具体实施方式

这里参照附图说明了多个方面和特征。阐述细节以提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员将显而易见的是，可以在没有一些或所有这些具体细节的情况下实践或执行所公开的光纤带和制造光纤带的方法。作为另一示例，作为一个实施方式的一部分公开的特征可以在另一实施方式中使用以产生又一实施方式。有时，没有详细说明众所周知的方面，以避免不必要地使本公开模糊。因此，该详细说明不应以限制的意义来理解，该详细说明的意图是其它实施方式也在本公开的主旨和范围内。

在第一方面中，本发明包含生产光纤带的方法。该方法有助于在制造光纤带期间的更快的线速度。

如图1至图2中所绘的过程示意图所示，将多根光纤(例如，12或24根光纤)配置到纵向光纤组件10中。例如，多根光纤11被引入(例如，给送到模具(die)19中)以提供多根光纤11基本平行并且分别彼此相邻的纵向光纤组件10。通常，纵向光纤组件10是光纤之间没有粘合并且在相邻的光纤之间具有间隙或槽的基本平行的光纤的松散配置。当采用聚集模具19排列光纤时，松散的光纤的进入速度与纵向光纤组件的离开速度相同。

如图3至图4中所绘，示例性光纤组件10包括以使得光纤11基本上彼此平行的方式并排配置的多根光纤11。包括组分玻璃纤维12和一个或多个周围覆层13的各光纤11均可以与相邻的光纤11紧密地间隔开或邻接，但是通常不应沿着光纤组件10的长度彼此交叉。光纤组件10(和所得的光纤带)具有基本平面的(即，平坦化的)几何形状，该几何形状限定了相对窄的高度、相对宽的宽度和基本上连续的长度(例如，超过1000米，诸如5000米或更长)。

如本文中所使用的，如图3至图4所绘的光纤组件10固有地限定了上侧(即顶部)、下侧(即底部)、左边缘和右边缘。相应的上侧和下侧限定了光纤组件10(以及所得的光纤带)的主表面。本领域普通技术人员将理解的是，将光纤组件在其主横向轴线上翻转180度将使顶部和底部颠倒，因此这些术语依据坐标系在本文中可以互换使用。类似地，本领域普通技术人员将理解的是，将光纤组件偏转180度将使右边缘和左边缘颠倒，因此这些术语依据坐标系在本文中可互换使用。因此，如本文所使用的，诸如“第一侧”和“相反的第二侧”的术语是指光纤组件10(以及所得的光纤带)的相应的上侧和下侧，或者反之亦然，这取决于参照系。

如图3至图4所示，光纤11平行并且彼此相邻地配置在平面中。这样，光纤组件的标称宽度w反映了光纤的数量n和直径d(即)。通常，各光纤均具有基本上圆形的截面，并且光纤带中的所有光纤都具有基本上相同的标称直径。在示例性实施方式中，光纤组件的宽度w在大约2毫米到10毫米之间(例如，在2毫米到6毫米之间)。实际上，虽然相邻的光纤之间可能存在一些小间隙，但是光纤基本上彼此邻接。所得光纤带的宽度对应于光纤组件的宽度w。参照图4。

在示例性实施方式中，各光纤的直径d在240微米到260微米之间，更通常地为约250微米。可替代地，光纤可以具有减小的直径d，诸如在大约180微米到230微米之间。在示例性实施方式中，光纤组件包括六到三十六根光纤(包括六和三十六)，诸如十二到二十四根光纤(包括十二和二十四)。

在处理期间，纵向光纤组件10以线速度v前进，通常以大于每分钟150米(例如，大于每分钟200米、诸如大于每分钟300米)的线速度前进。在一些示例性实施方式中，纵向光纤组件10以每分钟400至700米之间(例如，每分钟大约500至600米之间)的线速度v前进。当光纤组件10经过分配器单元20附近(例如经过其下方)时，粘合材料(例如，可固化的粘接剂)作为粘接剂熔接道15经由分配喷嘴21被分配到光纤组件的主表面(例如，光纤组件的上平面)。

在示例性实施方式中，分配喷嘴21以循环频率r(即，绕中心轴线完成旋转的周期)绕中心轴线以恒定速度(即，恒定的轨道角速度)旋转。通过控制光纤组件的线速度v与分配喷嘴的循环频率r之间的关系，横过光纤组件的平面地实现近乎正弦曲线图案的粘合材料(例如，基本上连续的粘接剂熔接道15)。参照图5。

通常，控制光纤组件的线速度v和分配喷嘴的循环频率r以实现至少大约50毫米的节距v/r，诸如50至400毫米之间(例如，75至300毫米之间)的节距v/r。在另一示例性实施方式中，控制光纤组件的线速度v和分配喷嘴的循环频率r以实现90至110毫米的节距v/r，诸如大约100毫米(例如，100毫米+/-0.2毫米)的节距v/r。在这点上，节距是涂布到光纤组件的粘接剂熔接道的重复图案的长度(例如，在所得的光纤带中熔敷的粘合材料的扭曲正弦曲线图案的重复长度)。参照图5。

另外，节距v/r与光纤组件的宽度w之比通常为至少6(例如，至少8)，诸如对于24支光线组件来说节距v/r为至少50毫米，光纤组件宽度w为大约6毫米。更通常地，节距v/r与光纤组件宽度w之比为至少大约12且小于大约150(例如，大约15或20或更高，诸如在大约25至75之间)。在示例性实施方式中，节距v/r与光纤组件的宽度w之比在大约30至40之间，诸如对于宽度w为大约3毫米的12支光纤组件。

在可替代的实施方式中，分配喷嘴21以循环频率r以可变速度(即，可变的轨道角速度)绕中心轴线旋转。在一些情况下，改变分配喷嘴21的轨道速度可以减少不均匀粘合的发生，诸如，如果粘接剂熔接道15形成过度的摆线图案(例如，如果节距v/r较短)，则可能发生不均匀粘合。使分配喷嘴21以可变的轨道角速度旋转可以增强所产生的扭曲正弦曲线图案(例如，通过减小粘接剂熔接道的类摆线性质)，或者可以在相邻的光纤之间产生直线形粘接剂熔接道。例如，当分配喷嘴21位于光纤组件10的外边缘部上方以改变摆线过渡时，轨道角速度可以改变(例如，轨道角速度可以减慢以延长摆线图案中的波谷和/或可以增加以缩短摆线图案中的弧形波峰)，或者当分配喷嘴21位于光纤组件10中的槽上方时，分配喷嘴21可以暂停其圆形轨道，以形成细长的直线状粘接剂熔接道。类似地，轨道角速度可能会横过光纤组件10的中心部变慢以产生椭圆运动，这可以实现用于粘接剂的正弦曲线熔敷的不同图案。在可替代实施方式中，圆形轨道本身可以被拉长(例如，椭圆形轨道)，以有助于更正弦曲线且较少摆线的粘接剂熔接道的熔敷。

通常地，分配喷嘴的轨道的中心轴线居中地位于光纤组件的中线(w/2)上方(或对应于光纤组件的中线)(例如，该中心轴线与所得的光纤带的中间纵向轴线基本上相交)。参照图2。在这方面，对于12光纤带，中线对应于第六和第七根光纤之间的纵向槽，对于24光纤带，中线对应于第十二和第十三根光纤之间的纵向槽。在示例性实施方式中，分配喷嘴21在直径基本上对应于纵向光纤组件10的宽度w的轨道中绕中心轴线旋转。以这种方式，在光纤组件的至少一个主表面(例如，上平面)上将粘合材料涂布为粘接剂熔接道15。在相关实施方式中，分配器喷嘴21在直径基本上对应于两个最外侧光纤之间的横向距离(w-2d)的轨道中绕中心轴线旋转。如本领域普通技术人员将理解的，该横向距离(w-2d)是光纤组件中的最外侧槽之间的间距。参照图2。

通常地，粘合光纤组件中的相邻光纤的粘接剂熔接道横过光纤组件的宽度形成扭曲的正弦曲线图案，扭曲的正弦曲线图案的峰谷幅度基本上在(i)两个最外侧光纤之间的横向距离(w-2d)和(ii)光纤组件的宽度w之间。

如本文所使用的，如“基本上对应于宽度”和“基本上对应于横向距离”的术语是指分配喷嘴的运动和/或通常延伸至光纤组件中的最外侧的相反光纤(例如，光纤组件的相反边缘部)的对应的粘接剂熔敷图案。

具有在光纤带内固定(粘附)光纤的一个基本连续的粘接剂熔接道或一系列不连续的熔接道均在本公开的范围内。在示例性实施方式中，一个或多个粘接剂熔接道配置在光纤组件的仅一侧(即，第一侧)。例如，一个或多个粘接剂熔接道配置在光纤组件的仅一个主表面上，通常配置在光纤组件的上表面(即，当光纤以带状方式配置而不是卷起时)。正如指出的那样，光纤组件可以看作是限定了上表面、下表面和两个侧边缘的带状组件。上表面和下表面(即，各主表面)不是完全平坦的，这是因为上表面和下表面由基本上平行配置的光纤形成。这样，上表面和下表面在相邻光纤之间具有平行的纵向槽。本领域普通技术人员将理解的是，在实践中光纤可能不是完全平行而是基本平行。

粘接剂熔接道通常遵循扭曲的正弦曲线图案以粘合光纤带内的相邻光纤。在一些示例性实施方式中，当分配喷嘴位于光纤组件中的槽上方时，分配喷嘴可以暂停其轨道，以将粘合材料熔敷为具有相应槽的纵向直线形的粘接剂熔接道。在示例性实施方式中，粘接剂熔接道形成一种线，其具有在60至120dtex之间诸如在75至110dtex之间的每10000米质量(以克为单位)。

已经观察到，根据本公开，从在平行于平面光纤组件的平面中旋转的喷嘴分配粘合材料有助于制造间歇粘合的光纤带期间的更快的线速度。在这方面，示例性分配喷嘴由经由伺服马达(例如，使用带轮系统)在大致圆形的轨道中旋转的金属套筒中心处的毛细管制成。这种构造减少了由通常与往复式喷嘴一起使用的常规往复式曲轴的线性运动可能引起的不期望的振动，并且避免了使用常规往复式曲轴可能发生的粘合材料的重叠和/或不均匀分布。确实，已经观察到，使用本文公开的旋转喷嘴有助于实现每分钟400至700米的线速度v，这是利用传统往复式曲轴系统所能达到的线速度的大约4至5倍。

如所指出的，在示例性实施方式中，控制光纤组件的线速度v和分配喷嘴的循环频率r以实现大约100毫米(例如100毫米+/-0.2毫米)的节距v/r。已经观察到，该节距基本上横过具有大约6毫米的宽度w的24支光纤组件的宽度实现近乎正弦曲线图案(例如，在光纤带的平坦侧上，熔接道从一个边缘部延伸到相反的边缘部并沿着光纤组件的长度重复其自身)。在这方面，使用这种旋转喷嘴会产生扭曲的正弦曲线图案，该图案重复地形成(i)光纤组件的一个边缘部处的波峰和(ii)光纤组件的相反边缘部处的波谷，其中扭曲的正弦曲线波峰和扭曲的正弦曲线波谷具有不同的相应形状。已经观察到，较高的节距v/r与光纤组件的宽度w之比(诸如对于具有大约3毫米的宽度w的12支光纤组件大约在30至35之间)实现的近乎正弦曲线形状在峰谷之间具有可容忍的扭曲。

如本文中所使用的，术语“基本上横过宽度”等指的是沿着光纤组件的粘接剂熔敷图案延伸到光纤组件中的最外侧的相反的光纤。如本领域普通技术人员将理解的，设置在光纤组件的“基本上横过宽度”的粘接剂熔接道粘合相邻的光纤以形成光纤带。

已经观察到，较低的节距v/r与宽度w之比产生不期望的摆线图案的粘接剂熔接道熔敷。例如，如果节距v/r太短(例如，对于12支光纤组件，小于50毫米左右)，则旋转喷嘴产生不期望的摆线图案。过度摆线的粘合图案在光纤之间产生不均匀的粘接剂粘合(例如，光纤带的一个边缘部比另一边缘部具有更多的粘合)，并且所得的光纤带变得太硬，从而妨碍了空间中的最佳折叠(例如，三轴折叠)。

在不受任何理论束缚的情况下，以下分析为经由旋转喷嘴实现粘接剂熔接道的良好的扭曲的正弦曲线图案提供了额外的见解：

来自以循环频率r绕中心轴线以恒定的轨道角速度旋转的喷嘴的对以线速度v前进的纵向光纤组件的熔敷图案取决于两个不同的运动。旋转喷嘴的方程式如下：

xⁿ(t)＝A·sin(t*ω)

yⁿ(t)＝A·cos(t*ω)

其中，A是旋转喷嘴的绕中心轴线的圆形轨道的半径(在此称为“偏心距”)。还应该考虑纵向光纤组件的线性运动：

x^r(t)＝v*t

分配到光纤组件上的粘接剂熔接道的所得形状是这些分量的叠加：

x(t)＝xⁿ+x^r＝A·sin(t*ω)+v*t

y(t)＝xⁿ＝A·cos(t*ω)

因此，光纤组件的前进仅影响形状的X分量。旋转喷嘴的速度必须与光纤组件的线速度v相关联，并且这是通过引入带节距P、光纤带的对应于整个喷嘴旋转的长度(即P＝v/r)来实现的。通过使用这种关系，可以从光纤组件的线速度v(例如，计算作为线速度的函数的角速度)推导出喷嘴的所需角速度如下：

此外，通过使光纤组件的线速度v和分配喷嘴的循环频率r同步，可以使用光纤带长度L将时域移至空间域(即，通过替换v·t)：

这些方程式(以上)可用于绘制熔敷在光纤带上的用于不同带节距长度(P)的熔接道形状。如果实现了同步系统，则无论光纤组件的线速度v如何，都将维持相应的熔接道形状。总之，旋转喷嘴的角速度不仅在稳态操作期间而且在斜升和斜降(即启动和关闭)期间都与光纤组件的线速度v同步。

期望在光纤带上实现纯正弦熔覆形状。这将在Y上仅包含正弦函数(或余弦函数)，而在X上仅包含带前进量。然而，X上存在正弦函数，这会引起光纤带上的扭曲的正弦熔覆形状。为了评估扭曲的大小，可以计算喷嘴的水平振荡(即轨道直径)与光纤组件的对应于该振荡的长度(即半节距，即P/2＝v/2r)之间的扭曲比k。扭曲比k越低，则熔覆形状越接近纯正弦熔覆形状。

喷嘴的水平振荡是偏心距A的两倍(即，A是绕中心轴线旋转的喷嘴轨道的半径)。正弦函数在半个旋转中从其最大值变为其最小值，因此光纤组件的与该喷嘴振荡相对应的长度为半个节距(即P/2＝v/2r)。因此，扭曲比k被定义如下：

表1(以下)提供了各种带节距相对于具有从中心轴线测得的1.5毫米轨道半径的分配喷嘴的扭曲比k：

表1

表2(以下)提供了各种带节距相对于具有从中心轴线测量的3.0毫米轨道半径的分配喷嘴的扭曲比k：

表2

在示例性实施方式中，以100cP至1000cP之间，通常为100cP至400cP之间的粘度涂布形成粘接剂熔接道的粘合材料。这允许足够的粘性物质填充相邻光纤之间的槽，并且将产生(例如，在固化之后)具有较光滑的带熔接道的光纤带，从而减小了在卷绕或折叠时光纤带中可能的应力。如果粘度太低，则材料太稀且流淌，并且粘接剂将在光纤之间过度流动而不能形成稳定的粘合。可以使用带有RV1主轴的DV-II型Brookfield数字旋转粘度计在10rpm下测量粘度。可以在例如23℃和/或30℃和/或40℃和/或50℃和/或60℃的几种不同的温度下测量粘度，以确定用于涂布粘合材料(例如，可固化树脂材料)的最佳温度。

在示例性实施方式中，形成粘接剂熔接道的粘合材料被加热并在高达60℃(例如，大约23℃和60℃之间)的温度下涂布。如果在制备光纤带期间使用较高的温度，则光纤中可能发生热应力，从而导致衰减(例如，在1310纳米、1550纳米和/或1625纳米的波长处)。

在示例性实施方式中，分配喷嘴可以将液体粘合材料以细小液滴的形式输送至前进的光纤组件。由于表面张力，液体粘合材料(如果以足够的频率以足够的液滴形式提供)将一起流动以形成基本连续的粘接剂熔接道。

关于生产光纤带的方法，配置在纵向光纤组件10中的各光纤11从其中心到其外围包括玻璃芯、玻璃包层和一个或多个覆层，诸如底覆层、次覆层和可选的墨层(例如，连续包围次覆层的墨层)。本领域普通技术人员将理解底覆层、次覆层和墨层的不同种类以及其结构和厚度。本申请特此通过引用并入共同拥有的美国专利No.8,265,442“抗微弯曲光纤(Microbend-Resistant Optical Fiber)”和美国专利No.8,600,206“直径减小的光纤(Reduced-Diameter Optical Fiber)”。

在示例性实施方式中，各光纤11还包括牺牲性外层，该牺牲性外层有助于在不损坏光纤主要结构部件的情况下使光纤从光纤带分离。因此，本申请特此通过引用并入共同拥有的美国专利申请公开No.US 2019/0250347 A1，其公开了牺牲性外释放层在光纤带中的使用(例如，采用第一和第二可固化树脂，诸如可固化的紫外线树脂)。

在示例性实施方式中，多根光纤的牺牲性外层包括部分固化的第一可固化树脂。例如，在推进(或配置)多根光纤以提供纵向光纤组件之前，多根光纤中的各光纤的外层的第一可固化树脂被部分地固化至85％和95％之间的表面固化度，诸如88％和92％之间的表面固化度(例如，大约90％固化)，以提供具有部分固化的第一可固化树脂的外层的光纤。

在其它示例性实施方式中，多根光纤的牺牲性外层包括基本上完全固化的第一可固化树脂。例如，在给送(或配置)多根光纤以提供纵向光纤组件之前，多根光纤中的各光纤的外层的第一可固化树脂基本上被完全固化至95％或更大的表面固化度，以提供具有基本上完全固化的第一可固化树脂的外层的光纤。

在可替代的示例性实施方式中，多根光纤的牺牲性外层包括完全固化的第一可固化树脂。

在示例性实施方式中，外层(即，由第一可固化树脂固化时形成的牺牲性释放层)的厚度在2微米至10微米之间，诸如在3微米至5微米之间，或更通常地，在5微米至10微米之间。在另一示例性实施方式中，牺牲性外层本身可以构成墨层。

通常，如果光纤11包括由第一可固化树脂形成的牺牲性外层，则粘合材料是第二可固化树脂，因此分配喷嘴21将第二可固化树脂(例如，可固化粘接剂)分配到形成光纤的(以及由此也是光纤组件的)牺牲性外层的第一可固化树脂上。此后，带有基本上横过光纤组件的宽度形成扭曲正弦曲线图案的粘接剂熔接道的光纤组件通过固化站22以固化第二可固化树脂，并且如果第一可固化树脂未完全固化(例如，部分固化或基本上完全固化)，则进一步固化第一可固化树脂。参照图1。如所指出的，扭曲的正弦曲线图案通常会沿着光纤组件的长度重复自身。例如，示例性固化站22可以发射紫外线(UV)辐射，以固化第二可固化树脂的粘接剂熔接道并进一步固化用于光纤的外层的部分固化的第一可固化树脂(或基本上完全固化的第一可固化树脂)。在一些实施方式中，在作为光纤的牺牲性最外覆层的第一可固化树脂和通常涂布到光纤组件作为一个或多个粘接剂熔接道的第二可固化树脂之间形成连接(例如，诸如经由共价键的化学偶联)。

通过非限制性说明，在第一可固化树脂被部分固化的情况下，第一可固化树脂和第二可固化树脂的同时固化增强第二可固化树脂和光纤的第一可固化树脂之间的粘合强度。相反地，在第一可固化树脂基本上完全固化而几乎不可能进一步固化的情况下，第二可固化树脂的后续固化降低第二可固化树脂与光纤的第一可固化树脂之间的粘合强度。第一可固化树脂和第二可固化树脂之间的相对偶联强度影响光纤带的坚固性以及光纤可以从光纤带分离的容易性。

将形成光纤的外层的部分固化的第一可固化树脂(或基本上完全固化的第一可固化树脂)固化到形成熔接道的第二可固化树脂看起来影响了光纤带的坚固性和光纤从光纤带分离的容易性。在所得的光纤带中，去除光纤时的失效点优选地发生在(i)粘接剂熔接道(即，由第二可固化树脂固化时形成)内；(ii)粘接剂熔接道(即，由第二可固化树脂固化时形成)和牺牲性外层(即，由第一可固化树脂固化时形成)之间的界面处；(iii)牺牲性外层本身(即，由第一可固化树脂固化时形成)内或(iv)在牺牲性外层(即，由第一可固化树脂固化时形成)和次覆层(或可选的墨层，如果存在)之间的界面处。如所指出的，光纤的外层(即，由第一可固化树脂固化时形成)可以被认为是有助于光纤从光纤带分离而不会损坏光纤的主要结构部件的牺牲性释放层，该主要结构部件即玻璃芯、玻璃包层、底覆层、次覆层和可选的墨层(如果存在)。

当将光纤从光纤带上剥离或以其它方式去除时，不应对光纤的主要结构造成损坏。为了保持光纤的完整性，不期望的是，在光纤剥离期间例如在可选的墨层内、次覆层内或次覆层与底覆层的界面处出现失效点或破裂点。这种剥离失效可以认为是对光纤的不可接受的损坏。

根据本发明的光纤带可以用于形成光缆单元和光缆。示例性光缆单元具有24个带，每个带12根光纤。这种光缆单元将288根光纤组装成高光纤密度。因此，在另一发明方面中，本发明包括一种光缆单元，该光缆单元包括被聚合物护套包围的(同样根据本发明的)一个或多个光纤带。本发明还包括一种光缆，其包括根据本发明的一个或多个光纤带或光缆单元。

为了补充本公开，本申请通过引用将以下共同转让的专利、专利申请公开和专利申请全部并入：美国专利No.7,623,747“单模光纤(Single Mode Optical Fiber)”；美国专利No.7,889,960“弯曲不敏感的单模光纤(Bend-Insensitive Single-Mode OpticalFiber)”；美国专利No.8,145,025“具有减小的弯曲损耗的单模光纤(Single-Mode OpticalFiber Having Reduced Bending Losses)”；美国专利No.8,265,442“抗微弯曲光纤(Microbend-Resistant Optical Fiber)”；美国专利No.8,600,206“直径减小的光纤(Reduced-Diameter Optical Fiber)”；美国专利No.10,185,105“柔性光纤带(FlexibleOptical-Fiber Ribbon)”；国际公开No.WO 2019/011417 A1(2019年1月17日公开)；国际公开No.WO 2019/011418 A1(2019年1月17日公开)；国际公开No.WO 2019/137627A1(2019年7月18日公开)；以及国际公开No.WO 2019/137628 A1(2019年7月18日公开)。

本领域普通技术人员通过研究附图、公开和所附权利要求，可以在实践本发明时理解和实现所公开的实施方式的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤。除非另有说明，否则数值范围旨在包括端点。

在本公开的范围内，术语“基本上”、“大约”、“近似”等中的一个或多个术语限定前述公开的各形容词和副词，以提供广泛披露。作为示例，相信本领域普通技术人员将容易理解，在本公开的特征的不同实施中，合理的不同的工程公差、精度和/或准确性可以适用并且适合于获得期望的结果。因此，相信本领域普通技术人员将容易理解术语“基本上”、“大约”、“近似”等在本文中的使用。

术语“和/或”的使用包括一个或多个相关联地列出的项目的任何和所有组合。附图是示意性表示图，因此不一定按比例绘制。除非另有说明，否则已在一般性和说明性意义上使用了特定术语，而不是出于限制的目的。

虽然本文已经公开了各个方面、特征和实施方式，但是其它方面、特征和实施方式对于本领域普通技术人员将是显而易见的。各个公开的方面、特征和实施方式是出于说明的目的，而不旨在限制。意图是本发明的范围至少包括所附权利要求及其等同物。