DE2940316A1 - Durchfuehrung fuer einen optischen unterwasser-zwischenverstaerker - Google Patents

Durchfuehrung fuer einen optischen unterwasser-zwischenverstaerker

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Description

Firma KOKUSAI DENSHIN DENWA KABUSHIKI KAISHA, 2-3-2, Nishishinjuku, Shinjuku-Ku, Tokyo-To, Japan
Durchführung für einen optischen Unterwasser-Zwischenverstärker.
Die Erfindung betrifft eine Durchführung für einen optischen Unterwasser-Zwischenverstärker .
Ein optisches Unterwasserkabel unter Verwendung einer Lichtleitfaser, das im Meer ausgelegt wird, befindet sich oft in einer Tiefe von mehreren tausend Metern und ist deshalb einem Wasserdruck von mehreren hundert Atmosphären ausgesetzt. Mit Rücksicht hierauf ist bereits ein Lichtleitfaser-Unterwasserkabel vorgeschlagen worden, bei welchem die Lichtleitfaser mit einer druckfesten Schicht versehen ist, um zu verhindern, daß die Lichtleitfaser durch den hohen Wasserdruck beeinträchtigt wird. Dabei dient auch bereits die druckfeste Schicht als Speiseleitung (japanische Offenlegungsschrift Nr. 99032/76).
Die Lichtleitfaser besteht aus Quarz, Mehrkomponentenglas oder dergleichen. Sie ist deshalb zerbrechlich. Als Material für ein druckfestes Gehäuse des Zwischenverstärkers wird ein gegen Seewasser widerstandsfähiges Material verwendet, z.B. nichtrostender Stahl, Beryllium-Kupfer-Legierung oder dergleichen. Das Lichtleitfaser-Unterwasserkabel wird in einen Zwischenverstärker eingeführt, das
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sich in dem druckfesten Gehäuse des Verstärkers befindet. Dabei wird eine Durchführung verwendet, die an einer Endplatte des druckfesten Gehäuses angeordnet ist. Für die Einführung der Lichtleitfaser und einer Speiseleitung in das druckfeste Gehäuse des Verstärkers unter einem Seewasserdruck von mehreren hundert Atmosphären, ist eine Durchführung mit hoher Zuverlässigkeit erforderlich, die in der Lage ist, dem hydraulischen Druck zu widerstehen und die eine hohe elektrische Isolation und Luftdichtigkeit aufweist und die eine lange Lebensdauer hat. Ferner bewirkt die Verbindung der optischen Faser an einer Stelle einen Ubertragungsverlust, der etwa einem Kilometer Länge der Lichtleitfaser entspricht. Deshalb ist es erwünscht, eine solche Anordnung zu verwenden, die eine Verringerung der Anzahl von Verbindungen der Lichtleitfaser im Leitungsweg der Verstärkerschaltung - die Durchführung - des Lichtleitfaser-Unterwasserkabels ermöglicht.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Durchführung für einen Lichtleitfaser-Unterwasserverstärker, der die oben genannten Forderungen erfüllt.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist ein Mantelteil einer durch die Durchführung einzuführenden Lichtleitfaser mit einer Metal!beschichtung versehen. Der beschichtete Teil ist in ein Metallrohr mit kleinem Durchmesser eingesetzt, so daß zwischen der Lichtleitfaser und dem Metallrohr mit kleinem Durchmesser eine hermetische Befestigung, beispielsweise durch Weichlot, hergestellt wird. Das Metallrohr mit kleinem Durchmesser ist in eine Scheibenhülse eingesetzt, mit der es z.B. durch Hartlöten hermetisch ver-
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bunden ist. Zwischen die Scheibenhülse und einen Metallkörper, welcher die Scheibenhülse aufnimmt, ist Polyäthylen eingebracht, um eine elektrische Isolation dazwischen herzustellen und eine luftdichte Abdichtung gegen Seewasser herzustellen. An der Seite der Scheibenhülse, die dem Seewasser zugekehrt ist, oder an beiden Seiten der Scheibenhülse sind ein Isolator des Lichtleitfaser-Kabels und das oben genannte Polyäthylen miteinander verbunden, so daß beide ineinander übergehen. Der oben genannte Metallkörper ist an der Endplatte des druckfesten Gehäuses so angeordnet, daß Luftdichtigkeit gewährleistet ist.
Die Erfindung bewirkt eine äußerst zuverlässige Durchführung, welche gleichzeitig die Einführung der Speiseleitung des Lichtleitfaser-Unterwasserkabels und der Lichtleitfaser in das druckfeste Gehäuse des Zwischenverstärkers ermöglicht. Dabei ist die Durchführung von geringer Größe und von einfacher Konstruktion. Sie erfordert eine geringere Anzahl von Verbindungen der Lichtleitfaser.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Durchführung für einen Lichtleitfaser-Unterwasser-Zwischenverstärker und
Fig. 2: einen Längsschnitt, welcher den Hauptteil der Anordnung nach Fig. 1 zeigt, in vergrößertem Maßstab.
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Die in der Zeichnung dargestellte Lichtleitfaser 1 besitzt selbst eine geringe mechanische Festigkeit, und sie muß an der Einführungsstelle der Durchführung gegen die Beanspruchung aufgrund des hohen Wasserdruckes geschützt werden. Zu diesem Zweck ist an dem Lichtleitfaser-Einführungsteil der Durchführung ein Mantelteil der Lichtleitfaser 1 mit einer Metallbeschichtung 2 versehen, und es ist dieser Teil in ein Metallrohr 3 mit geringem Durchmesser eingesetzt und hierin befestigt, wodurch die Lichtleitfaser 1 geschützt wird. Der Mantelteil kann eine sehr dünne (z.B. einige Mikron) Kunststoffschicht auf der üblichen Glasmantelfläche tragen.
Bei Aufbringung der Metallbeschichtung auf die Oberfläche der Lichtleitfaser besteht eine Gefahr, daß die Metallbeschichtung sich löst oder daß die Haftung geringer wird, und zwar aufgrund eines Unterschiedes im Ausdehnungskoeffizient zwischen der Metallbeschichtung und Glas. Infolgedessen muß diesem Problem bei der Beschichtung der Lichtleitfaser 1 mit einem Metall in einer Durchführung für einen Lichtleitfaser-Unterwasser-Zwischenverstärker mit hoher Zuverlässigkeit ausreichend in Betracht gezogen werden. Die vorliegende Erfindung verwendet eine Anordnung und ein Verfahren, durch die die Metallbeschichtung auf dem Mantelteil der Lichtleitfaser, die grundsätzlich aus Glas besteht, mit hoher Zuv-erlässigkeit fest abgelagert werden kann.
Nach der Erfindung wird z.B. eine Flüssigkeit, in der ein schwer zu oxidierendes Metall, wie Silber, Platin oder dergleichen gelöst ist, auf den Mantelteil der Lichtleitfaser 1 aufgebracht, und es wird auf den Mantelteil der Lichtleitfaser Gold, Platin oder ein
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ähnliches Metall aufgebracht, um eine Primär-Schicht aus Gold, Platin oder einem ähnlichen Metall auf der Oberfläche des Mantelteiles zu bilden, und es wird dann Kupfer oder dergleichen als eine Sekundärschicht auf die Primär-Schicht aufgebracht.
Die so mit der Metallbeschichtung 2 versehene Lichtleitfaser 1 wird in das Metallrohr 3 mit geringem Durchmesser eingesetzt, und es werden die Metallschicht 2 und das Metallrohr 3 mit geringem Durchmesser hermetisch miteinander verbunden, und zwar durch Eingießen von Weichlot in den Spalt zwischen den genannten Teilen. Da in diesem Falle Gold, Platin oder dergleichen, welches die Primär-Schicht der Lichtleitfaser 1 darstellt, mit der aufgebrachten Schicht aus Kupfer oder dergleichen bedeckt ist, welches die zweite Schicht darstellt, ist es möglich, eine Diffusion von Gold oder Platin in das Weichlot zu verhindern, wodurch eine feste Lötung ermöglicht wird. Durch Ausbildung der Lichtleitfaser 1 als einheitliche Struktur mit dem Metallrohr 3 mit geringem Durchmesser, wie es oben beschrieben ist, wird ihre mechanische Festigkeit erhöht, wodurch eine folgende Behandlung der Lichtleitfaser und die Herstellung der Durchführung erleichtert wird. Ferner wird eine zusätzliche Länge (mehrere Meter) in der Lichtleitfaser vorgesehen, die sich aus dem Zwischenverstärker für die Verbindung mit einer Lichtleitfaser eines äußeren Kabels herauserstreckt. Das Weichlot benetzt gut die Schicht aus Kupfer oder dergleichen, so daß auch dann, wenn der Spalt zwischen der Metallschicht 2 der Lichtleitfaser 1 und dem Metallrohr 3 mit geringem Durchmesser sehr klein ist, das Weichlot ausreichend in den Spalt hineinläuft, um eine Verbindung über die gesamte Länge des Rohres sicherzustellen. Wenn
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deshalb die Länge des Rohres um wenigstens einige Millimeter langer gemacht wird, ist es möglich, eine ausreichende Festigkeit zu erreichen, um einer Belastung zu widerstehen, die von einem Seewasserdruck mit mehreren hundert Atmosphären ausgeht und um eine ausreichende Luftdichtigkeit zu erreichen.
Die Lichtleitfaser 1 ist mit dem Metallrohr 3 mit geringem Durchmesser bedeckt, um eine Verstärkung zu erreichen, und es ist dieses Rohr in die Scheibenhülse 4 eingesetzt und durch Lötung, z.B. Hartlötung, oder Adhäsion befestigt. Diese Lötung kann auch gleichzeitig mit der Lötung der Metallschicht 2 der Lichtleitfaser 1 mit dem Metallrohr 3 mit geringem Durchmesser durchgeführt werden. Durch das Einsetzen der Hülse 4 in den Metallkörper 8 und durch Einformen von Polyäthylen 5 zwischen diese Teile wird die die Lichtleitfaser einschließende Scheibenhülse 4 von dem Metallkörper 8 isoliert. Ferner wird es durch eine Haftverformung an einem Teil 6 der Scheibenhülse 4 und an einem Teil 7 des Metallkörpers 8 für die Verbindung des Polyäthylens 5 und der Metallteile 6 und 7 ermöglicht, das Eindringen von Dampf oder dergleichen entlang dem Spalt zwischen dem Polyäthylen 5 und dem Metallkörper 8 oder der Scheibenhülse 4 zu verhindern. Ferner wird Polyäthylen an der Stelle, an der die Zuleitungen 19 und 2O des Lichtleitfaser-Kabels und die Scheibenhülse 4 elektrische miteinander verbunden sind an beiden Seiten des Metallkörpers 8 eingeformt, wobei Polyäthylen 21 und 22, das als Isolator des Kabels dient, und das Polyäthylen
5 der vorgenannten Anordnung miteinander in Berührung gebracht werden.
Die Festigkeit einer Scheibe 16 der Scheibenhülse 4 kann gut einer
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Beanspruchung des Einführungsteiles der Lichtleitfaser aufgrund des hydraulischen Druckes widerstehen. Der so zusammengesetzte Metallkörper 8 wird in eine Höhlung 17 eingesetzt, die sich in einer Endplatte 9 des druckfesten Gehäuses befindet, und er wird durch Befestigungsmuttern 12 befestigt. Zwischen der Endplatte und dem Metallkörper 8 sind eine Dichtung 10 und O-Ringe 11 und 11' vorgesehen, um einen hohen Grad an Luftdichtigkeit zu erreichen. Es ist auch möglich, eine Luftdichtigkeit zwischen der Endplatte 9 und dem Metallkörper 8 durch eine konische Dichtung zu erreichen, bei welcher konische Metallflächen fest gegeneinander gedrängt werden. Um den Einführungsteil des Kabels gegen Biegung oder dergleichen äußere Kräfte-außeröem hydraulischen Wasserdruck -zu schützen, kann eine Flüssigkeit aus Polyisobutylen oder dergleichen zwischen eine Schutzvorrichtung 15 und einen Balg 18 eingefüllt werden.
Ferner bewirkt die Kopplung der Lichtleitfaser 1 mit einer lichtaussendenden Einrichtung, wie einer Laser-Diode LD, einer Leuchtdiode LED oder dergleichen oder einer Avalanche-Fotodiode APD, einen größeren Kopplungsverlust als die Verbindung der Lichtleitfaser. Durch Änderung der Herstellungsschritte, wie unten beschrieben, kann eine Lichtleitfaser 1 verwendet werden, die vorher mit der lichtaussendenden Einrichtung und dem Fotodetektor mit geringem Verlust verbunden werden kann.
Beim Zusammensetzen der Durchführung nach der Erfindung besteht ein erster Schritt darin, die Scheibenhülse 4 in den Metallkörper 8 einzusetzen und die Polyäthylen-Einformung 5 vorzusehen und den
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Metallkörper 8 in einen Teil einzusetzen. Dann wird eine ausreichende zusätzliche Länge in der Lichtleitfaser, die mit einer lichtaussenden Einrichtung und einem Fotodetektor einer Verstärkereinheit gekoppelt ist, vorgesehen, und es wird der Mantelteil der Lichtleitfaser 1, der in der Durchführung angeordnet ist, durch das oben genannte Verfahren mit der Metallschicht 2 versehen. Die beschichtete Lichtleitfaser wird mit dem Metallrohr 3 mit geringem Durchmesser bedeckt und daran befestigt. Die in das Metallrohr 3 mit geringem Durchmesser eingesetzte Lichtleitfaser wird aus der Innenseite der Einführungsöffnung 17 (auf der Seite der Verstärkerschaltung) , die in der Endplatte 9 des druckfesten Gehäuses vorgesehen ist, herausgezogen und in eine öffnung der Scheibenhülse 4 eingesetzt, die in dem Metallkörper 8 und in einer druckfesten Schicht des optischen Unterwasserkabels an der Wasserseite eingeschlossen ist. Darauf werden das Metallrohr 3 mit geringem Durchmesser und die Scheibenhülse 4 durch Lötung miteinander verbunden, und es wird die Scheibenhülse 4 auf der Seite der Verstärkerschaltung mit einer Speiseleitung verbunden und ferner mit einer Speiseleitung (die manchmal als druckfeste Schicht ausgebildet ist) der Lichtleitfaser an der Seewasserseite verbunden. Dann wird Polyäthylen eingeformt, so daß der Isolator der Lichtleitfaaer und das Polyäthylen eine Einheit bilden. Schließlich wird der Metallkörper
8 durch Befestigungsmuttern 12 oder dergleichen mit der Endplatte
9 des druckfesten Gehäuses verbunden.
Durch Zugabe einer zusätzlichen Länge zur Lichtleitfaser, wie es oben beschrieben ist, ist es möglich, die Lichtleitfaser in eine gewünschte Position zu führen, wobei sie durch die druckfeste
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Schicht des Lichtleitfaser-Kabels führt, z.B. in die Nähe der Kopplungsstelle des Lichtleitfaser-Kabels. Infolgedessen beträgt die Zahl der Verbindungspunkte der Lichtleitfaser durch den optischen Unterwasser-Zwischenverstärker wenigstens zwei, d.h., eine an jeder Seite der Kopplungsstelle, wodurch eine Einsparung in Form der übertragungscharakteristik ermöglicht wird.
In dem obigen Ausführungsbeispiel ist es bei Verwendung mehrerer Lichtleitfasern auch möglich, diese in das Metallrohr 3 mit kleinem Durchmesser einzusetzen und in diesem zu befestigen. Ferner ist es möglich, mehrere Metallrohre 3 mit geringem Durchmesser, in die die Lichtleitfasern eingesetzt sind, in die Scheibenhülse 4 einzusetzen, die Aufnahmelöcher der gleichen Anzahl wie Rohre enthält, wobei die Lichtleitfasern darin befestigt sind.
Falls ein Lichtleitfaser-Unterwasserkabel mehr als mehrere druckfeste Schichten aufweist und diese druckfesten Schichten jeweils als Speiseleitung verwendet werden, können diese auch einzeln mit der Scheibenhülse verbunden werden. Zum Schutz der Lichtleitfaser und um zu verhindern, daß der gelötete Teil einer elektrolytischen Korrosion durch Seewasser ausgesetzt wird, das in die druckfeste Schicht bei einer Beschädigung des Kabels eintritt, ist es erwünscht, eine Flüssigkeit 13 guter Benetzbarkeit, wie z.B. Polyisobutylen oder dergleichen, an der Seewasserseite oder an beiden Seiten der Scheibenhülse 4 einzufüllen. Eine Packung 14 ist vorgesehen, um ein Auslecken der Flüssigkeit 13 zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung hat folgende Vorteile:
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(1) Durch Ablagerung zweier Metallschichten auf einer mechanisch zerbrechlichen Lichtleitfaser zur Erleichterung der Lötung, durch Abdeckung der beschichteten Lichtleitfaser mit einem Metallrohr mit geringem Durchmesser und durch hermetische Befestigung der Faser, wie z.B. durch Löten, ist es möglich, der Durchführung Luftdichtigkeit und ausreichende mechanische Festigkeit zu verleihen, um einer Beanspruchung zu widerstehen, die durch den hydraulischen Druck auf die Lichtleitfaser ausgeübt wird.
(2) Da die Durchführung einen solchen Aufbau hat, daß die Speiseleitung eines Lichtleitfaser-Kabels und die Lichtleitfaser zusammen eingeführt werden, ist der Bereich, der durch den Kabeleinführungsteil an der Endplatte eingenommen wird, klein, wodurch es möglich ist, das druckfeste Gehäuse des Zwischenverstärkers zu verkleinern.
(3) Die Speiseleitung in dem Durchführungsteil ist durch Polyäthylen mit dem Isolator des Lichtleitfaser-Kabels verbunden, wodurch der Speiseleiter ausreichend und sehr zuverlässig isoliert ist.
(4) Da es möglich ist, die Polyäthylen-Verformungstechnik anzuwenden, die bei Unterwasser-Koaxialkabeln verwendet wird, kann die Durchführung leicht mit hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden.
(5) Da die Durchführung leicht in Einheiten aufgeteilt werden kann, ist das Zusammensetzen der Durchführung und der Endplatte leicht.
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(6) Durch Vorbereitung von Durchführungskomponenten und durch Auswahl der Art der Zusammensetzung ist es möglich, die Zahl der Verbindungspunkte der Lichtleitfasern in einem optischen Unterwasser-Zwischenverstärker auf zwei zu verringern, nämlich eine an jeder Seite der Lichtleitfaser-Kabel.
(7) Selbst wenn aufgrund einer Beschädigung des Kabels Seewasser in die druckfeste Schicht, die auch als Speiseleiter verwendet wird, eindringt, besteht keine Gefahr einer Korrosion des gelöteten Teiles, da eine chemisch stabile Flüssigkeit guter Benetzbarkeit in den gelöteten Teil eingefüllt ist.
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Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Durchführung durch eine Endplatte des Gehäuses eines optischen Unterwasserverstärkers für die Einführung einer Lichtleitfaser und der Speiseleitung eines Lichtleitfaser-Unterwasserkabels in das druckfeste Gehäuse des Verstärkers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mantelteil jeder durch die Durchführung einzuführenden Lichtleitfaser (1) mit einer Metallbeschichtung (2) versehen ist, daß die Metallbeschichtung (2) zur Verstärkung und hermetischen Befestigung in ein Metallrohr (3) eingesetzt ist, daß das Metallrohr (3) in eine Einführungsausnehmung einer mit der Speiseleitung (19,20) des Lichtleitfaser-Unterwasserkabels außerhalb und innerhalb der Endplatte (9) verbundenen, einen Teil der Speiseleitung
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    darstellenden Scheibehülse (4) eingesetzt ist, daß das Metallrohr
    (3) in der Scheibenhülse (4) luftdicht befestigt ist, daß die Scheibenhülse (4) in einem Metallkörper (8) enthalten ist, der an der Endplatte (9) luftdicht befestigt ist, daß ein Isolator (5) in einen Spalt zwischen der Scheibenhülse (4) und dem Metallkörper (8) eingeformt ist und daß ein Isolator (21) des Lichtleitfaser-Unterwasserkabels und der Isolator (5) in dem Spalt an
    Bankhaus Merck. Fmck & Co. München
    (BLZ 7003040O) Konto Nr 254649
    030016/0830
    Bankhaus H. Aufhäuser. München (BLZ 7ΟΟ3Ο6ΟΟ) Konto Nr 261 3OO
    Telegrammadresse Patentsenior
    Postscheck: München
    (BLZ 7ΟΟ1ΟΟΘΟ) Konto Nr 2Ο9Ο4-ΘΟΟ
    der Seewasserseite oder an beiden Seiten der Scheibenhülse (4) zu saitunenge formt sind, so daß die Lichtleitfaser (1) und die Speiseleitung (19,20) des Lichtleitfaser-Unterwasserkabels beide in das druckfeste Gehäuse des Verstärkers eingeführt sind.
  2. 2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeschichtung (2) aus einer auf dem Mantelteil der Lichtleitfaser (1) ab-gelagerten Primär-Metallschicht und einer auf die Primär-Metallschicht aufgebrachten Sekundär-Metallschicht besteht.
  3. 3. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung (19,20) als druckfeste Schicht ausgebildet ist.
  4. 4. Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der druckfesten Schicht in der Nähe der Position, an der die druckfeste Schicht und die Scheibenhülse (4) miteinander verbunden sind, ein Seewasser-Schutzelement (13,14) vorgesehen ist.
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