежащей тому же правообладателю опубликованной патентной заявке США № 2007/0019915 A1 и в родственной ей патентной заявке США № 11/424,112 «Water-Swellable Tape, Adhesive-Backed for Coupling When Used Inside a Buffer Tube» (Overton и др.), каждая из которых, таким образом, включена сюда в полном объеме в порядке ссылки.

Кроме того, клей (например, термоклей или отверждаемый клей, например, кремний-акрилат с поперечными связями, образованными под действием актиничного излучения) может быть обеспечен на одном или нескольких пассивных элементов (например, набухающем от воды материале) для связывания элементов с буферной трубкой. Адгезионный материал также можно использовать для связывания набухающего от воды элемента с оптическими волокнами в буферной трубке. Иллюстративные конфигурации таких элементов раскрыты в принадлежащей тому же правообладателю опубликованной патентной заявке США № 2008/0145010 A1 Gel-Free Buffer Tube with Adhesively Coupled Optical Element (Overton и др.), которая, таким образом, включена сюда в полном объеме в порядке ссылки.

Буферные трубки (или кабели без буферной трубки) также могут содержать тиксотропный состав (например, смазку или смазочный гель) между оптическими волокнами и внутренними стенками буферных трубок. Например, заполнение пустого пространства внутри буферной трубки гидроизолирующей заполняющей смазкой на основе нефти позволяет блокировать проникновение воды. Кроме того, тиксотропная заполняющая смазка механически (т.е. посредством вязкости) соединяет оптические волокна с окружающей буферной трубкой.

Такие тиксотропные заполняющие смазки сравнительно тяжелы и грязны, что затрудняет операции соединения и сращивания. Таким образом, настоящие оптические волокна можно устанавливать в сухих кабельных структурах (т.е. буферных трубках без смазки).

Иллюстративные структуры буферной трубки, которые не предусматривают использование тиксотропных заполняющих смазок, раскрыты в принадлежащей тому же правообладателю патентной заявке США № 12/146,588 «Coupling Composition for Optical Fiber Cables», поданной 26 июня 2008 г., (Parris и др.), которая, таким образом, включена сюда в полном объеме в порядке ссылки. Такие буферные трубки используют соединительные составы, образованные из смеси эластомерных полимеров с высокой молекулярной массой (например, около 35 весовых процентов или менее) и масел (например, около 65 весовых процентов или более), которые текут при низких температурах. В отличие от тиксотропных заполняющих смазок соединительный состав (например, используемый в качестве связующего геля или пены) обычно является сухим и поэтому менее грязным в ходе сращивания.

Как известно специалистам в данной области техники, кабель, заключающий в себе раскрытые здесь оптические волокна, может иметь защитное покрытие, выполненное из различных материалов в различных конструкциях. Защитное покрытие кабеля может быть выполнено из полимерных материалов, например, полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ), полиамида (например, нейлона), полиэфира (например, PBT), фторированного пластика (например, перфторэтилен-пропилена, поливинилфторида или поливинилиден-дифторида) и этиленвинилацетата. Материалы защитного покрытия и/или буферной трубки также могут содержать другие добавки, например, зародышеобразователи, огнезащитные добавки, противодымные добавки, антиоксиданты, поглотители УФ и/или пластификаторы.

Защитное покрытие кабеля может представлять собой единичную рубашку, выполненную из диэлектрического материала (например, непроводящего полимера), с или без дополнительных структурных компонентов, которые можно использовать для улучшения защиты (например, от грызунов) и прочности, обеспечиваемой защитным покрытием кабеля. Например, один или несколько слоев металлической (например, стальной) ленты совместно с одним или несколькими диэлектрическими рубашками могут образовывать защитное покрытие кабеля. Металлическая или стекловолоконная арматура (например, GRP) также может быть включена в защитное покрытие. Кроме того, можно использовать арамидные, стекловолоконные или полиэфирные нити под различными материалами защитного покрытия (например, между защитным покрытием кабеля и сердцевиной кабеля), и/или вытяжные тросы могут располагаться, например, в защитном покрытии кабеля.

По аналогии с буферными трубками, защитные покрытия оптоволоконного кабеля обычно имеют круглое поперечное сечение, но защитные покрытия кабеля, альтернативно, могут иметь неправильную или некруглую форму (например, овальное, трапецеидальное или плоское поперечное сечение).

В порядке примера оптическое волокно, отвечающее настоящему изобретению, может входить в состав одноволоконных ответвительных кабелей, например, используемых в применениях Multiple Dwelling Unit (MDU). В таких конфигурациях установки рубашка кабеля должна демонстрировать сопротивление раздавливанию, сопротивление истиранию, сопротивление проколу, термостойкость и огнестойкость, согласно требованиям строительного кодекса. Иллюстративным материалом для таких рубашек кабеля является термостойкий, огнеупорный полиуретан (PUR), который механически защищает оптические волокна, но все же достаточно гибок, позволяя без труда прокладывать MDU. Альтернативно, можно использовать защитное покрытие из огнестойкого полиолефина или поливинилхлорида.

В общем случае, как известно специалистам в данной области техники, несущий элемент обычно имеет форму стержня или плетеных/спирально намотанных проволок или волокон, хотя специалисты в данной области техники могут предложить другие конфигурации.

Оптоволоконные кабели, содержащие раскрытые оптические волокна, могут быть проложены по-разному, в том числе как ответвительные кабели, распределительные кабели, фидерные кабели, магистральные кабели и соединительные кабели, каждый из которых может иметь изменяющиеся эксплуатационные требования (например, температурный диапазон, сопротивление раздавливанию, устойчивость к УФ и минимальный радиус изгиба).

Такие оптоволоконные кабели можно устанавливать в трубах, микротрубах, воздуховодах или стояках. В порядке примера оптоволоконный кабель можно устанавливать в существующих трубах или микротрубах путем протяжки или продувки (например, с использованием сжатого воздуха). Иллюстративный способ прокладки кабеля раскрыт в принадлежащих одному и тому же правообладателю опубликованной патентной заявке США № 2007/0263960 «Communication Cable Assembly and Installation Method» (Lock и др.) и патентной заявке США № 12/200,095 «Modified Pre-Ferrulized Communication Cable Assembly and Installation Method», поданной 28 августа 2008 г., (Griffioen и др.), каждая из которых, таким образом, включена сюда в полном объеме в порядке ссылки.

Как отмечено выше, буферные трубки, содержащие оптические волокна (например, свободные волокна или волокна, соединенные в шлейф) могут обвиваться (например, вокруг центрального несущего элемента). В таких конфигурациях внешнее защитное покрытие оптоволоконного кабеля может иметь текстурированную внешнюю поверхность, которая периодически изменяется вдоль длины кабеля, повторяя обвитую форму находящихся под ним буферных трубок. Текстурированный профиль внешнего защитного покрытия может улучшить характеристики продувки оптоволоконного кабеля. Текстурированная поверхность уменьшает контактную поверхность между кабелем и трубой или микротрубой и увеличивает трение между средой продувки (например, воздухом) и кабелем. Внешнее защитное покрытие может быть выполнено из материала с низким коэффициентом трения, что может облегчать прокладку методом продувки. Кроме того, внешнее защитное покрытие можно снабдить смазкой, чтобы дополнительно облегчить прокладку методом продувки.

В общем случае для достижения удовлетворительных характеристик продувки на большие расстояния (например, от около 3000 до около 5000 футов или более), наружный диаметр оптоволоконного кабеля не должен превышать от около семидесяти до около восьмидесяти процентов внутреннего диаметра трубы или микротрубы.

Сжатый воздух также можно использовать для прокладки оптических волокон, отвечающих настоящему изобретению в системе воздушной продувки волокна. В системе воздушной продувки волокна сеть незаполненных кабелей или микротруб устанавливается до прокладки оптических волокон. Затем оптические волокна можно вдувать в установленные кабели по мере необходимости для поддержки изменяющихся требований сети.

Кроме того, оптоволоконные кабели можно непосредственно закапывать в землю или, в качестве воздушного кабеля, подвешивать на столбах или опорах. Воздушный кабель может быть самонесущим кабелем или прикрепляться или привязываться к опоре (например, несущему тросу или другому кабелю). Иллюстративные воздушные оптоволоконные кабели включают в себя воздушный провод заземления (OPGW), полностью диэлектрический самонесущий кабель (ADSS), полностью диэлектрический привязной кабель (AD-Lash) и кабель типа восьмерка, каждый из которых известен специалистам в данной области техники. Кабель типа восьмерка и другие конструкции можно непосредственно закапывать или устанавливать в трубы, и они могут, в необязательном порядке, включать в себя проявляющий элемент, например, металлическую проволоку, благодаря чему их можно находить с помощью металлодетектора.

Кроме того, хотя оптические волокна можно дополнительно защищать внешним защитным покрытием кабеля, само оптическое волокно может быть дополнительно усилено, чтобы оптическое волокно можно было включить в многомодовый кабель с отдельной изоляцией волокон, что позволяет по отдельности разводить отдельные оптические волокна.

Для эффективного применения настоящих оптических волокон в системе связи необходимы соединения в различных точках сети. Соединение оптических волокон обычно осуществляется посредством сплавного сращивания, механического сращивания или механических соединителей.

Сочленяющиеся концы соединителей можно устанавливать на концах волокна либо в условиях эксплуатации (например, в узле сети), либо на фабрике до прокладки сети. Концы соединителей сочленяются в условиях эксплуатации для соединения волокон друг с другом или присоединения волокон к пассивным или активным компонентам. Например, некоторые сборки оптоволоконных кабелей (например, разветвленные сборки) могут разделять и проводить отдельные оптические волокна из многожильного оптоволоконного кабеля к соединителям, обеспечивая их защиту.

Прокладка оптоволоконных кабелей может включать в себя вспомогательное оборудование. Например, для усиления оптических сигналов можно использовать усилитель. Модули компенсации дисперсии можно устанавливать для ослабления эффектов хроматической дисперсии и дисперсии поляризованной моды. Аналогично, можно устанавливать стыковочные коробки, цоколи и распределительные стойки, которые могут быть защищены корпусом. Дополнительные элементы включают в себя, например, дистанционные оконечные выключатели, оптические сетевые блоки, оптические разветвители и центральные коммутаторы.

Кабель, содержащий оптические волокна, отвечающие настоящему изобретению, можно устанавливать для использования в системе связи (например, для построения сетей и телекоммуникаций). Система связи может включать в себя архитектуру оптоволоконных кабелей, например, «волокно до узла» (FTTN), «волокно до телекоммуникационного шкафа» (FTTE), «волокно до группы зданий» (FTTC), «волокно до здания» (FTTB) и «волокно до дома» (FTTH), а также магистральную или городскую архитектуру.

Кроме того, оптические волокна, отвечающие настоящему изобретению, можно использовать в других областях применения, в том числе, без ограничения, в волоконно-оптических датчиках или осветительном оборудовании (например, освещении).

В описании изобретения и чертежах раскрыты типичные варианты осуществления изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается такими иллюстративными вариантами осуществления. Если не указано обратное, конкретные термины были использованы в общем и описательном смысле, но не в целях ограничения.