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IM ZUSAMMENHANG
STEHENDE ANMELDUNGEN
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Die
vorliegende Anmeldung ist eine Continuation-In-Part (CIP) von U.S.
Ser. No. 10/847,807, eingereicht am 18. Mai 2004, die eine Continuation-In-Part
(CIP) von U.S. Ser. No. 10/661,204, eingereicht am 12. September
2003, ist, die eine Continuation-In-Part von U.S. Ser. No. 10/326,022
eingereicht am 19. Dezember 2002, ist, deren Offenbarungen in Gesamtheit
durch Bezugnahme hier einbezogen sind.
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ERFINDUNGSGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine trockene
Umhüllung
von Lichtwellenleitern. Im Besonderen bezieht sich die Erfindung
auf eine optische Röhrenanordnung,
die mindestens einen trockenen Einsatz für den Schutz wenigstens eines
Lichtwellenleiters umfasst.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Glasfaserkabel
beinhalten Lichtwellenleiter, die optische Signale übertragen,
wie zum Beispiel Sprache, Video, und/oder Dateninformationen. Eine Bauart
eines Glasfaserkabels beinhaltet einen innerhalb einer Röhre angeordneten
Lichtwellenleiter, wodurch eine Röhrenanordnung gebildet wird.
Allgemein gesprochen, schützt
die Röhre
den Lichtwellenleiter; jedoch muss der Lichtwellenleiter innerhalb
der Röhre über einen
weiteren Schutz verfügen.
Zum Beispiel sollte der Lichtwellenleiter über etwas Relativbewegung zwischen
dem Lichtwellenleiter und der Röhre
verfügen,
um biegungsfähig
zu sein.
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Andererseits
sollten die Lichtwellenleiter mit der Röhre hinreichend gekoppelt sein,
um den Lichtwellenleiter an einer Versetzung innerhalb der Röhre zu hindern,
wenn zum Beispiel bei der Installation des Kabels Zugkräfte ausgeübt werden.
Außerdem sollte
die Röhrenanordnung
das Eindringen von Wasser in die Röhre verhindern. Überdies
sollte die Röhrenanordnung
fähig sein,
in einem Temperaturbereich ohne übermäßige optische
Leistungsabnahme zu funktionieren.
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Die
konventionellen optischen Röhrenanordnungen
erfüllen
diese Anforderungen, indem die Röhre
mit einem thixotropen Material gefüllt wird, wie zum Beispiel
Fett. Thixotrope Materialien ermöglichen
im allgemeinen eine angemessene Bewegung zwischen dem Lichtwellenleiter
und der Röhre,
eine Polsterung und Kopplung des Lichtwellenleiters. Außerdem sind
thixotrope Materialien wirksam, um das Eindringen von Wasser in
die Röhre
zu verhindern. Vor der Konfektionierung muss jedoch der Lichtwellenleiter
von thixotropem Material gereinigt werden. Das Reinigen des thixotropen
Materials von dem Lichtwellenleiter ist ein schmutziger und zeitaufwändiger Vorgang.
Darüber
hinaus ist die Viskosität
des thixotropen Materials üblicherweise
temperaturabhängig.
Wegen der Viskositätsveränderung
können die
thixotropen Materialien bei relativ hohen Temperaturen aus einem
Röhrende
tropfen und bei relativ niedrigen Temperaturen können die thixotropen Materialien
optische Dämpfung
verursachen.
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Kabelkonstruktionen
versuchten, die thixotropen Materialien aus der Röhre zu eliminieren;
aber allgemein sind die Konstruktionen mangelhaft, da sie nicht
alle Anforderungen erfüllen
und/oder in der Herstellung zu teuer sind. Ein Beispiel, das thixotropes Material
aus der Röhre
eliminiert, ist das U.S. Pat. Nr. 4,909,592, das eine Röhre mit
darin ange ordneten konventionellen wasserquellfähigen Bändern und/oder Garnen offenbart.
Zum Beispiel sind die konventionellen wasserquellfähigen Bänder üblicherweise
aus zwei dünnen
nicht verwebten Schichten sandwichartig gebildet, zwischen denen
ein wasserquellfähiges
Pulver eingelegt ist; dabei wird ein verhältnismäßig dünnes Band gebildet, das den
Zwischenraum innerhalb einer Pufferröhre nicht ausfüllt. Demzufolge
bieten die konventionellen wasserquellfähigen Bänder für die Lichtwellenleiter wegen
des ungefüllten
Zwischenraums keine angemessene Koppelung. Außerdem erlaubt der Zwischenraum den
Eintritt von Wasser in das Innere der Röhre eher als das konventionelle
wasserquellfähige
Band. Demnach erfordert diese Konstruktion eine große Anzahl
von wasserquellfähigen
Komponenten in das Innere der Röhre
für eine
angemessene Koppelung der Glasfasern an das die Röhre. Überdies
ist die Verwendung einer großen
Anzahl wasserquellfähiger Komponenten
innerhalb der Pufferröhre
nicht ökonomisch,
denn es erhöht
den Herstellungsaufwand zusammen mit den Kosten für das Kabel.
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Ein
weiteres Beispiel für
das Eliminieren thixotropen Materials aus einem Glasfaserkabel,
ist das U.S. Pat. Nr. 6,278,826, welches einen Schaum mit Feuchtigkeitsgehalt
größer als
Null, der mit superabsorbierenden Polymeren ausgestattet ist, offenbart. Der
Feuchtigkeitsgehalt des Schaumes wird als eine Verbesserung der
flammhemmenden Eigenschaften des Schaums beschrieben. Gleichfalls
ist der Schaum dieser Konstruktion relativ teuer und erhöht die Kosten
für das
Kabel.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Röhrenanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1a ist
eine Querschnittsansicht einer anderen Röhrenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Querschnittsansicht der trockenen Einlage der Röhrenanordnung
der 1.
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2a ist
ein Diagramm, das Kompressionskurven für drei verschiedene trockene
Einlagen darstellt.
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2b–2d stellen
verschiedene Zusammensetzungen von Klebstoff/Leim in Anwendung auf
die trockene Einlage der 2 dar.
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3 ist
ein Balkendiagramm, das eine Auszugskraft für ein optisches Bändchen für verschiedene
Röhrenkonfigurationen
darstellt.
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4 ist
eine schematische Darstellung einer Fertigungslinie gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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5 ist
eine Querschnittsansicht eines Glasfaserkabels gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
ein Diagramm, das eine Auszugskraft für ein optisches Bändchen zugeordnet
zu verschiedenen Kabelkonfigurationen darstellt.
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7 ist
eine Perspektivansicht einer anderen trockenen Einlage gemäß den Konzepten
der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine Querschnittsansicht einer anderen trockenen Einlage gemäß den Konzepten
der vorliegenden Erfindung.
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9 ist
eine Perspektivansicht einer anderen trockenen Einlage gemäß den Konzepten
der vorliegenden Erfindung.
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10 ist
eine Perspektivansicht einer anderen trockenen Einlage gemäß den Konzepten
der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
eine Querschnittsansicht eines Kabels mit einer konventionellen
mit Fett gefüllten Röhrenanordnung.
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12 ist
eine Querschnittsansicht eines Glasfaserkabels unter Benutzung einer
konventionellen trockenen Röhrenanordnung.
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13 ist
eine Querschnittsansicht eines Glasfaserkabels mit einer gepanzerten
Schicht gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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14 ist
eine Querschnittsansicht eines röhrenlosen
Glasfaserkabels gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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15 ist
eine Querschnittsansicht eines Glasfaserkabels unter Benutzung von
verseilten Röhren
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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16 und 17 sind
Querschnittsansichten eines röhrenlosen
Glasfaserkabels gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden detaillierter mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, dabei werden die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt.
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Die
Erfindung könnte
jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht
beschränkt
auf die hier genannten Ausführungsformen
ausgelegt werden; stattdessen sind diese Ausführungsformen dafür vorgesehen,
dass ihre Offenbarung den Umfang der Erfindung vollständig denjenigen
vermittelt, die auf diesem Gebiet qualifiziert sind. Die Zeichnungen
sind nicht unbedingt maßstabgerecht
gezeichnet, aber sie sind so gestaltet, um die Erfindung klar darzustellen.
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Dargestellt
in 1 ist eine beispielhafte Röhrenanordnung 10 betreffend
einen Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Röhrenanordnung 10 beinhaltet
wenigstens einen Lichtwellenleiter 12, wenigstens eine
trockene Einlage 14 und eine Röhre 18. In diesem
Fall ist der wenigstens eine Lichtwellenleiter 12 als Stapel
von Bändchen 13 mit
einer Diagonale ausgebildet. Abmessung D liegt zwischen den Ecken
des Stapels. Die trockene Einlage 14 umgibt im Allgemeinen
den mindestens einen Lichtwellenleiter 12 und bildet Ader 15,
der innerhalb der Röhre 18 angeordnet
ist. Die trockene Einlage 14 erfüllt Funktionen wie Polsterung,
Koppelung, Verhinderung des Wassereintritts und Biegungsfähigkeit.
Die trockene Einlage 14 ist vorteilhaft, weil die Lichtwellenleiter leicht
daraus zu entfernen sind ohne Rückstände oder
eine Schicht, die vor der Konfektionierung eine Reinigung erfordert.
Darüber
hinaus, im Unterschied zu konventionellen thixotropen Materialien
verändert trockene
Einlage 14 weder die Viskosität bei Temperaturveränderungen
noch hat sie eine Neigung, bei hohen Temperaturen an dem Röhrende herunterzutropfen.
Außerdem
kann Röhrenanordnung 10 andere
geeignete Komponenten wie einen Polyesterzwirn 17 umfassen,
um die trockene Einlage 14 am Lichtwellenleiter 12 zu
halten. Gleichermaßen
können zwei
oder mehrere Zwirne vernäht
sein, um die trockene Einlage 14 zusammen zuhalten, bevor
die Röhre 18 darum
extrudiert wird. 1a zeigt eine Röhrenanordnung 10', die eine Variante
der Röhrenanordnung 10 ist.
Im Besonderen umfasst die Röhrenanordnung 10' eine Vielzahl
von losen Lichtwellenleitern 12 anstatt des Stapels von
Bändchen 13.
In diesem Fall umfasst die Röhrenanordnung 10' vierundzwanzig
lose Lichtwellenleiter 12, die in der Diagonale die Abmessung
D haben, jedoch kann jede beliebige Anzahl an Lichtwellenleitern
benutzt werden. Darüber
hinaus können
die Lichtwellenleiter 12 in einer oder mehreren Gruppen
gebündelt
sein unter Benutzung von Bindern, wasserquellfähigen Fäden, Bändern, Umwicklungen oder anderen
geeigneten Materialien. Außerdem
können
die Röhrenanordnungen 10 oder 10' auch ein Bestandteil
des Kabels wie in 5 gezeigt sein. Des Weiteren
können
die trockenen Einlagen 14 gemäß der vorliegenden Erfindung
mit röhrenlosen
Kabelkonstruktionen verwendet werden.
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Wie
dargestellt ist der Lichtwellenleiter 12 eine optische
Faser, die einen Teil eines Bändchens mit
optischen Fasern bildet. In diesem Fall sind die Lichtwellenleiter
eine Vielzahl von single-mode Glasfasern im Bändchenformat, die den Bändchenstapel 13 bilden.
Der Bändchenstapel 13 kann
eine spiralförmige
oder S-Z-Verseilung beinhalten. Zusätzlich können andere Ausführungen
oder Konfigurationen von Lichtwellenleitern benutzt werden. Zum
Beispiel kann Lichtwellenleiter 12 eine multi-mode, pure-mode,
Erbium-dotiert, polarisierungsbeibehaltende Faser, andere geeignete
Arten von Lichtwellenleitern und/oder eine Kombination von diesen
sein. Außerdem
kann der Lichtwellenleiter 12 auch lose oder gebündelt sein.
Jeder Lichtwellenleiter 12 beinhaltet einen quarzbasierten
Kern, der im Betrieb optische Signale überträgt und mit quarzbasierter Umhüllung umgeben
ist, die einen niedrigeren Brechungsindex hat als der Kern. Zusätzlich können beim Lichtwellenleiter 12 eine
oder mehrere Beschichtungen angewendet werden. Zum Beispiel umgibt
eine weiche primäre
Beschichtung die Umhüllung
und eine relativ feste zweite Beschichtung umgibt die primäre Beschichtung.
In einer Ausführungsform
beinhalten ein oder mehrere Lichtwellenleiter 12 ein Beschichtungssystem
wie in der U.S. Patentanmeldung Ser. No. 10/632,219 angemeldet am
18. Juli 2003 offenbart, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme
aufgenommen ist. Der Lichtwellenleiter 12 kann auch ein Kennzeichnungsmittel
enthalten wie Tinte oder andere geeignete Vermerke zur Identifizierung.
Selbstverständlich
kann der Lichtwellenleiter ebenfalls eine feste Schutzschicht beinhalten.
Geeignete Glasfasern sind handelsüblich von Corning Incorporated aus
Corning, New York.
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In
anderen Ausführungen
kann der Bändchenstapel 13 Lichtwellenleiter 12a in
Ecken mit einer vorbestimmten MAC-Zahl haben, wodurch die optische
Dämpfung
des Lichtwellenleiters in Ecken verhindert wird, wenn der Lichtwellenleiter
Druckkräften
ausgesetzt wird. Anders formuliert setzt man zur Auswahl von Lichtwellenleitern
in Ecken mit einer vorbestimmten MAC Zahl Lichtwellenleiter, die
weniger empfindlich auf Lichtdämpfung
durch Druckkräfte sind,
an Stellen in Bändchenstapeln,
die einen relativ hohen Kompressionsgrad erfahren. Wie hier verwendet,
ist die MAC-Zahl berechnet als ein Modenfelddurchmesser (MFD), dividiert
durch eine Grenzwellenlänge
für den
gegebenen Lichtwellenleiter 12a, wobei beide Parameter
in Mikrometer erfasst werden, so dass die MAC-Zahl ohne Dimension
ist. Mit anderen Worten, MFD wird gewöhnlich in Mikrometern erfasst
und die Grenzwellenlänge
wird gewöhnlich
in Nanometer erfasst, so dass die Grenzwellenlänge zuerst durch 1000 dividiert
werden muss, um sie in Mikrometer umzurechnen, wodurch sich eine MAC-Zahl
ohne Dimension ergibt.
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In
einer Ausführung
haben ein oder mehrere der Lichtwellenleiter 12a in Ecken
eine vorbestimmte MAC-Zahl. Im Besonderen ist der MAC-Zahlenwert ungefähr 7,35
oder weniger, mehr bevorzugt ungefähr 7,00 und am meisten bevorzugt
ungefähr
6,85 oder weniger. Beispielsweise werden Lichtwellenleiter 12a in
Ecken mit einem MFD von 9,11 μm
oder weniger und einer Grenzwellenlänge von 1240 nm oder mehr ausgewählt, wodurch
sich 7,35 oder weniger für
die MAC-Zahl ergibt. Im Allgemeinen gesagt ist die MAC-Zahl direkt
proportional zu MFD sowie umgekehrt proportional zu der Grenzwellenlänge. Der
Bändchenstapel 13 weist
vier Lichtwellenleiter 12a in Ecken auf; jedoch können andere
Bändchenstapel-Konfigurationen
mehrere Eckenpositionen beinhalten. Zum Beispiel beinhaltet im Allgemeinen
ein Bändchenstapel
in der Form eines Pluszeichens acht Außenecken. Ähnlich können andere Bändchenstapelkonfigurationen
eine andere Anzahl von Eckenpositionen haben.
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Zusätzlich können die
Bändchenausführungen
der vorliegenden Erfindung eine positive Bändchenüberlänge (ERL) aufweisen, obgleich
auch eine negative ERL möglich
ist. Wie hier verwendet, ist ERL definiert als die Länge des
einzelnen Bändchens minus
der Länge
der Röhre
oder des Kabels, das das Bändchen
beinhaltet, dividiert durch die Länge der Röhre oder des Kabels, das das
Bändchen
beinhaltet, was als Prozentsatz durch Multiplikation mit 100 ausgedrückt wird.
Ob ERL unter Benutzung der Röhren-
oder der Kabellänge
zu kalkulieren ist, hängt
von der jeweiligen Konfiguration ab. Außerdem können einzelne Bändchen des
Kabels verschiedene ERL-Werte haben. Beispielsweise können die
Bändchen
des Kabels einen positiven ERL, vorzugsweise einen positiven ERL
im Bereich von ungefähr
0,0% bis ungefähr
0,2% oder größer aufweisen. Ähnliche Ausführungen
mit losen oder gebündelten
Glasfasern können
eine positive Faserüberlänge (EFL)
einschließen.
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2 illustriert
eine Querschnittsansicht einer erläuterten trockenen Einlage 14.
Die trockene Einlage 14 wird aus einem langgestreckten
Material oder Materialien gebildet, die fähig sind, sich während der
Herstellung für
kontinuierliche Anwendung von einer Rolle abzurollen. Die trockene
Einlage 14 kann aus einer Vielzahl von Schichten gebildet
sein, die verschiedene Funktionen erfüllen; jedoch kann die trockene
Einlage 14 auch eine einzelne Schicht sein, wie Filzmaterial,
das pressbar ist. Die trockene Einlage 14 polstert den
Lichtwellenleiter 12 gegenüber der Röhre 18, dabei wird
die optische Dämpfung des
Lichtwellenleiters 12 unter ungefähr 0,4 dB/km bei einer Referenzwellenlänge 1310
nm und 0,3 dB/km bei Referenzwellenlängen von 1550 und 1625 nm aufrechterhalten,
bevorzugterweise beträgt
die Dämpfung
0,35/0,25 für
die jeweiligen Wellenlängen. In
einer Ausführung
ist die trockene Einlage 14 aus zwei unterschiedlichen
Schichten gebildet. Zum Beispiel stellt 2 eine erste
Schicht 14a der trockenen Einlage 14 dar, die
eine pressbare Schicht ist, und eine zweite Schicht 14b,
die eine wasserquellfähige
Schicht ist. In diesem Fall, ist die erste Schicht 14a aus
einem kompressiblem Material gebildet und hat eine vorbestimmte
Federkonstante, um angemessene Koppelcharakteristika zu bieten.
Beispielweise ist die erste Schicht ein Schaumband; vorzugsweise
Schaumstoff mit offenen Poren; man kann jedoch beliebiges geeignetes
kompressibles Material verwenden, wie ein Schaumband mit geschlossenen Poren.
Wie in 2 gezeigt kann die zweite Schicht 14b irgendeinen
geeigneten Aufbau aufweisen und ist in bevorzugten Ausführungen
als ein geeignetes wasserquellbares Band mit einer oder mehreren Komponenten
ausgebildet. Beispielsweise können die
wasserquellbaren Bänder
unterschiedlichen Aufbau aufweisen, wie dies durch die zwei verschiedenen
Vergrößerungsaugen
der 2 gezeigt ist, jedoch enthalten sie wenigstens
ein Band ähnlich
einem nicht gewebten Band 14f mit einer Vielzahl von wasserquellbaren
Partikeln 14e. Die trockene Einlage 14 kann jedoch
auch andere Arten von Partikeln, die aus einem oder mehreren Materialien
gebildet sind, beinhalten.
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Die
erste Schicht 14a und die zweite Schicht 14b sind
vorzugsweise mit einem Klebstoff 14d aneinander befestigt,
so dass eine Kraft von ungefähr
5 Newton oder mehr erforderlich ist, um die Schichten voneinander
zu trennen. Der Klebstoff 14d kann auf eine oder beide
Schichten während
der Herstellung aufgesprüht
werden, wodurch ein feiner Beschlag gebildet wird, der die Bildung
von Klebstoffklumpen verhindert; jedoch sind andere geeignete Anwendungsverfahren
ebenfalls möglich.
Der Klebstoff kann aber auch anderes ausgebildet sein wie als Pulver,
welches auf eine oder mehrere Schichten angewandt wird. Unabhängig von
der Ausbildung des verwendeten Klebstoffs sollte kein erhöhter Grad
an Dämpfung
verursacht werden, wenn die trockene Einlage um den Lichtwellenleiter
herumgelegt wird. In gleicher Weise sollten wasserquellbare Partikel oder
Gemisch aus Partikeln wie Klebstoff und/oder wasserquellbare Partikel
keine Mikrobiegung verursachen. Mit anderen Worten sollte die durchschnittliche
Partikelgröße des Klebstoffs 14d oder
eines Gemisches anderer Materialien wie Klebstoff und wasserquellbares
Pulver relativ klein ausgebildet sein wie 600 μm oder geringer, vorzugsweise
ungefähr 450 μm oder geringer
und meist bevorzugt ungefähr 300 μm oder geringer,
so dass, wenn die Partikel über
einen Teil der trockenen Einlage 14 gegen den Lichtwellenleiter
drücken,
sie keinen erhöhten
Grad an Mikrobiegung erzeugen. Hier bezieht sich die durchschnittliche
Partikelgröße auf Partikel
von einem oder mehreren Materialien, die in der trockenen Einlage 14 verwendet
werden.
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Wie
im rechten Vergrößerungsauge
der 2 gezeigt ist die zweite Schicht 14b als
ein wasserquellbares Band ausgebildet, das wasserquellbare Partikel 14e aufweist,
die zwischen zwei nicht verwebte bandartige Materialien 14f angeordnet
sind, wobei die zweite Schicht durch Klebstoff 14d an der ersten
Schicht 14a befestigt ist. Dieser Aufbau verhindert, dass
Partikel Mikrobiegung erzeugen, da ein nicht verwebtes Band vorgesehen
ist, das als ein Puffer zwischen der ersten Schicht 14a und
den wasserquellbaren Partikeln 14b wirkt. Vorzugsweise
sollte die durchschnittliche Partikelgröße des wasserquellbaren Pulvers
relativ klein sein wie 600 μm
oder geringer, vorzugsweise ungefähr 450 μm oder geringer und am meist
bevorzugt ungefähr
300 μm oder
geringer, so dass, wenn die wasserquellbaren Partikel durch einen
Teil der trockenen Einlage 14 gegen den Lichtwellenleiter
drücken,
sie keinen erhöhten
Grad an Mikrobiegung erzeugen. Die zweite Schicht 14b kann
andere Ausgestaltungen aufweisen, wie sie in dem linken Vergrößerungsauge
der 2 gezeigt sind. Speziell zeigt diese Ausführungsform
wasserquellbare Partikel 14e, die an einer Seite eines
einzelnen nicht verwebten Bandes 14f befestigt sind, welches
dann an der kompressiblen ersten Schicht 14a befestigt
ist, so dass die wasserquellbaren Partikel 14e zwischen
den ersten und zweiten Schichten ohne eine Pufferschicht angeordnet
sind. Bei diesem Aufbau wirkt der Klebstoff 14f so, dass
die wasserquellbaren Partikel 14e und die ersten und zweiten Schichten 14a, 14b der
trockenen Einlage 14 aneinander befestigt werden. Jedoch
führt dieser
Aufbau der trockenen Einlage 14 im allgemeinen zu einer größeren durchschnittlichen
Partikelgröße eines
Gemischmaterials gebildet aus Klebstoff und wasserquellbaren Partikeln.
Mit anderen Worten sind alle Elemente, die gleich der durchschnittlichen
Partikelgröße in diesem
Aufbau der trockenen Einlage sind, im allgemeinen größer, da
im Vergleich zum einzelnen wasserquellbaren Partikel ein Mischpartikel
erzeugt wird. Folglich kann dies erhöhte Mikrobiegung erzeugen,
wenn die durchschnittliche Partikelgröße zu groß wird. Daher sollte bei diesem
Aufbau die durchschnittliche Partikelgröße der Partikel des Gemisches
oder der Zusammensetzung in dem gleichen Bereich wie oben zur Verhinderung
von Mikrobiegung angegeben liegen.
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In ähnlicher
Weise sollte die innere Oberfläche
der trockenen Einlage 14 keinen erhöhten Grad von Mikrobiegung
erzeugen. Somit sollte eine Oberfläche derjenigen Schicht, die
die Lichtwellenleiter berühren
kann, eine relativ glatte Oberfläche
aufweisen. Wenn beispielsweise als die erste Schicht 14a der
trockenen Einlage 14 ein Schaum verwendet wird, weist die
durchschnittliche Zellengröße des Schaums
vorzugsweise ungefähr
1000 μm
oder geringer, und bevorzugterweise ungefähr 700 μm oder geringer auf, wodurch
eine relativ glatte Oberfläche erzeugt
wird. Zusätzlich
kann der Schaum Schichten mit verschiedenen Zellgrößen aufweisen
und größere Zellen
entfernt von den Lichtwellenleitern und kleinere Zellen nahe der
Oberfläche
des Schaums, die die Lichtwellenleiter berühren kann, aufweisen. Andere
Abwandlungen beinhalten eine Oberflächenbehandlung zur Glättung der
Oberfläche
der Schaumschicht. Die Oberflächenbehandlungen
beinhalten ein Erhitzen, um die Oberfläche zu glätten oder die Zellen mit einem
geeigneten Material zu füllen.
Zusätzlich
verhindert die erste Schicht 14a wie ein Schaumpolster,
dass die wasserquellbaren Partikel und/oder der Klebstoff der trockenen
Einlage 14 Mikrobiegung erzeugen.
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In
einer Ausführung
ist die erste Schicht als ein Schaumband aus Polyurethan (PU) mit
offenen Zellen ausgebildet. Das PU- Schauband kann entweder ein Ether-basierter
PU oder ein Ester-basierer PU sein, wobei aber andere geeignete
kompressible Schichten aus Schaumband verwendet werden können wie
ein Polyethylenschaum, ein Polypropylenschaum oder ein EVA-Schaum. Jedoch verwenden bevorzugte
Ausführungen
ein Ether-basiertes Schaumband,
da es sich besser als ein Ester-basierter
PU-Schaum verhält,
wenn es der Feuchtigkeit ausgesetzt wird. Mit anderen Worten kann
der Ester-basierte PU-Schaum
bei Feuchtigkeit zusammenbrechen, wogegen der Ether-basierte PU-Schaum
im allgemeinen im Hinblick auf Feuchtigkeit robuster ist. Zusätzlich weist
die Schaumschicht eine vorbestimmte Dichte im allgemeinen im Bereich
von ungefähr
1 lb/ft3 bis ungefähr 3 lb/ft3,
aber in bevorzugten Ausführungen
beträgt
die Dichte ungefähr
2 lb/ft3. Die trockene Einlage 14 weist
also eine vorbestimmte höchste
tensile Stärke
auf, um während
der Herstellung einen Bruch zu vermeiden. Allgemein gesprochen wird
bei trockenen Einlagen mit sowohl einer kompressiblen Schicht als
auch einer wasserquellbaren Schicht der Hauptteil der tensilen Belastung durch
die wasserquellbare(n) Schicht(en) bereitgestellt. Die höchste tensile
Stärke
der trockenen Einlage beträgt
vorzugsweise ungefähr
20 N pro Zentimeter an Breite W der trockenen Einlage 14 oder
größer, bevorzugterweise
ungefähr
30 N pro Zentimeter Breite W der trockenen Einlage 14 oder
größer.
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Die
trockene Einlage 14 weist vorzugsweise eine solche Wasserschwellgeschwindigkeit
auf, dass der Großteil
der Schwellhöhe
der wasserquellfähigen Substanz
innerhalb von 120 Sekunden oder weniger nach der Einwirkung von
Wasser eintritt, bevorzugterweise von ungefähr 90 Sekunden oder weniger. Zusätzlich weist
die trockene Einlage 14 bevorzugterweise eine maximale
Schwellhöhe
von ungefähr 18
mm für
destilliertes Was ser und ungefähr
8 mm für eine
5% ionisierte Wasserlösung,
d.h. Salzwasser in einem unbeschränkten Schwellzustand auf; jedoch können trockene
Einlagen mit anderen geeigneten maximalen Schwellhöhen verwendet
werden. Vorzugsweise sind die Röhrenanordnungen
mit einem Wasserschwellverhältnis
von ungefähr
3 oder mehr, bevorzugterweise ungefähr 5 oder mehr und meist bevorzugt
ungefähr
7 oder mehr ausgestattet. Das Wasserschwellverhältnis ist festgelegt als die
Querschnittsfläche
des unbeschränkten
Schwellzustands der trockenen Einlage dividiert durch die freie
Fläche in
der Röhrenanordnung.
Die freie Fläche
der Röhrenanordnung
ist festgelegt als eine Fläche über einen
inneren Durchmesser der Röhre
minus der Fläche,
welche die Lichtwellenleiter belegen. Wenn beispielsweise die trockene
Einlage eine Querschnittsfläche
des unbeschränkten
Schwellzustands von 50 mm2 aufweist und
die Röhre
eine freie Fläche
von 10 mm2 aufweist, beträgt das Wasserschwellverhältnis fünf.
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Die
trockene Einlage 14 kann während der Herstellung zusammengedrückt werden,
sodass sie eine vorbestimmte senkrechte Kraft bereitstellt, die verhindert,
dass der Lichtwellenleiter 12 sich einfach in Längsrichtung
längs der
Röhre 18 versetzt.
Die trockenen Einlagen 14 weisen vorzugsweise eine unkomprimierte
Höhe h
von ungefähr
5 mm oder geringer auf, um den Röhrendurchmesser
und/oder Kabeldurchmesser minimal zu halten; jedoch kann jegliche
geeignete Höhe
h für die
trockene Einlage 14 verwendet werden. Zusätzlich braucht
die Höhe
h der trockenen Einlage 14 über die Breite nicht konstant zu
sein, kann aber variieren, wodurch sie sich an die Querschnittsform
der Lichtwellenleiter anpasst und eine verbesserte Polsterung bereitstellt,
um die optische Leistung zu verbessern (10). Die
zweite Schicht 14b ist eine wasser quellbare Schicht wie
ein Band, das das Eindringen von Wasser innerhalb der Röhre 18 verhindert.
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Die
Kompression der trockenen Einlage 14 ist in Wirklichkeit
eine lokalisierte Maximalkompression der trockenen Einlage 14.
Im Falle der 1 tritt das lokalisierte Kompressionsmaximum
der trockenen Einlage 14 an den Ecken des Bändchenstapels längs des
Durchmessers auf. Die Berechnung der Prozente an Kompression der
trockenen Einlage 14 erfordert Kenntnis eines inneren Durchmessers
der Röhre 18,
eine diagonale Dimension D des Bändchenstapels
und eine unkomprimierte Höhe
h der trockenen Einlage 14. Beispielweise ist der innere Durchmesser
der Röhre 18 5,1
mm, und die unkomprimierte Höhe
h der trockenen Einlage 14 über den Durchmesser 3,0 mm
(zweimal 1,5 mm). Die Diagonale D (5,1 mm) und die unkomprimierte
Höhe h
der trockenen Einlage 14 über den Durchmesser (3,0 mm)
zusammenzählt
ergibt eine unkomprimierte Abmessung von 8,1 mm. Wenn der Bändchenstapel und
die trockene Einlagen 14 in die Röhre 18 mit dem Innendurchmesser
von 7,1 mm hineingebracht werden, wird die trockene Einlage um insgesamt
1 mm zusammengedrückt
(8,1 mm–7,1
mm). Somit wird die trockene Einlage 14 um ungefähr dreißig Prozent über den
Durchmesser der Röhre 18 komprimiert.
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2a ist
ein Diagramm, das beispielhafte Kompressionskurven 200, 202 und 204 für drei verschiedene
trockene Einlagen 14 darstellt. Speziell repräsentieren
die Kurven 200 und 202 zwei verschiedene trockene
Einlagen, von denen jede eine kompressible Schicht aus Ether-basiertem
PU-Schaum mit offenen Zellen und eine wasserquellbare Schicht aufweist.
Die Kurven 200 und 202 repräsentieren jeweils trockene
Einlagen mit Höhen
h von ungefähr 1,5
mm bzw. ungefähr
1,8 mm. Auf der anderen Seite repräsentiert Kurve 204 eine
trockene Einlage mit eine kompressiblen Schicht aus Ester-basiertem PU-Schaum
mit offenen Zellen und einer wasserquellbaren Schicht mit einer
Höhe von
ungefähr
1,8 mm. Die Kompressionskurven werden erzeugt, indem eine Probe
der trockenen Einlage zwischen zwei runde Platten mit einem Durchmesser
von ungefähr 2,2
Inch gelegt werden, während
die Kraft gemessen wird, die erforderlich ist, um die Probe unter
Anwendung einer Instron-Maschine zusammenzudrücken.
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Wie
gezeigt sind die Kompressionskurven für alle drei trockenen Einlagen 14 im
Allgemeinen über
den Kompressionsbereich nicht linear. Aber allgemein gesprochen
weisen die Kompressionskurven 200, 202 und 204 eine
im Allgemeinen lineare Kompression bis zu ungefähr 0,70 mm auf. In einer anderen
Ausfüherung
weist die trockene Einlage 14 eine Kompression von ungefähr 1,0 mm
oder geringer bei einer Kraft von 10 Newton auf. Allgemein gesprochen wird
die Schaumschicht zusammengedrückt,
während
die wasserquellbare Schicht relativ unkompressibel ist.
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In
anderen Ausführungen
ist die erste Schicht 14a der trockenen Einlage 14 in
der Röhrenanordnung 10 unkomprimiert,
beginnt jedoch zu komprimieren, wenn eine Bewegung der Lichtwellenleiter
beginnt. Andere Veränderungen
enthalten ein Anhängen
oder Koppeln eines Teiles der trockenen Einlage 14 an die
Röhre 18.
Zum Beispiel werden Klebstoffe, Leime, Elastomere und/oder Polymere 14c auf
einem Teil der Oberfläche
der trockenen Einlage 14 angeordnet, der die Röhre kontaktiert,
um die trockene Einlage 14 an der Röhre 18 zu befestigen. Beispielsweise
ist die Schicht 14c eine Polymerschicht, die wenigstens
teilweise während
der Extrusion von Röhre 18 schmilzt,
wodurch eine gegenseitige Kopplung gebildet wird. Überdies
ist es möglich, die
trockene Einlage 14 um den Lichtwellenleiter 12 rundherum
spiralförmig
zu wickeln, statt sie länglich anzuordnen.
In wiederum weiteren Ausführungen können zwei
oder mehr trockene Einlagen um einen oder mehreren Lichtwellenleiter 12 ausgebildet
werden, wie zwei innerhalb der Röhre 18 eingebrachte Hälften.
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Andere
Ausgestaltungen können
einen flüchtigen
Leim/Klebstoff für
die Kopplung der Kabelader 15 und/oder der trockenen Einlage 14' mit der Röhre 18 umfassen.
Der Leim/Klebstoff oder ein ähnliches
Mittel wird auf die radial äußere Oberfläche der trockenen
Einlage 14 angewandt, zum Beispiel im Verlauf des Fertigungsverfahrens.
Der flüchtige Leim/Klebstoff
wird auf die äußere Oberfläche der trockenen
Einlage 14 angewandt, wenn er noch heiß oder geschmolzen ist, dann
wird er während
des Abschreckens oder der Abkühlung
des Kabels abgekühlt
oder eingefroren. Beispielweise ist ein geeigneter flüchtiger
Leim unter der Handelsmarke LITE-LOK® 70-003A
von der National Starch and Chemical Company aus Bridgewater, New
Jersey erhältlich.
Der flüchtige
Leim oder andere geeignete Klebstoffe/Materialien können in
Raupenform angewandt werden, diese verfügen über eine kontinuierliche oder
diskontinuierliche Konfiguration, wie in 2b–2d dargestellt.
Zum Beispiel können eine
oder mehrere Leim-/Klebstoffraupen in Längsrichtung entlang der trockenen
Einlage angewandt werden, in Längsrichtung
mit Abstand positionierte Raupen, in einer Zick-Zack-Linie entlang
der Längsachse
der trockenen Einlage oder in beliebiger anderer geeigneter Konfiguration.
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Bei
einer Anwendung wird auf die trockene Einlage 14 eine Vielzahl
von Raupen des flüchtigen Leims/Klebstoffes
o.ä. angewandt.
Beispielsweise können
drei kontinuierliche oder unterbrochene Raupen an Stellen so angeordnet
sein, dass – wenn
die trockene Einlage um die Bändchen
gebildet wird – die Rau pen
im Winkel von 120° zueinander
stehen. Desgleichen können
vier Raupen an Stellen so angeordnet werden, dass – wenn die
trockene Einlage um die Lichtwellenleiter gebildet wird – die Raupen
im Winkel von 90° zueinander
stehen. In Ausgestaltungen, bei denen die Raupen entlang der Längsachse
positioniert sind, können
die Raupen einen Längsabstand S
von etwa 20 mm und etwa 800 mm oder mehr haben; allerdings können auch
andere geeignete Abstände
verwendet werden. Überdies
können
die Raupen intermittierend so angewandt werden, dass die erforderliche
Materialmenge minimiert wird und dadurch die Produktionskosten bei
ausreichender Kopplung/Verbindung gesenkt werden.
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Da
die Röhrenanordnungen 10 nicht
mit einem thixotropen Material gefüllt sind, kann sich die Röhre deformieren
oder kollabieren, wodurch dann eine ovale anstelle einer runden
Röhre ausgebildet wird.
Die am 30. Mai 2003 eingereichte U.S. Patentmeldung Nr. 10/448,509,
deren Offenbarung durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen
gilt, erörtert
trockene Röhrenanordnungen, bei
denen die Röhre
aus einem bimodalen Polymermaterial mit einer vorbestimmten durchschnittlichen Ovalität gebildet
wird. Wie hier verwendet, entspricht die Ovalität der Differenz zwischen einem
größeren Durchmesser
D1 und einem kleineren Durchmesser D2 der Röhre 18 dividiert durch
den größeren Durchmesser
D1 und multipliziert mit einem Faktor von Hundert, wodurch die Ovalität als Prozentsatz
ausgedrückt
wird. Bimodale Polymermaterialien beinhalten Materialien, die mindestens
ein erstes Polymermaterial mit einem relativ hohen Molekulargewicht
und ein zweites Polymermaterial mit einem relativ niedrigen Molekulargewicht
haben, die in einem Dualreaktorprozess hergestellt werden. Dieser
Dualreaktorprozess liefert die erwünschten Materialeigenschaften und
darf nicht mit einfachen Postreaktor-Polymer mischungen verwechselt
werden, die die Eigenschaften beider Harze in der Mischung beeinträchtigen.
Bei einer Ausgestaltung weist die Röhre eine durchschnittliche
Ovalität
von ungefähr
10 Prozent oder weniger auf. So wird beispielsweise die Röhre 18 aus
einem HDPE, erhältlich
bei der Dow Chemical Company aus Midland, Michigan unter der Schutzmarke
DGDA-2490 NT, gebildet.
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3 ist
ein Balkendiagramm, das eine normierte Auszugskraft (N/m) eines
optischen Bändchens
für verschiedene
Röhrenaufbauten
darstellt. Durch den Bändchenauszugskrafttest
wurde die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um eine Bewegung
eines Bändchenstapels
aus einem Kabel mit 10 Metern Länge
hervorzurufen. Dieser Auszugskrafttest ist selbstverständlich ebenso
für lose
oder gebündelte
Lichtwellenleiter anwendbar. Speziell wurde der Bändchenstapel
aus der Röhre
gezogen und die Kraft, die erforderlich ist, um eine Bewegung hervorzurufen,
wurde durch die Länge
des Kabels dividiert, wodurch die Auszugskraft für das optische Bändchen normiert
wird. Als eine Bezugslinie für
einen Vergleich stellt der Balken 30 eine Bändchenauszugskraft
von ungefähr
4,8 N/m für
einen Bändchenstapel mit
120 Fasern in einer mit herkömmlichem
Fett (ein thixotropes Material) gefüllten Röhre dar (11). Der
Balken 32 stellt eine Bändchenauszugskraft
für einen
herkömmlichen
Entwurf mit trockener Röhre dar,
der nur ein wasserquellbares Band um einen Bändchenstapel mit 144 Fasern
aufweist (12), der lose in einer Röhre angeordnet
ist. Speziell stellt der Balken 32 eine Bändchenauszugskraft
von ungefähr
0,6 N/m für
den Bändchenstapel
mit 144 Fasern dar. Somit weist der herkömmliche Entwurf mit trockener
Röhre (12)
eine Bändchenauszugskraft auf,
die ungefähr
12% der Bändchenauszugskraft der
herkömmlichen
mit Fett gefüllten Röhre (11) ist,
was für
gute Kabelleistung ungeeignet ist.
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Die
Balken 34, 36, 38 und 39 stellen
Röhrenanordnungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Speziell stellt der Balken 34 eine Bändchenauszugskraft
eines Stapels mit 144 Fasern aus einer Röhrenanordnung 10 mit
einer trockenen Einlage 14 mit einer unkomprimierten Höhe h von
ungefähr
1,5 mm mit ungefähr
Null Prozent Kompression der trockenen Einlage 14 dar.
Bei dieser Ausführung
stellt der Balken 34 eine Bändchenauszugskraft von ungefähr 1,0 N/m
dar, was eine überraschende
Verbesserung gegenüber
der herkömmlichen
trockenen Röhre
ist. Die Balken 36 und 38 repräsentieren Aufbauten, bei denen
die trockene Einlage 14 innerhalb der Röhrenanordnung 10 um
einen Prozentsatz gegenüber
ihrer ursprünglichen
Höhe auf
eine durchschnittliche komprimierte Höhe komprimiert sind. Spezieller
repräsentiert
der Balken 36 eine Bändchenauszugskraft einer ähnlichen
Röhrenanordnung
wie der Balken 34 mit der Ausnahme, dass in dieser Ausführung die
trockene Einlage 14 um ungefähr 30% zusammengedrückt ist.
In dieser Ausgestaltung stellt der Balken 36 eine Bändchenauszugskraft
von ungefähr
2,7 N/m dar. Der Balken 38 repräsentiert eine Bändchenauszugskraft
von einem Bändchenstapel
mit 144 Fasern aus einer Röhrenanordnung
mit einer trockenen Einlage 14 mit einer unkomprimierten
Höhe h
von ungefähr
3 mm, die um ungefähr
30% innerhalb der Röhre zusammengedrückt ist.
In dieser Ausführung
stellt der Balken 38 eine Bändchenauszugskraft von ungefähr 0,5 N/m
dar. Der Balken 39 repräsentiert
eine Bändchenauszugskraft
eines Stapels mit 144 Fasern aus einer Röhrenanordnung 10 mit
einer trockenen Einlage mit einer unkomprimierten Höhe h von
ungefähr
1,5 mm mit ungefähr
einer Kompression von 17% der trockenen Einlage 14 und
mit Leimraupen. In diesem Fall wurden vier Leimraupen fortlaufend
in Längsrichtung
entlang der trockenen Einlage angebracht, sodass sie um ungefähr 90° zueinander
beabstandet sind. Die Bändchenauszugskraft
für diese Ausführung betrug
ungefähr
4,0 N/m. Wie gezeigt erhöhte
die Anwendung von Klebstoff-/Leimraupen
die Bändchenauszugskraft
bei geringerer Kompression der trockenen Einlage. Somit liegt gemäß den Konzepten
der vorliegenden Erfindung die Kompression der trockenen Einlage 14 vorzugsweise
im Bereich von ungefähr
10% bis ungefähr
90%; jedoch können andere
geeignete Kompressionsbereiche die gewünschte Leistung bereitstellen.
Trotzdem sollte die Kompression der trockenen Einlage 14 nicht
zu groß sein,
dass sie ungemäße optische
Dämpfung
in irgendeinem der Lichtwellenleiter erzeugt, und sie kann durch
die Anwendung von Klebstoff-/Leimraupen optimiert werden. Vorzugsweise
liegt die Bändchenauszugskraft
oder die Auszugskraft für
andere Lichtwellenleiteraufbauten im Bereich von ungefähr 0,5 N/m
und ungefähr
5,0 N/m, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 1 N/m bis ungefähr 4 N/m.
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4 illustriert
schematisch eine beispielhafte Produktionslinie 40 für die Röhrenanordnung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Produktionslinie 40 enthält mindestens eine Abspultrommel für Lichtwellenleiter 41,
eine Abspultrommel für
trockene Einlagen 42, eine optionale Kompressionsstation 43,
eine Leim-/Klebstoffstation 43a, eine Verbindungsstation 44,
einen Kreuzschlitz-Extruder 45, einen Wassertrog 46 und
eine Aufwickeltrommel 49. Zusätzlich dazu kann die Röhrenanordnung 10 eine Ummantelung 20 aufweisen,
wodurch ein Kabel 50 wie in 5 dargestellt
gebildet wird. Die Umhüllung 20 kann
die Zugentlastungselemente 19a und eine Schützhülle 19b enthalten,
die auf derselben Linie wie die Röhrenanordnung 10 oder
auf einer zweiten Linie gefertigt werden können. Das beispielhafte Fertigungsverfahren
umfasst das Abwickeln von mindestens einem Lichtwellenleiter 12 und
einer trockenen Einlage 14 von den jeweiligen Trommeln 41 und 42.
Aus Gründen
der Klarheit werden nur eine Abspultrommel für den Lichtwellenleiter 12 und
die trockene Einlage 14 dargestellt; die Fertigungsstrecke kann
jedoch eine geeignete Anzahl von Abspultrommeln für die Fertigung
der Röhrenanordnungen
und Kabel gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten. Als nächstes
wird die trockene Einlage 14 an der Komprimierungsstation 43 auf
eine vorbestimmte Höhe
h komprimiert und wahlweise wird auf die äußere Oberfläche der trockenen Einlage 14 an
der Station 43 ein Leim/Klebstoff angewandt. Dann wird die
trockene Einlage allgemein um den Lichtwellenleiter 12 positioniert,
und, falls gewünscht,
wickelt oder näht
eine Verbindungsstation einen oder mehrere Bindfäden um die trockene Einlage 14 herum,
wodurch Ader 15 gebildet wird. Danach wird die Ader 15 dem
Kreuzschlitz-Extruder 45 zugeführt, wo eine Röhre 18 um
die Ader 15 herum extrudiert wird. Die Röhre 18 wird
dann im Wassertrog 46 abgekühlt und danach wird die Röhrenanordnung 10 auf
die Aufwickeltrommel 49 gewickelt. Wie im gestrichelten
Kästchen
dargestellt, werden, wenn eine Produktionslinie für die Fertigung
des Kabels 50 eingerichtet wird, die Zugentlastungselemente 19a von
Trommel 47 abgewickelt und neben Röhre 18 positioniert,
und die Schützhülle 19b wird
unter Verwendung des Kreuzschlitz-Extruders 48 über die
Zugentlastungselemente 19a und die Röhre 18 extrudiert.
Danach durchläuft
das Kabel 50, bevor es auf die Aufwickeltrommel 49 aufgewickelt
wird, einen zweiten Wassertrog 46. Überdies, sind auch andere Kabel-
und/oder Produktionslinien nach den Konzepten der vorliegenden Erfindung
möglich.
So können
die Kabel- und/oder Produktionslinien zum Beispiel einen wasserquellfähigen Streifen 19c und/oder
eine Armierung zwischen Röhre 18 und
Zugentlastungselementen 19a enthalten; aller dings ist auch
die Anwendung anderer geeigneter Kabelkomponenten möglich.
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6 ist
ein Diagramm, das die Ergebnisse von Bändchenkopplungskräften für Kabel
mit ähnlichen
Röhrenanordnungen
wie in 3 verwendet darstellt. Der Bändchenkopplungskrafttest wird
angewandt, um die Kräfte
zu modellieren, die auf den/die Lichtwellenleiter einwirken, wenn
ein Kabel beispielsweise einer Zugbelastung während der Installation des
Kabels ausgesetzt wird. Obwohl die Ergebnisse bei der Bändchenauszugskraft
und der Bändchenkopplungskraft
Kräfte
im selben allgemeinen Bereich aufweisen können, ist die Bändchenkopplungskraft im
allgemeinen ein besserer Indikator für die tatsächliche Kabelleistung.
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In
diesem Fall simuliert der Bändchenkopplungstest
eine unterirdische Kabelinstallation in einer Leerröhre, indem
eine Zugbelastung von 600 Pfund auf ein Kabel mit 250 m Länge angewandt
wird, indem Zugscheiben auf die entsprechenden Hüllen der Kabelenden gesetzt
werden. Jedoch können
andere geeignete Lasten, Längen
und/oder Installationsanordnungen verwendet werden, um die Bändchenkopplung
in anderen Simulationen zu charakterisieren. Dann wird die Kraft
auf den/die Lichtwellenleiter entlang ihrer Länge vom Ende das Kabels gemessen.
Die Kraft auf den/die Lichtwellenleiter wird gemessen, indem ein
optisches Zeit-Reflektometer nach Brillouin (BOTDR) verwendet wird.
Durch Festlegung einer am besten angepassten Steigung der Kurve
wird die Bändchenkopplungskraft
normiert.
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Als
eine Bezugslinie für
einen Vergleich stellt die Kurve 60 eine normierte Bändchenkopplungskraft von
ungefähr
1,75 N/m für
ein Kabel dar, dass eine Bändchenstapel
mit 120 Fasern in einem herkömmlichen
mit Fett gefüllten
Kabel aufweist (11). Eine Kurve 62 stellt
eine Bändchenauszugskraft
für ein Kabel
dar, das einen herkömmlichen
Entwurf mit trockener Röhre
mit einem wasserquellbaren Band um einen Bändchenstapel mit 144 Fasern
(12) aufweist, der lose in einer Röhre angeordnet
ist. Speziell stellt die Kurve 62 eine normierte Bändchenkopplungskraft
von ungefähr
0,15 N/m für
den Bändchenstapel
mit 144 Fasern dar. Somit weist der herkömmliche Entwurf mit trockener
Röhre (12)
eine normierte Bändchenkopplungskraft
auf, die ungefähr neun
Prozent der normierten Bändchenkopplungskraft
der herkömmlichen
mit Fett gefüllten
Röhre (11)
ist, was für
eine gute Kabelleistung unangemessen ist. Mit anderen Worten kann
sich der Bändchenstapel
des herkömmlichen
Kabels mit trockener Röhre
in einfache Weise während
einer Dehnung des Kabelmantels beispielsweise während einer Belastung mit Eis
aus der Umgebungsluft, Luftbewegungen, Ausgrabungen von Kabeln und
Zugbelastung während
der Kabelinstallation bewegen.
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Die
Kurven 64, 66, 68 und 69 repräsentieren Kabel
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Speziell stellt die Kurve 64 eine Bändchenkopplungskraft
eines Kabels dar, das einen Stapel von 144 Fasern aufweist mit einer
Röhrenanordnung 10,
die eine trockene Einlage 14 mit einer unkomprimierten
Höhe h
von ungefähr
1,5 mm und ungefähr
Null Prozent Kompression der trockenen Einlage 14 aufweist.
In dieser Ausführung
stellt die Kurve 64 eine Bändchenkopplungskraft von ungefähr 0,80
N/m dar, die eine Verbesserung gegenüber dem herkömmlichen
trockenen Kabel von 12 ist. Die Kurven 66 und 68 repräsentieren
Kabelaufbauten, bei denen eine trockene Einlage 14 innerhalb
einer Röhrenanordnung 10 um
einen Prozentsatz gegenüber
der ursprünglichen Höhe auf eine
durchschnittliche komprimierte Höhe zusammengedrückt ist.
Spezieller repräsentiert
die Kurve 66 eine Bändchenkopplungskraft
eines ähnlichen
Ka bels wie bei der Kurve 64 mit der Ausnahme, dass in dieser
Ausführung
die trockene Einlage 14 um ungefähr dreißig Prozent zusammengedrückt ist. In
dieser Ausführung
stellt die Kurve 66 eine Bändchenkopplungskraft von ungefähr 2,80
N/m dar. Die Kurve 68 repräsentiert eine Bändchenkopplungskraft eines
Kabels, das einen Bändchenstapel
mit 144 Fasern aus einem Kabel aufweist, das eine Röhrenanordnung
mit einer trockenen Einlage 14 mit einer unkomprimierten
Höhe h
von ungefähr
3 mm aufweist, die um ungefähr
30% innerhalb der Röhre
zusammengedrückt
ist. In dieser Ausführung
stellt die Kurve 68 eine Bändchenkopplungskraft von ungefähr 0,75 N/m
dar. Die Kurve 69 repräsentiert
eine Bändchenkopplungskraft
eines Kabels, das einen Bändchenstapel
mit 144 Fasern von einem Kabel aufweist, das eine Röhrenanordnung
mit einer trockenen Einlage 14 mit einer unkomprimierten
Höhe h
von ungefähr 1,5
mm aufweist, die um ungefähr
siebzehn Prozent innerhalb der Röhre
zusammengedrückt
ist und Klebstoff/Leimraupen enthält. In diesem Fall wurden vier
Leimraupen fortlaufend in Längsrichtung
längs der
trockenen Einlage aufgebracht, so dass sie um ungefähr 90 Grad
voneinander beabstandet sind. Wie gezeigt stellt die Kurve 69 eine
Bändchenkopplungskraft,
die ähnlich
der Kurve 66 ist, von ungefähr 2,80 N/m dar mit geringerer
Kompression der trockenen Einlage. Somit liegt gemäß den Konzepten
der vorliegenden Erfindung die Bändchenkopplungskraft vorzugsweise
in einem Bereich von ungefähr
0,5 N/m bis ungefähr
5,0 N/m, bevorzugterweise in dem Bereich von ungefähr 1 N/m
bis ungefähr
4 N/m. Jedoch können
auch andere geeignete Bereiche der Bändchenkopplungskraft die gewünschte Leistung
bereitstellen.
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Überdies
können
die Konzepte der vorliegenden Erfindung auch auf andere Konfigurationen der
trockenen Einlage angewandt werden. Wie in 7 dargestellt,
weist die trockene Einlage 74 eine erste Schicht 74a und
eine zweite Schicht 74b auf, die verschiedene geeignete
Arten von wasserquellenden Substanzen enthalten. In einer Ausgestaltung werden
zwei verschiedene wasserquellende Substanzen in oder auf der zweiten
Schicht 14b so angeordnet, dass die Röhrenanordnung 10 für mehrere Umgebungen
nutzbar ist und/oder über
eine verbesserte Wassersperrwirkung verfügt. Zum Beispiel kann die zweite
Schicht 14b eine erste wasserquellende Komponente 76,
die für
ionisierte Flüssigkeiten,
wie z.B. Salzwasser, wirksam ist, sowie eine zweite wasserquellende
Komponente 78 enthalten, die für nichtionisierte Flüssigkeiten
wirksam ist. Beispielsweise ist das erste wasserquellende Material ein
Polyakrylamid und das zweite wasserquellende Material ein Polyakrylat-Superabsorbent. Überdies können die
erste und zweite wasserquellende Komponente 76, 78 vorbestimmte
Abschnitte des wasserquellenden Bandes besetzen. Durch den Wechsel der
wasserquellenden Materialien ist das Band für Standardanwendungen, Salzwasseranwendungen oder
für beides
zweckmäßig. Andere
Varianten der verschiedenen wasserquellenden Substanzen umfassen
die Existenz einer wasserquellenden Substanz mit unterschiedlichen
Quellgeschwindigkeiten, Gelstärken
und/oder Verbundwirkung mit dem Band.
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8 stellt
eine andere Ausgestaltung der trockenen Einlage dar. Die Einlage 84 wird
aus drei Schichten gebildet. Die Schichten 84a und 84c sind wasserquellende
Schichten, zwischen denen eine Schicht 84b angeordnet ist,
die komprimierbar ist, um eine Kopplungskraft zu mindestens einem
optischen Wellenleiter zu erreichen. Desgleichen können andere
Ausgestaltungen der trockenen Einlage andere Veränderungen beinhalten, wie mindestens
zwei komprimierbare Schichten, die eine wasserquellende Schicht
einschließen.
Die zwei komprimierbaren Schichten können unterschiedliche Federkonstanten haben, um
die an mindestens einen optischen Wellenleiter angelegte Normalkraft
entsprechend anzupassen.
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In 9 ist
eine trockene Einlage 94 mit den Schichten 94a und 94b nach
einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Die Schicht 94a ist aus einem geschlossenzelligen Schaum
mit mindestens einer Perforierung 95 durch diese gebildet
und die Schicht 94b beinhaltet mindestens eine wasserquellende
Substanz; allerdings können
auch andere geeigneten Materialien für die komprimierbare Schicht
verwendet werden. Der geschlossenzellige Schaum wirkt als passives
wassersperrendes Material, das dem Eindringen von Wasser entlang
dessen entgegenwirkt, während
die Perforierung 95 einer aktivierten wasserquellenden
Substanz der Schicht 94b ein radiales Eindringen hin zum
Lichtwellenleiter ermöglicht.
Jede geeignete Größe, Form
und/oder Perforierungsstruktur 95, die es der aktivierten
wasserquellenden Substanz ermöglicht,
sich radial einwärts
zu bewegen, um Wasser wirkungsvoll zu blockieren, ist zulässig. Die
Größe, Form
und/oder Perforierungsstruktur können ausgewählt sowie
um die Lichtwellenleiter in den Ecken des Stapels herum angeordnet
werden, wodurch die Leistung der Lichtwellenleiter in den Ecken verbessert
wird. So kann beispielsweise die Perforierung 95 Variationen
bei der Komprimierbarkeit der trockenen Einlage bieten, um dadurch
die Normalkraft auf den optischen Wellenleiter zur Aufrechterhaltung
der optischen Leistung anzupassen.
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10 stellt
die trockene Einlage 104 dar, mit der auch andere Konzepte
der vorliegenden Erfindung dargestellt werden. Die trockene Einlage 104 beinhaltet
Schichten 104a und 104b. Schicht 104a ist aus
einer Vielzahl nicht kontinuierlicher komprimierbarer Elemente gebildet,
die auf der Schicht 104b angeordnet sind, die wiederum
eine kontinuierliche, wasser quellende Schicht ist. In einer Ausgestaltung sind
die Elemente der Schicht 104a in regelmäßigen Abständen angeordnet, die allgemein
mit der Verseillänge
eines Bändchenstapels
korrelieren. Überdies haben
die Elemente eine Höhe
h, die sich über
deren Breite w hinweg ändert.
Mit anderen Worten ausgedrückt,
sind die Elemente so geformt, dass sie der Form der optischen Wellenleiter,
die sie allgemein umgeben sollen, entsprechen.
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In 13 wird
das Kabel 130 dargestellt, das eine andere Ausgestaltungsform
der vorliegenden Erfindung ist, bei der die Röhrenanordnung 10 Einsatz
findet. Das Kabel 130 beinhaltet ein Ummantelungssystem 137 um
die Röhrenanordnung 10,
um die Röhrenanordnung 10 beispielsweise
vor Querdruckkräften
sowie vor Umwelteinwirkungen zu schützen. In diesen Fall beinhaltet
das Ummantelungssystem 137 ein wasserquellendes Band 132, das
mit einem (nicht sichtbaren) Bindfaden gesichert ist, ein Paar Reißleinen 135,
ein armiertes Band 136 sowie eine Schutzhülle 138.
Das armierte Band 136 ist vorzugsweise gewalzt hergestellt;
es können
allerdings auch andere geeignete Fertigungsmethoden eingesetzt werden.
Das Paar der Reißleinen 135 ist allgemein
ungefähr
einhundertachtzig Grad mit Abständen
von neunzig Grad von der Überlappung
der Armierung auseinander angeordnet, wodurch ein Abscheren der
Reißleine
an einer Kante des armierten Bandes während des Gebrauchs verhindert
wird. In bevorzugten Ausgestaltungen weisen die für das Reißen durch
ein bewehrtes Band hindurch geeigneten Reißleinen eine Konstruktion wie
in der US-Patentanmeldung Nr. 10/652,046 offenbart und eingereicht
am 29. August 2003 auf, wobei deren Offenbarung durch Bezugname
hierin aufgenommen gilt. Das armierte Band 136 kann entweder
dielektrisches oder metallisches Material sein. Bei Verwendung eines
dielektrischen bewehrten Bandes kann das Kabel auch einen Me talldraht
zur Lokalisierung des Kabels bei unterirdischer Verlegung enthalten.
Anders ausgedrückt
macht der Metalldraht das Kabel auffindbar. Die Ummantelung 138 umgibt
allgemein das armierte Band 136 und schützt das Kabel 130 vor Umwelteinwirkungen.
Selbstverständlich
können
andere geeignete Ummantelungssysteme ebenfalls für die Röhrenanordnung verwendet werden.
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In 14 ist
das Glasfaserkabel 140 dargestellt. Kabel 140 umfasst
mindestens einen optischen Wellenleiter 12 und eine trockene
Einlage 14, wodurch eine Kabelader im Ummantelungssystem 142 gebildet
wird. Anders ausgedrückt
bildet das Kabel 140 eine röhrenfreie Konstruktion, da
der Zugang zur Kabelader 141 einfach durch Aufschneiden
des Ummantelungssystems 142 erreicht wird. Das Ummantelungssystem 142 enthält auch
die darin integrierten und um 180 Grad zueinander versetzt angeordneten Zugentlastungselemente 142a,
wobei damit dem Kabel eine bevorzugte Krümmung gewährt wird. Andere Ummantelungssystemkonfigurationen,
wie beispielsweise unterschiedliche Typen, Mengen, und/oder Platzierungen
der Zugentlastungen 142a sind selbstverständlich möglich. Kabel 140 kann
auch eine oder mehrere Reißleinen 145 enthalten,
die zwischen der Kabelader 141 und der Ummantelung 142 zum
Aufreißen
der Ummantelung 142 angeordnet sind, wodurch den Facharbeitern
ein einfacher Zugriff auf die Kabelader 141 ermöglicht wird.
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In 15 ist
ein Glasfaserkabel 150 mit einer Vielzahl von Röhrenanordnungen 10 verseilt
um ein Zentralelement 151 dargestellt. Speziell werden die
Röhrenanordnungen 10 mit
einer Menge von Fülldrähten 153,
um das Zentralelement 151 S-Z verseilt und mit einem oder
mehreren (nicht sichtbaren) Bindfäden gesichert, wodurch eine
verseilte Kabelader gebildet wird. Die verseilte Kabelader hat ein
wasserquellendes Band 156, das mit einem (nicht sichtbaren)
Bindfaden gesichert wird, bevor die Ummantelung 158 darüber extrudiert
wird. Optional können Aramidfasern
oder geeignete Zugentlastungen und/oder wassersperrende Bauteile,
wie z.B. wasserquellende Fäden,
um das Zentralelement 151 verseilt werden, wodurch ein
Teil der verseilten Kabelader gebildet wird. Desgleichen können die
wasserquellenden Bauteile, wie z.B. Fäden oder ein Band, um das Zentralelement 151 platziert
werden, um so das Eindringen von Wasser entlang der Mitte des Kabels 150 zu
verhindern. Andere Varianten des Kabels 150 können ein
bewehrtes Band, eine innere Ummantelung und/oder unterschiedliche
Anzahlen von Röhrenanordnungen
umfassen.
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In 16 und 17 sind
zur Erläuterung dienende
röhrenlose
Kabelkonstruktionen nach der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Speziell handelt es sich bei Kabel 160 um ein Verbindungskabel
mit mindestens einem Lichtwellenleiter 12, der allgemein in
einem Hohlraum der Ummantelung 168 von der trockenen Einlage 14 umgeben
ist. Kabel 160 umfasst ebenfalls mindestens ein Zugentlastungselement 164.
Andere röhrenlose
Verbindungskabelkonfigurationen sind ebenfalls möglich, so z.B. runde oder ovale
Konfigurationen. In 17 ist ein röhrenloses Achterverbindungskabel 170 dargestellt,
das einen Übertragungsabschnitt 172 und
einen Trägerabschnitt 174 verbunden
mit einer gemeinsamen Ummantlung 178 aufweist. Der Übertragungsabschnitt 172 umfasst
ein Zugentlastungselement 173 und der Trägerabschnitt 174 umfasst
einen Hohlraum, der mindestens einen Lichtwellenleiter 12 aufweist,
der allgemein von der trockenen Einlage 14 umgeben ist.
Der Trägerabschnitt 174 kann
auch mindestens ein Stauchschutzelement 175 umfassen, um
ein Einschrumpfen zu verhindern, wenn der Trägerabschnitt 174 vom Übertragungsabschnitt 172 getrennt
wird. Obwohl die 16 und 17 die
trockene Einlage aus der 2 darstellen,
kann jede geeignete trockene Einlage verwendet werden.
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Viele
Modifikationen oder andere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche werden
einem sachkundigen Fachmann offensichtlich werden. Beispielsweise
können
Lichtwellenleiter in einer Reihe von Bändchenstapeln oder Konfigurationen
wie ein gestuftes Profil des Bändchenstapels
ausgebildet werden. Kabel gemäß der vorliegenden
Erfindung können
auch mehr als eine spiralförmig
verseilte optische Röhrenanordnung
beinhalten anstelle von S-Z verseilten Konfigurationen. Darüber hinaus
können die
trockenen Einlagen der vorliegenden Erfindung wie gezeigt zusammen
laminiert sein oder als individuelle Komponenten angewandt werden.
Daher versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die speziellen hier
offenbarten Ausführungsformen
beschränkt
ist und dass Modifikationen und andere Ausführungsformen im Umfang der
beigefügten
Ansprüche
gemacht werden können.
Obwohl spezielle Begriffe hier angewandt werden, werden sie nur
in einem allgemeinen und beschreibenden Sinne verwendet und nicht
zum Zweck einer Beschränkung.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf quarzbasierte Lichtwellenleiter beschrieben,
jedoch sind die erfinderischen Konzepte der vorliegenden Erfindung
auf andere geeignete Lichtwellenleiter und/oder Kabelkonfigurationen
anwendbar.
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KURZFASSUNG
DER OFFENBARUNG
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Eine
optische Röhrenanordnung
weist wenigstens einen optischen Lichtwellenleiter auf, wenigstens
eine trockene Einlage und eine Röhre.
In einer Ausführungsform
weist die trockene Einlage eine erste Schicht und eine zweite Schicht
auf, die durch einen Klebstoff miteinander verbunden sind. Die trockene
Einlage beinhaltet ebenfalls eine Vielzahl von Partikeln mit einer
durchschnittlichen Partikelgröße von ungefähr 600 Mikrometer
oder weniger, um Mikrobiegung zu verhindern. Die erste Schicht kann
ein Polyurethanschaum mit einer durchschnittlichen Zellengröße von ungefähr 1000
Mikrometer oder weniger sein, und die zweite Schicht ist eine wasserquellbare
Schicht. Die trockene Einlage ist in der Röhre angeordnet und umgibt im
Allgemeinen den wenigstens einen Lichtwellenleiter, und die Röhrenanordnung
kann ein Teil eines faseroptischen Kabels sein.