專利名稱：大余長不銹鋼管二次被覆光纖及其制造方法
技術領域：
本發明涉及通信光纜及二次被覆光纖領域，具體的講是涉及一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖及其制造方法。本發明實現的光纖余長充分大、溫度附加損耗特性優良的不銹鋼管二次被覆光纖制造技術，適合在高性能、低成本要求的海底光纜和大跨距中心束管式小截面結構的光纖復合架空地線(OPGW)等產品的光單元制造中采用。
背景技術：
不銹鋼管二次被覆光纖由于具有優良的抗張強度、密封性能和抗側壓性能，在光纖復合架空地線(OPGW)、海底光纜和金屬自承式(MASS)光纜中得到了廣泛的應用。其中，細徑化的中心束管式光單元結構的光纜由于在制造成本和使用性能方面的優越性，尤其受到了用戶的歡迎。為了確保中心束管式光單元(不銹鋼管被覆光纖)在大跨距架設、溫度變化、風速、覆冰或洋流等引起的光纜伸長情況下光單元中光纖芯線不受應力，需要不銹鋼管被覆光纖中的光纖具有足夠大的余長。一般不銹鋼管二次被覆光纖的制造過程為光纖經張力放線、S-Z絞后進入由成型滾輪成型后的圓管狀不銹鋼帶中，再由滾輪成型的有縫不銹鋼管被覆光纖經激光焊接、不銹鋼管拉拔定徑等工序制成。不銹鋼管二次被覆光纖中的光纖余長，可在制造過程中通過控制光纖放線張力和控制焊接不銹鋼管時的拉拔程度來得到。其制造生產線和工藝流程示意圖如
圖1所示。一般不銹鋼管二次被覆光纖的光纖余長不易做到充分大，并且在較大余長情況下普遍出現光纖衰耗增大和溫度特性劣化等問題。
關于大余長不銹鋼管二次被覆光纖技術，因是海底光纜和小截面結構OPGW電力光纜的核心技術之一，長期以來世界各國都一直極為關注，德國SIEMENS、法國AICATEL、日本OCC、我國長飛、中天等公司都致力該技術的研發，但國外和國內其他單位的不銹鋼管二次被覆光纖目前達到的光纖余長最大值為0.8％，不宜做成中心束管式光單元結構的小外徑光纜。
發明內容
本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖及其制造方法，該方法可以制造一種具有S-Z螺旋、可變S-Z螺旋周期偏心內孔塑料內襯管和不銹鋼管外被覆層結構的不銹鋼管二次被覆光纖。
本發明目的的實現由以下技術方案完成本發明所述的大余長不銹鋼管二次被覆光纖主要由光纖束、塑料內襯管、粘接環、不銹鋼被覆管構成，其中光纖束呈S-Z螺旋狀，光纖在塑料內襯管螺旋偏心內孔中，塑料內襯管的內孔在長軸方向呈S-Z螺旋偏心狀，并且塑料內襯管的外徑略小于不銹鋼被覆管的內徑，不銹鋼被覆管在最外層。
本發明所采用的制造方法是將光纖束在張力放線后以S-Z絞進入塑料內襯管，該塑料內襯管采用模芯S-Z搖擺偏心擠出工藝制備，然后在塑料內襯管的外壁每隔一個內襯管偏心內孔S-Z螺旋周期以上，但不大于50個周期的距離即涂一圈環寬度≥3mm的環形熱熔膠層，最后把不銹鋼帶經滾輪成型，包復在塑料內襯管外進行激光焊接成不銹鋼管，這時涂有熱溶膠的局部塑料內襯管外壁即與不銹鋼管內壁粘結為一體。
本發明的優點是具有充分大的光纖余長量，良好的光纖余長一致性和光纖余長軸向分布均勻性，即實現了在小直徑(小于或等于10mm)不銹鋼管被覆光纖中光纖最大余長量≥1％，余長分布均勻，而且光纖溫度附加損耗特性優良、長期穩定可靠，通常傳輸損耗≤0.36db/Km(1310nm波長)、≤0.25db/Km(1550nm波長)，光纖溫度附加損耗值≤0.05db/Km(1550nm波長下，-40℃至+80℃范圍內)，而對于現有技術在達到與此同樣損耗、溫度附加損耗特性的情況下光纖余長僅為0.4％-0.55％。本發明的產品能有效解決海底光纜和OPGW在實際使用過程中光纜受到架設伸長、溫度變化伸長、風力伸長、覆冰伸長等引起的光纖受應力、應變等問題，而且產品的制造方法簡單，成本低。
附圖概述圖1為現有技術不銹鋼管二次被覆光纖制造工藝流程圖；圖2a為本發明不銹鋼管二次被覆光纖截面圖；圖2b為本發明不銹鋼管二次被覆光纖側視剖面圖；
圖3為本發明不銹鋼管二次被覆光纖制造工藝流程圖；圖4為本發明不同長度不銹鋼管被覆光纖試樣的光纖余長量和同一不銹鋼管中各光纖余長差值的測定結果；圖5為本發明不銹鋼管二次被覆光纖抗拉強度測試結果；圖6為本發明不銹鋼管二次被覆光纖高低溫循環試驗結果；圖7為本發明不銹鋼管二次被覆光纖長期耐熱試驗結果；具體技術方案以下結合附圖通過實例對本發明特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解如圖1-7所示，標號1-14分別表示光纖(1)、S-Z絞合(2)、導管(3)、焊接(4)、牽引(5)、收線盤(6)、模口(7)、滾輪(8)、不銹鋼帶(9)、不銹鋼管(10)、間隙(11)、塑料內襯管(12)、粘接環(13)、擠出機(14)。
本實施例的光纖產品在不銹鋼管(10)內設有塑料內襯管層(12)，塑料內襯管(12)的內孔在長軸方向呈S-Z螺旋偏心狀，其外徑略小于不銹鋼被覆管(10)的內徑，光纖束(1)位于塑料內襯管(12)內，也呈S-Z螺旋狀。沿塑料內襯管(12)的長軸方向，在內襯管(12)外壁上，每間隔一個內襯管內孔S-Z螺旋周期以上，但不大于50個周期的距離，其局部與不銹鋼管內壁粘接為一體，該局部粘接環軸向寬度應大于或等于3mm，所間隔的距離以大于或等于一個內襯管內孔S-Z螺旋周期，但不多于10個這樣的周期為最佳。
塑料內襯管(12)的設置可以有效的取得和控制不銹鋼管二次被覆光纖的光纖余長量、光纖余長軸向分布均勻性和防止不銹鋼管(10)內壁焊縫處瑕疵損傷管內裸光纖(1)。
本實施例產品的制造方法是將光纖束(1)在張力放線后也以S-Z絞進入塑料內襯管(12)，從而再次取得光纖余長和保持各光纖余長一致性。該塑料內襯管采用模芯S-Z搖擺偏心擠出工藝制備。沿塑料內襯管的長軸方向，在內襯管外側，每間隔一個塑料內襯管內孔S-Z螺旋周期以上(包含1個周期)的距離，但不大于10個周期，局部涂上一圈環形熱熔膠層(環寬度≥3mm)。當不銹鋼帶經滾輪成型，包復在塑料內襯管外進行激光焊接成不銹鋼管時，涂有熱溶膠的局部塑料內襯管外壁即與不銹鋼管內壁粘結為一體。
本實施例產品在使用過程中，在塑料內襯管(12)材料的彈性形變范圍內，當被覆鋼管(10)受張力或溫度升高等而發生伸長時，具有S-Z螺旋偏心內孔的塑料內襯管(12)上與不銹鋼管(10)內壁未粘結的部分將會出現一邊伸長一邊扭轉和S-Z周期長度增大，從而其內部光纖(1)不受應力應變。反之，當張力去除或溫度下降，被覆鋼管(10)回縮時，該部分塑料內襯管(12)則在材料彈性形變范圍內也同時收縮、反向回旋和S-Z螺旋周期長度復位。
本實施例產品性能試驗和檢測情況如下研制成的16芯不銹鋼管二次被覆光纖，不銹鋼管外徑為3.2mm，內徑為2.8mm，壁厚為0.2mm。塑料內襯管外徑為2.7mm，內徑為2.0mm。采用截斷法對光纖損耗進行測定，在1310nm波長下的平均光傳輸損耗值為0.34db/Km，在1550nm波長下的平均光傳輸損耗為0.20db/Km。
圖4顯示了不同取樣長度的不銹鋼管被覆光纖試樣的光纖余長量和同一不銹鋼管中各光纖余長的差值測定結果。由于不銹鋼管內設置有S-Z偏心螺旋內孔的塑料內襯管，并且光纖束插入塑料內襯管時也采用S-Z絞合，因此不銹鋼被覆管內光纖可取得大余長量、各光纖間余長差值小且光纖余長沿軸向分布均勻。
取30M長度的上述不銹鋼管被覆光纖進行張力拉伸試驗，同時監測16×30M熔接總長度的光路傳輸損耗變化。圖5顯示了該試驗測試結果。由于本實施例的這種具有S-Z螺旋、可變S-Z螺旋周期偏心內孔的塑料內襯管結構的不銹鋼管被覆光纖受張力拉伸時，在其彈性形變范圍內會通過部分內襯管邊轉動邊伸長來增大S-Z螺旋周期，從而釋放出比通常靜態時更大的光纖余長。因此，拉伸試驗檢測結構表明當被覆光纖相對拉伸伸長達1.2％時，被覆管內的光纖傳輸損耗仍保持不變。
取200M長度的上述不銹鋼管被覆光纖繞成圈，置于高低溫試驗箱內，進行-40℃-+100℃的高低溫循環試驗和+90℃，400小時的連續耐熱試驗，同時連續監測16×200M熔接總長度的光路在1550nm波長下的光傳輸損耗變化。圖6和圖7分別顯示了不銹鋼管被覆光纖在高低溫試驗和耐熱試驗中的損耗變化情況。根據試驗檢測結果，本實施例產品的光纖在高低溫試驗和耐熱試驗中的損耗變化值小于0.03db/Km，證實了上述不銹鋼管被覆光纖具有良好的溫度-損耗變化特性。
權利要求
1.一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，主要包括具有S-Z螺旋光纖束、不銹鋼被覆管，其特征在于還包括塑料內襯管，其中光纖在塑料內襯管螺旋偏心內孔中，塑料內襯管的內孔在長軸方向呈S-Z螺旋偏心狀，并且塑料內襯管的外徑小于不銹鋼被覆管的內徑。
2.根據權利要求1所述的一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，其特征在于所述的塑料內襯管的內孔螺旋節距(S向螺旋或Z向螺旋)≤150mm，且該內孔為具有S-Z螺旋的偏心內孔。
3.根據權利要求1所述的一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，其特征在于所述的塑料內襯管外徑與不銹鋼被覆管內徑之間保持有間隙。
4.根據權利要求1或3所述的一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，其特征在于所述的塑料內襯管外徑與不銹鋼被覆管內徑之間保持的間隙≤0.15mm(即內襯管外徑與不銹鋼管內徑尺寸差值≤0.30mm)。
5.根據權利要求1所述的一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，其特征在于所述的塑料內襯管外壁與不銹鋼管內壁在長軸方向每隔一個塑料內襯管的螺旋偏心內孔的S-Z螺旋周期以上，但不大于50個周期(包含一個螺旋偏心內孔的S-Z螺旋周期)距離，即有一永久相互固定處。
6.一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖的制造方法，其特征在于該方法是將光纖束在張力放線后以S-Z絞進入塑料內襯管，該塑料內襯管采用模芯S-Z搖擺偏心擠出工藝制備，然后在塑料內襯管的外壁每隔一個內襯管偏心內孔S-Z螺旋周期以上，但不大于50個周期的距離即涂一圈環寬度≥3mm的環形熱熔膠層，最后把不銹鋼帶經滾輪成型，包復在塑料內襯管外進行激光焊接成不銹鋼管，這時涂有熱溶膠的局部塑料內襯管外壁即與不銹鋼管內壁粘結為一體。
全文摘要
本發明涉及通信光纜及二次被覆光纖領域，具體的講是涉及一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖及其制造方法，該方法可以制造一種具有S－Z螺旋、可變S－Z螺旋周期偏心內孔塑料內襯管和不銹鋼管外被覆層結構的不銹鋼管二次被覆光纖，其優點是具有充分大的光纖余長量，良好的光纖余長一致性和光纖余長軸向分布均勻性，而且產品的制造方法簡單，成本低。
文檔編號G02B6/04GK1564042SQ20031010874
公開日2005年1月12日 申請日期2003年11月20日 優先權日2003年11月20日
發明者李蘇明, 馬汝祎, 陸曉明, 陳斌 申請人:上海亨通光電科技有限公司