(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属化光ファイバであって、
Ａ）データ伝送用の光ファイバであって、コアと前記コアをコーティングするアクリレートポリマーのクラッド層とから構成される前記光ファイバと、
Ｂ）前記光ファイバの前記クラッド層上に存在し、前記光ファイバの前記クラッド層と接触し、前記光ファイバの前記クラッド層に接着し、かつ前記光ファイバの直径の少なくとも１倍の厚さを有する金属層と
を備えた前記金属化光ファイバ。
【請求項２】
前記金属層は、銅、アルミニウム、白金族の金属、または貴金属族の金属のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のファイバ。
【請求項３】
前記金属層は、前記光ファイバの全表面を覆う、請求項１または２に記載のファイバ。
【請求項４】
前記光ファイバの全表面未満を覆う前記金属層をさらに特徴とする、請求項１または２に記載のファイバ。
【請求項５】
前記金属層は、前記光ファイバの長手方向軸に沿って走るストリップの形態であり、前記金属層の厚さが、前記光ファイバの直径の少なくとも２倍である、請求項４に記載のファイバ。
【請求項６】
前記金属層の前記ストリップは、前記光ファイバの表面の少なくとも１０パーセントであるが９０パーセント未満を覆う、請求項５に記載のファイバ。
【請求項７】
ハイブリッドファイバ光／同軸ケーブルであって、
Ａ）同軸ケーブルと、
Ｂ）金属化光ファイバであって、
１）データ伝送用の光ファイバであって、コアと前記コアをコーティングするアクリレートポリマーのクラッド層とから構成される前記光ファイバ、および
２）前記光ファイバの前記クラッド層上に存在し、前記光ファイバの前記クラッド層と接触し、前記光ファイバの前記クラッド層に接着し、かつ前記光ファイバの直径の少なくとも１倍の厚さを有する金属コーティング
を備えた前記金属化光ファイバと、
Ｃ）導電体と
を有する前記ハイブリッドファイバ光／同軸ケーブル。
【請求項８】
電源に接続される請求項７に記載のハイブリッドファイバ光／同軸ケーブル。
【請求項９】
前記金属は、銅であり、これは、前記光ファイバの全表面またはほぼ全表面を覆い、前記金属コーティングの厚さが前記光ファイバの直径の少なくとも２倍である、請求項７または８に記載のハイブリッドファイバ光／同軸ケーブル。
【請求項１０】
ケーブルを介してデータ信号を送信する方法であって、前記ケーブルを電源およびデータ信号源に接続することを含み、前記ケーブルが、請求項７に記載のハイブリッドファイバ光／同軸ケーブルを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバに関する。一態様では、本発明は、金属化ストリップまたはコーティングを備える光ファイバに関するが、別の態様では、本発明は、ハイブリッド光ファイバ／同軸ケーブルの一部としての金属化光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバと同軸ケーブルとを組み合わせるハイブリッド光ファイバ／同軸ケーブルは、１９９０年代始めからケーブルテレビの技師によって全世界的に一般的に利用されている。電力およびデータ伝送の両方が必要とされる多くの用途がある。例えば、スマートハウスでは、照明、温度制御、マルチメディア、警備、窓およびドア操作、および多くの他の機能のための高度な自動システムがある。このインテリジェント機能は、住宅のあらゆる部分で電化製品および電子デバイスを動作するようにプログラムされる住宅の配線を通ってスイッチおよび差し込み口に符号化信号を送信することによって実現される。送信された信号は、電力およびデータ信号の両方を含む。
【０００３】
別の例は、Ｔｏｗｅｒ  Ｔｏｐ  Ｒａｄｉｏ基地局（ＴＴＲ）の携帯電話の基地局である。ＴＴＲは、デジタル信号および一対の銅線を供給電力に輸送するためのガラスまたはプラスチック繊維を含む小径ケーブルを介して共通の設備に接続される。電力およびデータ伝送の両方が必要とされる用途では、ハイブリッドケーブルが必要とされる。しかしながら、多くの消費者の用途は、小さい寸法かつより軽量の配線またはケーブルを求め、これは、ハイブリッドケーブルの電力およびデータ伝送構成要素をより一層緊密にする。同様に、これは、データ信号に干渉する電力信号の問題につながる可能性があり、または逆も同様である。したがって、電力およびデータ導体を、互いに近接するが互いの機能に干渉せずに備え得るハイブリッドケーブルの必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態では、本発明は、金属化光ファイバであって、
Ａ）光ファイバと、
Ｂ）光ファイバ上に存在し、光ファイバと接触し、かつ光ファイバの厚さの少なくとも０．１５倍の厚さを有する導電性金属と、を備える、金属化光ファイバである。
【０００５】
一実施形態では、本発明は、ハイブリッドファイバ光／同軸ケーブルであって、
Ａ）同軸ケーブルと、
Ｂ）金属化光ファイバであって、
１）光ファイバと、
２）光ファイバ上に存在し、光ファイバと接触し、かつ光ファイバの厚さの少なくとも０．１５倍の厚さを有する、導電性金属と、を備える、金属化光ファイバと、を備える、ハイブリッドファイバ光／同軸ケーブルである。
【０００６】
一実施形態では、本発明は、金属化光ファイバまたはハイブリッドファイバ光／同軸ケーブルであって、両方とも上述されるように、電源に接続される、金属化光ファイバまたはハイブリッドファイバ光／同軸ケーブルである。
【０００７】
一実施形態では、本発明は、金属化光ファイバを通ってデータ信号を送信する方法であって、データ信号の波長を超える厚さを有する光ファイバおよび金属コーティング上に存在し、かつそれらと接触する光ファイバおよび金属コーティングを備える、金属化光ファイバを通ってデータ信号を送信するステップを含む方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】金属化光ファイバの概略図である。
【図２】先行技術のハイブリッドファイバ光／同軸ケーブルの概略図である。
【図３】本発明のハイブリッドファイバ光同軸ケーブルの一実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
定義
反対に、文脈から黙示的に、または当該技術分野において慣習的に規定されない限り、すべての部分およびパーセントは、重量である。米国特許実務のために、あらゆる参照された特許、特許出願、または公開の内容は、当該技術分野において合成的技術、定義、および一般知識に（本開示に具体的に提供されるあらゆる定義と一貫性のない程度に）関して特に、その全体が参照により組み込まれる（またはその均等な米国版が参照によりそのように組み込まれる）。
【００１０】
本開示の数値範囲は近似であり、したがって特に指示されない限り、範囲外の値を含むことができる。数値範囲は、任意のより低い値と任意のより高い値との間に少なくとも２単位の分離があるならば、１単位ずつ、より低い値およびより高い値から、およびそれらを含むすべての値を含む。一例として、例えば、分子量、粘度、メルトインデックス等の組成、物理的、または他の特性が１００〜１，０００である場合、１００、１０１、１０２等のすべての個々の値、および１００〜１４４、１５５〜１７０、１９７〜２００等の部分範囲が明示的に列挙されることが意図される。１未満の値を含むか、または１を超える少数（例えば、１．１、１．５）を含む範囲の場合、１単位は、必要に応じて０．０００１、０．００１、０．０１、または０．１であると見なされる。１０未満の１桁の数字を含む範囲（例えば、１〜５）の場合、１単位は典型的に、０．１であると見なされる。これらは、単に具体的に意図される例であり、列挙される最低値と最高値との間の数値のすべての考えられる組み合わせは、本開示に明示的に規定されると見なされるべきである。数ある中でも、ファイバ光ケーブル上の金属コーティングの厚さに対する数値範囲が本開示内で提供される。
【００１１】
「備える（Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの派生語は、同じものが具体的に開示されるか否かにかかわらず、あらゆる追加の構成要素、ステップ、または手順の存在を除外することを意図していない。あらゆる疑問を回避するために、用語「備える（Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の使用によって特許請求されるすべての組成は、反対に規定されない限り、重合体またはそうでないものにかかわらず、あらゆる追加の添加剤、補助剤、または化合物を含むことができる。対照的に、用語「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」は、操作性に不可欠ではないものを除いて、あらゆる後続の列挙の範囲から、あらゆる他の構成要素、ステップ、または手順を除外する。用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」は、具体的に描写または列挙されないあらゆる構成要素、ステップ、または手順を除外する。
【００１２】
「ケーブル」、「電力ケーブル」等の用語は、保護ジャケットまたはシース内の少なくとも１つのワイヤまたは光ファイバを意味する。典型的に、ケーブルは、一般的な保護ジャケットまたはシース内で典型的に、ともに結び付けられた２つ以上のワイヤまたは光ファイバである。ジャケットの内側の個々のワイヤまたはファイバは、むき出しであるか、被覆されているか、または絶縁されてもよい。ハイブリッドまたは結合ケーブルは、電線および光ファイバの両方を含むことができる。ケーブルなどは、低、中、および高電圧用途に対して設計され得る。典型的なケーブル設計は、米国特許第５，２４６，７８３号、同第６，４９６，６２９号、および同第６，７１４，７０７号に示される。
【００１３】
「光ファイバ」などの用語は、コアとクラッド層との間の屈折率の差による全内部反射のために選択されるコアおよびクラッド層からなるファイバを意味する。クラッドは通常、アクリレートポリマーまたはポリイミドの層でコーティングされる。このコーティングは、ファイバを損傷から保護するが、その光波長特性に寄与しない。
【００１４】
「同軸ケーブル（Ｃｏａｘｉａｌ  ｃａｂｌｅ）」、「同軸ケーブル（ｃｏａｘ）」などの用語は、管状導電シールドによって囲まれた可撓性の管状絶縁層によって囲まれた内側の導体を備えるケーブルを意味する。同軸という用語は、幾何学的軸を共有する内側の導体および外側のシールドに由来する。
【００１５】
金属化光ファイバ
一実施形態では、本発明は、金属化光ファイバである。１つの設計が図１に示される。金属化光ファイバ１０は、光ファイバ１１と、金属ストリップ１２とを備える。光ファイバ１１は、概ね円筒構成を有するが、その構成は、便宜上、変化し得る。コア（例えば、ガラス、プラスチックであり、図示せず）の組成ならびにクラッド（複数可）（例えば、アクリレート、イミドであり、図示せず）の数、厚さ、および組成はまた、便宜上、変化し得る。光ファイバの組成および構造に関するこれらの検討事項および他の検討事項、ならびにそれらの構築の方法は、当該技術分野において周知である。
【００１６】
金属ストリップ１２は、光ファイバ１１と接触している。金属ストリップ１２は、任意の導電性金属、例えば、銅、アルミニウム、白金族の金属（例えば、白金、パラジウム）、貴金属（例えば、金、銀）などを含むことができ、これは、大きさ、構成、および厚さが異なり得る。銅は、本発明に使用するために好ましい金属である。一実施形態では、金属ストリップは、光ファイバの全表面を完全またはほぼ完全に（例えば、１００パーセント未満だが、９０パーセント超、９５パーセント超、または９９パーセント超）覆う。一実施形態では、金属ストリップは、光ファイバの全表面未満を覆い、このような実施形態では、金属ストリップは、光ファイバの表面の少なくとも８９パーセント、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも２０％、さらにより好ましくは少なくとも１０％を覆う。金属ストリップの構成は、これが光ファイバの全表面積未満を覆う場合、例えば、真っ直ぐ、ジグザグ形、蛇行、らせん状等、便宜上、変化することができ、これは、光ファイバの長手方向軸に沿って走る。
【００１７】
金属ストリップの厚さは、伝送された信号周波数を超える。６０ヘルツ（Ｈｚ）の周波数で信号を搬送するように設計された光ファイバの場合、金属（例えば、銅）の厚さは典型的に、約８．５ミリメートル（ｍｍ）である。金属ストリップの厚さが光ファイバによって搬送された信号の周波数を超える限り、伝送された信号は、同じ表面積を有する金属棒を通って伝送された信号と同じである。金属の厚さにより、電力信号は、光ファイバ自体を通るのではなく、金属ストリップの表皮上で移動し、したがって電力信号は、光ファイバによって搬送されたデータ信号に干渉しないか、または公称レベルでのみ干渉する。任意の所定の信号周波数に対する金属厚の計算は、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｌｏｓｓｅｓ  ｉｎ  Ｃｏａｘｉａｌ  Ｃａｂｌｅ  ｂｙ  Ｅａｔｏｎ  ａｎｄ  Ｋｍｉｅｃ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｉｒｅ  ＆  Ｃａｂｌｅ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ５７ｔｈ  ＩＷＣＳ，ｐｐ．５１５−５２０（Ｎｏｖ  ２００８）に例示されるように当該技術分野において既知である。
【００１８】
導体の表皮効果は、表面近くの密度が導体のコアでの密度を超えるように、導体内に電流自体を分配する電流の傾向がある。表皮の深さδは、周波数の２乗とともに逆に減少する。
δ（ｍ）＝平方根（（２＊ρ）／＊ω＊μ））
式中、ρは、導体の抵抗率であり、ωは、電流の角周波数＝２πであり、μは、導体の絶対透磁率である。銅導体の場合、この式は、
δ（ｍ）＝０．０６／平方根（周波数（Ｈｚ））まで減少する。
６０Ｈｚでは、表皮の深さは、８．５ｍｍであり、１ＭＨｚでは、表皮の深さは、６６μｍであり、１ＧＨｚでは、表皮の深さは、２．０８μｍである。
【００１９】
本発明の一実施形態では、光ファイバ上の金属の厚さは、光ファイバの大きさ、例えば厚さまたは直径の関数である。典型的に、金属の厚さは、光ファイバの厚さまたは直径の少なくとも０．１５倍、より典型的に少なくとも１倍、さらにより典型的に少なくとも２倍である。したがって、光ファイバが１ｍｍの厚さまたは直径を有する場合、光ファイバと接触する金属の厚さは、少なくとも０．１５ｍｍ、好ましくは少なくとも１ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも２ｍｍである。
【００２０】
金属は、例えば、電気めっき、電解めっき、接着剤（例えば、２０１１年１２月２０日に出願された米国特許出願第６１／５７７９１８号参照）を用いるなど、任意の便利な様式で光ファイバに塗布され得る。これらの方法は、当該技術分野において既知であり、例えば、薄い、例として１〜１００ミクロンの初期層を光ファイバの表面に塗布した後、続いて初期層の上に１つ以上の層を電気めっきして、１，０００、１，５００ミクロン以上の総厚まで増大して、互いに組み合わせて使用され得る。電気めっきおよび電解めっきは、光ファイバの全表面をコーティングするのによく適しているが、これらの技術はまた、様々な既知のマスキングおよび濯ぎ技術を利用することによって、光ファイバの全表面未満をコーティングするのに役立つ。接着剤が利用される場合、典型的に、これは、良好な誘電特性を保有し、金属への良好な結合強度、および光ファイバの最外クラッド層、例えばアクリルの組成を示す。
【００２１】
ハイブリッド光ファイバ／同軸ケーブル
ハイブリッドケーブルは、これらに限定されないが、ファイバ光ケーブル、同軸ケーブル、および導電体、例えば銅からなる。これらのハイブリッドケーブルは、データおよび電力を搬送する。本発明のハイブリッドケーブルでは、導電体、例えば銅は、電流を搬送する金属ストリップでコーティングされるファイバ光と置き換えられ得る。同軸ケーブルと比較すると、ファイバ光ケーブルは、低ノイズおよび干渉に対する低い感受性で、より多くのデータ（より高い帯域幅）を搬送することができる。
【００２２】
一実施形態では、本発明は、ハイブリッド光ファイバ／同軸ケーブルである。図２は、ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルの先行技術の設計の一実施形態を図解する。ハイブリッド光ファイバ／同軸ケーブル２０は、ハイブリッドケーブルに搬送強度を付与するように設計された中央コア強度部材２１を備える。ハイブリッドケーブルのこの要素は典型的に、金属または高強度プラスチックから作製され、これは、電力または情報を搬送しない。導電体２２、２３、および２５は、銅またはアルミニウムから作製され、電力、すなわち、電流を搬送する。これらの導体は典型的に、１つ以上の半導体および／または絶縁シース（図示せず）内に入れられる。ケーブル２４は、同軸ケーブルである。
【００２３】
ファイバ光ケーブル２６は、保護ジャケット内に入れられた４つの光ファイバを備える。各光ファイバ自体は、１つ以上の保護シース内に入れられてもよく、４つの光ファイバの間の空間は、保護および誘電体絶縁の両方を提供するマトリクス充填剤で充填されてもよい。
【００２４】
ハイブリッドケーブルの強度部材および様々な導体は、物理的損傷に対する保護および誘電体絶縁の両方を提供する充填剤マトリクス２７内に入れられる。次に、このマトリクスは、同様に外側の保護ジャケット２９内に入れられる半導体絶縁シース２８内に入れられる。マトリクス充填剤、半導体シース、および保護ジャケットのための製造の様々な組成および方法は、当該技術分野においてすべて周知である。
【００２５】
本発明のハイブリッドケーブルの一実施形態が図３に図解される。ハイブリッドケーブル３０は、ハイブリッドケーブル３０がスタンドアロンの導電体２２、２３、および２５を備えないことを除いて、ハイブリッドケーブル２０に設計が類似している。むしろ、ファイバ光ケーブル２６は、４つの光ファイバが金属化され、すなわち、それらが図１に図解される一実施形態の金属コーティングを備えるファイバ光ケーブル３６と置き換えられる。この金属ストリップまたはコーティングは、図２に図解されるように先行技術のハイブリッドケーブルの導電体のうちの１つ以上の機能を果たす。
【００２６】
本発明のハイブリッドケーブルは、既知のハイブリッドケーブルと同じ様式で使用される。ケーブルは、電源、データ伝送のための１つ以上の電源、例としてコンピュータ、センサに、例えば、最終的に、最終用途デバイス、例としてコンピュータ、家庭電化製品、産業機器、または娯楽機器等に接続される。光ファイバに取り付けられた適切な厚さの金属は、ファイバのデータ伝送に干渉することなく、隣接または近接した導電体から（または任意の他の電源から）受信されたあらゆる電流の伝送が、ファイバを最終用途デバイスまで移動させることを可能にする。
【００２７】
本発明は、本明細書に含まれる実施形態および図解に限定されないが、以下の特許請求の範囲内に入るように実施形態の部分および異なる実施形態の要素の組み合わせを含む、これらの実施形態の修正された形態を含むことを具体的に意図される。
なお、本発明には以下の態様が含まれることを付記する。
〔１〕
金属化光ファイバであって、
Ａ）光ファイバと、
Ｂ）前記光ファイバ上に存在し、前記光ファイバと接触し、かつ前記光ファイバの直径の少なくとも０．１５倍の厚さを有する金属と
を備えた前記金属化光ファイバ。
〔２〕
前記金属は、銅、アルミニウム、白金族の金属、または貴金属族の金属のうちの少なくとも１つを含む、〔１〕に記載のファイバ。
〔３〕
前記金属は、前記光ファイバの全表面を覆う、〔１〕または〔２〕に記載のファイバ。
〔４〕
前記金属は、前記光ファイバの全表面未満を覆う、〔１〕または〔２〕に記載のファイバ。
〔５〕
前記金属は、前記ファイバの長手方向軸に沿って走るストリップの形態である、〔４〕に記載のファイバ。
〔６〕
前記金属ストリップは、前記光ファイバの表面の少なくとも１０パーセントを覆う、〔５〕に記載のファイバ。
〔７〕
ハイブリッドファイバ光／同軸ケーブルであって、
Ａ）同軸ケーブルと、
Ｂ）金属化光ファイバであって、
１）光ファイバと、
２）前記光ファイバ上に存在し、前記光ファイバと接触し、かつ前記光ファイバの直径の少なくとも０．１５倍の厚さを有する金属コーティングと
を備えた前記金属化光ファイバと
を有する前記ハイブリッドファイバ光／同軸ケーブル。
〔８〕
電源に接続される〔７〕に記載のハイブリッドファイバ光／同軸ケーブル。
〔９〕
前記金属は、銅であり、これは、前記光ファイバの全表面またはほぼ全表面を覆う、〔７〕または〔８〕に記載のハイブリッドファイバ光／同軸ケーブル。
〔１０〕
ケーブルを介してデータ信号を送信する方法であって、前記ケーブルを電源およびデータ信号源に接続することを含み、前記ケーブルが、〔７〕に記載のハイブリッドファイバ光／同軸ケーブルを含む、方法。
【図１】
0006480332.tif 000002
【図２】
0006480332.tif 000003
【図３】
0006480332.tif 000004