采用跨海底装置的隔离旁路导电通路将多导体海底光缆耦合到海底装置

摘要

多导体光缆可采用跨海底装置所设置的一个或多个隔离旁路导体通路耦合到诸如缆线接头、分支单元或转发器之类的海底装置。至少一个导体可端接在海底装置的壳体中，并且至少一个导体可耦合到提供跨装置的隔离旁路导电通路的导电桥构件。多导体光缆可使用独立电力通路耦合到光网络中的海底装置，例如以便以不同电压电位将电力输送到不同的加电组件。

说明书

技术领域

本发明涉及耦合海底光缆，以及更具体来说，涉及采用跨海底装置的隔离导电通路将海底光缆耦合到海底装置。

背景技术

光纤可用作通信网络中的光信号的传输通路。这类光纤常常必须延伸许多哩和大水域。为了保护特别是海底或水底环境中的光纤，光纤可包含在提供许多层保护的光缆中。海底或水底光缆根据系统环境条件可包括例如强力构件（strenght member）层、管道、导体、绝缘、屏蔽和护套。

光缆常常耦合到海底装置，例如提供到其它缆线的耦合的接头、提供光信号的放大的转发器以及提供对光信号分支的分支单元。为了修复光缆，例如，光缆的一段可使用缆线对缆线接头、例如从Tyco Electronics Subsea Communications LLC可得到的称作Millennia?接头(MJ)的万向接头耦合到光缆的另一段。光缆中的导体向某些类型的海底装置中的电子设备提供电力。当接合包括导体的光缆时，可进行从缆线导体到另一个缆线导体(例如在接头中)或者加电组件(例如在转发器或分支单元中)的电连接。

某些海底光网络架构引起对独立导电通路的需要。例如，光网络可包括不同网络节点中被以不同电位来供电的不同加电组件。多导体光缆可用于提供独立导电通路，但是将光缆耦合到海底装置呈现独特难题，因为需要使没有端接在海底装置中的导电通路从一侧到另一侧跨越装置。光缆应当按照使附加导电通路与水下环境和装置中的内部硬件隔离的方式来耦合。此外，在没有显著改变现有装置硬件和耦合过程的情况下提供附加隔离导电通路存在难题。

附图说明

通过结合附图阅读以下详细描述将会更好地了解这些及其它特征和优点，其中：

图1A是符合一个实施例的双导体缆线的透视图。

图1B是符合一个实施例的铠装双导体缆线的透视图。

图2是符合一个实施例、使用多导体光缆来提供独立电力通路的光网络的图解视图。

图3是符合一个实施例、采用跨装置的隔离导电通路耦合到双导体光缆的海底装置的图解视图。

图4是符合一个实施例、采用使用单模塑技术的跨装置设置的隔离导电通路耦合到包覆模塑（overmolded）海底装置的双导体光缆的图解视图。

图5是采用跨缆线接头的隔离导电通路耦合到双导体光缆的海底光缆接头的一个实施例的截面侧视图

图5A是图5的光缆接头中用于隔离跨缆线接头的导电通路的绝缘套筒的侧视图。

图6是符合一个实施例、使用二模塑技术耦合到包覆模塑海底装置的双导体光缆的示意图。

图6A是用于固定耦合到图6的外导体的导线的导线引导部（wire guide）的侧视图。

图7是在模塑过程之后耦合到图6所示的多导体光缆的包覆模塑海底装置的示意图。

图8是耦合到包覆模塑海底装置的铠装双导体光缆的局部截面侧视图。

具体实施方式

多导体光缆可采用跨海底装置所设置的一个或多个隔离旁路导体通路（isolated bypass conductive path）耦合到诸如缆线接头、分支单元或转发器之类的海底装置。至少一个导体可端接在海底装置的壳体中，并且至少一个导体可耦合到提供跨装置的隔离旁路导电通路的导电桥构件（conductive bridge member）。多导体光缆可使用独立电力通路耦合到光网络中的海底装置，例如以便以不同电压电位将电力输送到不同的加电组件。

本文所使用的术语“耦合”或“连接”及其变化一般指的是任何类型的电和/或机械连接，而不一定要求直接物理连接。本文所使用的术语“耦合”并不局限于任何特定类型的海底装置。

参照图1A和图1B，示出和描述双导体光缆100、100’的实施例，双导体光缆100、100’可耦合到海底装置，其中导体的至少一个耦合到跨装置的隔离旁路导电通路。光缆100可包括由管道114以及一层或多层强力构件116、118(例如导线层)所包围的光纤112。光纤112可包括能够携带光信号并且提供适当色散特性的任何类型的光纤，这是本领域的技术人员已知的。管道114可由诸如聚碳酸酯或聚酰胺之类的聚合物或者诸如不锈钢、铜或铝之类的金属来制成。管道114还可包括包围光纤112的凝胶，例如触变防水凝胶。强力构件116、118可包括第一和第二层高强力钢导线，其中在导线之间的间隙中具有防水材料。在一个实施例中，第一层强力构件116可包括多个导线，以及第二层强力构件118可包括与较小直径的多个导线沿圆周交替的一个直径的多个导线。

光缆100包括第一和第二导体120、124。在这个实施例中，第一和第二导体120、124是内和外导电护套（conductive sheath），其中内和外绝缘护套122、126使相应导电护套绝缘。导电护套120、124可由诸如铜之类的导电材料制成。内导电护套120可用作缆线100中的电导体以及密封屏障。绝缘护套122、126可以是对相应导电护套进行封装和绝缘的聚合物护套。

图1B所示的光缆100’是铠装缆线，并且包括上述芯缆线部分110以及铠装部分130。铠装部分130可包括围绕外绝缘层126的一层或多层铠装导线强力构件132以及围绕强力构件132的一个或多个粘合层134、136。

示范双导体光缆100、100’可基于从Tyco Electronics Subsea Communications LLC可得到的SPA缆线(特殊应用缆线)，使得双导体光缆可通过对硬件和/或耦合过程的最小变化或者没有变化来耦合到海底装置。为了制作示范双导体光缆100、100’，现有SPA缆线的屏蔽层可用外导电护套取代。本领域的技术人员将会知道，按照本文所述的连接系统和方法也可使用包括其它层的其它光缆。虽然示出双导体光缆，但是也可使用具有多于两个导体或导电护套的多导体光缆。

图2示出具有独立电力通路的光网络200的一个实施例。光网络200包括耦合到节点212、214、216的海岸站210。在这个示范实施例中，与节点212、214无关地对节点216供电。例如，节点212、214可以是包括被以一个电压电位来供电的组件的通信节点，以及节点216可以是包括被以不同的电压电位来供电的组件的科学节点（science node）。因此，光网络200能够通过独立电力通路来提供不同的功率级(例如高和低功率)。

海底分支单元218和光缆220、222、224、226将海岸站210耦合到节点212、214、216。在这个实施例中，海岸站210与分支单元218之间的缆线220是双导体光缆，其中包括能够(例如以两个不同电压电位)提供独立电力通路的两个导体230、231。缆线220、222、224、226在分支单元218处耦合，使得导体230与到节点212、214的光缆222、224中的导体232、234电连接，并且导体231与到节点216的光缆226中的导体236电连接。导体230、232、234可例如按照常规方式端接在分支单元218内部。导体231、236可耦合到提供跨(例如通过或围绕)分支单元218的隔离旁路导电通路的导电桥构件，下面将更详细描述。

因此，提供三个独立电力通路：由导体230、232所形成的从站210到节点212的第一通路，由导体230、234所形成的从站210到节点214的第二通路，以及由导体231、236所形成的从站210到节点216的第三通路。到节点212、214的第一和第二电力通路处于相同电压电位，以及到节点216的第三电力通路可处于不同电压电位。

分支单元210可以是能够耦合到四个缆线的四(4)缆线分支单元。分支单元218还可耦合到地通路238。在所示实施例中，到节点212、214、216的缆线222、224、226可以是单导体缆线，因为仅向这些节点提供一个电力通路。具有独立电力通路的光网络的其它变化可包括将分支单元耦合到诸如其它分支单元、转发器或缆线接头之类的其它海底组件或者耦合到使用多个独立电力通路的节点的附加多导体缆线。

图3示意示出耦合到多导体缆线320、330的海底装置310的一个实施例。海底装置310一般包括包含设备316的至少一个壳体314。例如，如果海底装置310是分支单元，则设备316可包括光分支设备、例如插分复用器（add/drop multiplex）。如果海底装置310是转发器，则设备316可包括光信号再生器设备、例如光放大器。如果海底装置310是缆线接头，则设备可包括光耦合设备、例如融接设备。用于提供缆线对缆线耦合的接头的一个示例是从Tyco Electronics Subsea Communications LLC可得到的名称为Millennia?接头(MJ)的万向接头。

在这个实施例中，缆线320、330的每个包括内导体322、332和外导体324、334，例如图1A和图1B所示并且如上所述的缆线中的两个导电护套。缆线320、330可使用常规技术在机械上固定到海底装置310，例如，缆线中的强力构件可使用用于端接强力构件的现有技术来端接。缆线320、330的每个中的内导体322、332可使用常规技术端接到或者端接在海底装置310的壳体314中。端接内导体322、332包括将内导体机械和电耦合到壳体314，使得电力可通过壳体314在导体322、332之间输送，和/或耦合到壳体314中的加电组件。

缆线320、330的每个中的外导体324、334可耦合到经过壳体314的周围和外部的一个或多个导电桥构件312a、312b。导电桥构件312a、312b桥接跨海底装置310的电力通路，并且提供与内导体322、332和壳体314以及与外部海底环境隔离的旁路导电通路。通过装置310的导电通路和旁路导电通路可以能够处理12 kV。路径可如上所述被以相同或不同电压电位来供电。导电桥构件312a、312b可包括绝缘导线。虽然两个导电桥构件312a、312b示为耦合到外导体324、334的每个，但是也可使用单个导电桥构件或者多于两个导电桥构件。

一个或多个导电桥构件312a、312b可在连接区328、338处机械和电耦合到外导体324、334的端部。例如，当绝缘导线用作导电桥构件312a、312b时，导线可使用诸如压接构件或焊接之类的锚定构件327、337以导电部分与外导体324、334电接触来固定或锚定。导电环329、339(例如由铜制成)可安装在外导体324、334的每个的周围，以便耗散导体324、334的端部的任何场效应和/或有助于固定导电桥构件。环329、339可以拧到、夹到或焊接到相应外导体324、334上。导线还可使用已知用于端接导线的技术来端接，以便屏蔽光缆中的层，例如美国专利No.7373054中所述的技术，通过引用将其完整地结合到本文中。诸如焊接之类的其它技术也可用于将导电桥构件312a、312b机械和电耦合到外导体324、334。

在外导体324、334耦合到导电桥构件312a、312b之后，绝缘部分(未示出)可在连接区328、338以及连接区328、338处的外导体324、334的外露部分周围形成。绝缘部分恢复外导体324、334周围的绝缘，并且隔离由导电桥构件312a、312b所形成的旁路导电通路。例如，连接区328、338处的外导体324、334的外露部分可与壳体314和内导体322、332包覆模塑在一起或者使用单独模塑过程，下面将更详细描述。

虽然所示实施例示出海底装置各端的两个双导体缆线，但是两个以上缆线也可采用跨装置(例如装置壳体外部)所设置的隔离旁路导电通路耦合到海底装置。例如，诸如上述类型之类的分支单元可耦合到两个以上缆线。耦合到海底装置的缆线之一也可以是单导体缆线。在分支单元中，例如，缆线之一可以是多导体缆线，其中一个导体端接在分支单元的内部，而另一个导体耦合到导电桥构件。耦合到分支单元的其它缆线可包括端接在壳体内部或者耦合到导电桥构件的单导体。

按照隔离跨海底装置410的旁路导电通路的一种方法，如图4所示，旁路导电通路可使用单模塑技术与装置410包覆模塑在一起。包覆模塑海底装置410在一端耦合到多导体光缆420。光缆420的内导体(未示出)使用已知技术端接到装置410。可通过去除外绝缘层425的一部分来暴露位于内与外绝缘层423、425之间的外导体424。可例如使用焊接、强力胶带（power tape）、热收缩管和/或其它附连或端接方法，在一端在连接区428将导电桥导线412a、412b机械和电耦合到外导体424。

在这个实施例中，连接区428位于现有模腔450的模具剖面内部。导电桥导线412a、412b可嵌入模槽中，使得模型的外剖面保持不变(例如与没有导线412a、412b地包覆模塑的海底装置410相比)。导电桥导线412a、412b还可经过装置410的壳体的至少一部分周围的绝缘套筒(图4中未示出)，如下面所述。海底装置410、导线412a、412b以及连接区428可使用单模塑步骤以及诸如聚乙烯之类的介电模塑材料同时包覆模塑。包覆模塑形成连接区428和连接区428处的外导体424的外露部分周围以及端接到装置410的内导体(未示出)的外露部分周围的绝缘部分。因此，缆线420中的内和外导体的绝缘恢复使用一次模塑来完成。

图5示出耦合到双导体光缆520、530并且如上所述使用单模塑技术包覆模塑的海底光缆接头510的一个实施例。在这个实施例中，光缆接头510包括包含用于融接来自光缆520、530的光纤的融接设备的内壳体514。光缆520、530可在缆线接头510的每端按照相同方式来耦合，并且为了简化描述，详细描述缆线520的耦合。

光缆520包括内导电护套522和外导电护套524。内导电护套522使用已知技术来端接，例如使用在壳体514的一端契合内导电护套522周围和缆线插座主体513中的锥形端接构件511。外导电护套524在连接区528例如使用上述附连或端接技术耦合到经过壳体514外部的导电桥导线512。

壳体514、缆线插座主体513和缆线520的该端经过包覆模塑以便例如由适当介电可模塑材料来形成包覆模塑绝缘部分518。包覆模塑绝缘部分518覆盖连接区528和内导电护套522的端接，并且恢复内导电护套522和外导电护套524之上的绝缘，由此隔离内导电护套522和外导电护套524。在这个实施例中，导电桥导线512可在包覆模塑之前经过围绕壳体514延伸的绝缘套筒540。绝缘套筒540可以是诸如现有光缆接头的壳体周围使用的类型之类的聚乙烯套筒，但是其中形成了孔542、槽或其它类似特征，以便接纳导电桥导线512，如图5A所示。因此，由导电桥导线512所形成的旁路导电通路与内导电护套522和壳体514以及外部环境隔离。由导电桥导线512所形成的旁路导电通路还以对现有硬件和模塑过程的最小修改而位于缆线接头510的剖面中。

按照隔离跨海底装置610的旁路导电通路的另一种方法，如图6-7所示，旁路导电通路可使用二模塑技术与装置610单独地经过包覆模塑。包覆模塑海底装置610在一端耦合到多导体光缆620。光缆620的内导体(未示出)使用已知技术端接到装置610。可通过去除外绝缘层625的一部分来暴露位于内与外绝缘层623、625之间的外导体624。导电桥导线612a、612b可例如使用焊接、强力胶带、热收缩管和/或其它附连或端接方法在连接区628机械和电耦合到外导体624，如上所述。

包括内导体的端接的装置610的壳体可在模腔650中包覆模塑，由此恢复端接到装置610的内导体周围的绝缘。在这个实施例中，连接区628(例如焊接连接)位于模腔650的模塑剖面的外部，并且绝缘部分在连接区628周围单独形成。绝缘部分可例如使用诸如用于提供光缆周围的夹套恢复的类型之类的独立恢复模腔660在连接区628和连接区628处的外导体624的外露部分周围形成。连接区628周围的恢复模塑可与装置610的模塑并行地执行。导电桥导线612a、612b可留在模腔650的外部(如图6所示)并且因而留在装置610的包覆模塑壳体的外部(图7)，或者导电桥导线612a、612b可如上所述并且如图4和图5所示与装置610一起包覆模塑。

为了在恢复模塑过程期间在连接区628固定导电桥导线612a、612b，导线引导部662可定位在内绝缘层623之上，其中导线612a、612b经过导线引导部662。导线引导部662可以是由可模塑介电材料所制成的圆筒护套，其中形成了孔644以用于接纳相应的导线612a、612b，如图6A所示。虽然示出用于接纳四个导电桥导线的四个孔644，但是导线引导部可根据导线或导电桥构件的预期数量而包括任何数量的孔。因此，导线引导部662提供应变消除，并且防止导电桥导线612a、612b在高压模塑过程期间在连接区628短接和/或断开连接。

其它技术还可用于形成连接区628周围以及连接区处的外导电护套624的外露部分周围的绝缘部分，作为对恢复模塑的替代或补充。例如，热收缩护套可在外导体624的外露部分和连接区628周围热收缩。

图8示出耦合到多导体铠装光缆820的包覆模塑海底装置810的一个实施例。铠装光缆820包括例如固定在铠装端接部件的内锥形构件813与外构件815之间的铠装导线强力构件830。例如，海底装置810和光缆820的一部分(例如外露内导体)与绝缘材料818一起包覆模塑，如上所述。铠装套筒819位于包覆模塑装置810周围。

导电桥导线812在连接区828耦合到光缆820的外导电护套824。连接区828和外导体824的外露部分可由例如通过恢复模型或热收缩管道所形成的绝缘材料866来覆盖。在这个实施例中，绝缘材料866的一部分和导电桥导线812通过锥形构件813契合孔中，并且凹槽可在楔形构件813中切割，以便允许导线812经过锥形构件813与包覆模塑部分818之间。导线812还可在铠装套筒819的凹槽中或者在模塑装置810周围的包覆模塑中的凹槽切口延伸。因此，隔离旁路导电通路还可通过对铠装硬件的最小修改而跨铠装缆线耦合来设置。

相应地，本文所述的耦合多导体光缆的方法能够建立跨海底装置的隔离旁路导电通路，而无需基本上改变现有硬件和模塑过程。

符合一个实施例，提供一种用于将光缆耦合到海底装置的方法。光缆的至少第一个至少包括内导电护套和外导电护套，并且光缆的至少第二个包括至少一个导电护套。该方法包括：端接海底装置的光缆的第一个中的内导电护套；在第一连接区将至少一个导电桥构件耦合到光缆的第一个的外导电护套以及在第二连接区耦合到光缆的第二个中的导电护套，其中导电桥构件建立跨海底装置的隔离旁路导电通路；以及形成连接区周围和连接区处的导电护套的外露部分周围的绝缘部分。

符合另一个实施例，海底光缆连接部件包括海底装置，其中包括至少一个壳体和位置壳体中的设备以及耦合到海底装置的至少两个海底光缆。海底光缆的至少第二个至少包括内和外导电护套，并且光缆的第一个的内导电套筒至少端接在海底壳体的内部。至少一个导电桥构件在第一连接区连接到光缆的第一个中的外导电护套以及在第二连接区连接到光缆的第二个中的导电护套。导电桥构件建立跨海底装置的隔离旁路导电通路。

符合另一个实施例，光网络包括多个节点，其中至少第一节点包括使用第一电压电位的电力的加电组件，并且至少第二节点包括使用第一电压电位的加电组件。光网络还包括多个光缆。光缆的至少第一个包括处于第一和第二电压电位的独立电力通路的独立导体。光缆的至少第二个耦合到第一节点，并且包括用于以第一电压电位提供电力的导体。光缆的至少第三个耦合到第二节点，并且包括用于以第二电压电位提供电力的导体。光网络还包括耦合到光缆的分支单元。光缆的第一个中的导体之一和光缆的第二个中的导体端接在分支单元的壳体中，建立第一电压电位的导电通路。导电桥构件耦合到光缆的第二个中的导体的另一个以及耦合到光缆的第三个中的导体，建立第二电压电位的隔离旁路导电通路。

虽然本文描述了本发明的原理，但是本领域的技术人员要理解，本描述仅作为举例而不是作为关于本发明的范围的限制来进行。除了本文所示和所述的示范实施例之外，还预期其它实施例落入本发明的范围之内。本领域的技术人员进行的修改和替换被认为落入仅受到所附权利要求限制的本发明的范围之内。