DE60317010T2

DE60317010T2 - Elektro-optische Übertragungsleitung

Info

Publication number: DE60317010T2
Application number: DE60317010T
Authority: DE
Inventors: Jonathan N. Castro Valley Simon; Gary B. Saragota Gordon
Original assignee: Avago Technologies Fiber IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: US20030215197A1; JP2003344729A; EP1363294A3; EP1363294A2; EP1363294B1; DE60317010D1

Description

Stand der Technik
Optische Fasern werden typischerweise verwendet, um optische Signale zwischen optischen Elementen zu übermitteln. Elektrische Signale müssen manchmal zwischen den gleichen optischen Elementen oder zumindest an eines der optischen Elemente übermitteln werden. Dazu wurden herkömmlich elektrisch leitfähige, vom optischen Übermittlungsweg unabhängige Stränge verwendet. Dadurch erhöhen sich Komplexität und Kosten für das Gerät, indem sich die optischen Elemente befinden.
Die herkömmliche Anordnung ist besonders unpraktisch und kostspielig, wenn das elektrische Signal sich auf einer Frequenz oberhalb derjenigen befindet, die in geeigneter Weise unter Verwendung von herkömmlichen Leiterplattenspuren übermittelt werden kann. Es müssen abgeschirmte oder koaxiale elektrische Übermittlungsleitungen mit verlustarmen Dielektrikum verwendet werden, um ein derartiges elektrisches Signal zu übermitteln.
Was benötigt wird, ist also eine Möglichkeit, das elektrische Signal zusammen mit dem optischen Signal zu übermitteln.
Die US 5 574 815 offenbart ein Kabel für die Ausbreitung elektrischer und optischer Signale, das im Zentrum eine optische Faser aufweist, wobei die optische Faser von einer konzentrischen elektrischen Übermittlungsleitung umgeben ist.
Die US 6 343 172 offenbart optische/elektrische Kabel mit einem zentralen elektrischen Leiter. In den Kabeln sind die optischen Übermittlungsbestandteile in dieselbe dielektrische Matrix eingebettet, in welcher der zentrale elektrische Leiter eingebettet ist. Die optischen Übermittlungsbestandteile umgeben jedoch nicht den zentralen elektrischen Leiter.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung gemäß Anspruch 1 bereit. Die Übermittlungsleitung weist eine optische Faser und eine elektrisch leitfähige Hülse auf, welche die optische Faser umgibt. Die optische Faser übermittelt optische Signale und die leitfähige Hülse leitet elektrische Signale oder elektrische Energie. Somit stellt die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung sowohl eine optische als auch eine elektrische Verbindung in einer einzigen physikalischen Vorrichtung bereit.
Die elektrisch leitfähige Hülse mag Teil einer elektrischen Übermittlungsleitung sein, die einen Kennwiderstand aufweist und in der Lage ist, ein hochfrequentes elektrisches Signal mit ausgezeichneter Pulsintegrität zu übermitteln.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Übermitteln eines optischen Signals und eines elektrischen Signals gemäß Anspruch 4 bereit.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittperspektive eines kurzen Stücks einer ersten Ausführungsform einer kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung, die keine Ausführungsform der Erfindung ist.
2 ist eine Schnittperspektive eines kurzen Stücks einer zweiten Ausführungsform einer kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung, die keine Ausführungsform der Erfindung ist.
3A ist eine Schnittperspektive eines kurzen Stücks einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung.
3B ist eine Schnittperspektive eines kurzen Stücks einer Variante der dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung.
4 ist eine Schnittperspektive eines kurzen Stücks einer vierten Ausführungsform einer kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung, die keine Ausführungsform der Erfindung ist.
5A ist ein Flussdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Übermitteln eines optischen Signals und eines elektrischen Signals abbildet.
58 ist ein Flussdiagramm, das eine erste Variation des in 5A gezeigten Verfahrens zeigt.
5C ist ein Flussdiagramm, das eine zweite Variation des in 5A gezeigten Verfahrens zeigt.
5D ist ein Flussdiagramm, das eine dritte Variation des in 5A gezeigten Verfahrens zeigt.
5E ist ein Flussdiagramm, das eine vierte Variation des in 5A gezeigten Verfahrens zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein kurzes Stück einer ersten Ausführungsform 100 einer kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung, die keine Ausführungsform der Erfindung ist. Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 100 besteht aus der optischen Faser 102 und der leitfähigen Hülse 108. Die optische Faser besteht aus dem Kern 104 und dem Mantel 106. Der Mantel umgibt den Kern. Die leitfähige Hülse 108 ist elektrisch leitfähig, ist im Wesentlichen zylinderförmig, umgibt die optische Faser 102 und ist im Wesentlichen konzentrisch dazu, und erstreckt sich mindestens über eine Teilänge der optischen Faser. Die leitfähige Hülse stellt einen elektrisch leitfähigen Weg bereit, der sich mindestens über die Teillänge der optischen Faser 102 hinweg erstreckt. Die leitfähige Hülse kann, falls notwendig, von zusätzlichen schützenden und elektrisch isolierenden Schichten (nicht gezeigt) bedeckt sein.
Die leitfähige Hülse 108 stellt eine elektrische Verbindung bereit, und die optische Faser 102 stellt eine optische Verbindung bereit. Die leitfähige Hülse mag ein elektrisches Signal, Wechselstrom- oder Gleichstromenergie übertragen. Das elektrische Signal mag ein Informationssignal, ein Steuersignal oder irgendeine andere Form von Signal sein. Die Wechsel- oder Gleichstromenergie mag beispielsweise verwendet werden, um eine optisch-elektronische Vorrichtung mit Energie zu versorgen, welche der Ursprung oder das Ziel des optischen Signals ist, das von der optischen Faser übertragen wird. Mehrere elektrische Signale, oder Signale und Energie, können durch Zeit- oder Frequenzmultiplex für eine Übermittlung über die leitfähige Hülse multiplexiert werden.
Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 100 wird durch Beschichten des Mantels 106 der optischen Faser 102 mit einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, wie etwa Silber oder Kupfer, um die leitfähige Hülse 108 zu bilden. Techniken zum Ausführen einer derartigen Beschichtung sind im Stand der Technik bekannt und werden daher hier nicht beschrieben. Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 100 mag alternativ durch Wickeln von leitfähigem Band um den Mantel 106 hergestellt werden. Als weitere Variante mag der Mantel von leitfähiger Umflechtung umgeben sein, wie bei einem herkömmlichen Koaxial-Kabel, um die leitfähige Hülse bereitzustellen. Die Techniken, um ein derartiges Umwickeln oder Umgeben auszuführen sind im Stand der Technik bekannt und werden daher nicht beschrieben.
Optische Faserverbinder, die aus einem Paar von optischen Faserverbinderhälften bestehen, sind im Stand der Technik bekannt. Derartige optische Faserverbinder kann man verwenden, um eine optische Verbindung zwischen der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 100 und einem optischen Element (nicht gezeigt) bereitzustellen. Wie nachstehend ausführlich beschrieben werden wird, kann ein optischer Faserverbinder, der aus einem leitfähigen Material hergestellt wird, zusätzlich eine elektrische Verbindung zwischen der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung und dem optischen Element oder einem nahe gelegenen elektronischen Bestandteil sicherstellen. Eine optische Faserverbinderhälfte (nicht gezeigt) des optischen Faserverbinders wird an einem Ende der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 100 angepasst. Die andere optische Faserverbinderhälfte des optischen Faserverbinders wird auf oder neben dem optischen Element angebracht. Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung wird dann an das optische Element durch Anfügen der Hälften des optischen Faserverbinders angeschlossen. Das Anfügen der Hälften des optischen Faserverbinders stellt mindestens eine optische Verbindung zwischen der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung und dem optischen Element her.
Ein leitfähiger optischer Faserverbinder, der aus einem leitfähigen Material hergestellt wird oder ein solches enthält, stellt zusätzlich eine elektrische Verbindung zwischen der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 100 und dem optischen Element oder einem nahe gelegenen elektronischen Bestandteil bereit. Ein optisches Element, das heißt ein elektrooptisches Element, wie etwa eine lichtemittierende Vorrichtung oder ein Lichtdetektor, enthält zumindest eine elektrische Verbindung. Die leitfähige optische Faserverbinderhälfte, die an der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung angepasst ist, ist elektrisch mit der leitfähigen Hülse 108 verbunden. Die leitfähige optische Faserverbinderhälfte, die an dem optischen Element angebracht ist, wird zusätzlich elektrisch mit dem optischen Element oder einem nahe gelegenen elektronischen Bestandteil verbunden.
Das Zusammenbringen der Hälften des leitfähigen optischen Faserverbinders stellt eine optische Verbindung zwischen der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 100 und dem optischen Element bereit, wie zuvor beschrieben. Das Zusammenbringen der Hälften des leitfähigen optischen Faserverbinders stellt zusätzlich eine elektrische Verbindung zwischen der leitfähigen Hülse 108 der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung und dem optischen Element oder des nahe gelegenen elektronischen Bestandteils bereit. Dadurch stellt das Zusammenbringen der Hälften des optischen Faserverbinders sowohl eine optische als auch eine elektrische Verbindung zwischen der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung und dem optischen Element her.
2 zeigt ein kurzes Stück einer zweiten Ausführungsform 200 einer kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung, die keine Ausführungsform der Erfindung ist. Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 200 weist die koaxiale elektrische Übermittlungsleitung 210 auf, welche die optische Faser 102 umgibt. Elemente der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 200, die der oben mit Bezug auf 1 beschriebenen kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 100 entsprechen, werden unter Verwendung der gleichen Bezugsziffern angegeben und werden hier nicht noch einmal beschrieben werden.
Bei der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 200 ist die leitfähige Hülse 108 eine innere leitfähige Hülse. Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung besteht zusätzlich aus der dielektrischen Hülse 212, welche die innere leitfähige Hülse 108 umgibt, und aus der äußeren leitfähigen Hülse 214, welche die dielektrische Hülse 212 umgibt. Die äußere leitfähige Hülse 214 kann von zusätzlichen schützenden und elektrisch isolierenden Schichten, wie oben beschrieben, bedeckt sein.
Die innere leitfähige Hülse 108, die dielektrische Hülse 212 und die äußere leitfähige Hülse 214 bilden zusammen die koaxiale elektrische Übermittlungsleitung 210. Die koaxiale Übermittlungsleitung ist aufgebaut, wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist, um eine charakteristische Impedanz, z. B. 50 Ω, aufzuweisen, die zu der charakteristischen Impedanz der elektronischen Ursprungs- und Zielschaltkreise passt, die durch die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 200 zusammengeschaltet werden. Die koaxiale elektrische Übermittlungsleitung ist fähig ein elektrisches Hochgeschwindigkeitssignal zu übermitteln, die Pulsintegrität zu erhalten und eine Impedanzanpassung für die Quell- und Ziel-Elektronik-Schaltkreise bereitstellen. Das elektrische Signal ist an die innere leitfähige Hülse 108 angeschlossen, und die äußere leitfähige Hülse 214 ist an Masse angeschlossen. Die leitfähigen Hülsen 108 und 214 können ein oder mehrere von Wechselstromenergie, Gleichstromenergie und anderen elektrischen Signalen, die mit dem oben genannten elektrischen Signal, oder anstelle dessen, multiplexiert sind, übertragen.
Ein leitfähiger optischer Faserverbinder ähnlich wie der oben beschriebene leitfähige optische Faserverbinder kann verwendet werden, um sowohl eine optische Verbindung als auch einen elektrischen Anschluss von der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 200 zu einem optischen Element oder zu einer nahe gelegenen elektronischen Schaltung bereitzustellen. Der optische Faserverbinder ist jedoch verändert, um elektrische Verbindungen sowohl zu der inneren leitfähigen Hülse 108 als auch zu der äußeren leitfähigen Hülse 214 der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 200 bereitzustellen. Zudem haben die elektrischen Verbindungen, die von dem leitfähigen optischen Faserverbinder bereitgestellt werden, die gleiche charakteristische Impedanz wie die koaxiale elektrische Übermittlungsleitung 210.
Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 200 wird durch Beschichten des Mantels 106 der optischen Faser 102 mit einem elektrisch leitfähigen Material, wie etwa Silber oder Kupfer, hergestellt, um die innere leitfähige Hülse 108 zu bilden. Die innere leitfähige Hülse wird dann mit einem verlustarmen dielektrischen Material beschichtet, wie etwa Polytetrafluorethylen (PTFE), um die dielektrische Hülse 212 zu bilden. Die dielektrische Hülse wird dann mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet, wie etwa Silber oder Kupfer, um die äußere leitfähige Hülse 214 zu bilden. Techniken zur Ausführung der oben genannten Beschichtungsvorgänge sind im Stand der Technik bekannt und werden daher hier nicht beschrieben.
Eine oder beide der inneren leitfähigen Hülse 108 und der äußeren leitfähigen Hülse 214 mag alternativ hergestellt werden durch Wickeln von leitfähigem Band um den Mantel 106 bzw. die dielektrische Hülse 212. Als weitere Alternative kann eine oder beide der inneren leitfähigen Hülse und der äußeren leitfähigen Hülse durch Umgeben des Mantels bzw. der dielektrischen Hülse mit leitfähiger Umflechtung hergestellt werden. Techniken zum Ausführen eines derartigen Umwickelns und Umgebens sind im Stand der Technik bekannt und werden daher nicht beschrieben.
3A zeigt ein kurzes Stück einer dritten Ausführungsform 300 einer erfindungsgemäßen kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung. Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 300 beinhaltet die optische Faser 302 und die koaxiale elektrische Übermittlungsleitung 310. Der Aufbau der koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung 300 ist anders als derjenige der oben mit Bezug auf 2 beschriebenen koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung 210, dadurch dass die optische Faser 308 zumindest einen Teil der dielektrischen Hülse der koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung 310 bildet. Elemente der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 300, die der oben mit Bezug auf 1 beschriebenen kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 100 entsprechen, werden unter Verwendung der gleichen Bezugsziffern angegeben und werden hier nicht noch einmal beschrieben.
Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 300 besteht aus dem zentralen Leiter 322, dem optischen Faserkern 304, der den zentralen Leiter umgibt, dem optischen Fasermantel 306, der den optischen Faserkern umgibt, und der leitfähigen Hülse 108, die den optischen Fasermantel 306 umgibt. Der zentrale Leiter, der optische Faserkern, der optische Fasermantel und die leitfähige Hülse sind im Wesentlichen konzentrisch. Die leitfähige Hülse 108 mag durch zusätzliche schützende und elektrisch isolierende Schichten, wie oben beschrieben, bedeckt sein.
Der optische Faserkern 304 und der optische Fasermantel 306 bilden die optische Faser 302. Der optische Faserkern und der optische Fasermantel werden aus optisch transparenten Materialien gebildet, wobei das Material des optischen Fasermantels 306 einen geringfügig kleineren Brechungsindex aufweist als der des optischen Faserkerns 304.
Der zentrale Leiter 322, die optische Faser 302 und die leitfähige Hülse 108 bilden den zentralen Leiter, das Dielektrikum bzw. den äußeren Leiter der koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung 310. Die koaxiale elektrische Übermittlungsleitung ist in der Lage, ein elektrisches Hochgeschwindigkeitssignal zu übermitteln, bewahrt die Pulsintegrität und weist eine charakteristische Impedanz auf, die eine Impedanzanpassung für die Quell- und Ziel-Elektronikschaltkreise bereitstellt. Das elektrische Signal ist an den zentralen Leiter 322 angeschlossen, und die leitfähige Hülse 108 ist an Masse angeschlossen. Der zentrale Leiter 322 und die leitfähige Hülse 108 mögen zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere von Wechselstromenergie, Gleichstromenergie oder anderen elektrischen Signalen übertragen.
Der zentrale Leiter 322 ist ein längliches Prisma aus leitfähigem Material. Das leitfähige Material des zentralen Leiters mag das gleiche oder mag ein anderes sein als das leitfähige Material der leitfähigen Hülse 108.
Eine zusätzliche Hülse (nicht gezeigt) aus dielektrischem Material mag zwischen der optischen Faser 302 und der leitfähigen Hülse 108 eingeschoben sein. Eine derartige zusätzliche Hülse mag z. B. verwendet werden, um der koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung 310 eine spezifische charakteristische Impedanz bereitzustellen. In diesem Fall bildet die optische Faser nur einen Teil der dielektrischen Hülse der koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung 310. Eine derartige zusätzliche Hülse mag z. B. verwendet werden, um der koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung 310 eine spezifische charakteristische Impedanz bereitzustellen.
Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 300 wird hergestellt, indem zuerst die optische Faser 302 hergestellt wird, die den zentralen Leiter 322 umgibt. Es sind Techniken bekannt, um eine Kapillare aus Glas oder Kunststoff zu bilden. Der zentrale Leiter 322 wird in eine Glas- oder Kunststoffkapillare eingesetzt, um den zentralen Leiter mit einer Hülse aus Glas oder Kunststoff zu umgeben. Alternativ kann eine ähnliche Struktur durch Extrudieren hergestellt werden.
Der zentrale Leiter 322 und die Glas- oder Plastikhülse werden erhitzt, um die optische Faser 302 aus dem Material der Hülse zu bilden. Bei einer Ausführungsform erfolgt das Erhitzen in einer Atmosphäre aus Wasserstoff. Das Erhitzen des zentralen Leiters und der Hülse veranlasst das leitfähige Material des zentralen Leiters, radial nach außen in das Material der Hülse einzudiffundieren. Das in die Hülse eindiffundierte leitfähige Material erhöht den Brechungsindex des Materials der Hülse, um den optischen Faserkern 304 zu bilden. Der Erhitzungsvorgang veranlasst zudem den Wasserstoff, radial nach innen in das Material der Hülse einzudiffundieren. Der Wasserstoff verringert den Brechungsindex des Materials der Hülse, um den optischen Fasermantel 306 zu bilden. Der Erhitzungsvorgang wird angehalten, wenn der optische Faserkern und der optische Fasermantel nebeneinander liegen.
Die optische Faser 302 wird dann mit einer Schicht aus leitfähigem Material beschichtet, wie oben beschrieben, um die leitfähige Hülse 108 zu bilden. Die optische Faser kann alternativ mit leitfähigem Band umwickelt oder mit leitfähiger Umflechtung umgeben werden, wie oben beschrieben, um die leitfähige Hülse zu bilden.
3B zeigt ein kurzes Stück einer kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 350 gemäß der Erfindung. Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung ist eine vereinfachte Variante der oben mit Bezug auf 3A beschriebenen kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 300, die sich für Kurzstreckenanwendungen mittlerer Geschwindigkeit eignen. Elemente der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 350, die der oben mit Bezug auf 3A beschriebenen kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 300 entsprechen, werden unter Verwendung der gleichen Bezugsziffern angegeben und werden hier nicht noch einmal beschrieben.
Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 350 besteht aus dem zentralen Leiter 322, dem optischen Faserkern 304, der den zentralen Leiter umgibt, und der leitfähigen Hülse 108, die den optischen Faserkern 304 umgibt. Der zentrale Leiter, der optische Faserkern und die leitfähige Hülse sind im Wesentlichen konzentrisch. Die leitfähige Hülse 108 mag wie oben beschrieben durch zusätzliche schützende und elektrisch isolierende Schichten bedeckt sein.
Der optische Faserkern 304 und die leitfähige Hülse 108 bilden die optische Faser 352. Der optische Faserkern und die leitfähige Hülse stellen zusammen einen ausreichenden optischen Wellenleiter für Kurzstreckenanwendungen bereit.
Der zentrale Leiter 322, der optische Faserkern 304 und die leitfähige Hülse 108 bilden den zentralen Leiter, das Dielektrikum bzw. den äußeren Leiter der koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung 360. Die koaxiale elektrische Übermittlungsleitung ist in der Lage, ein elektrisches Hochgeschwindigkeitssignal zu übermitteln, bewahrt die Pulsintegrität und weist eine charakteristische Impedanz auf, die eine Impedanzanpassung an die Quell- und Ziel-Elektronik-Schaltkreise bereitstellt. Das elektrische Signal ist an den zentralen Leiter 322 angeschlossen und die leitfähige Hülse ist auf Masse gelegt. Die leitfähige Hülse 108 mag zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere von Wechselstromenergie, Gleichstromenergie und anderen elektrischen Signalen übertragen.
Eine zusätzliche Hülse (nicht gezeigt) aus dielektrischem Material mag z. B. zwischen dem optischen Faserkern 304 und der leitfähigen Hülse 108 eingeschoben werden, um der koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung 360 eine spezifische charakteristische Impedanz bereitzustellen. In diesem Fall bildet der optische Faserkern nur einen Teil der dielektrischen Hülse der koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung.
Das oben mit Bezug auf 3A beschriebene Verfahren zum Herstellen der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 300 mag angepasst werden, um die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 350 herzustellen. Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 350 mag alternativ unter Verwendung eines beliebigen anderen Verfahrens hergestellt werden.
4 zeigt ein kurzes Stück einer vierten Ausführungsform 400 einer kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung, die keine Ausführungsform der Erfindung ist. Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 400 besteht aus einer koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung mit mehreren in ihre dielektrische Hülse eingebetteten optischen Fasern. Elemente der kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 400, die der oben mit Bezug auf 1 beschriebenen kombinierten optischen und elektrischen Übermittlungsleitung 100 entsprechen, werden unter Verwendung der gleichen Bezugsziffern angegeben und werden hier nicht noch einmal beschrieben.
Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 400 besteht aus dem zentralen Leiter 422, der dielektrischen Hülse 412, die den zentralen Leiter umgibt, und der leitfähigen Hülse 108, welche die dielektrische Hülse umgibt. Der zentrale Leiter, die dielektrische Hülse und die leitfähige Hülse sind im Wesentlichen zueinander konzentrisch angeordnet und bilden die koaxiale elektrische Übermittlungsleitung 410. Die leitfähige Hülse mag wie oben beschrieben durch zusätzliche schützende und elektrisch isolierende Schichten bedeckt sein.
Zumindest eine optische Faser ist in die dielektrische Hülse 412 der koaxialen elektrischen Übermittlungsleitung 410 eingebettet. Bei dem gezeigten Beispiel sind die optischen Fasern 432, 434 und 436 in die dielektrische Hülse eingebettet. Die optische Faser 432 besteht aus dem Mantel 406 und dem Kern 404, der einen höheren Brechungsindex als der Mantel aufweist. Der Mantel umgibt den Kern. Die optischen Fasern 432 und 436 sind ähnlich aufgebaut. Die Anzahl der gezeigten optischen Fasern ist nur beispielhaft: es mögen mehr oder weniger optische Fasern in die dielektrische Hülse eingebettet werden.
Die koaxiale elektrische Übermittlungsleitung 410 ist in der Lage, ein elektrisches Hochgeschwindigkeitssignal zu übermitteln, bewahrt die Pulsintegrität und weist eine charakteristische Impedanz auf, die derjenigen der Quell- und Ziel-Elektronikschaltkreises angepasst ist. Das elektrische Signal ist an den zentralen Leiter 422 angeschlossen, und die leitfähige Hülse 108 ist an Masse angeschlossen. Der zentrale Leiter 422 und die leitfähige Hülse 108 können zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere von Wechselstromenergie, Gleichstromenergie und anderen elektrischen Signalen übertragen.
Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung 400 wird unter Verwendung eines Extrudiervorgangs hergestellt, um den zentralen Leiter 422 mit der dielektrischen Hülse 412 zu umgeben, in die zumindest eine optische Faser, z. B. die optische Faser 432, eingebettet ist. Die dielektrische Hülse 412 wird wie oben beschrieben mit einem leitfähigen Material beschichtet, um die leitfähige Hülse 108 bereitzustellen. Die dielektrische Hülse mag alternativ wie oben beschrieben mit leitfähigem Band umwickelt oder mit leitfähiger Umflechtung umgeben werden, um die leitfähige Hülse 108 bereitzustellen.
Ein Verfahren 500, das keine Ausführungsform der Erfindung ist, zum Übermitteln eines optischen Signals und eines elektrischen Signals soll nun mit Bezug auf das in 5A gezeigte Flussdiagramm beschrieben werden.
Im Vorgang 502 wird eine optische Faser bereitgestellt.
Im Vorgang 504 wird leitfähiges Material bereitgestellt.
Im Vorgang 506 wird die optische Faser mit dem leitfähigen Material umgeben.
Im Vorgang 508 wird eine optische Verbindung zur optischen Faser hergestellt.
Im Vorgang 510 wird eine elektrische Verbindung zum leitfähigen Material hergestellt.
Im Vorgang 506 mag die optische Faser mit dem leitfähigen Material durch Beschichten der optischen Faser mit dem leitfähigen Material umgeben werden.
5B ist ein Flussdiagramm, das eine erste Variation 520 des oben mit Bezug auf 5A beschriebenen Verfahrens zeigt. Die Variation weist die zusätzlichen Vorgänge 521 bis 525 auf.
Im Vorgang 521 wird dielektrisches Material bereitgestellt.
Im Vorgang 522 wird zusätzliches leitfähiges Material bereitgestellt. Das zusätzliche leitfähige Material mag das gleiche oder ein anderes als das im Vorgang 504 bereitgestellte Material sein.
Im Vorgang 523 wird das leitfähige Material mit dem dielektrischen Material umgeben.
Im Vorgang 524 wird das dielektrische Material mit dem zusätzlichen leitfähigen Material umgeben.
Im Vorgang 525 wird eine zusätzliche elektrische Verbindung mit dem zusätzlichen leitfähigen Material hergestellt.
5C ist ein Flussdiagramm, das eine zweite Variation 530, die keine Ausführungsform der Erfindung ist, zu dem oben mit Bezug auf 5A beschriebenen Verfahren zeigt. Die Variation weist eine Ausführungsform 531 des Vorgangs 502 und einen zusätzlichen Vorgang 536 auf.
Die Ausführungsform 531 des Vorgangs 502 besteht aus den Vorgängen 532 bis 535.
Im Vorgang 532 wird ein zentraler Leiter bereitgestellt.
Im Vorgang 533 wird Kern- und Mantelmaterial bereitgestellt.
Im Vorgang 534 wird der zentrale Leiter mit dem Kernmaterial umgeben.
Im Vorgang 535 wird das Kernmaterial mit dem Mantelmaterial umgeben.
Im Vorgang 536 wird eine zusätzliche elektrische Verbindung zum zentralen Leiter hergestellt.
5D ist ein Flussdiagramm, das eine dritte Variation 540, die keine Ausführungsform der Erfindung ist, zu dem oben mit Bezug auf 5A beschriebenen Verfahren gezeigt. Die Variation weist eine Ausführungsform 541 des Vorgangs 502 und einen zusätzlichen Vorgang 545 auf.
Die Ausführungsform 541 des Vorgangs 502 besteht aus den Vorgängen 542 bis 544.
Im Vorgang 542 wird ein zentraler Leiter bereitgestellt.
Im Vorgang 543 wird Kernmaterial bereitgestellt.
Im Vorgang 544 wird der zentrale Leiter mit dem Kernmaterial umgeben.
Im Vorgang 545 wird eine zusätzliche elektrische Verbindung zum zentralen Leiter hergestellt.
5E ist ein Flussdiagramm, das eine vierte Variation 550 zu dem oben mit Bezug auf 5A beschriebenen Verfahren zeigt. Die Variation weist die zusätzlichen Vorgänge 551 bis 555 und eine Ausführungsform 556 des Vorgangs 506 auf.
Im Vorgang 551 wird ein zentraler Leiter bereitgestellt.
Im Vorgang 552 wird dielektrisches Material bereitgestellt.
Im Vorgang 553 wird der zentrale Leiter mit dem dielektrischen Material umgeben.
Im Vorgang 554 wird die optische Faser in das dielektrische Material eingebettet.
Im Vorgang 555 wird eine zusätzliche elektrische Verbindung zum zentralen Leiter hergestellt.
Bei der Ausführungsform 556 des Vorgangs 506 wird das Dielektrikum, in das die optische Faser eingebettet ist, mit dem leitfähigen Material umgeben, um die optische Faser mit dem leitfähigen Material zu umgeben.
Bei einer weiteren Variation mag im Vorgang 554 zumindest eine zusätzliche optische Faser bereitgestellt und in das dielektrische Material eingebettet werden.

Claims

Eine kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung (300, 350), aufweisend: einen zentralen Leiter (322), optisch transparentes Material (302; 304, 306), das den zentralen Leiter (322) umgibt und eine elektrisch leitfähige Hülse (108), die das optisch transparente Material (304; 304, 306) umgibt.
Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung gemäß Anspruch 1, in welcher: das optisch transparente Material einen optischen Faserkern bildet, wobei der optische Faserkern (304) und die elektrisch leitfähige Hülse (108) eine optische Faser (352) bilden.
Die kombinierte optische und elektrische Übermittlungsleitung gemäß Anspruch 1, in welcher: das optisch transparente Material einen optischen Fasermantel (306) und einen optischen Faserkern (304) bildet, wobei der optische Faserkern den zentralen Leiter umgibt und der optische Fasermantel (306) den optischen Kern (304) umgibt.
Ein Verfahren zum Übermitteln eines optischen Signals und eines elektrischen Signals, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen (542) einen zentralen Leiters; Bereitstellen von Kernmaterial (543), das aus optisch transparentem Material gebildet ist; Umgeben (544) des zentralen Leiters mit einem optisch transparenten Material; und Umgeben (506) des optisch transparenten Materials mit leitfähigem Material.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, in welchem der Schritt des Umgebens des zentralen Leiters mit dem optisch transparenten Material den Schritt des Umgebens des zentralen Leiters mit einem optischen Faserkern (304) aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, in welchem der Schritt des Umgebens des zentralen Leiters mit dem optisch transparenten Material den Schritt des Umgebens des zentralen Leiters mit einem optischen Faserkern (304) und des Umgebens des optischen Faserkerns mit einem optischen Fasermantel (306) aufweist.