DE2940316C2 - Durchführung für einen optischen Unterwasserverstärker - Google Patents
Durchführung für einen optischen UnterwasserverstärkerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Durchführung durch eine Endplatte des Gehäuses eines optischen Unterwasserverstärkers
für die Einführung der Lichtleitfaser und eine Speiseleitung eines Lichlfaser-Unterwasserkabels
in das druckfeste Gehäuse des Verstärkers.
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 Bar ausgesetzt. Mit Rücksicht hierauf ist bereits ein Lichtleitfaser-Unterwasserkabel vorgeschlagen
worden (japanische Offenlegungsschrift 032/76), bei welchem die Lichtleitfaser mit einer
druckfesten Schicht versehen ist, um zu verhindern, daß die Lichtleitfaser durch den hohen Wasserdruck
beeinträchtigt wird.
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, beispielsweise nichtrostender Stahl, Beryllium-Kupfer-Legierungen oder dergleichen.
Das Lichtleitfaser-Unterwasserkabel wird in das druckfeste Gehäuse eines Verstärkers eingeführt.
Es ist eine Durchführung einer Lichtleitfaser durch ein druckfestes Gehäuse bekannt (US-PS 38 25 320), bei
welcher die Gehäusewand von einer mit einer koaxialen Bohrung versehenen Buchse durchsetzt ist, wobei in die
Bohrung ein ebenfalls mit einer koaxialen Bohrung versehener kegelstumpfförmiger Stopfen eingesetzt ist,
lü der ein Kupplungselement für die beidseitig anzuschließenden
Lichtleiter enthält. Diese Durchführung ist nicht für eine Lichtleitfaser mit Speiseleitung verwendbar. Sie
erfordert eine aufwendige Herstellung und besitzt im übrigen keine hohe Zuverlässigkeit. Außerdem erfordert
sie zwei Kupplungsstellen, was eine starke Dämpfung verursacht, da eine solche Kupplungsstelle
einem Obertragungsverlust von etwa 1000 m Lichtleitfaser entspricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchführung für die Einführung eines Lichtleitfaser-Unterwasserkabels
in das druckfeste Gehäuse des Verstärkers zu schaffen, die mit hoher Zuverlässigkeit
eine unterbrechungsfreie Durchführung der Lichtleitfaser mit der Speiseleitung ermöglicht und damit geringe
Verluste aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Mantelteil der durch die Durchführung
einzuführenden Lichtleitfaser mit einer Metuübeschichtung versehen ist, daß die Lichtleitfasern mit der
Metallbeschichtung zur Verstärkung und hermetischen Befestigung in ein Metallrohr eingesetzt ist, daß das
Metallrohr in eine Einführungsbohrung einer mit der Speiseleitung des Lichtleitfaser-Unterwasserkabels
außerhalb und innerhalb der Endplatte verbundenen, einen Teil der Speiseleitung darstellenden Scheibenhülse
eingesetzt ist, daß das Metallrohr in der Scheibenhülse luftdicht befestigt ist, daß die Scheibenhülse in einem
Metallkörper enthalten ist, der an der Endplatte luftdicht befestigt ist, daß ein Isolator in einen Spalt
zwischen der Scheibenhülse und dem Metallkörper
■to eingeformt ist und mit einem anderen am Lichtleitfaser-Unterwasserkabel
vorgesehenen Isolator an der Seewasserseite oder an beiden Seiten der Scheibenhülse
verbunden ist.
Die Erfindung bewirkt eine äußerst zuverlässige Durchführung, weiche gleichzeitig die Einführung der
Speiseleitung des Lichtleitfaser-Unlerwasserkabels 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 zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Durchführung für einen Lichtleitfaser-Unterwasser-Zwischenverstärker und
F i g. 2 einen Längsschnitt, welcher den Hauptteil der Anordnung nach Fig. 1 zeigt, in vergrößertem Maßstab.
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 Lichtleilfaser-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 um) 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 Metallhe-Schichtung 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 Zuverlässigkeit
fest abgelagert werden kann.
Nach der Erfindung wird z. ß. 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 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) der Lichtleitfaser vorgesehen, die sich jo
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 γ,
und dein 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 deshalb die Länge des
Rohres um wenigstens einige Millimeter länger ω gemacht wird, ist es möglich, eine ausreichende
Festigkeit zu erreichen, um einer Belastung zu widerstehen, die von einem Seewasserdruck mit
mehreren hundert Bar 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. 8. 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 20 des Lichtleitfaser-Kabels und die Scheibenhülse 4 elektrisch 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 Beanspruchung des Einführungsteiles der
Lichtleitfaser aufgrund des hydraulischen Druckes widerstehen. Der so zusammengesetzte Metallkörper 8
wird in eine Bohrung 17 eingesetzt, die sich in tiner Endplatte 9 des drucki'esten Gehäuses befindet, und er
wird durch Befestigungsmuttern 12 befestigt. Zwischen der Endplatte 9 und dem Metallkörper 8 sind eine
Dichtung 10 und O-Ringe 11 und IV 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 — außer dem hydrostatischen Druck — 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.
Ik'im Zusammensetzen der Durchführung nach der
Erfindung besteht ein erster Schritt darin, die Scheibenhülse 4 in den Metallkörper 8 einzusetzen und die
Polyathylen-Einformung 5 vorzusehen und den Metallkörper 8 in einen Teil einzusetzen. Dann wird eine
ausreichende zusätzliche Länge in der Lichtleitfaser, die mit einer lichtaussendenden 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 Lichtleitfaser und das Polyäthylen eine
Einheit bilden. Schließlich wird der Metallkörper 8 durch Befesligungsmuttern 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 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 Kopplungsstelie.
wodurch eine Einsparung in Form der Übertragungscharakteristik ermöglicht wird.
In dem obigen Ausführungsbeispiel ist es bei Verwendung mehrerer Lichtleitfasern auch möglich, jo
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
Seheibenhülse 4 einzusetzen, die Aufnahmelöcher der gleichen Anzahl wie Rohre enthält, wobei die
Lichtleitfasern darin befestigt sind.
Falls ein Lichileitfaser-Unterwasserkabel 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:
Die vorliegende Erfindung hat folgende Vorteile:
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 Luftdichtigkeii und ausreichende mechanische Festigkeit zu verleihen,
um einer Beanspruchung zu widerstehen, die durch den hydrostatischen 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 Zwischen verstärkers 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.
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.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Durchführung durch eine Endplatte des Gehäuses eines optischen Unter.vasserverstärkers
für die Einführung der Lichtleitfaser und einer Speiseleitung eines Lichtleitfaser-Unterwasserkabels
in das druckfeste Gehäuse des Verstärkers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mantelteil
der durch die Durchführung einzuführenden Lichtleitfaser (1) mit einer Metallbeschichtung (2)
versehen ist, daß die Leichtleitfaser mit der Metallbeschichtung (2) zur Verstärkung und hermetischen
Befestigung in ein Metallrohr (3) eingesetzt ist, daß das Metallrohr (3) in eine Einführungsbohrung
einer mit der Speiseleitung (19, 20) des Lichtleitfaser-Unterwasserkabels außerhalb und innerhalb
der Endplatte (9) verbundenen, einen Teil der Speiseleitung darstellenden Scheibenhülse (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 mit einem anderen, am Lichtleitfaser-Unterwasserkabel vorgesehenen Isolator
(21) an der Seewasserseite oder an beiden Seiten der Scheibenhülse (4) verbunden ist.
2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeschichtung (2) aus
einer auf dem Mantelteil der Lichtleitfaser (1) abgelagerten Primär-Metallschicht und einer auf die
Primär-Metallschicht aufgebrachten Sekundär-Metallschicht besteht.
3. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung (19, 20) als
druckfeste Schicht ausgebildet ist.
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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