專利名稱：用于海底光傳輸系統(tǒng)的關(guān)節(jié)式光中繼器的制作方法
用于海底光傳輸系統(tǒng)的關(guān)節(jié)式光中繼器 相關(guān)申請(qǐng)的聲明本申請(qǐng)主張美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第60/681,063號(hào)的權(quán)利，該美國臨 時(shí)專利申請(qǐng)是于2005年5月3日提出申請(qǐng)且名稱為"關(guān)節(jié)式中繼器 (Articulating Repeater)",其全文以引用方式并入本文中。本申請(qǐng)與美國專利申請(qǐng)第10/687,547號(hào)相關(guān)，該美國專利申請(qǐng)是 于2003年10月16日提出申請(qǐng)且名稱為"裝于通用光纜接頭中的光放 大器模塊(Optical Amplifier Module Housed In A Universal Cable Joint)",其全文以引用方式并入本文中。本申請(qǐng)還與美國專利申請(qǐng)序列號(hào)第10/715,330號(hào)相關(guān)，該美國專 利申請(qǐng)是于2003年11月17日提出申請(qǐng)且現(xiàn)為美國專利第6，917,465 號(hào)，其全文以引用方式并入本文中。本申請(qǐng)還與美國專利申請(qǐng)第10/800，424號(hào)相關(guān)，該美國專利申請(qǐng) 是于2004年3月12日提出申請(qǐng)且名稱為"裝于通用光纜接頭中的光放 大器模塊的熱管理(Thermal Management of an Optical Amplifier Module Housed In A Universal Cable Joint)",其全文以引用方式并入本 文中。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及光中繼器(optical repeater)領(lǐng)域，且更具體而言，涉及 一種用于海底光傳輸系統(tǒng)中的光中繼器。發(fā)明背景在海底光傳輸系統(tǒng)中，通過光纜傳輸?shù)墓庑盘?hào)會(huì)沿可能跨越上千 英里的光纜長(zhǎng)度而衰減。為對(duì)此種信號(hào)衰減進(jìn)行補(bǔ)償，沿光纜長(zhǎng)度策 略性地設(shè)置光中繼器。在典型的光中繼器中，載送光信號(hào)的光纜接入中繼器并通過至少 一個(gè)放大器及各種器件(例如光耦合器及分離器)進(jìn)行配接，然后離開 中繼器。這些光學(xué)器件通過光纖相互配接。中繼器被容置于密封結(jié)構(gòu) 中，以保護(hù)中繼器不會(huì)遭到環(huán)境破壞。在部署過程中，光纜被繞至位 于船舶上的大的線鼓上。因此，中繼器會(huì)隨光纜一起纏繞于線鼓上。 信號(hào)的性質(zhì)以及光纖所傳輸信息量的不斷增大使中繼器變得越來越 大，且其長(zhǎng)度增大會(huì)在其繞于線鼓上時(shí)造成問題。盡管線鼓直徑可高達(dá)9-12英尺，然而現(xiàn)有中繼器的長(zhǎng)度可大于5英尺，因而中繼器無法沿線鼓放平或大體放平。在中繼器與其所附連的光纜之間的連接點(diǎn)處會(huì)因高達(dá)100,000磅左右的力而出現(xiàn)巨大的應(yīng)力，在光纜放線及巻繞 過程中尤其如此。由于光纜在其與中繼器的終端處出現(xiàn)過大的局部彎 曲，因而可能會(huì)在光纜中出現(xiàn)非等軸載荷。此種載荷將不可避免地導(dǎo) 致光纜器件在遠(yuǎn)低于光纜自身抗張強(qiáng)度的載荷作用下被損壞。為防止在部署中繼器過程中損壞光纜，常常提供限彎器(bend limiter),其作用是使施加于光纜上的力均衡分布。此外，可在附連有 限彎裝置的中繼器每一縱向端上提供萬向節(jié)。萬向節(jié)能在兩個(gè)方向上 提供自由的角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。萬向節(jié)在中繼器與限彎裝置之間所允許的彎曲 角度會(huì)進(jìn)一 步降低施加于光纜上的局部彎曲量。傳統(tǒng)中繼器的大的實(shí)體尺寸使其復(fù)雜度增大、成本升高，同時(shí)導(dǎo) 致部署困難。發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于海底光傳輸系統(tǒng)的光放大器裝置。該 裝置包含第一模塊及第二模塊。每一模塊均包含內(nèi)殼，所述內(nèi)殼具有 與海底光纜接頭的內(nèi)光纖連結(jié)頭殼體的外尺寸大致相等的外尺寸。所 述內(nèi)殼包含一對(duì)相對(duì)的端面，該對(duì)相對(duì)的端面分別具有保持元件，以 用于將所述內(nèi)殼保持于海底光纜接頭的外殼內(nèi)。所述內(nèi)殼還包含用于 互連相對(duì)端面的側(cè)壁，其在縱向上延伸于所述相對(duì)端面之間。所述側(cè)壁包含具有多個(gè)通孔的容座部，這多個(gè)通孔的尺寸分別適于接納在光 放大器中所用的 一無源光學(xué)器件。所述模塊還包含至少 一個(gè)電路板， 上面具有至少一個(gè)電壓下引元件，以用于將電壓從導(dǎo)體傳送至也位于 所述電路板上并與光放大器相關(guān)聯(lián)的電子器件。隔離的電路徑將從至 少一條光纜中的導(dǎo)體所接收的電能提供至所述至少一個(gè)電路板。所述 電壓下引元件與側(cè)壁進(jìn)行熱連通。限彎器將第一模塊配接至第二模 塊。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，每一模塊均包含至少 一個(gè)光放大器。 根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，至少 一個(gè)光泵源與其中 一個(gè)端面進(jìn)行熱接觸。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，各端面分別包含至少 一個(gè)向內(nèi)延伸的凸 起。光泵源位于其中一個(gè)向內(nèi)延伸的凸起上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電路板的第一側(cè)面位于貫穿側(cè)壁的表面 上。導(dǎo)熱墊安裝于電路板的第一側(cè)面上，并在電壓下引元件與側(cè)壁之 間提供導(dǎo)熱路徑。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電壓下引元件安裝于導(dǎo)熱墊上。根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)方面，海底光纜接頭包含一對(duì)光纜終端單元， 其中所要連接的光纜的端部即分別保持于該對(duì)光纜終端單元中。保持 元件可分別連接至其中一個(gè)光纜終端單元。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，所要連接的每一光纜的導(dǎo)體均與其中一個(gè)保持元件進(jìn)行電接觸。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，隔離的電路徑包含位于電路板內(nèi)的與其 中一個(gè)保持元件進(jìn)行電接觸的電導(dǎo)體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供至少一個(gè)電壓下引元件，以將一部 分電壓從電導(dǎo)體傳送至與光放大器相關(guān)聯(lián)的電子器件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電壓下引元件是齊納二極管。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述電路板包含一對(duì)電路板，且隔離的 電路徑進(jìn)一 步包含至少一個(gè)導(dǎo)電針，用于電連接該對(duì)電路板的電導(dǎo)體。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，所述多個(gè)通孔在縱向上橫貫側(cè)壁的容座部。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，內(nèi)殼具有大體圓柱形狀。側(cè)壁的容座部 具有曲面，該曲面限定圓柱形狀的直徑。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，海底光纜接頭是用于連接不同構(gòu)造的光 纜的通用接頭。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述通用接頭包含一對(duì)光纜終端單元，可分別連接至其中一個(gè)光纜終端單元。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，各保持元件分別包含凸緣，從其中一條 光纜的端部伸出的至少一條光纖穿過該凸緣延伸入內(nèi)殼中。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，光纖存儲(chǔ)區(qū)包含至少 一個(gè)可纏繞光纖的 光纖線軸。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，內(nèi)殼是由一對(duì)分別包含其中一個(gè)保持元 件的半單元形成。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，側(cè)壁包含從側(cè)壁容座部沿縱向伸出的一 對(duì)帶肋部件。該對(duì)帶肋部件分別具有在縱向上橫貫其延伸的拉桿通 孔，以用于支撐由海底光纜接頭所用的拉桿。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，內(nèi)殼的外尺寸小于約15cmx50cm。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，內(nèi)殼的外尺寸約為7.5 cm x 15cm。附圖簡(jiǎn)述圖l顯示海底光纜的一實(shí)例；圖2顯示用于連接在海底光通信系統(tǒng)中所用光纜的通用光纜接頭 的簡(jiǎn)化示意圖；圖3顯示可/人Global Marine Systems Limited公司及Universal Joint Consortium公司購得的通用光纜接頭的具體實(shí)例；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造而成的光放大器模塊的側(cè)視圖； 圖5顯示構(gòu)成圖4所示光放大器模塊的半單元中其中一個(gè)的立體圖；圖6顯示構(gòu)成圖4所示光放大器模塊的半單元中其中一個(gè)的側(cè)視圖；圖7顯示構(gòu)成圖4所示光放大器模塊的半單元中其中一個(gè)的側(cè)剖 視圖；圖8為圖4所示光放大器模塊的側(cè)剖視圖；圖9為光放大器模塊中與端帽互連的部分的放大的側(cè)剖視圖；

圖10顯示其中 一個(gè)電路板的底部的平面圖，其圖解說明有利于傳熱的齊納二極管安裝方式；圖ll顯示與限彎器串接的兩個(gè)光放大器模塊；以及圖12顯示其中光放大器模塊與兩個(gè)通用光纜接頭串接的本發(fā)明一實(shí)施例。本發(fā)明的發(fā)明者已認(rèn)識(shí)到，通過如下方式便可獲得顯著變小的中 繼器首先減小中繼器的長(zhǎng)度，以大大減小在部署中繼器期間施加于 其上面的應(yīng)力，從而無需使用萬向節(jié)(gimbal)。而不再使用萬向節(jié)又能 進(jìn)一步減小中繼器的尺寸。本發(fā)明的發(fā)明者進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，可將尺寸顯著減小的中繼器裝于 由已證明能用于海底環(huán)境的非定制器件所構(gòu)成的單元中。尤其是，發(fā) 明者已認(rèn)識(shí)到，傳統(tǒng)上用于互連不同海底光纜的殼體也可用作超小形 體因數(shù)的中繼器殼體。如下文所述， 一種這樣的殼體(通常稱為通用接 頭)已實(shí)際上成為用于維護(hù)水下光纜的全球標(biāo)準(zhǔn)殼體，并具有很長(zhǎng)的成 功部署歷史。本發(fā)明由此提供一種中繼器，其由于尺寸較小而容易部署并放置于經(jīng)濟(jì)的、能用于水下的殼體，該殼體在海底光通信行業(yè)中 已眾所周知。而且，由于所述通用接頭可互連不同的光纜，因而此種為便于理解本發(fā)明，下面將結(jié)合圖1來說明海底光纜的一實(shí)例。光纜均以不同形式采用圖1所示的大多數(shù)器件。光纜330包含單個(gè)居中布置且填充膠體的緩沖管332,緩沖管332由例如鋁或不銹鋼等金 屬制成。填充膠體的緩沖管332包含光纖335。在某些情形中，以居 中設(shè)置的kingwire取代緩沖管332，使嵌入于聚合物中的光纖環(huán)繞 kmgwire。在緩沖管上纏繞兩層多股線，以用作加強(qiáng)部件。其中一層 包含多股線(strandwires)338,另一層包含多股線339。銅導(dǎo)體340環(huán) 繞這些多股線且同時(shí)用作電導(dǎo)體與密封屏障。由聚乙烯形成的外護(hù)套 342封裝銅導(dǎo)體340并用作絕緣層。圖2顯示用于連接海底光通信系統(tǒng)所用光纜的通用光纜接頭的簡(jiǎn) 化示意圖。此種接頭之所以稱作通用光纜接頭，是因?yàn)槠淇苫ミB許多 種不同類型的、無論由哪一制造商制造的海底通信光纜。該光纜接頭 包含公共器件組件IO，光纖連結(jié)頭(splice)即位于其中。光纖連結(jié)頭是 由分別來自兩條光纜的兩條光纖形成，這兩條光纜分別終止于光纜終 端單元12中。保護(hù)組件15環(huán)繞公共器件組件10及光纜終端單元12, 以保護(hù)其免受外界環(huán)境影響。圖3顯示可自Global Marine Systems Limited 乂〉司及Universal此種接頭常常簡(jiǎn)稱為通用接頭。在圖2及圖3中，以及在下面的各個(gè) 圖中，相同的標(biāo)號(hào)指示相同的元件。在圖3中，圖2所示的保護(hù)組件 15包含環(huán)繞公共器件組件10的不銹鋼套14及模塑于公共器件組件 10上的聚乙蹄套16。不銹鋼套14能抵抗拉伸載荷、扭轉(zhuǎn)載荷及壓縮 載荷，并進(jìn)一步提供導(dǎo)電路徑，以使電能可通過該導(dǎo)電路徑從一條光 纜的銅導(dǎo)體傳輸至另一條光纜的銅導(dǎo)體。在連接過程中，首先剝除光纜的各個(gè)層，以露出預(yù)定長(zhǎng)度的外護(hù) 套、銅導(dǎo)體、多股線及光纖封裝(例如，容納光纖的緩沖管及由光纖所環(huán)繞的kingwire)。將多股線夾于位于光纜終端單元12中的套箍組件 中。將光纖封裝伸入公共器件組件10中，在其中通過一系列夾具固 定就位。在公共器件組件10中，分離各條光纖并將其連結(jié)至另一光 纜的對(duì)應(yīng)光纖上。將連結(jié)頭連同多余的光纖盤巻及纏繞于在公共器件 組件10中所形成的通道內(nèi)。將/>共器件組件10插入不銹鋼套14中， 并在組件10的每一端旋上端帽13。穿過端帽13及公共器件組件10 伸入兩個(gè)拉桿17及19。拉桿17及19是設(shè)計(jì)成在將接頭從船上傳送 至海底環(huán)境中時(shí)承載在部署過程中施加于通用接頭上的拉伸載荷。最 后，將接頭置于模具中，并在才莫具中注入熔化的聚乙烯，以提供與光 纜外護(hù)套接續(xù)的絕緣(即聚乙烯套16)。本發(fā)明的發(fā)明者已認(rèn)識(shí)到，可對(duì)光纜接頭(例如圖2-3中所示的通 用光纜接頭)進(jìn)行修改，使其用作中繼器殼體，以在其中放置一個(gè)或多 個(gè)光放大器。圖4-9顯示用于取代圖1-4中所示公共器件組件10的光 放大器模塊400的一個(gè)實(shí)施例。光放大器模塊400必須具有與公共器 件組件大致相同的尺寸，該尺寸僅約7.5 cmxl5 cm。如前面所述，此 遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)中繼器殼體的尺寸-傳統(tǒng)中繼器殼體常常為數(shù)英尺長(zhǎng)。這 些圖中所示的光放大器模塊可支持4個(gè)摻雜有鉺的光纖放大器 (EDFA)，其在實(shí)體上針對(duì)兩對(duì)光纖中的每一對(duì)而劃分為 一雙重放大器 單元。當(dāng)然，本發(fā)明嚢括可支持任意數(shù)量EDFA的光放大器模塊。每一光放大器均包含摻雜有鉺的光纖、光泵源(optical pump source)、隔離器及增益平化濾波器(GFF)。這些放大器是單級(jí)的，由交 叉耦合的激光泵進(jìn)行正向泵激。一 3 dB的耦合器使得能夠在這兩個(gè)激 光泵中的一個(gè)損壞時(shí)也能對(duì)雙重放大器中摻雜有鉺的光纖線圈進(jìn)行 泵激。在輸出端處，隔離器用于防止反向散射的光進(jìn)入放大器。增益 平化濾波器設(shè)計(jì)用于在設(shè)計(jì)輸入功率下平化放大器的增益?？商峁┝硐?，從而能夠進(jìn)行COTDR型線路監(jiān)測(cè)。當(dāng)然，光放大器模塊400可 支持具有不同構(gòu)造的EDFA，例如多級(jí)放大器、正向及反泵激放大器、 以及采用除鉺以外的稀土元素的光纖放大器。光放大器模塊400設(shè)計(jì)成與光纜接頭的其余部分兼容，以使其連 接至光纜終端單元12并以與公共器件組件IO相同的方式配合于不銹 鋼套14內(nèi)。在圖4中顯示在端帽13安裝就位的情況下光放大器模塊400的 側(cè)視圖。模塊400是由大體圓柱形的結(jié)構(gòu)限定而成，該大體圓柱形結(jié) 構(gòu)具有位于相對(duì)端面403上的凸緣402(參見圖5)?？v向平面405貫穿 光放大器模塊400，以由此將模塊400對(duì)分成兩個(gè)半單元404及404，， 這兩個(gè)半單元404及404，關(guān)于一垂直于縱向平面405的旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)稱。 換句話說，如在圖5中所最清楚地顯示，并非將端面403劃分成位于 不同半單元404上的兩部分，而是每一半單元404包含其中一個(gè)端面 403的上面帶有相應(yīng)凸緣402的部分。圖5顯示其中一個(gè)單元404的 立體圖。在圖4-9所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，每一半單元404容納兩 個(gè)摻雜有鉺的光纖放大器。凸緣402與圖3所示通用接頭的光纜終端單元12相配合。如在 圖7及8的剖視圖中所示，通孔407自端面403向內(nèi)延伸，通用接頭 的拉桿即插入通孔407中。端面403還包含光孔(clearance hole)430， 用于將通用接頭的端帽13緊固至光放大器模塊400。光孔430沿垂直 于拉桿通孔407的連接線的直線定位。如在圖4-6中所示，每一單元404包含形成半圓柱體的曲面?zhèn)缺?412，該半圓柱體限定圓柱結(jié)構(gòu)的一部分。脊柱部件406與曲面?zhèn)缺?412形成一體并正切于曲面?zhèn)缺?12，且自其沿縱向伸出。容納通用 接頭拉桿的通孔407貫穿脊柱部件406。陶瓷凸起(boss)440位于脊柱 部件406的遠(yuǎn)離端部凸緣403的一端上。如在圖5及7中所示，通孔 407貫穿陶瓷凸起440。如下文所述，陶瓷凸起440用于防止電流從 一個(gè)半單元404流至另 一半單元。電路板支撐面416在縱向平面405中沿單元404的周邊延伸。電 路板426安裝于支撐面416上。當(dāng)組裝半單元404及404，時(shí)，使用能 在兩個(gè)電路板426與426，之間提供電連接的一對(duì)聯(lián)鎖的導(dǎo)電針 (pin)423來互連電路板426與426，。位于電路板支撐面416與脊柱部 件406之間的單元404的內(nèi)腔用作光纖存儲(chǔ)區(qū)。光纖線軸420在光纖 存儲(chǔ)區(qū)中位于脊柱部件406的內(nèi)表面上。摻雜有鉺的光纖以及任何多 余光纖均巻繞于光纖線軸420上。光纖線軸420具有至少足夠大的外 徑，以防止光纖彎曲超過其最小規(guī)定彎曲半徑。曲面?zhèn)缺?12的厚度足以支持多個(gè)通孔418在縱向上貫穿該側(cè) 壁。通孔418用作光放大器的無源器件的容座(receptacle)。也就是說， 每一容座418均可容納一器件，例如隔離器、增益平化濾波器、耦合 器等等。端面403分別包含向內(nèi)延伸并平行于電路板426的一對(duì)泵支撐凸 起403a(參見圖6及7)。電路板426具有多個(gè)切口 ，以使泵支撐凸起 403a外露。用于為每一光放大器提供泵能量的泵源427安裝于每一泵 凸起403a上。電連接性如前面所述，必須在這兩個(gè)光纜終端單元12中的光纜之間保持 電連接性。然而，必須對(duì)光放大器模塊400中的各個(gè)器件進(jìn)行電隔離， 因而必須對(duì)位于電路板426上的電器件提供小的電壓(例如5-20V)。再次參見圖3，光放大器模塊400及套14環(huán)繞有用作介電材料的 聚乙烯套16。從位于終端單元12中的光纜導(dǎo)體中汲取電能，并通過 位于電路板426中的導(dǎo)體進(jìn)行傳送。電路板與光放大器^f莫塊400進(jìn)行 電隔離，其中電路板的環(huán)氧樹脂充當(dāng)局部介電材料。在將電壓下引至 其中 一個(gè)電路板上的電器件之后，通過分別包含針和插孔組件的一對(duì) 導(dǎo)電針423將電壓從電路板426傳送至電路板426，。針423允許存在 可能因拉伸及流體靜壓力而出現(xiàn)的任何軸向運(yùn)動(dòng)。更具體而言，現(xiàn)在參見圖7及圖8，各電器件的供電方式如下。由于光纜終端單元12被通電或帶電，因而端帽13也帶電。電導(dǎo)體在 每一電路板426及426，內(nèi)延伸。這些電導(dǎo)體直接從泵支撐凸起403a 受電。在電路板426上設(shè)置一或多個(gè)電壓下引(voltage dr叩pmg)元件， 例如齊納二極管(zener diodes)。這些齊納二極管將電導(dǎo)體電耦合至電 路板上的其它電器件，以用于下引 一足以對(duì)各電器件進(jìn)行供電的電 壓。電連接性沿電導(dǎo)體延伸，且通過導(dǎo)電針423在各電路板之間保持 電連接性。通過此種方式，導(dǎo)電性從一個(gè)端帽13經(jīng)過與端帽13相接 觸的端部凸緣403及泵支撐凸起403a、經(jīng)過設(shè)置于靠在泵支撐凸起 403a上的電路板426上的電導(dǎo)體、經(jīng)過其中一個(gè)導(dǎo)電針423并經(jīng)過另 一電路板426上的電導(dǎo)體。最后，導(dǎo)電性通過另一泵支撐凸起403a 及端部凸緣403而延伸至另一端帽13。電路徑以如下方式與光放大器模塊400進(jìn)行隔離。在電路板支撐 面416與電路板426之間設(shè)置電絕緣墊。通過此種方式，使泵支撐凸 起403a與電路板426電隔離(除通過前述電導(dǎo)體外)。陶瓷隔離體442 能防止從螺栓向位于電路板426上的器件放電。位于每一半單元404 上的陶瓷凸起440使其所連接的脊柱部件406與其所接觸的端帽13 及端部凸緣403進(jìn)行電隔離。圖9顯示貫穿通孔407的拉桿409與端帽13進(jìn)行電隔離的方式。 如在圖9中所示，對(duì)于最左側(cè)的端帽13， 一陶瓷墊圈444環(huán)繞每一拉 桿409的端頭。陶資墊圈444 4吏端帽13與拉桿409電隔離。由于陶 瓷墊圈444所形成的密封不是氣密性的，因而同時(shí)提供銅墊圈446及 448來確保在拉桿與端帽13之間實(shí)現(xiàn)此種氣密性密封。拉桿409的帶 螺紋端終止于相對(duì)的端帽13中，且?guī)菁y端不與端帽13電隔離。由于套14接觸端帽13，因而套14較佳由非導(dǎo)電材料制成。例如， 套14可由導(dǎo)熱性陶瓷制成，這之所以較佳是因?yàn)樘沾傻膹?qiáng)度。然而， 由于此種陶瓷常常在名義上是導(dǎo)電的，因而需要為其提供氧化表面， 以用作電介質(zhì)。較佳地對(duì)氧化物表面進(jìn)行拋光，以利于形成氣密性密封。熱管理泵源427及齊納二極管產(chǎn)生大量的熱，必須進(jìn)行散熱才能確保各 個(gè)器件的溫度不會(huì)超過其工作溫度限值。該問題特別具有挑戰(zhàn)性，因 為泵源427及齊納二極管可在小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生數(shù)瓦的功率。而且，必 須在散熱的同時(shí)實(shí)現(xiàn)同一些器件的電隔離，這是兩個(gè)顯然有些相互矛 盾的目標(biāo)。如下文所詳細(xì)說明，光放大器模塊400的若干特征會(huì)增強(qiáng) 熱隔離，從而充分進(jìn)行散熱。如前面所述，泵源427安裝于端部凸緣403的泵支撐凸起403a 上。由此使泵源427的熱量通過泵支撐凸起403a傳導(dǎo)至端部凸緣403， 端部凸緣403具有相對(duì)較大的質(zhì)量，從而使其充當(dāng)有效的散熱器。端 部凸緣403又將熱量傳導(dǎo)至圖3中所示的端帽13。光放大器模塊400的側(cè)壁412是由例如金屬等導(dǎo)熱性材料制成， 較佳由鋁制成。由于側(cè)壁412具有相對(duì)較大的表面積，因而其充當(dāng)一 擴(kuò)散器，用于使熱量均勻地分布于其表面上，從而使其局部溫升及總 體溫升保持最低。齊納二極管的位置較佳盡可能地靠近側(cè)壁412，從 而使二極管所產(chǎn)生的熱量可易于傳導(dǎo)至側(cè)壁412。例如，如在圖IO中所最清楚地顯示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中， 齊納二極管484位于電路板426的底部(即電路板的與上面具有泵源 427的側(cè)面相對(duì)的側(cè)面)。銅墊480位于該底面上、每一用于隔離螺栓 482的陶資隔離器442下方，其中螺栓482是用于將電路板426緊固 至支撐面416上。齊納二極管482靠近螺栓482安裝于銅墊480上。 銅墊480充當(dāng)每一齊納二極管484的其中 一個(gè)電接點(diǎn)，另 一電接點(diǎn)則 由標(biāo)號(hào)486表示。每一銅墊480的一部分位于電路板支撐面416上。 銅墊480接觸上面放有電路板426的電絕緣墊。該電絕緣墊是相對(duì)良 好的導(dǎo)熱體，且由此將齊納二極管484所產(chǎn)生的熱量從銅墊480傳導(dǎo) 至光放大器模塊400的電路板支撐面416。通過此種方式，使熱量自齊納二極管484通過銅墊480及電絕緣墊流至光放大器模塊400。 一 旦熱量分布于模塊400的側(cè)壁412上，熱量便直接傳導(dǎo)至環(huán)繞模塊400 的不銹鋼套14上。由于熱量廣泛分布于端帽13及抗拉套14的相對(duì)較大的表面區(qū)域 上，因而能夠使熱量通過周圍的聚乙烯套16(其不是特別良好的導(dǎo)熱 體)有效地傳導(dǎo)至海水。光放大器模塊的串接如在美國專利第6,870,993號(hào)中所述，在某些情形中，可能期望 采用串接的兩個(gè)或更多個(gè)圖4-9所示的光放大器模塊。也就是說，可 沿同一光纜使用兩個(gè)或更多個(gè)光放大器模塊(分別插入于其各自的不 銹鋼套中并連接至其各自的光纜終端單元而形成中繼器殼體)。由于如 前面所述，上文所描繪的光放大器模塊用以支持兩對(duì)放大器，因而若 需要使用更多對(duì)放大器，則可將其放置于其它模塊中。例如，如果在 同一光纜上串接兩個(gè)中繼器殼體，則可提供四對(duì)放大器。更一般地， 串接的N個(gè)光放大器模塊可支持2N對(duì)放大器。也可使用串接的兩個(gè)或更多個(gè)中繼器殼體，使放大器器件以各種 不同方式分布于各殼體中。例如，如果采用兩個(gè)此種殼體，則可使用 一個(gè)殼體支持所有光學(xué)器件，并使用另一殼體支持電器件。通過此種 方式，使中繼器的各功能元件可分布于不同的殼體中。如果采用三個(gè) 光放大器^^莫塊，則可將光學(xué)器件、功率轉(zhuǎn)換器電路及泵控制器分別置 于不同的殼體中。當(dāng)然，也可使放大器器件以各種各樣的其它排列方 式分布于各殼體中。圖11顯示與限彎器630進(jìn)行串接的兩個(gè)光放大器模塊610。限彎 器630用于防止這兩個(gè)光放大器模塊610之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)超過最大彎 曲角度。這又會(huì)防止光纖受損。在圖11中還顯示其中放置有光放大 器^f莫塊610的套管614(例如圖3中的套管14)以及光纜終端單元612(例 如圖3中的光纜終端單元612)和覆鎧套管(Over armor sleeve)616(例如圖3中的套管16)。除其它優(yōu)點(diǎn)外，此種結(jié)構(gòu)還會(huì)減少所需限彎管(Bend limiting boot)的數(shù)量。由于各光放大器模塊610彼此之間如此靠近， 因而并非每一單獨(dú)的中繼器均需要一對(duì)限彎管，而是整串中繼器僅需 兩個(gè)限彎管640。在某些情形中，可能期望以圖12所示方式將光放大器模塊與兩 個(gè)傳統(tǒng)光纜接頭(例如圖3中所示的通用接頭)進(jìn)行串接。如圖所示， 中繼器殼體710(其中放置有光i丈大器模塊)沿光纜布置于這兩個(gè)傳統(tǒng) 光纜接頭720之間，以提供集成的單元。也就是說，中繼器殼體710、 光纜段、及光纜接頭720可操作地相互配接，從而使光信號(hào)可經(jīng)過所 有這些元件。向客戶提供此種集成單元具有諸多優(yōu)點(diǎn)。例如，客戶無 需再打開中繼器殼體710來將其連結(jié)至光纜，因?yàn)楣饫|已經(jīng)連結(jié)至傳 統(tǒng)光纜接頭720上，從而會(huì)降低因客戶打開殼體而損壞相對(duì)易壞的中 繼器器件的可能性。而且，如果如在圖12中一樣使光纜的尾光纖730 終止于傳統(tǒng)光纜接頭720的遠(yuǎn)離中繼器殼體710的端部中，則該集成 單元在客戶看來將實(shí)際上像是一段光緣，其可對(duì)該對(duì)光纜采用為實(shí)現(xiàn) 機(jī)械、電氣及光學(xué)連接而需要的任何連結(jié)及配接技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于海底光傳輸系統(tǒng)的光放大器裝置，其包含至少第一模塊和第二模塊，所述模塊中的每一個(gè)包含內(nèi)殼，其具有與海底光纜接頭的內(nèi)光纖連結(jié)頭殼體的外尺寸大致相等的外尺寸，所述內(nèi)殼包含一對(duì)相對(duì)的端面，其分別具有保持元件，以用于將所述內(nèi)殼保持于所述海底光纜接頭的外殼內(nèi)；側(cè)壁，其互連所述相對(duì)端面并在縱向上延伸于所述相對(duì)端面之間，所述側(cè)壁包含具有多個(gè)通孔的容座部，所述多個(gè)通孔各自的尺寸分別適于接納在光放大器中所用的無源光學(xué)器件；以及限彎器，其將所述第一模塊配接至所述第二模塊。
2. 如權(quán)利要求1所述的光;^丈大器裝置，其特征在于，所述模塊中 的每一個(gè)包含至少一個(gè)光放大器。
3. 如權(quán)利要求2所述的光》文大器裝置，其特征在于，所述模塊中 的至少一個(gè)還包含至少一個(gè)電路板，其上面具有至少一個(gè)電壓下引元件，以用于將 電壓從光纜傳送至也位于所述電路板上并與所述光放大器相關(guān)聯(lián)的 電子器件；以及隔離的電路徑，用于將從所述光纜中的導(dǎo)體4妄收的電能提供至所 述至少一個(gè)電路板。
4. 如權(quán)利要求3所述的光放大器裝置，其特征在于，所述電壓下 引元件與所述側(cè)壁熱連通。
5. 如權(quán)利要求2所述的光;^文大器裝置，其特征在于，還包含與其 中一個(gè)所述端面進(jìn)行熱接觸的至少一個(gè)光泵源。
6. 如權(quán)利要求5所述的光放大器模塊，其特征在于，所述端面分 別包含至少一個(gè)朝內(nèi)延伸的凸起，所述至少一個(gè)光泵源位于其中一個(gè)所述向內(nèi)延伸的凸起上。
7. 如權(quán)利要求3所述的光放大器模塊，其特征在于，所述電路板 的第一側(cè)面位于貫穿所述側(cè)壁的表面上，并還包含導(dǎo)熱墊，所述導(dǎo)熱 墊安裝于所述電路板的第一側(cè)面上并在所述電壓下引元件與所述側(cè) 壁之間提供導(dǎo)熱路徑。
8. 如權(quán)利要求7所述的光放大器模塊，其特征在于，所述電壓下引元件安裝于所述導(dǎo)熱墊上。
9. 如權(quán)利要求3所述的光放大器模塊，其特征在于，所述海底光所述保持元件可分別連接至其中一個(gè)所述光纜終端單元。
10. 如權(quán)利要求9所述的光放大器模塊，其特征在于，所要連接 的每一所述光纜的所述導(dǎo)體均與其中 一個(gè)所述保持元件電接觸。
11. 如權(quán)利要求IO所述的光放大器模塊，其特征在于，所述隔離 的電路徑包含位于所述電路板內(nèi)且與其中一個(gè)所述保持元件電接觸 的電導(dǎo)體。
12. 如權(quán)利要求3所述的光放大器模塊，其特征在于，所述電壓 下S1元件包含齊納二極管。
13. 如權(quán)利要求11所述的光放大器模塊，其特征在于，所述至少 一個(gè)電路板包含一對(duì)電路板，且其中所述隔離的電路徑還包含至少一 個(gè)導(dǎo)電針，以電連接所述一對(duì)電路板的電導(dǎo)體。
14. 如權(quán)利要求1所述的光放大器模塊，其特征在于，所述多個(gè) 通孔在縱向上橫貫所述側(cè)壁的所述容座部。
15. 如權(quán)利要求1所述的光放大器模塊，其特征在于，所述內(nèi)殼 具有大體圓柱形狀，所述側(cè)壁的所述容座部具有用于限定所述圓柱形 狀的直徑的曲面。
16. 如權(quán)利要求1所述的光放大器沖莫塊，其特征在于，所述海底 光纜接頭是用于連接不同構(gòu)造的光纜的通用接頭。
17. 如權(quán)利要求1所述的光放大器模塊，其特征在于，所述保持元件分別包含凸緣，從其中一條所述光纜的端部伸出的至少一條光纖 穿過所述凸緣延伸入所述內(nèi)殼中。
18. 如權(quán)利要求1所述的光放大器模塊，其特征在于，還包含位 于所述內(nèi)殼中的光纖存儲(chǔ)區(qū)。
19. 如權(quán)利要求18所述的光放大器模塊，其特征在于，所述光纖 存儲(chǔ)區(qū)包含至少 一 個(gè)可纏繞光纖的光纖線軸。
20. 如權(quán)利要求1所述的光放大器模塊，其特征在于，所述內(nèi)殼 是由一對(duì)分別包含其中一個(gè)所述保持元件的半單元形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于海底光傳輸系統(tǒng)的光放大器裝置。該裝置包含第一模塊及第二模塊。每一模塊均包含內(nèi)殼，所述內(nèi)殼所具有的外尺寸與海底光纜接頭的內(nèi)光纖連結(jié)頭殼體的外尺寸大致相等。所述內(nèi)殼包含一對(duì)相對(duì)的端面，該對(duì)相對(duì)的端面分別具有保持元件，以用于將所述內(nèi)殼保持于海底光纜接頭的外殼內(nèi)。所述內(nèi)殼還包含用于互連相對(duì)端面的側(cè)壁，其在縱向上延伸于所述相對(duì)端面之間。所述側(cè)壁包含具有多個(gè)通孔的容座部，這多個(gè)通孔的尺寸分別適于接納在光放大器中所用的一無源光學(xué)器件。所述模塊還包含至少一個(gè)電路板，上面具有至少一個(gè)電壓下引元件，以用于將電壓從導(dǎo)體傳送至也位于所述電路板上并與光放大器相關(guān)聯(lián)的電子器件。隔離的電路徑將從至少一條光纜中的導(dǎo)體所接收的電能提供至所述至少一個(gè)電路板。所述電壓下引元件與側(cè)壁進(jìn)行熱連通。限彎器將第一模塊配接至第二模塊。
文檔編號(hào)H01S3/00GK101283490SQ200680025716
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2006年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者D·S·德文岑蒂斯, M·K·楊, S·S·坎波里爾 申請(qǐng)人:紅天海底有限公司