MX2015004054A - Fibra optica metalizada. - Google Patents

Abstract

Una fibra óptica metalizada comprende: A. una fibra óptica, y B. Un metal conductor sobre y en contacto con la fibra óptica y que tiene un espesor que es al menos 0.15 veces el espesor de la fibra óptica. La fibra metalizada puede formar un componente de un hibrido de fibra óptica/cable coaxial, y proporciona una buena protección contra la interferencia con la señal de datos que viaja a lo largo de la fibra óptica a partir de la corriente eléctrica desde el conductor eléctrico adyacente o cercano.

Description

FIBRA ÓPTICA METALIZADA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a fibras ópticas. En un aspecto, la invención se refiere a fibras ópticas que comprenden una tira metalizada o recubrimiento mientras que en otro aspecto, la invención se refiere a una fibra óptica metalizada como parte de un híbrido de fibra óptica/cable coaxial.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El híbrido de fibra óptica/cable coaxial que combina fibra óptica y cable coaxial se ha empleado comúnmente en todo el mundo por los operadores de televisión por cable desde principios de 1990. Hay muchas aplicaciones donde se requiere tanto potencia como transmisión de datos. Por ejemplo, en una casa inteligente, hay sistemas automáticos muy avanzados para la iluminación, control de temperatura, multimedia, seguridad, operaciones de puertas y ventanas, y muchas otras funciones. Esta función inteligente se realiza mediante el envío de señales codificadas a través del cableado de la casa a los interruptores y enchufes que están programados para operar electrodomésticos y aparatos en todos los rincones de la casa. Las señales enviadas incluyen tanto las señales de alimentación y de datos.

Otro ejemplo es una torre superior de la estación Radio base de la (TTR) antena de telefonía móvil. La TTR está conectado al equipo común a través de un cable de diámetro pequeño que contiene fibras de vidrio o de plástico para el transporte de señales digitales y un par de cables de cobre para suministrar energía. En las aplicaciones donde se requiere tanto potencia y transmisión de datos, se necesita un cable híbrido. Sin embargo, muchas aplicaciones de consumo exigen cableado o cables de pequeñas dimensiones y un peso más ligero, y esto trae los componentes de energía y datos que llevan del cable híbrido cada vez más juntos. Esto, a su vez, puede conducir a problemas con la señal de potencia de interferencia con la señal de datos, o viceversa. Como tal, existe una necesidad de un cable híbrido que puede comprende conductores de alimentación y de datos en estrecha aproximación entre sí todavía sin interferir con las funciones de uno de los otros.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA PRESENTE INVENCIÓN En una modalidad, la invención es una fibra óptica metalizada que comprende: A. Una fibra óptica, y B. Un metal conductor sobre y en contacto con la fibra óptica y que tiene un espesor que es al menos 0.15 veces el espesor de la fibra óptica.

En una modalidad, la invención es un híbrido de fibra óptica/cable coaxial que comprende: A. Un cable coaxial, y B. Una fibra óptica metalizada que comprende: 1 ) Una fibra óptica; y 2) Un metal conductor sobre y en contacto con la fibra óptica y que tiene un espesor que es al menos 0.15 veces el espesor de la fibra óptica.

En una modalidad la invención es la fibra óptica metalizada o el híbrido de fibra óptica/cable coaxial, ambos como se describió anteriormente, conectado a una fuente de alimentación.

En una modalidad la invención es un método de transmisión de una señal de datos a través de una fibra óptica metalizada, comprendiendo el método, la etapa de transmitir la señal de datos a través de una fibra óptica metalizada que comprende una fibra óptica y un revestimiento de metal sobre y en contacto con la fibra óptica y el revestimiento de metal tiene un espesor que es mayor que la longitud de onda de la señal de datos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un esquema de una fibra óptica metalizada.

La Figura 2 es un esquema de una téenica anterior del híbrido de fibra óptica/cable coaxial La Figura 3 es un esquema de una modalidad del híbrido de fibra óptica/cable coaxial de esta invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Definiciones A menos que se indique lo contrario, implícita a partir del contexto, o habitual en la técnica, todas las partes y porcentajes son en peso. Para los propósitos de la práctica de patentes de Estados Unidos, el contenido de cualquier patente, solicitud de patente o publicación referenciada se incorporan por referencia en su totalidad (o su versión equivalente en Estados Unidos está incorporada por referencia), especialmente con respecto a la divulgación de técnicas sintéticas, las definiciones (en la medida en que no sean incompatibles con las definiciones estipuladas expresamente en esta descripción), y conocimientos generales en la materia.

Los intervalos numéricos en esta divulgación son aproximadas, y por lo tanto puede incluir valores fuera del rango a menos que se indique lo contrario. Los intervalos numéricos incluyen todos los valores desde e incluyendo los valores inferior y superior, en incrementos de una unidad, siempre que haya una separación de al menos dos unidades entre cualquier valor inferior y cualquier valor superior. Como ejemplo, si una composición, física u otra propiedad, tal como, por ejemplo, el peso molecular, viscosidad, índice de fusión, etc. , es de 100 a 1 ,000, se pretende que todos los valores individuales, tales como 100, 101 , 102, etc. , y los sub intervalos, tales como 100 a 144, 155 a 170, 197 a 200, etc. , se enumeran expresamente. Para intervalos que contienen valores que son menores que uno o que contienen números fraccionarios mayores que uno (por ejemplo, 1.1 , 1.5, etc.), una unidad se considera ser 0.0001 , 0.001 , 0,01 ó 0.1 , según sea apropiado. Para intervalos que contienen números de un dígito menores de diez (por ejemplo, de 1 a 5), una unidad se considera típicamente sea 0.1. Estos son sólo ejemplos de lo que se pretende específicamente, y todas las combinaciones posibles de valores numéricos entre el valor más bajo y el valor más alto enumerados, se debe tener en cuenta que se indique expresamente en esta divulgación. Los intervalos numéricos se proporcionan dentro de esta descripción para, entre otras cosas, el espesor del revestimiento metálico sobre el cable de fibra óptica.

"Que comprende", "que incluye", "que tiene", y sus derivados, no están destinados para descartar la presencia de cualquier componente adicional, paso o procedimiento, sea o no la misma es específicamente divulgación. Con el fin de evitar cualquier duda, todas las composiciones reivindicadas por el uso del término "que comprende" puede incluir cualquier aditivo adicional, adyuvante o compuesto, ya sea polimérico o de otra manera, a menos que se indique lo contrario. Por el contrario, el término "que consiste esencialmente de" excluye del alcance de cualquier relación de éxito cualquier otro componente, etapa o procedimiento, con excepción de aquellos que no son esenciales para la operatividad. El término “que consiste de” excluye cualquier componente, etapa o procedimiento no delimitado específicamente o listado.

"Cable", "cable de alimentación," y términos similares significa que al menos un cable o fibra óptica dentro de una chaqueta de protección o cubierta. Típicamente, un cable es de dos o más alambres o fibras ópticas unidas entre sí, típicamente en una chaqueta de protección común o cubierta. Los alambres individuales o fibras dentro de la chaqueta pueden estar desnudos, cubiertos o aislados. Cables híbridos o combinación pueden contener tanto los cables eléctricos y fibras ópticas. El cable, etc., puede ser diseñado para aplicaciones de voltaje bajo, medio y alto. Diseños de cable típicos se ilustran en el documento USP 5,246,783, 6,496,629 y 6,714,707.

"Fibra óptica" y términos semejantes significan una fibra que consiste de un núcleo y una capa de revestimiento que se selecciona para la reflexión interna total debido a la diferencia en el índice de refracción entre ambos. El revestimiento está generalmente recubierto con una capa de polímero o poliimida de acrilato. Este recubrimiento protege a la fibra de daño, pero no contribuye a sus propiedades de longitud de onda ópticas. "cable coaxial", "coaxial" y términos similares significa un cable que comprende un conductor interno rodeado por una capa aislante flexible, tubular, rodeado por un protector tubular conductor. El término coaxial proviene del conductor interior y que la protección externa comparten un eje geométrico.

Fibra óptica metalizada En una modalidad, la invención es una fibra óptica metalizada. Un diseño se muestra en la Figura 1. La fibra óptica metalizado 10 comprende la fibra óptica 1 1 y la banda metálica 12. La fibra óptica 11 tiene una configuración generalmente cilindrica, aunque su configuración puede variar a conveniencia. La composición del núcleo (por ejemplo, vidrio o plástico; no mostrado) y el número, grosores y composiciones del revestimiento(s) (por ejemplo, acrilato, imida, etc.; y que no se muestra) también pueden variar a conveniencia. Estas y otras consideraciones relativas a la composición y la estructura de fibras ópticas, así como los métodos de su construcción, son bien conocidos en la téenica.

La banda metálica 11 está en contacto con la fibra óptica 10. La banda metálica 1 1 puede comprender cualquier metal conductor, por ejemplo, cobre, aluminio, un metal del grupo del platino (platino, paladio, etc.), un metal precioso (por ejemplo, oro, plata), etc., y puede variar en tamaño, configuración y espesor. El cobre es un metal preferido para uso en esta invención. En una modalidad, la banda metálica completamente, o casi completamente (por ejemplo, menos de 100 por ciento, pero más de 90, o más de 95, o más de 99, por ciento), cubre toda la superficie de la fibra óptica. En una modalidad, la tira metálica cubre menos de toda la superficie de la fibra óptica y en tales modalidades, la tira metálica cubre al menos 89 por ciento, preferiblemente al menos 50%, más preferiblemente al menos 20% y aún más preferiblemente al menos 10%, de la superficie de la fibra óptica. La configuración de la tira metálica, si cubre menos que toda el área superficial de la fibra óptica, puede variar a conveniencia, por ejemplo, recta, en zigzag, serpentina, espiral, etc. , y se extiende a lo largo del eje longitudinal de la fibra óptica .

El espesor de la tira metálica es mayor que la frecuencia de la señal transmitida. Para una fibra óptica diseñada para llevar una señal a una frecuencia de 60 hertz (Hz), el espesor del metal (por ejemplo, cobre) es típicamente de aproximadamente 8.5 milímetros (mm). Mientras el grosor de la tira metálica es mayor que la frecuencia de la señal transmitida por la fibra óptica, entonces la señal transmitida es la misma que una señal transmitida a través de una barra metálica con la misma área superficial. Debido al espesor del metal, señales eléctricas viajarán en el revestimiento de la tira metálica, no a través de la fibra óptica en si, y por lo tanto, las señales de energía no interferirán, o interfiere sólo a nivel nominal, con las señales de datos transportadas por la fibra óptica. El cálculo del espesor del metal para cualquier frecuencia de la señal dada se conoce en la téenica como se ejemplifica en Electrical Losses in Coaxial Cable by Eaton y Kmiec, International Wire & Cable Symposium, Preceedings of the 57th IWCS, pp. 515-520 (Noviembre de 2008).

El efecto del revestimiento de un conductor es la tendencia de la corriente electrica para distribuir en sí dentro del conductor tal que la Densit alrededor de la superficie es mayor que en el núcleo del conductor. La profundidad del revestimiento d disminuye inversamente con el cuadrado de la frecuencia: 6(m) = cuadrado ((2*r)/*w*m)) donde p es la resistividad del conductor, co es la frecuencia angular de la corriente=27i, y m es la permeabilidad magnética absoluta del conductor. Para un conductor de cobre esta ecuación se reduce a: d (m) = 0.06 / cuadrado(Frecuencia (Hz)).

A los 60 Hz, la profundidad del revestimiento es de 8.5 mm; en 1 MHz, la profundidad del revestimiento es de 66 m?ti ; y a 1 GHz, la profundidad del revestimiento es de 2.08 mm.

En una modalidad de la invención, el espesor del metal en la fibra óptica es una función del tamaño, por ejemplo, el espesor o diámetro, de la fibra óptica. Típicamente, el espesor del metal es de al menos 0.15, más típicamente al menos 1 e incluso más típicamente al menos 2, veces el espesor o diámetro de la fibra óptica. Así, si la fibra óptica tiene un espesor o diámetro de 1 mm, entonces el espesor del metal en contacto con la fibra óptica es de al menos 0.15 mm, preferiblemente al menos 1 mm e incluso más preferiblemente al menos 2 mm.

El metal se puede aplicar a la fibra óptica de cualquier manera conveniente, por ejemplo, galvanoplastia, revestimiento por electrólisis, mediante el uso de un adhesivo (véase, por ejemplo, USSN 61/577918 presentada el 20 de Diciembre de 201 1 ), etc. Estos métodos son conocidos en la téenica, y se pueden utilizar en combinación con otro, por ejemplo, aplicando una capa delgada inicial, por ejemplo, 1 -100 mieras, a la superficie de la fibra óptica seguido por galvanoplastia de una o más capas encima de la capa inicial para construir a un espesor total de 1 ,000, 1 ,500 o más mieras. Mientras la galvanoplastia y revestimiento por electrólisis son muy adecuados para el recubrimiento de toda la superficie de la fibra óptica, estas técnicas también funcionan para el recubrimiento de superficies menores de la fibra óptica mediante el empleo de diversos técnicas conocidas de enmascaramiento y enjuague. Si se emplea un adhesivo, típicamente posee buenas propiedades dieléctricas y presenta una buena resistencia de adhesión al metal y la composición de la capa de revestimiento exterior de fibra óptica, por ejemplo, un acrílico.

Híbrido Fibra Óptica/Cable Coaxial El cable híbrido se compone de, pero no limitado a, cable de fibra óptica, cable coaxial y un conductor eléctrico, por ejemplo, cobre. Estos cables híbridos llevan datos y energía. En el cable híbrido de esta invención, el conductor eléctrico, por ejemplo, cobre, puede ser reemplazado con fibra óptica que está recubierto con una banda metálica para transmitir la corriente. En comparación con el cable coaxial, el cable de fibra óptica puede llevar más datos (mayor ancho de banda) con un bajo nivel de ruido y menor susceptibilidad a la interferencia.

En una modalidad, la invención es un híbrido de fibra óptica/cable coaxial. La Figura 2 ilustra una modalidad de un diseño de la técnica anterior de un híbrido de fibra óptica/cable coaxial. El híbrido de fibra óptica/cable coaxial 20 comprende un elemento de fuerza central 21 diseñado para llevar a impartir fuerza al cable híbrido. Este elemento del cable híbrido típicamente está hecho de metal o de un plástico de alta resistencia, y que no lleva energía o información. Los conductores eléctricos 22, 23 y 25 se hacen típicamente de cobre o aluminio, y llevan energía, es decir, corriente eléctrica. Estos conductores están típicamente revestidos en uno o más de los semiconductores y/o envolturas de aislamiento (no mostrados). El cable 24 es un cable coaxial.

El cable de fibra óptica 26 comprende cuatro fibras ópticas revestidas en una chaqueta protectora. Cada fibra óptica puede en sí ser revestida en una o más fundas protectoras y el espacio entre las cuatro fibras ópticas puede ser llenado con una matriz de relleno que proporciona tanto la protección y el aislamiento dieléctrico.

El miembro de la fuerza y los diferentes conductores del cable híbrido están revestidas en la matriz de relleno 27 que proporciona tanto la protección contra daños físicos y aislamiento dieléctrico. Esta matriz se reviste entonces dentro de la cubierta de aislamiento semiconductora 28 que a su vez es revestida dentro de la chaqueta protectora externa 29. Las diversas composiciones y métodos de fabricación para la matriz de relleno, la cubierta semiconductora y la chaqueta de protección son todos bien conocidos en la téenica.

Una modalidad del cable híbrido de esta invención se ilustra en la Figura 3. El cable híbrido 30 es similar en diseño a cable híbrido 20, excepto que el cable híbrido 30 no comprende conductores eléctricos independientes 22, 23 y 25. Más bien, el cable de fibra óptica 26 se sustituye con cable de fibra óptica 36 en el que están metalizadas las cuatro fibras ópticas, es decir, que comprenden un revestimiento metálico de una modalidad de la cual se ilustra en la Figura 1. Esta banda metálica o recubrimiento realiza la función de uno o más de los conductores eléctricos del cable híbrido de la téenica anterior como se ilustra en la Figura 2.

El cable híbrido de esta invención se usa de la misma manera como cables híbridos conocidos. El cable está conectado a una fuente de alimentación, una o más fuentes de transmisión de datos, por ejemplo, computadora, sensor, por ejemplo, y en última instancia para terminar con el uso de dispositivos, por ejemplo, computadora, electrodomésticos, equipos industriales o recreativos y similares. El metal de grosor apropiado unido a la fibra óptica permite la transmisión de cualquier corriente eléctrica recibida desde una posición adyacente o cerca de por conductores eléctricos (o de cualquier otra fuente) para ser transferidos por la fibra al dispositivo de uso final sin interferir con la transmisión de datos por fibra.

Se pretende específicamente que la presente invención no se limite a las modalidades e ilustraciones contenidas en este documento, sino que incluyen formas modificadas de aquellas modalidades que incluyen porciones de las modalidades y combinaciones de elementos de diferentes modalidades como dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una fibra óptica metalizada que comprende: A. una fibra óptica, y B. Un metal sobre y en contacto con la fibra óptica y que tiene un espesor que es al menos 0.15 veces el espesor de la fibra óptica.

2. La fibra de la reivindicación 1 en el que el metal comprende al menos uno de cobre, aluminio, un metal del grupo del platino o metal del grupo de metales preciosos.

3. La fibra de la reivindicación 1 o 2 en el que el metal cubre toda la superficie de la fibra óptica.

4. La fibra de la reivindicación 1 o 2 en el que el metal cubre menos de toda la superficie de la fibra óptica.

5. La fibra de la reivindicación 4 en el que el metal está en la forma de una banda que se extiende a lo largo del eje longitudinal de la fibra.

6. La fibra de la reivindicación 5 en el que la banda metálica cubre al menos 10 por ciento de la superficie de la fibra óptica.

7. Un híbrido de fibra óptica/cable coaxial que comprende: A. Un cable coaxial, y B. Una fibra óptica metalizada que comprende: 1 ) Una fibra óptica; y 2) Un recubrimiento de metal sobre y en contacto con la fibra óptica y que tiene un espesor que es al menos 0.15 veces el espesor de la fibra óptica.

8. El híbrido de fibra óptica/cable coaxial de la reivindicación 7 conectado a una fuente de alimentación.

9. El híbrido de fibra óptica/cable coaxial de la reivindicación 7 u 8 en el que el metal es cobre y cubre la totalidad, o cerca de la totalidad, la superficie de la fibra óptica.

10. Un método de transmisión de una señal de datos a través de un cable, cuyo método comprende de conectar el cable a una fuente de alimentación y una fuente de señal de datos, el cable comprende el híbrido de fibra óptica/cable coaxial de la reivindicación 7.