ES2537295T3 - Procedimiento de control de pérdidas de atenuación inducidas por microcurvatura en una fibra óptica - Google Patents

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

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Abstract

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.

Description

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En la actualidad se venden en el mercado fibras de compensación de la dispersión, por ejemplo con el nombre comercial de Vascade™ S1000, de Corning, o UltraWave™ IDF, de OFS, o Módulos de Compensación de la Dispersión, de OFS.
Las fibras de compensación de la dispersión son adecuadas para compensar la dispersión cromática acumulada a lo largo del conducto óptico que tiene una dispersión positiva. Pueden clasificarse en dos familias: una para la compensación concentrada en módulos compactos y la otra para la compensación distribuida en forma de cable.
Las fibras de compensación de la dispersión se caracterizan porque la dispersión a 1550 nm está por debajo de -20 ps/nm/km, preferentemente inferior a -30 ps/nm/km.
En la técnica, la primera derivada de la dispersión cromática con respecto a la longitud de onda es denominada pendiente de dispersión. Para compensar también la pendiente de la línea de transmisión, la pendiente de dispersión de la DCF es preferentemente negativa.
La primera familia de DCF está caracterizada porque la dispersión a 1550 nm está por debajo de -80 ps/nm/km, preferentemente por debajo de -100 ps/nm/km y más preferentemente por debajo de -120 ps/nm/km.
La segunda familia de DCF está caracterizada porque la dispersión a 1550 nm está por debajo de -20 ps/nm/km, preferentemente por debajo de -40 ps/nm/km y más preferentemente por debajo de -60 ps/nm/km.
El área efectiva a 1550 nm está por encima de aproximadamente 15 μm2, preferentemente por encima de aproximadamente 20 μm2, más preferentemente por encima de 25 μm2.
Preferentemente, el perfil del índice de refracción usado para las fibras de DCF comprende un núcleo y un recubrimiento, comprendiendo el núcleo, además, un segmento central que tiene una diferencia de índice de refracción positiva con respecto al recubrimiento, un primer segmento anular que tiene una diferencia de índice negativa y un segundo segmento anular que tiene una diferencia de índice positiva.
Dado que la sensibilidad a la microcurvatura de la DCF aumenta típicamente con el aumento del valor de dispersión, puede apreciarse que el procedimiento de la invención es particularmente ventajoso cuando es aplicado a este tipo de fibra óptica. Al aplicar el procedimiento de la invención a la DCF, el creador de la fibra puede aprovechar, de hecho, la menor sensibilidad a la microcurvatura al reducir la dispersión de la DCF mientras mantiene las restantes propiedades ópticas de la fibra sustancialmente iguales. En particular, para un corte, un área efectiva y una relación entre dispersión y pendiente dados, se permite que el creador de la fibra disminuya la dispersión a 1550 nm mientras sigue manteniendo rendimientos de microcurvatura aceptables.
Un ejemplo adicional de aplicación ventajosa del procedimiento de la invención es con una fibra óptica multimodo.
En la actualidad se venden en el mercado fibras multimodo, por ejemplo con el nombre comercial de Infinicor®, de Corning, o GLight™, de Alcatel.
Las fibras multimodo han encontrado una aplicación ventajosa en redes de área local y en enlaces de corto alcance, típicamente por debajo de 1 km. El diámetro típico del núcleo está entre 50 μm y 65 μm.
Las fibras multimodo se ven fuertemente afectadas por el fenómeno de la microcurvatura debido al acoplamiento de modo entre los diferentes modos de propagación de la fibra. Así, el procedimiento de la invención proporciona a estas fibras una mayor resistencia a las pérdidas inducidas por la microcurvatura cuando se colocan en un cable.
Un ejemplo adicional de aplicación ventajosa del procedimiento de la invención es con una fibra de diámetro reducido, en particular un grosor reducido de revestimiento.
El ahorro de espacio se está convirtiendo en un asunto vital en las aplicaciones de telecomunicaciones. Por ejemplo, en el entorno de redes de distribución, la disponibilidad de cables con mayor número de fibras o de cables de tamaño reducido sería muy ventajoso para enfrentarse a la necesidad de conectar a un gran número de usuarios con la limitación del uso de conductos preexistentes de diversos tipos. Otro ejemplo de ventaja de una fibra de diámetro reducido y, en consecuencia, de cable de diámetro reducido puede estar representado por los cables aéreos. En esta aplicación, es obligatorio reducir el peso total de los cables y su resistencia al viento.
Sin embargo, debe hacerse notar que mientras se intentan reducir las dimensiones y el peso totales de la fibra, es importante garantizar la plena compatibilidad con las fibras existentes. Por lo tanto, la solución preferente consiste en que la fibra tenga una porción vítrea de 125 μm de diámetro (es decir, similar al de las fibras convencionales), recubierta por capas de revestimiento que tengan un grosor total reducido, por ejemplo para un diámetro externo global menor o igual a 210 μm.
Con referencia a la fig. 1, el grosor de la capa 102 de revestimiento primario está entre aproximadamente 18 μm y 28 μm, preferentemente de aproximadamente 22-23 μm, mientras que el grosor del revestimiento secundario 103 está entre aproximadamente 10 μm y aproximadamente 20 μm, preferentemente de aproximadamente 15 μm.
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Los productos de ácidos dímeros también contendrán normalmente una proporción de ácidos trímeros (por ejemplo, ácidos C-54 cuando se usan ácidos C-18 de partida), posiblemente incluso oligómeros más elevados y también pequeñas cantidades de ácidos monómeros. Hay disponibles varios grados diferentes de ácidos dímeros en fuentes comerciales, y estos difieren entre sí, fundamentalmente, en la cantidad de fracciones de ácidos monobásicos y trímeros y en el grado de insaturación.
Habitualmente, los productos de ácidos (o ésteres) dímeros se insaturan tal como se forman inicialmente, lo que podría ser perjudicial para su estabilidad oxidativa, al proporcionar sitios para el reticulado o la degradación, resultando así en cambios en las propiedades físicas de las películas de revestimiento con el paso del tiempo. Por lo tanto, resulta preferible (aunque no esencial) usar productos de ácidos dímeros que hayan sido hidrogenados para eliminar una proporción sustancial de los enlaces dobles que no han reaccionado.
En la presente memoria se usa la expresión “ácido dímero” para referirse de forma colectiva tanto al propio material diácido como a los derivados formadores de ésteres del mismo (tales como los ésteres de alquilo inferiores), que actuarían como un componente ácido en la síntesis de poliéster, e incluye (si está presente) cualquier trímero o monómero.
Preferentemente, el poliol de poliéster basado en ácidos dímeros tiene de media un peso molecular promedio en número que oscila entre 1.000 y 13.000, más preferentemente que oscila entre 1.500 y 8.000, aún más preferentemente entre 2.000 y 6.000, y más preferentemente aún entre 2.500 y 4.500.
Se dan ejemplos de estos polioles de poliéster basados en ácidos dímeros en el documento EP 0 539 030 B1, polioles que son incorporados en la presente memoria por referencia. Pueden mencionarse como productos disponibles comercialmente Priplast 3190, 3191, 3192, 3195, 3196, 3197, 3198, 1838, 2033 (fabricados por Uniqema) y similares.
La proporción entre polipropilenglicol y poliol de poliéster basado en ácidos dímeros en el oligómero puede oscilar entre 1:5 y 5:1, oscilando preferentemente entre 1:4 y 4:1, y oscilando más preferentemente entre 1:2 y 2:1; aún más preferentemente, el polipropilenglicol y el poliol de poliéster basado en ácidos dímeros están presente en una proporción equimolar.
Dados como ejemplos de poliisocianato (B) figuran diisocianato de 2,4-tolileno, diisocianato de 2,6-tolileno, diisocianato de 1,3-xileneno, diisocianato de 1,4-xileneno, diisocianato de 1,5-naftaleno, diisocianato de m-fenileno, diisocianato de p-fenileno, diisocianato de 3,3’-dimetil-4,4’-difenilmetano, diisocianato de 4,4’-difenilmetano, diisocianato de 3,3’-dimetilfenileno, diisocianato de 4,4’-bifenileno, diisocianato de 1,6-hexano, diisocianato de isoforona, metilenbis (4-ciclohexilisocianato), diisocianato de 2,2,4-trimetilhexametileno, bis(2-isocianatoetil)fumarato, diisocianato de 6-isopropil-1,3-fenilo, diisocianato de 4-difenilpropano, diisocianato de difenilmetano hidrogenado, diisocianato de xileneno hidrogenado, diisocianato de tetrametil xileneno, isocianato de lisina y similares. Estos compuestos de poliisocianatos pueden ser usados ya sea individualmente o en combinaciones de dos o más. Los isocianatos preferentes son el diisocianato de tolileno, el diisocianato de isoforona y el metilenbis (4ciclohexilisocianato). Los más preferentes son los compuestos de poliisocianato de base completamente alifática, como el diisocianato de isoforona y el metilenbis (4-ciclohexilisocianato).
Ejemplos del acrilato (C) que contiene un grupo hidroxilo incluyen (met)acrilatos derivados de ácido (met)acrílico y epoxi y (met)acrilatos que comprenden óxidos de alquileno, más en particular, 2-hidroxietil(met)acrilato, 2hidroxipropilacrilato y 2-hidroxi-3-oxifenil(met)acrilato. Se prefieren los grupos acrilato-funcionales a los metacrilatos.
La relación entre el poliol (A) [comprendiendo (A1) y (A2) dicho poliol (A)], el poliisocianato (B) y el acrilato (C) que contiene un grupo hidroxilo usados para preparar el acrilato de uretano se determina para que se usen de 1,1 a 3 equivalentes de un grupo isocianato incluido en el poliisocianato y de 0,1 a 1,5 equivalentes de un grupo hidroxilo incluido en el (met)acrilato que contiene un grupo hidroxilo para un equivalente del grupo hidroxilo incluido en el poliol.
Preferentemente, el peso molecular promedio en número del oligómero de (met)acrilato de uretano usado en la composición de la presente invención está en el intervalo de 1200 a 20.000 y, más preferentemente, entre 2.200 y
10.000. Si el peso molecular promedio en número del (met)acrilato de uretano es inferior a 100, la composición de resina tiende a solidificarse; por otra parte, si el peso molecular promedio en número es superior a 20.000, la viscosidad de la composición se vuelve elevada, haciéndose difícil el manejo de la composición.
El oligómero de (met)acrilato de uretano es usado preferentemente en una cantidad del 10 al 90% en peso, más preferentemente entre el 20 y el 80% en peso, aún más preferentemente entre el 30 y el 70% en peso, y más preferentemente aún entre el 40 y el 70% en peso de la cantidad total de la composición de resina. Cuando se utiliza la composición como un material de revestimiento para fibras ópticas, el intervalo del 20 al 80% en peso es particularmente preferible para garantizar una excelente cobertura, así como una flexibilidad superior y una fiabilidad a la larga del revestimiento curado.
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Una composición curable por radiación que ha de ser aplicada en un procedimiento según la invención también puede contener uno o más diluyentes reactivos (B) que se usan para ajustar la viscosidad. El diluyente reactivo puede ser un monómero de baja viscosidad que tenga al menos un grupo funcional susceptible de polimerización cuando sea expuesto a la radiación actínica. Este grupo funcional puede ser de la misma naturaleza que el usado en el oligómero curable por radiación. Preferentemente, el grupo funcional de cada diluyente reactivo es capaz de copolimerizarse con el grupo funcional curable por radiación presente en los otros diluyentes curables por radiación
o el oligómero. Los diluyentes reactivos usados pueden ser mono y/o multifuncionales, preferentemente (met)acrilato-funcionales.
Una composición adecuada de revestimiento primario curable por radiación comprende entre aproximadamente el 1 y aproximadamente el 80% en peso de al menos un diluyente curable por radiación. Cantidades preferentes de diluyente curable por radiación incluyen entre aproximadamente el 10 y aproximadamente el 60% en peso, más preferentemente entre aproximadamente el 20 y aproximadamente el 55% en peso, aún más preferentemente oscilando entre el 25 y el 40% en peso con base en el peso total de la composición de revestimiento.
Generalmente, cada diluyente reactivo tiene un peso molecular inferior a aproximadamente 550 y una viscosidad inferior a aproximadamente 500 mPa·s.
Por ejemplo, el diluyente reactivo puede ser un monómero o una mezcla de monómeros que tenga una funcionalidad de acrilato o de éter vinílico y un resto poliéter o alquilo C4-C20. Ejemplos de diluyentes monofuncionales acrilatofuncionales son los acrilatos que contienen una estructura alicíclica tal como el acrilato de isobornilo, acrilato de bornilo, acrilato de diciclopentanilo, acrilato de ciclohexilo y similares, acrilato de 2-hidroxietilo, acrilato de 2hidroxipropilo, acrilato de 2-hidroxibutilo, metilacrilato, etilacrilato, propilacrilato, isopropilacrilato, butilacrilato, amilacrilato, isobutilacrilato, t-butilacrilato, pentilacrilato, isoamilacrilato, hexilacrilato, heptilacrilato, octilacrilato, isooctilacrilato, acrilato de 2-etilhexilo, nonilacrilato, decilacrilato, isodecilacrilato, undecilacrilato, dodecilacrilato, laurilacrilato, estearilacrilato, isoestearilacrilato, acrilato de tetrahidrofurfurilo, acrilato de butoxietilo, acrilato de etoxidietilenglicol, bencilacrilato, fenoxietilacrilato, monoacrilato de polietilenglicol, monoacrilato de polipropilenglicol, acrilato de metoxietilenglicol, acrilato de etoxietilo, acrilato de metoxipolietilenglicol, acrilato de metoxipropilenglicol, acrilato de dimetilaminoetilo, acrilato de dietilaminoetilo, acrilato de 7-amino-3,7-dimetiloctilo, monómeros de acrilato mostrados por la fórmula (1) siguiente,
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en la que R7 es un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, R8 es un grupo alquileno que tiene 2-6 y, preferentemente 2-4 átomos de carbono, R9 es un átomo de hidrógeno o un grupo orgánico que contiene 1-12 átomos de carbono o un anillo aromático, y r es un entero entre 0 y 12, y preferentemente entre 1 y 8.
De estos, para obtener un material polimérico curado que tenga una temperatura de endurecimiento adecuadamente baja y un módulo adecuadamente bajo a dicha temperatura, se prefieren monoacrilatos alifáticos sustituidos de cadena larga como, por ejemplo, decilacrilato, isodecilacrilato, tridecilacrilato, laurilacrilato y similares, y se prefieren aún más los acrilatos alcoxilados de alquilfenol, como el acrilato etoxilado y propoxilado de nonilfenol.
N-vinilpirrolidona, N-vinilcaprolactama, vinilimidazol, vinilpiridina y similares son ejemplos de diluyentes monoméricos no acrilato-funcionales.
Preferentemente, estos monómeros de N-vinilo están presentes en cantidades entre aproximadamente el 1 y aproximadamente el 20% en peso, más preferentemente inferiores aproximadamente a un 10% en peso, aún más preferentemente oscilando entre el 2 y el 7% en peso.
Según una realización preferente, el material polimérico aplicado como revestimiento primario en un procedimiento según la invención está fabricado a partir de una composición curable por radiación que comprende al menos un diluyente reactivo monofuncional (que tiene una funcionalidad de acrilato o éter vinílico), estando presente(s) dicho(s) diluyente(s) monofuncional(es) en cantidades que oscilan entre un 10 y un 50% en peso, oscilando preferentemente entre un 20 y un 40% en peso, más preferentemente entre un 25 y un 38% en peso. Preferentemente, la cantidad de diluyentes reactivos monoacrilato-funcionales oscila entre el 10 y el 40% en peso, más preferentemente entre el 15 y el 35% en peso, y más preferentemente aún entre el 20 y el 30% en peso.
El diluyente reactivo también puede comprender un diluyente que tiene dos o más grupos funcionales susceptibles de polimerización. Ejemplos de tales monómeros incluyen: diacrilatos de diol de hidrocarburos C2-C18, diviniléteres de hidrocarburos C4-C18, triacrilatos de hidrocarburos C3-C18 y los análogos de poliéteres de los mismos y similares, tales como diacrilato de 1,6-hexanodiol, triacrilato de trimetilolpropano, diviniléter de hexanodiol, diacrilato de trietilenglicol, triacrilato de pentaeritritol, diacrilato etoxilado de bisfenol-A, y diacrilato de tripropilenglicol.
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