Fibra óptica.

Una fibra óptica que comprende: a) una porción interna (101) de vidrio;

b) una primera capa (102) derevestimiento de un primer material polimérico que rodea dicha porción (101) de vidrio; y c) una segunda capa(103) de revestimiento de un segundo material polimérico que rodea dicha primera capa (102) derevestimiento, en la que dicho primer material polimérico tiene una temperatura de endurecimiento inferior a -10°C, un módulo de tracción de equilibrio inferior a 1,3 MPa, en la que dicha primera capa (102) derevestimiento tiene un grosor entre 18 μm y 28 μm y en la que dicha segunda capa (103) de revestimiento tieneun grosor entre 10 μm y 20 μm.

Fibra óptica

Campo de la invención

La presente invención versa sobre una fibra óptica, en particular sobre una fibra óptica capaz de controlar las pérdidas de atenuación causadas por la microcurvatura en la señal transmitida por la misma.

Técnica antecedente

Las fibras ópticas consisten comúnmente en una porción de vidrio (típicamente con un diámetro de aproximadamente 120-130 !m) , 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 el 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 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 !m y aproximadamente 35 !m, mientras que el grosor del revestimiento primario oscila típicamente entre aproximadamente 10 !m y aproximadamente 30 !m.

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, en 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 250 !m. 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 operador 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 !m y aproximadamente 10 !m, 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 vítrea 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. 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 0, 48-1, 38 MPa, mientras que se prefiere que tal coeficiente sea de 0, 48-1, 03 MPa. Estos valores corresponde a un módulo E’ de tracción de 1, 4-4, 13 MPa y 1, 4-3, 1 MPa, respectivamente. Tal 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 delaminación del sistema de revestimiento. Además, dichas patentes sugieren que la temperatura de transición vítrea (Tg) del material del revestimiento primario no debería superar -40°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 vítreo de menor temperatura del material a un valor inferior que ocurre en la zona de transición al estado elastomérico (o gomoso) de mayor temperatura.

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 0°C. Así, aun que un valor bajo de Tg simplemente implica que la transición de dicho revestimiento de su estado gomoso al vítreo 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 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 entran en 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 entren en 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... [Seguir leyendo]

1. Una fibra óptica que comprende: a) una porción interna (101) de vidrio; b) una primera capa (102) de revestimiento de un primer material polimérico que rodea dicha porción (101) de vidrio; y c) una segunda capa

(103) de revestimiento de un segundo material polimérico que rodea dicha primera capa (102) de revestimiento, en la que dicho primer material polimérico tiene una temperatura de endurecimiento inferior a 10°C, un módulo de tracción de equilibrio inferior a 1, 3 MPa, en la que dicha primera capa (102) de revestimiento tiene un grosor entre 18 !m y 28 !m y en la que dicha segunda capa (103) de revestimiento tiene un grosor entre 10 !m y 20 !m.

2. Una fibra óptica según la reivindicación 1 en la que el grosor de la primera capa (102) de revestimiento es d.

2. 23 !m.

3. Una fibra óptica según las reivindicaciones 1 o 2 en la que el grosor de la segunda capa (103) de revestimiento es de 15 !m.

4. Una fibra óptica según la reivindicación 1 en la que el primer material polimérico tiene un módulo de tracción de equilibrio no inferior a aproximadamente 0, 5 MPa.

5. Una fibra óptica según la reivindicación 1 en la que el primer material polimérico tiene una temperatura de endurecimiento inferior a -12°C.

6. Una fibra óptica según la reivindicación 1 en la que el primer material polimérico tiene una temperatura de transición vítrea no superior a aproximadamente -30°C.

7. Una fibra óptica según la reivindicación 6 en la que la temperatura de transición vítrea no es superior a aproximadamente -40°C.

8. Una fibra óptica según la reivindicación 6 en la que la temperatura de transición vítrea no es superior a aproximadamente -50°C.

9. Una fibra óptica según la reivindicación 1 en la que el primer material polimérico tiene:

d) una temperatura de endurecimiento (Th) entre -10°C y aproximadamente -20°C y un módulo medido a dicha Th inferior a 5, 0 MPa; o

e) una temperatura de endurecimiento (Th) entre -20°C y aproximadamente -30°C y un módulo medido a dicha Th inferior a 20, 0 MPa; o

f) una temperatura de endurecimiento (Th) inferior a aproximadamente -30°C y un módulo medido a dicha Th inferior a 70, 0 MPa.

10. Una fibra óptica según la reivindicación 1 en la que el primer material polimérico tiene:

a) una temperatura de endurecimiento (Th) entre -10°C y aproximadamente -20°C y un módulo medido a dicha Th inferior a 4, 0 MPa; o

b) una temperatura de endurecimiento (Th) entre -20°C y aproximadamente -30°C y un módulo medido a dicha Th inferior a 15, 0 MPa; o

c) una temperatura de endurecimiento (Th) inferior a aproximadamente -30°C y un módulo medido a dicha Th inferior a 50, 0 MPa.

11. Una fibra óptica según la reivindicación 1 en la que dicho segundo material polimérico tiene un módulo E’ a 25°C entre aproximadamente 1000 MPa y aproximadament e 2000 MPa.

12. Una fibra óptica según la reivindicación 1 en la que dicho segundo material polimérico tiene una temperatura de transición vítrea superior a aproximadamente 30°C.

13. Una fibra óptica según la reivindicación 12 en la que dicha temperatura de transición vítrea es superior a 40°C.

14. Una fibra óptica según la reivindicación 12 en la que dicha temperatura de transición vítrea es superior a aproximadamente 50°C.

15. Una fibra óptica según la reivindicación 1 en la que dicho primer material polimérico es obtenido 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.