Procedimiento de control de pérdidas de atenuación inducidas por microcurvatura en una fibra óptica.

Procedimiento de control de las pérdidas de atenuación causadas por microcurvatura en la señal transmitida por una fibra óptica que comprende una porción interna de vidrio,

que comprende:

a) determinar una temperatura de endurecimiento de un primer material polimérico en una curva de análisis mecánico dinámico (DMA) intersectando una línea tangente al punto de inflexión de la curva de DMA con una línea determinada por interpolación de los puntos de la curva de DMA en una zona de meseta de un estado gomoso;

b) determinar un módulo de tracción de equilibrio de dicho primer material polimérico como el valor menor de un módulo E' de almacenamiento en dicha curva de DMA en un intervalo de temperaturas entre 10 y 100ºC, obteniéndose dicha curva de DMA midiendo con una frecuencia de 1,0 radianes/segundo el módulo E' de almacenamiento de muestras de ensayo con una longitud de aproximadamente 35 mm, una anchura de aproximadamente 12 mm y que tienen un grosor en el intervalo de 0,02 mm a 0,4 mm, durante un barrido de temperaturas que incluye: enfriar las muestras de ensayo hasta aproximadamente -60ºC o aproximadamente -90ºC y aumentar la temperatura a aproximadamente 2ºC/minuto hasta que se alcanza una temperatura entre 100ºC y 120ºC;

c) seleccionar un primer material polimérico que tiene una temperatura de endurecimiento inferior a -10C y un módulo de tracción de equilibrio inferior a 1,3 MPa según se ha determinado anteriormente;

d) proporcionar una primera capa de revestimiento de dicho primer material polimérico seleccionado para rodear dicha porción de vidrio; y

e) proporcionar una segunda capa de revestimiento de un segundo material polimérico para rodear dicha primera capa de revestimiento.

Procedimiento de control de pérdidas de atenuación inducidas por microcurvatura en una fibra óptica Campo de la invención

La presente invención versa acerca de un procedimiento de control de las pérdidas de atenuación causadas por la microcurvatura en la señal transmitida por una fibra óptica.

Técnica antecedente

Las fibras ópticas consisten comúnmente en una porción de vidrio (típicamente con un diámetro de aproximadamente 12-13 pm), dentro de la cual está confinada la señal óptica transmitida. La porción de vidrio está protegida típicamente por un revestimiento exterior, típicamente de material polimérico. Típicamente, este revestimiento protector comprende una primera capa de revestimiento situada directamente sobre la superficie de vidrio, también denominada "revestimiento primario", y al menos una segunda capa de revestimiento, también denominada "revestimiento secundario", dispuesta rodeando dicho primer revestimiento. En la técnica, la combinación del primer revestimiento y del segundo revestimiento también es identificada a veces como "sistema de revestimiento primario", ya que ambas capas son generalmente aplicadas durante el proceso de fabricación de la fibra por estiramiento, a diferencia de las "capas de revestimiento secundario", que pueden ser aplicadas de forma subsiguiente. En este caso, el revestimiento en contacto con la porción de video de la fibra se denomina "revestimiento primario interior", mientras que el revestimiento en la superficie exterior de la fibra se denomina "revestimiento primario exterior". En la descripción y en las reivindicaciones presentes, las dos capas de revestimiento serán identificadas como revestimiento primario y secundario, respectivamente, y la combinación de las dos como "sistema de revestimiento".

Típicamente, el grosor del revestimiento primario oscila entre aproximadamente 25 pm y aproximadamente 35 pm, mientras que el grosor del revestimiento secundario oscila típicamente entre aproximadamente 1 pm y aproximadamente 3 pm.

Estos revestimientos poliméricos pueden ser obtenidos a partir de composiciones que comprenden oligómeros y monómeros que son generalmente reticulados por medio de irradiación UV en presencia de un fotoiniciador adecuado. Los dos revestimientos descritos en lo que antecede difieren, entre otras, en las propiedades mecánicas de los respectivos materiales. De hecho, mientras que el material que forma el revestimiento primario es un material relativamente blando, con un módulo de elasticidad relativamente bajo a temperatura ambiente, el material que forma el revestimiento secundario es relativamente más duro, teniendo valores del módulo de elasticidad más elevados a temperatura ambiente. El sistema de revestimiento es seleccionado para proporcionar protección ambiental a la fibra de vidrio y resistencia, entre otros, al fenómeno bien conocido de la microcurvatura, que puede llevar a la atenuación de la capacidad de transmisión de señales de la fibra y que, por lo tanto, es poco deseable. Además, el sistema de revestimiento está diseñado para proporcionar la resistencia deseada a fuerzas de manipulación física, como las encontradas cuando la fibra es sometida a operaciones de cableado.

Habitualmente, la fibra óptica así compuesta tiene un diámetro total de aproximadamente 25 pm. Sin embargo, para aplicaciones particulares, este diámetro total también puede ser menor; en este caso, se aplica generalmente un revestimiento de espesor reducido.

Además, dado que el operario debe poder identificar diferentes fibras con certeza cuando hay contenida en el mismo alojamiento una pluralidad de fibras, es conveniente colorear las diversas fibras con diferentes colores identificativos. Típicamente, una fibra óptica es identificada por color rodeando el revestimiento secundario con una tercera capa polimérica coloreada, comúnmente denominada "tinta", que tiene típicamente un espesor entre aproximadamente 2 pm y aproximadamente 1 pm, o, alternativamente, introduciendo un pigmento coloreado directamente en la composición del revestimiento secundario.

Entre los parámetros que caracterizan los rendimientos de los revestimientos primario y secundario, el módulo elástico y la temperatura de transición vitrea de los materiales reticulados son aquellos que se usan generalmente para definir las propiedades mecánicas del revestimiento. Cuando se hace referencia al módulo elástico, debería aclararse que, en la bibliografía de patentes, es denominado a veces coeficiente de "cizalladura" (o coeficiente medido en cizalladura), mientras que otros casos es denominado módulo de "tracción" (o módulo medido en tensión). La determinación de dichos módulos elásticos puede realizarse mediante DMA (análisis mecánico dinámico), que es una técnica de análisis térmico que mide las propiedades de los materiales a medida que son deformados bajo esfuerzos periódicos. Para los materiales poliméricos, la relación entre los dos módulos es generalmente 1:3; es decir, el módulo de tracción de un material polimérico es típicamente aproximadamente tres veces el coeficiente de cizalladura (véase, por ejemplo, el libro de referencia Mechanical Properties and Testing of Polymers, pp. 183-186; ed. G. M. Swallowe).

Se dan a conocer ejemplos de sistemas de revestimiento, por ejemplo, en la patente estadounidense 4.962.992 (véase también el documento US-A-514433). En dicha patente, se afirma que un revestimiento primario blando es

más probable que resista a la carga lateral y, por ello, a la microcurvatura. Así, enseña que es aceptable un coeficiente de cizalladura de equilibrio de aproximadamente ,48-1,38 MPa, mientras que se prefiere que tal coeficiente sea de ,48-1,3 MPa. Estos valores corresponden a un módulo E de tracción de 1,4-4,13 MPa y 1,4-3,1 MPa, respectivamente. Como se da a conocer en dicha patente, un módulo de equilibrio demasiado bajo puede provocar el pandeo de la fibra dentro del revestimiento primario y la deslaminación del sistema de revestimiento. Además, dichas patentes sugieren que la temperatura de transición vitrea (Tg) del material del revestimiento primario no debería superar -4°C, definiéndose dicha Tg como la temperatura, determinada por medio de una medición de esfuerzo/deformación, en la que el módulo del material cambia de un valor relativamente elevado que ocurre en el estado vitreo de menor temperatura del material a un valor inferior que ocurre en la zona de transición al estado elastomérico (o gomoso) de mayor temperatura del material.

Sin embargo, según ha observado el solicitante, aunque un revestimiento primario tiene un valor de Tg relativamente bajo (como generalmente requiere la técnica), el valor del módulo del material de revestimiento puede, no obstante, empezar a aumentar a temperaturas mucho más elevadas que Tg, típicamente ya por encima de °C. Así, aunque un valor bajo de Tg simplemente implica que la transición de dicho revestimiento de su estado gomoso al vitreo tiene lugar a temperaturas relativamente bajas, no puede derivarse información alguna en cuanto a cuál sería la variación del módulo tras el descenso de la temperatura. De hecho, un aumento excesivo del módulo del revestimiento primario tras un descenso de la temperatura puede afectar negativamente a los rendimientos ópticos de la fibra óptica, en particular en valores bajos de temperatura, causando así una atenuación poco deseable de la señal transmitida debido a la microcurvatura.

Este problema empeora más cuando las fibras ópticas son insertadas en una estructura de cable, típicamente dentro de una vaina polimérica protectora, que puede en general adoptar la forma de un tubo. Típicamente, la microcurvatura surge siempre que las fibras ópticas hacen contacto con la superficie de dicha vaina de alojamiento. Por ejemplo, dado que el coeficiente de dilatación térmica de los materiales poliméricos generalmente empleados como vainas protectoras es mucho más elevado que el del vidrio, tras el descenso de la temperatura la vaina polimérica es así sometida a una contracción mayor que la de las fibras ópticas. Esto da como resultado que las fibras ópticas hagan contacto con las paredes interiores del tubo, determinando así, posiblemente, una presión local que puede luego dar como resultado fenómenos de microcurvatura.

Así, según ha observado el solicitante, lo que parece importante para controlar la microcurvatura de una fibra óptica, particularmente cuando es insertada en una estructura de cable, es la temperatura en la que el material de revestimiento inicia la transición de su estado gomoso (blando) a su estado vitreo (duro), temperatura a la que se hará referencia en lo que sigue de la presente memoria y en las reivindicaciones como la "temperatura de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de control de las pérdidas de atenuación causadas por microcurvatura en la señal transmitida por una fibra óptica que comprende una porción interna de vidrio, que comprende:

a) determinar una temperatura de endurecimiento de un primer material polimérico en una curva de análisis mecánico dinámico (DMA) intersectando una línea tangente al punto de inflexión de la curva de DMA con una línea determinada por interpolación de los puntos de la curva de DMA en una zona de meseta de un estado gomoso;

b) determinar un módulo de tracción de equilibrio de dicho primer material polimérico como el valor menor de un módulo E de almacenamiento en dicha curva de DMA en un Intervalo de temperaturas entre 1 y 1°C, obteniéndose dicha curva de DMA midiendo con una frecuencia de 1, radlanes/segundo el módulo E de almacenamiento de muestras de ensayo con una longitud de aproximadamente 35 mm, una anchura de aproximadamente 12 mm y que tienen un grosor en el intervalo de ,2 mm a ,4 mm, durante un barrido de temperaturas que Incluye: enfriar las muestras de ensayo hasta aproximadamente -6°C o aproximadamente -9°C y aumentar la temperatura a aproximadamente 2°C/minuto hasta que se alcanza una temperatura entre 1°C y 12°C;

c) seleccionar un primer material polimérico que tiene una temperatura de endurecimiento inferior a -1°C y un módulo de tracción de equilibrio Inferior a 1,3 MPa según se ha determinado anteriormente;

d) proporcionar una primera capa de revestimiento de dicho primer material polimérico seleccionado para rodear dicha porción de vidrio; y

e) proporcionar una segunda capa de revestimiento de un segundo material polimérico para rodear dicha primera capa de revestimiento.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho módulo de tracción de equilibrio no es inferior a ,5 MPa.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha temperatura de endurecimiento es inferior a -12°C.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho primer material polimérico tiene una temperatura de transición vitrea no superior a -3°C.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho primer material polimérico tiene una temperatura de transición vitrea no superior a -4°C.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho primer material polimérico tiene una temperatura de transición vitrea no superior a -5°C.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho primer material polimérico tiene:

d) una temperatura de endurecimiento Th desde -1°C hasta -2°C y un módulo medido a dicha Th inferior

a 5, MPa; o

e) una temperatura de endurecimiento Th desde -2°C hasta -3°C y un módulo medido a dicha Th inferior

a 2, MPa; o

f) una temperatura de endurecimiento Th inferior a -3°C y un módulo medido a dicha Th inferior a 7, MPa.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho primer material polimérico tiene:

a) una temperatura de endurecimiento Th desde -1°C hasta -2°C y un módulo medido a dicha Th inferior

a 4, MPa; o

b) una temperatura de endurecimiento Th desde -2°C hasta -3°C y un módulo medido a dicha Th inferior

a 15, MPa; o

c) una temperatura de endurecimiento Th inferior a -3°C y un módulo medido a dicha Th inferior a 5, MPa.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho segundo material polimérico tiene un módulo E a 25°C desde 1 MPa hasta 2 MPa.

1. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho segundo material polimérico tiene una temperatura de transición vitrea superior a 3°C.

11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho segundo material polimérico tiene una temperatura de transición vitrea superior a 4°C.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho segundo material polimérico tiene una temperatura de transición vitrea superior a 5°C.

Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se obtiene dicho primer material polimérico curando una composición curable por radiación que comprende un oligómero curable por radiación que comprende una cadena principal derivada de polipropilenglicol y un poliol de poliéster basado en un ácido dímero.