(57)【要約】  本明細書で説明されるシステム及び方法は、海中光学リピーターを提供し、複数の熱伝導性かつ電気絶縁性のセラミック部材が、内部体積を有する中空構造を形成し、内部体積が、中空構造の外側で維持される相対的に低い第２の電圧と比較して相対的に高い第１の電圧に維持される。内部体積内に配置された第１の電圧にある導電性要素は、中空構造の内面上に配置された光学リピーターに電力を提供する。電力は、導電性要素から光学リピーターへ、そして海中光学リピーターの近傍の周囲の環境へ、半径方向外側へ流れる。熱伝導性セラミック部材は、光学リピーターを第２の電圧から電気的に絶縁しつつ、光学リピーターの動作において生成された熱を周囲の環境に放散するための熱伝導経路を提供する。
2021521674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海中光学リピーターであって、
内部体積を画定し、複数の内部表面及び外側の縁を有する中空構造を形成するように配置された複数の熱伝導性セラミック部材であって、前記複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれが、第１の絶縁耐力を有する電気絶縁性材料を含み、前記複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれが、第１の熱伝導率を有する熱伝導性材料を含む、複数の熱伝導性セラミック部材と、
前記内部体積内に少なくとも部分的に配置された電力分配部材であって、相対的に高い第１の電圧を搬送するための少なくとも１つの導電体を含む、電力分配部材と、
前記中空構造の前記複数の内部表面の少なくとも１つの上に配置され、前記少なくとも１つの導電体と結合された少なくとも１つの光学リピーターと、を含む、海中光学リピーター。
【請求項２】
前記中空構造の外部の縁の少なくとも一部の近傍に配置された熱伝導性材料をさらに含み、
前記熱伝導性材料が、前記第１の熱伝導率よりも大きな第２の熱伝導率を有する材料を含み、
前記熱伝導性材料が、相対的に低い第２の電圧で動作するための材料を含む、請求項１に記載の海中光学リピーター。
【請求項３】
前記熱伝導性材料で形成された外部の縁の少なくとも一部の近傍に配置された筐体をさらに含み、
前記筐体が、前記第１の熱伝導率よりも大きな第３の熱伝導率を有する材料を含み、
前記筐体が、前記相対的に低い第２の電圧で動作するための材料を含む、請求項２に記載の海中光学リピーター。
【請求項４】
前記複数の熱伝導性セラミック部材が、複数の平面状の熱伝導性セラミック部材を含む、請求項１に記載の海中光学リピーター。
【請求項５】
前記中空構造が、前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれの内面によって画定された内部空間を有する中空多角形構造を含む、請求項４に記載の海中光学リピーター。
【請求項６】
前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材が、多結晶窒化アルミニウムを含む、複数の平面状の熱伝導性部材を含む、請求項５に記載の海中光学リピーター。
【請求項７】
前記複数の平面状のセラミック部材が、中空三角多角形構造を形成するように配置された３つの平面状のセラミック部材を含む、請求項５に記載の海中光学リピーター。
【請求項８】
前記３つの平面状のセラミック部材によって形成された三角多角形構造の各頂点に配置された電気絶縁性のコーナー部材をさらに含む、請求項５に記載の海中光学リピーター。
【請求項９】
前記少なくとも１つの光学リピーターが、少なくとも１つのシャント変換器回路（ＳＣＣ）を含む、請求項１に記載の海中光学リピーター。
【請求項１０】
前記複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれが、ケルビンあたり２５ワット／メートル（Ｗ／ｍＫ）から２５０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するセラミック部材を含む、請求項１に記載の海中光学リピーター。
【請求項１１】
前記複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれが、センチメートルあたり１２０キロボルト（ｋＶ／ｃｍ）から約２００ｋＶ／ｃｍの絶縁耐力を有する熱伝導性セラミック部材を含む、請求項１０に記載の海中光学リピーター。
【請求項１２】
前記電力分配部材がさらに、前記１つまたは複数の光学リピーターの少なくとも１つに結合された、１つもしくは複数のシャント変換器、１つもしくは複数のサージ抑制器、または１つもしくは複数のＤＣ／ＤＣ変換器の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の海中光学リピーター。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の光学リピーターに結合された増幅回路をさらに含み、前記光学システム構成要素が、前記複数の熱伝導性セラミック部材の少なくとも１つの外部表面上に配置された、請求項１２に記載の海中光学リピーター。
【請求項１４】
海中光学リピーターを製造する方法であって、
複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを配置して、前記熱伝導性セラミック部材のそれぞれの内面によって画定された内部空間を有する中空構造を形成する段階であって、前記複数のセラミック部材のそれぞれが、それぞれ内面を有し、第１の絶縁耐力及び第１の熱伝導率を有する電気絶縁性材料を含む、段階と、
前記中空構造の内部体積内に少なくとも部分的に電力分配部材を配置する段階であって、前記電力分配部材が、相対的に高い第１の電圧で動作するための少なくとも１つの導電性部材を含む、段階と、
前記中空構造の前記複数の内面の少なくとも１つの上に、１つまたは複数の光学リピーターを配置する段階と、
前記１つまたは複数のリピーターを、前記少なくとも１つの導電体に導電結合する段階と、を含む、方法。
【請求項１５】
前記中空構造の外部の縁の少なくとも一部の近傍に熱伝導性材料を配置する段階であって、前記熱伝導性材料が、相対的に低い第２の電圧で動作するためのものであり、前記熱伝導性材料が、前記第１の熱伝導率よりも大きな第２の熱伝導率を有する材料を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記熱伝導性材料の少なくとも一部の近傍に筐体を配置する段階をさらに含み、前記筐体が前記相対的に低い第２の電圧で動作するためのものであり、前記筐体が、前記第１の熱伝導率よりも大きな第３の熱伝導率を有する材料を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを配置して、前記熱伝導性セラミック部材のそれぞれの前記内面によって画定された前記内部空間を有する前記中空構造を形成する段階が、
複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを配置して、前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれの内面によって画定された内部空間を有する前記中空構造を形成する段階を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを配置して、前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれの前記内面によって画定された前記内部空間を有する前記中空構造を形成する段階が、
前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを配置して、前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれの前記内面によって画定された内部空間を有する中空多角形構造を形成する段階を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを配置して、前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれの前記内面によって画定された前記内部空間を有する前記中空多角形構造を形成する段階が、
前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを配置して、前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれの前記内面によって画定された前記内部空間を有する前記中空多角形構造を形成する段階を含み、前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれが、平面状の、熱伝導性窒化アルミニウムセラミック部材を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを配置して、前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれの前記内面によって画定された前記内部空間を有する前記中空多角形構造を形成する段階が、
３つの平面状の熱伝導性セラミック部材を配置して、前記３つの平面状の熱伝導性セラミック部材のそれぞれの前記内面によって画定された前記内部空間を有する中空三角形構造を形成する段階を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを、他の前記熱伝導性セラミック部材に、前記中空多角形構造の各頂点に配置された接続部材を介して固定する段階をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記熱伝導性材料内に１つまたは複数のルーティングトレイを形成する段階と、
前記１つまたは複数の光学リピーターのそれぞれを、複数の光ファイバーの少なくとも１つに結合する段階と、
前記熱伝導性材料内に形成された前記１つまたは複数のルーティングトレイ内に、前記複数の光ファイバーのそれぞれを配置する段階と、を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数の平面状のセラミック部材の１つまたは複数の外部表面上に増幅回路を配置する段階をさらに含み、前記増幅回路が、前記１つまたは複数の光学リピーターのそれぞれ１つに結合された、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
前記中空構造の前記内部体積内に少なくとも１つの導電性部材を配置する段階が、
前記中空構造の前記内部体積内に電力分配部材を配置する段階を含み、前記電力分配部材が、前記１つまたは複数の光学リピーターの少なくとも１つに結合された１つもしくは複数のシャント変換器、１つもしくは複数のサージ抑制器、または１つもしくは複数のＤＣ／ＤＣ変換器の少なくとも１つを含む前記少なくとも１つの導電性部材を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
光学通信システムであって、
１つまたは複数の光ファイバー及び、相対的に高い第１の電圧で動作する導電性部材を含む光ケーブルと、
少なくとも１つの海中光学リピーターであって、前記少なくとも１つの海中光学リピーターが、
内部体積を画定し、複数の内面及び外部の縁を有する中空構造を形成するように配置された複数の熱伝導性セラミック部材であって、前記複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれが、第１の絶縁耐力を有する電気絶縁性材料を含み、前記複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれが、第１の熱伝導率を有する熱伝導性材料を含む、複数の熱伝導性セラミック部材と、
前記内部体積内に少なくとも部分的に配置された電力分配部材であって、前記電力分配部材が前記少なくとも１つの導電性部材を含む、電力分配部材と、
前記中空構造の前記複数の内面の少なくとも１つの上に配置され、前記少なくとも１つの導電性部材と結合された、少なくとも１つの光学リピーターと、を含む、少なくとも１つの海中光学リピーターと、
を含む、光学通信システム。
【請求項２６】
前記中空構造の外縁部の少なくとも一部の近傍に配置された熱伝導性材料をさらに含み、
前記熱伝導性材料が、前記第１の熱伝導率よりも大きな第２の熱伝導率を有する材料を含み、
前記熱伝導性材料が、相対的に低い第２の電圧で動作する材料を含む、請求項２５に記載の光学通信システム。
【請求項２７】
前記熱伝導性材料によって形成された外縁部の少なくとも一部の近傍に配置された筐体をさらに含み、
前記筐体が、前記第１の熱伝導率よりも大きな第３の熱伝導率を有する材料を含み、
前記筐体が、前記相対的に低い第２の電圧で動作する材料を含む、請求項２６に記載の光学通信システム。
【請求項２８】
海中光学リピーターを介して光学信号をリピートする方法であって、
複数の熱伝導性セラミック部材によって形成された中空構造の内部体積内に少なくとも部分的に配置された導電性部材に、相対的に高い第１の電圧を印加する段階であって、前記複数の熱伝導性セラミック部材が、内部体積を形成する複数の内面をそれぞれ有し、前記複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれが、第１の絶縁耐力及び第１の熱伝導率を有する電気絶縁性材料を含む、相対的に高い第１の電圧を印加する段階と、
前記複数の熱伝導性セラミック部材の少なくとも１つの前記内面に結合された複数の光学リピーターのそれぞれによって受信する段階と、
前記複数の光学リピーターのそれぞれによって光学出力信号を生成する段階と、
前記光学出力信号を、前記複数の熱伝導性セラミック部材によって形成された内部空間の外側に配置された光ファイバーに通信する段階と、
前記光学リピーターのそれぞれに取り付けられた前記熱伝導性セラミック部材及び、前記中空構造の外縁部の少なくとも一部の近傍に配置された熱伝導性材料を通して、前記複数の光学リピーターのそれぞれによって生成された熱エネルギーを搬送する段階であって、前記熱伝導性材料が、前記第１の熱伝導率よりも大きな第２の熱伝導率を有する少なくとも１つの材料を含む、熱エネルギーを搬送する段階と、
前記熱伝導性材料の少なくとも一部の近傍に配置された筐体を通して、前記熱伝導性部材によって搬送された熱エネルギーを搬送する段階であって、前記筐体が前記第１の熱伝導率よりも大きな第３の熱伝導率を有する材料を含む、熱エネルギーを搬送する段階と、
前記熱伝導性材料及び前記筐体を、相対的に低い第２の電圧に維持する段階と、を含む、方法。
【請求項２９】
前記複数の熱伝導性セラミック部材によって形成された前記中空構造の前記内部体積内に少なくとも部分的に配置された前記導電性部材に、前記相対的に高い第１の電圧を印加する段階が、
複数の平面状の熱伝導性セラミック部材によって形成された中空構造の内部体積内に少なくとも部分的に配置された前記導電性部材に、前記相対的に高い第１の電圧を印加する段階を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材によって形成された前記中空構造の前記内部体積内に少なくとも部分的に配置された前記導電性部材に、前記相対的に高い第１の電圧を印加する段階が、
前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材によって形成された中空多角形構造の内部体積内に少なくとも部分的に配置された前記導電性部材に、前記相対的に高い第１の電圧を印加する段階を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記複数の平面状の熱伝導性セラミック部材によって形成された中空多角形構造の内部体積内に少なくとも部分的に配置された前記導電性部材に、前記相対的に高い第１の電圧を印加する段階が、
３つの平面状の熱伝導性セラミック部材によって形成された中空三角形構造の内部体積内に少なくとも部分的に配置された前記伝導性部材に、前記相対的に高い第１の電圧を印加する段階を含む、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１８年４月６日に出願された米国仮出願第６２／６５３９８０号の出願日の利益を優先権主張し、その教示は参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本開示は、海中用途における使用のための光学リピーターに関する。
【背景技術】
【０００３】
海底光ファイバーで使用されるリピーターは、典型的には光ケーブルの終端部に配置された陸上の一定電流の電源を用いて給電される。光ケーブル上の各リピーターによって使用される電力は、データ輸送光ファイバーも搬送する同軸ケーブルの内側導体によって搬送される。同軸ケーブルを取り囲む水は外側導体にアースグラウンドを提供する。内側導体は１０ｋＶの高さの電圧に維持されうる。各リピーターの内側には、シャント変換回路が挿入され、ポンプレーザー及び関連する電子部品を作動させるのに十分な電力をドロップする。回路は、中央導体の動作電圧と同じ高さの電位でありうる。リピーターのための筐体は周囲の水と接触しており、そのためアースグラウンド電位にある。そのため、リピーター筐体内の電子部品を収容する構造は、筐体からは電気的に絶縁されなければならない。さらに、リピーター電子部品は、動作時に熱を発生させる。そのため、熱経路はリピーター電子部品を周囲の水にリンクさせ、冷却を提供し、リピーター電子部品の過熱及び早期故障を防止しなければならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
特許請求の範囲の対象の、様々な実施形態の特徴及び利点は、同様の符号が同様の部品を示す図面を参照し、以下の詳細な説明を読み進めるにつれて明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う例示的な光学リピーターシステムの断面図であり、複数の熱伝導性セラミック部材が、１つまたは複数の光学リピータが内面に取り付けられる中空構造であって、内部に複数の熱伝導性セラミック部材が相対的に高い第１の熱伝導率及び相対的に高い誘電率を有する材料を使用して製造された、中空構造を形成する、例示的な光学リピーターシステムを示す。
【図２】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う例示的な光学リピーターシステムの断面立面図であって、３つの熱伝導性セラミック部材が正三角形の形態で多角形中空構造を形成するように配置された、例示的な光学リピーターシステムを示す。
【図３】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う例示的な光学リピーターシステムの斜視図であって、３つのほぼ平面状の熱伝導性セラミック部材が、複数のコネクターを使用して縁に沿って長手方向に結合された、例示的な光学リピーターシステムを示す。
【図４】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う例示的な光学リピーターシステムの断面立面図であって、３つのほぼ平面状の熱伝導性セラミック部材が、複数のコネクターを使用して縁に沿って長手方向に結合された、例示的な光学リピーターシステムを示す。
【図５】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う例示的な海底光ファイバー通信システムの概略図であって、複数の光学リピーターシステムを含む光ケーブルが、第１の光学送受信器を遠隔の第２の光学送受信器５１０Ｂに通信可能に結合する、例示的な海底光ファイバー通信システムを示す。
【図６】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う、例示的な海底光学リピーターの製造方法のフロー図である。
【図７】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う、中空構造を形成するために熱伝導性セラミック部材の長手方向の縁を取り付けるための例示的な方法のフロー図である。
【図８】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う、中空構造を取り囲み、光ファイバーを中空構造内に配置された光学リピーターへ／からルーティングする熱伝導性材料内の光ファイバートレーを形成する例示的な方法のフロー図である。
【図９】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う、図１から４において説明されるような海底光学リピーターを使用した例示的な通信方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下の詳細な説明は例示的な実施形態を参照して進められるが、その多くの代替、改変及び変形は、当業者には明らかであろう。
【０００７】
本明細書で説明されるシステム及び方法は海底光学リピーターを提供し、リピーター電子部品が、相対的に高い電圧のリピーターをアースグランド電位にある周囲の水から電気的に絶縁するが、リピーターの動作温度を許容可能な温度範囲内に維持するために、リピーターを周囲の水に熱的に結合する複数の物理的に結合されたセラミック部材を用いて形成された中空構造の内部に配置される。本明細書で説明されるシステム及び方法は、高い熱伝導率（例えば１５０ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ）から２５０Ｗ／ｍＫ）及び相対的に高い誘電率（例えば１２５キロボルト／センチメートル（ｋＶ／ｃｍ）から２００ｋＶ／ｃｍ）を示す窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような１つまたは複数の材料を含むセラミック部材を用いて、中空構造を形成する。電力分配システム及び／または回路並びにリピーター回路は、中空構造内に配置される。光学リピーターは、セラミック部材の内面に物理的に固定され、リピーターからセラミック材料を通して相対的に低温の周囲の水への熱移送を最大化しうる。周囲の水の電位に維持された１つまたは複数の熱伝導性材料は、中空構造の外周部の少なくとも一部に配置されうる。中空構造及び１つまたは複数の熱伝導性材料は、アルミニウムもしくはステンレス鋼チューブまたは類似の剛性筐体の内部に配置されうる。本明細書で説明されるシステム及び方法は、セラミック部材に電子部品を搭載し、それによって、発熱する構成要素と周囲の水との間の熱経路を損なうことなく、リピーター筐体内の任意の位置に高電圧／海水グラウンドインターフェースの配置を可能にする。
【０００８】
本明細書で説明されたシステム及び方法の例示的な実施例は、三角形の中空構造を形成するように構成された３つの平面状のセラミック部材を含む。平面状のセラミック部材は、相対的に高い熱伝導性及び相対的に高い誘電率を有する窒化アルミニウムなどの材料を用いて形成されうる。高電圧導体及び電力消費デバイスは、三角形の中空構造の内部に配置される。三角形の中空構造は、周囲の水に導電的に結合された（すなわち、アースグラウンド電位にある）熱伝導性材料によって取り囲まれる。熱伝導性筐体、例えばステンレス鋼またはベリリウム銅チューブは、熱伝導性材料を取り囲みうる。
【０００９】
本明細書で使用されるように、「長手方向」との用語は、熱伝導性セラミック部材によって形成された中空構造の内部領域内に配置された、相対的に高電圧の導電性材料とほぼ平行である配向を指す。
【００１０】
海底光学リピーターが提供される。光学リピーターは、内部体積を画定し、複数の内面及び外周部を有する中空構造を形成するように構成された複数の熱伝導性材料を含みうる。複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれは、第１の絶縁耐力及び第１の熱伝導性を有する電気的絶縁性材料を含みうる。光学リピーターは、追加的に、内部体積内に少なくとも部分的に配置された電力分配部材を含んでもよく、電力分配部材は、相対的に高い第１の電圧を搬送するための少なくとも１つの導電体と、中空構造の複数の内面の少なくとも１つの上に配置され、少なくとも１つの導電体に結合された少なくとも１つの光学リピーターと、中空構造の外周部の少なくとも一部の近傍に配置された熱伝導性材料と、を含みうる。熱伝導性材料は、第１の熱伝導性よりも大きな第２の熱伝導性を有する材料を含みうる。熱伝導性材料は、相対的に低い第２の電圧で動作する１つまたは複数の材料を含みうる。光学リピーターは、熱伝導性材料によって形成された外周部の少なくとも一部の近傍に配置された筐体を追加的に含みうる。筐体は、第１の熱伝導率よりも大きな第３の熱伝導率を有する１つまたは複数の材料を含みうる。筐体は相対的に低い第２の電圧で動作しうる。
【００１１】
海底光学リピーターを製造する方法が提供される。本方法は、熱伝導性セラミック部材のそれぞれの内面によって画定される内部空間を有する中空構造を形成するように複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを配置する段階であって、複数のセラミック部材のそれぞれが、各内面を有し、第１の絶縁耐力及び第１の熱伝導率を有する電気的絶縁性材料を含む、複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれを配置する段階と、中空構造の内部体積内に少なくとも部分的に電力分配部材を配置する段階であって、電力分配部材が、相対的に高い第１の電圧で動作するように少なくとも１つの導電性部材を含む、電力分配部材を配置する段階と、中空構造の複数の内面の少なくとも１つに１つまたは複数の光学リピーターを配置する段階と、１つまたは複数の光学リピーターを少なくとも１つの導体に導電結合する段階と、中空構造の外周部の少なくとも一部の近傍に熱伝導性材料を配置する段階であって、熱伝導性材料が相対的に低い第２の電圧で動作し、熱伝導性材料が第１の熱伝導率よりも大きな第２の熱伝導率を有する材料を含む、熱伝導性材料を配置する段階と、熱伝導性材料の少なくとも一部の近傍に筐体を配置する段階であって、筐体が相対的に低い第２の電圧で動作し、筐体が第１の熱伝導率よりも大きな第３の熱伝導率を有する材料を含む、筐体を配置する段階と、を含みうる。
【００１２】
海底光学リピーターを介して光学信号をリピートする方法が提供される。本方法は、相対的に高い第１の電圧を複数の熱伝導性セラミック部材によって形成された中空構造の内部体積内に少なくとも部分的に配置された導電性部材に印加する段階を含み、複数の熱伝導性セラミック部材が、内部体積を形成する複数のそれぞれの内面を有し、複数の熱伝導性セラミック部材のそれぞれが、第１の絶縁耐力及び第１の熱伝導率を有する電気的絶縁性材料を含みうる。本方法はさらに、複数の熱伝導性セラミック部材の少なくとも１つの内面に結合された複数の光学リピーターのそれぞれによって少なくとも１つの光学信号を受信する段階と、複数の光学リピーターのそれぞれによって、光学出力信号を生成する段階と、複数の熱伝導性セラミック部材によって形成された内面の外側に配置された光ファイバーに光学出力信号を通信する段階と、各光学リピーターに取り付けられた熱伝導性セラミック部材を通して、及び中空構造の外周部の少なくとも一部の近傍に配置された熱伝導性材料を通して複数の光学リピーターのそれぞれによって生成された熱エネルギーを搬送する段階であって、熱伝導性材料が、第１の熱伝導率よりも大きな第２の熱伝導率を有する少なくとも１つの材料を含む、熱エネルギーを搬送する段階と、熱伝導性材料の少なくとも一部の近傍配置された筐体を通して、熱伝導性部材によって移送された熱エネルギーを搬送する段階であって、筐体が、第１の熱伝導率よりも大きな第３の熱伝導率を有する材料を含む、熱エネルギーを搬送する段階と、熱伝導性材料及びきょつ愛を相対的に低い第２の電圧に維持する段階と、を含みうる。
【００１３】
図１は、本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う、例示的な光学リピーターシステム１００の断面図であり、複数の熱伝導性セラミック部材１１０Ａ−１１０Ｄ（まとめて、「熱伝導性セラミック部材１１０」）が、１つまたは複数の光学リピーター１３０Ａ−１３０Ｄ（まとめて、「光学リピーター１３０」）が中空構造１２０の内面１１２Ａ−１１２Ｄ（まとめて、「内面１１２」）に取り付けられ、複数の熱伝導性セラミック部材１１０のそれぞれが、相対的に高い第１の熱伝導率及び相対的に高い誘電率を有する材料を使用して製造される。電力分配部材１４０は、中空構造１２０の内部空間１２２内に少なくとも部分的に配置される。電力分配部材１４０は、第１の、相対的に高い電圧（Ｖ１）に維持された導電性要素１５０を含んでもよく、導電性要素１５０を、電力分配回路１８０Ａ−１８０Ｃ（まとめて「電力分配回路１８０」）に接続するケーブルリード線を搬送する構造１４２を含んでもよく、電力分配回路１８０は、シャントコンバーター回路、サージ抑制回路、ＤＣ／ＤＣコンバーター回路またはこれらの組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されない。
【００１４】
動作時には、中空構造内の領域１２２は相対的に高い第１の電圧に維持される一方で、中空構造１２０の外側に配置された要素のいくつかまたは全ては相対的に低い第２の電圧（Ｖ２）に維持される。熱伝導性セラミック部材１１０は、光学リピーターシステム１００を取り囲む周囲の環境内に外向きに流れるように中空構造１２０内に配置された光学リピーター１３０及びその他の電気的構成要素の動作の際に発生する熱エネルギーのための熱伝導経路を提供する。例えば、海底光学リピーターシステム１００の中空構造１２０内の光学リピーター１３０及び／または電気的構成要素の動作の際に発生する熱エネルギーは、外側に向けて、周囲の水に流れる。有利には、熱伝導性セラミック部材１１０は、中空部材１２０内部の領域の、光学リピーターシステム１００を取り囲む外部領域へのショートを防止する相対的に高い誘電率を有する。セラミック部材１１０の使用は、相対的に高い電圧の構成要素（例えば光学カプラー及び付随電源回路）を相対的に低いアースグラウンド電圧にある周囲の水から分離するために相対的に低い熱伝導率を有する電気絶縁体を採用した、従来の光学リピーターシステムに対する顕著な改善をもたらす。そのような従来のシステムは、光学リピーターによって発生する熱を効果的に放散するために非常に大きな表面積を必要としていた。
【００１５】
熱伝導性材料１９０は、少なくとも部分的に中空構造１２０を取り囲む。熱伝導性材料１９０は、中空構造１２０内に、中空構造１２０上に、または中空構造１２０の近くに配置された構成要素及び／または回路からの熱エネルギーの移送を支援する。複数の実施形態において、中空構造１２０を少なくとも部分的に取り囲む熱伝導性材料１９０は、周囲の環境の電位または電圧に維持されうる。例えば、中空構造１２０を取り囲む熱伝導性材料１９０は、アースグラウンド電位に等しい第２の電圧に維持されうる。筐体１９２は、熱伝導性材料１９０を少なくとも部分的に取り囲む及び／または封入する。複数の実施形態において、筐体１９２は、ベリリウム銅またはステンレス鋼などの相対的に高い熱伝導率を有する高強度及び／または構造的に剛性のある材料を含みうる。
【００１６】
１つまたは複数の回路及び／または光学システム構成要素１７０Ａ−１７０Ｄ（まとめて「光学システム構成要素１７０」）は、中空構造１２０を形成する熱伝導性セラミック部材１１０の１つまたは複数の外部表面１１４Ａ−１１４Ｄ（まとめて「外部表面１１４」）上に配置されうる。そのような光学システム構成要素１７０は、中空構造１２０の外部の相対的に低い電圧環境において動作することができる１つまたは複数の回路を含みうる。例えば、１つまたは複数の光学システム構成要素１７０は、熱伝導性セラミック部材１１０の１つまたは複数の外部表面１１４の全てまたは一部の中に、上に、近傍に、または横切って配置された回路または光学構成要素を含みうる。光学システム構成要素１７０のいくつかまたは全ては、熱伝導性セラミック部材１１０の１つまたは複数の外部表面１１４の全てまたは一部の中に、上に、近傍に、または横切って配置された誘電体材料内に封入されうる。動作時には、電力は相対的に高い電圧の導電性要素１５０から電力分配回路１８０を通って、セラミック部材１１０の内面１１２に配置された光学リピーター１３０へ、中空構造１２０の近傍に配置された相対的に低い電圧の環境へ流れる。
【００１７】
複数の熱伝導性セラミック部材１１０は中空構造１２０を形成する。複数の実施形態において、複数の熱伝導性セラミック部材１１０は、相対的に高い熱伝導率及び相対的に高い誘電率を有するセラミック材料などの、任意の市販の、または将来開発される熱伝導性絶縁体を含みうる。複数の熱伝導性セラミック部材１１０のそれぞれは、同じまたは異なる物理的幾何形状、大きさまたは寸法を有しうる。いくつかの実施形態において、熱伝導性セラミック部材１１０のそれぞれは、平面状の熱伝導性セラミック部材を含みうる。熱伝導性セラミック部材１１０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）などの１つまたは複数の熱伝導性かつ電気絶縁性化合物を含みうる。複数の実施形態において、熱伝導性セラミック部材１１０は、ホスト材料またはキャリアマトリックスに埋め込まれた１つまたは複数の熱伝導性かつ電気絶縁性のセラミック材料を含みうる。例えば、熱伝導性セラミック部材１１０は、ナイロン１２などの疎水性ホスト材料またはキャリアマトリックスに埋め込まれた１つまたは複数のセラミック材料を含みうる。複数の実施形態において、複数の熱伝導性部材１１０のいくつかまたは全てのそれぞれは、ユニタリー構造として形成されうる。他の実施形態において、複数の熱伝導性部材１１０のいくつかまたは全てのそれぞれは、一体として熱伝導性部材１１０を形成するために、より小さな複数の熱伝導性部材を恒久的に貼り付けるか、または取り外し可能に取り付けることによって形成されうる。複数の実施形態において、複数の熱伝導性セラミック部材１１０のそれぞれは、約２５ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ）よりも大きな、約５０Ｗ／ｍＫよりも大きな、約１００Ｗ／ｍＫよりも大きな、約１２５Ｗ／ｍＫよりも大きな、約１５０Ｗ／ｍＫよりも大きな、約１７５Ｗ／ｍＫよりも大きな、約２００Ｗ／ｍＫよりも大きな、約２５０Ｗ／ｍＫよりも大きな、または約３００Ｗ／ｍＫよりも大きな熱伝導率を有しうる。複数の実施形態において、熱伝導性セラミック部材１１０のそれぞれは、約５０キロボルト／センチメートル（ｋＶ／ｃｍ）よりも大きな、約７５ｋＶ／ｃｍよりも大きな、約１００ｋＶ／ｃｍよりも大きな、約１２５ｋＶ／ｃｍよりも大きな、約１５０ｋＶ／ｃｍよりも大きな、または約１７５ｋＶ／ｃｍよりも大きな誘電率を有しうる。熱伝導性セラミック部材１１０のそれぞれは、任意の厚さを有しうる。複数の実施形態において、熱伝導性セラミック部材１１０のそれぞれは、約２ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約７ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、約１２ｍｍ未満、約１５ｍｍ未満、または約２０ｍｍ未満の厚さを有しうる。
【００１８】
任意の数の熱伝導性セラミック部材１１０が、中空構造１２０を形成するために結合されうる。複数の実施形態において、中空構造を形成する熱伝導性セラミック部材１１０のいくつかまたは全てが、湾曲、アーチ状、円弧状または類似のものであってもよい。複数の実施形態において、中空構造１２０を形成する熱伝導性セラミック部材１１０のいくつかまたは全ては、平面状であってもよい。いくつかの実施形態において、熱伝導性セラミック部材１１０は、多角形断面を有する中空構造１２０を形成するために、長手方向の縁に沿って結合された任意の数の平面状の熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０ｎを含みうる。例えば、３つの熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｃが、長手方向の縁に沿って結合されて、三角形の断面プロファイルを有する中空構造１２０を形成しうる。他の例において、６つの熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｆが長手方向の縁に沿って結合されて、六角形の断面プロファイルを有する中空構造１２０を形成しうる。
【００１９】
熱伝導性セラミック部材１１０は、画定された断面プロファイルを有する中空構造１２０を形成するために、熱伝導性セラミック部材１１０を取り付けることができる、任意の数の、及び／または組み合わせの市販の及び／または将来開発される接続システム、材料及び／またはデバイスを用いて結合されうる。いくつかの実施形態において、熱伝導性セラミック部材１１０は、熱伝導性セラミック部材１１０のいくつかまたは全ての長手方向の縁に沿って一体的に、化学的及び／または熱的に脱着可能に、もしくは脱着不可能に接合されうる。いくつかの実施形態において、熱伝導性セラミック部材１１０は、１つまたは複数のファスナー、クリップまたは類似の取り外し可能な、または取り外し不可能なデバイスを用いて、熱伝導性セラミック部材１１０のいくつかまたは全ての長手方向の縁に沿って一体に脱着可能に、または脱着不可能に結合されうる。結合された熱伝導性セラミック部材１１０は、中空構造１２０を形成する。中空構造１２０の内部空間１２２内に少なくとも部分的に配置された構成要素及び／または回路のいくつかまたは全ては、相対的に高い第１の電圧Ｖ１に維持されうる。
【００２０】
複数の光学リピーター１３０Ａから１３０Ｄのそれぞれは、中空構造１２０を形成する熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｄの内面１１２Ａから１１２Ｄの少なくとも一部の中に、上に、または近傍に配置される。複数の実施形態において、光学リピーター１３０のそれぞれは、例えば熱伝導性ワニス（ｍａｓｔｉｃ）または類似の材料を用いて、各熱伝導性セラミック部材１１０に熱伝導的に結合されうる。光学リピーター１３０は、任意の数及び／または組み合わせの、光学信号を受信し、再送信することが可能な市販の及び／または将来開発されるシステム及び／またはデバイスを含みうる。光学リピーター１３０は、電力分配部材１４０によって搬送される導電性要素１５０へ導電的に結合し、導電性要素１５０から電力を受け取る。
【００２１】
電力分配部材１４０は、熱伝導性セラミック部材１１０によって形成された中空構造１２０の内部空間１２２内に少なくとも部分的に配置される。導電性要素１５０は、電力分配部材１４０の中に、上に、または近傍に配置されうる。いくつかの実施形態において、導電性要素１５０は、電力分配部材１４０の内部空間１４２内に配置されうる。導電性要素１５０は、中空構造１２０の外部に配置された熱伝導性材料１９０及び筐体１９２の相対的に低い第２の電圧と比較して、相対的に高い第１の電圧で動作しうる。いくつかの実施形態において、導電性要素１５０は、第２の電圧に対して、約２５０ボルト（Ｖ）よりも高い、約５００Ｖよりも高い、約１ｋＶよりも高い、約２．５ｋＶよりも高い、約５ｋＶよりも高い、または約１０ｋＶよりも高い第１の電圧にありうる。導電性要素１５０に加えて、１つまたは複数の電力分配回路１８０が、電力分配部材１４０の中に、上に、または近傍に配置されうる。
【００２２】
１つまたは複数のケーブルリード線は、電力分配回路１８０を光学リピーター１３０に導電的に結合する。電力分配回路１８０は、適切な電圧で、クリーンでフィルターされた電力を光学リピーター１３０のいくつかもしくは全て、及び／または光学システム構成要素１７０のいくつかもしくは全てに提供する。光学システム構成要素１７０は、相対的に低い第２の電圧にある環境内で動作することができる任意の数及び／または組み合わせの構成要素及び／または回路を含みうる。電力分配回路１８０は、１つまたは複数のシャント変換器、１つまたは複数のサージ抑制器、１つまたは複数のＤＣ／ＤＣ変換器、またはそれらの組み合わせを含みうるがそれらに限定されない。電力分配回路１８０は、導電性要素１５０に導電的に結合する。
【００２３】
中空構造１２０の内部空間１２２は、空虚な空間を含んでもよく、誘電体または類似の材料で部分的にまたは完全に満たされてもよい。熱伝導性材料１９０は、中空構造１２０を形成する熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｄの外部表面１１４Ａから１１４Ｄを少なくとも部分的に取り囲む。複数の実施形態において、熱伝導性材料１９０は、熱伝導性セラミック部材１１０の外部表面１１４から筐体１９２へ熱エネルギーを有効かつ効率的に搬送することが可能な任意の数及び／または組み合わせの市販の及び／または将来開発される材料を含みうる。複数の実施形態において、熱伝導性材料１９０は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、すなわちアルミナ）及び／または、約２５ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ）より大きな、約５０Ｗ／ｍＫより大きな、約１００Ｗ／ｍＫより大きな、約１２５Ｗ／ｍＫより大きな、約１５０Ｗ／ｍＫより大きな、約１７５Ｗ／ｍＫより大きな、約２００Ｗ／ｍＫより大きな、約２５０Ｗ／ｍＫより大きな、もしくは約３００Ｗ／ｍＫより大きな熱伝導率を有するその他のセラミック材料などの１つまたは複数の熱伝導性かつ電気絶縁性の材料を含みうる。熱伝導性材料１９０は、相対的に低い第２の電圧に維持されうる。複数の実施形態において、熱伝導性材料１９０は、光学リピーターシステム１００を取り囲む環境の電圧に維持されうる。
【００２４】
筐体１９２は、熱伝導材料１９０を少なくとも部分的に取り囲む。筐体１９２は、かなりの熱伝導率を有し、光学リピーターシステム１００の内部を外部環境から保護することができる任意の材料または材料の組み合わせを含みうる。複数の実施形態において、筐体１９２は、光学リピーターシステム１００を収容し、導電性要素１５０を介した電力、及び／または１つもしくは複数の光ファイバーを介した光学信号の通過を容易にするためのコネクター及び／またはカップリングを含みうる。いくつかの実施例において、筐体１９２は、光学リピーターシステム１００を外部環境から気密にシールしうる。筐体１９２は、アルミニウム及び／またはアルミニウム含有化合物、ステンレス鋼、ベリリウム及び／またはベリリウム含有化合物、チタン及び／またはチタン含有化合物並びに類似の材料を含むがこれらに限定されない１つまたは複数の金属から製造されうる。図１に円形で示されているが、筐体１９２は、任意の物理的幾何形状、大きさ、形態または構成を有しうる。
【００２５】
図２は、３つの熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｃが正三角形の形態の多角形中空構造２１０を形成するように配置された、本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う例示的な光学リピーターシステム２００の断面立面図である。図２に示されるように、３つの熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｃは、三角形の中空構造２１０を形成するように縁に沿って長手方向に接続されうる。導電性要素１５０を搬送する電力分配部材１４０は、三角形の中空構造２１０の内部体積１２２内に配置されうる。導電性要素１５０の相対的に高い第１の電圧に維持された構成要素の熱出力は、熱伝導性材料１９０によって熱伝導性セラミック部材１１０から伝導して持ち去られ、それによって光学リピーターシステム１００を通る熱エネルギーの半径方向外向きの流れを作り出す。
【００２６】
図３は、３つのほぼ平面状の熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｃが、複数のコネクター３１０Ａから３１０Ｃを用いて縁に沿って長手方向に結合された、本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う、例示的な光学リピーターシステム３００の斜視図である。図３に示されるように、複数の実施形態において、熱伝導性材料１９０は、熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｃの外部表面１１４に近接して配置された１つまたは複数の剛性を有する熱伝導性部材１９０を含みうる。
【００２７】
図４は、本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う、３つのほぼ平面状の熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｃが複数のコネクター３１０Ａから３１０Ｃを使用して縁に沿って長手方向に結合された、例示的な光学リピーターシステム４００の断面立面図である。図４に示されるように、１つまたは複数の回路基板４１０Ａから４１０Ｃ（まとめて「回路基板４１０」）が、熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｃの内面１１２Ａから１１２Ｃに近接して配置されうる。複数の実施形態において、光学リピーター１３０Ａから１３０Ｃが、１つまたは複数の回路基板４１０の内部に、上に、または近傍に配置されうる。１つまたは複数の光学リピーター１３０に加えて、１つまたは複数のシャント変換器回路が、１つまたは複数の回路基板４１０の内部に、上に、または近傍に配置されうる。
【００２８】
図４に示されるように、光学システム構成要素１７０は、１つまたは複数の増幅ブロック４２０Ａから４２０Ｃ及び１つまたは複数の光学モジュール４３０Ａから４３０Ｃを含みうる。光学システム構成要素１７０は、熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０Ｃのいくつかもしくは全ての外部表面１１４Ａから１１４Ｃに近接して、または光学モジュールの内側、または増幅ブロック４２０の内側に配置されうる。
【００２９】
図５は、本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に従う、複数の光学リピーターシステム１００Ａから１００ｎを含む光学ケーブル５１０が、第１の光学送受信器５２０Ａを遠隔の第２の光学送受信器５２０Ｂに通信可能に結合する、例示的な海中光ファイバー通信システム５００の概略図である。図５に示されるように、光学ケーブル５１０は、任意の数の個別の光通信ファイバー及び、相対的に高い第１の電圧で動作する少なくとも１つの導電性要素１５０を含みうる。光学ケーブル５１０に沿って通信される信号は、光学ケーブル５１０に沿って規則的な、または不規則な間隔で配置された光学リピーターシステム１００Ａから１００ｎのいくつかまたは全てによって受信される。光学リピーター１００Ａから１００ｎのそれぞれは、光学ケーブル５１０内に含まれる１つまたは複数の光ファイバーによって搬送される光学信号を受信し、増幅し、再送信する。
【００３０】
１つまたは複数の導電性要素１５０Ａから１５０ｎは、光学ケーブル５１０に沿って光学リピーターシステム１００Ａから１００ｎのそれぞれに電力を提供する。光学リピーターシステム１００Ａから１００ｎは、光学ケーブル５１０内に含まれる束ねられた光ファイバーのいくつかまたは全てによって搬送される光学信号を増幅及び再送信するために電力を消費し、その少なくとも一部は、水の部分５３０に水没しうる。複数の実施形態において、光学ケーブル５１０は、数十、数百または数千もの個別の光ファイバーを含みうる。複数の実施形態において、光学ケーブル５１０は、それぞれ相対的に高い第１の電圧で動作する任意の数の導電性要素１５０Ａから１５０ｎを含みうる。複数の実施形態において、光学ケーブル５１０は、少なくとも部分的に海中環境５３０内に配置されうる。
【００３１】
第１の光学送受信器５２０Ａ及び第２の光学送受信器５２０Ｂは、光学ケーブル５１０に含まれる導電性要素１５０に電力を提供する１つまたは複数のそれぞれ定電流の電源５４０Ａ、５４０Ｂを含みうる。複数の実施形態において、第１の光学送受信器５２０Ａ及び第２の光学送受信器５２０Ｂは、約２５０ボルト（Ｖ）よりも大きな、約５００Ｖよりも大きな、約１ｋＶよりも大きな、約２．５ｋＶよりも大きな、約５ｋＶよりも大きな、または約１０ｋＶよりも大きな第１の電圧を発生させることができる１つまたは複数の電源を含みうる。
【００３２】
図６は、本明細書で説明された少なくとも１つの実施形態に従う、例示的な海中光学リピーター製造方法６００のフロー図である。本方法は、６０２で開始する。
【００３３】
６０４において、複数の熱伝導性セラミック部材１１０は、熱伝導性セラミック部材１１０のそれぞれの内面１１２によって画定された内部空間１２２を有する中空構造１２０を形成するように配置される。複数のセラミック部材１１０のそれぞれは、第１の絶縁耐力及び第１の熱伝導率を有する電気的に絶縁性の材料を使用して製造され、またはそうでなければ形成されうる。複数の実施形態において、熱伝導性セラミック部材１１０は、湾曲した、アーチ状の、円弧状の、またはファセットされた部材などの非平面部材を含みうる。複数の実施形態において、熱伝導性セラミック部材１１０は、平面状のセラミック部材を含みうる。
【００３４】
６０６において、電力分配部材１４０は、中空構造１２０の内部体積１２２内に少なくとも部分的に配置される。電力分配部材１４０は、内部体積１４２を有する中空部材を含みうる。１つまたは複数の導電性要素１５０は、電力分配部材１４０の内部に、上に、または近傍に配置されうる。複数の実施形態において、導電性要素１５０は、相対的に高い第１の電圧で動作しうる。第１の電圧は、１０ｋＶ超でありうる。
【００３５】
６０８において、１つまたは複数の光学リピーター１３０は、中空構造１２０を形成する１つまたは複数の熱伝導性セラミック部材１１０の内面１１２の少なくとも一部の内部に、上に、近傍に、または横切って位置され、置かれ、または配置される。複数の実施形態において、光学リピーター１３０は、１つまたは複数の熱伝導性セラミック部材１１０の内面１１２に取り外し可能に、または取り外し不可能に取り付けられうる。
【００３６】
６１０において、１つまたは複数の光学リピーター１３０は、導電性要素１５０に導電的に結合される。導電性要素１５０からの電力は、光学リピーター１３０の前に、１つもしくは複数のシャント変換器、１つもしくは複数のサージ抑制器及び/または１つもしくは複数のＤＣ／ＤＣ変換器などの１つまたは複数の電力分配回路１８０を通過しうる。
【００３７】
６１２において、熱伝導性材料１９０は、複数の熱伝導性セラミック部材１１０に含まれる熱伝導性セラミック部材１１０のそれぞれの外面１１４の近傍に少なくとも部分的に配置されうる。複数の実施形態において、熱伝導性材料１９０は、約１００ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ）より大きな、約１２５Ｗ／ｍＫより大きな、約１５０Ｗ／ｍＫより大きな、約１７５Ｗ／ｍＫより大きな、２００Ｗ／ｍＫより大きな、約２５０Ｗ／ｍＫより大きな、または約３００Ｗ／ｍＫより大きな熱伝導率を有する材料を含みうる。いくつかの実施形態において、熱伝導性材料１９０の熱伝導率は、熱伝導性セラミック部材１１０の熱伝導率よりも大きいものでありうる。
【００３８】
６１４において、筐体１９２は、熱伝導性材料１９０の少なくとも一部の近傍に配置される。複数の実施形態において、筐体１９２は、海中光学リピーター１００に構造的な強度を提供するための剛性材料を含みうる。複数の実施形態において、筐体１９２は気密封止された、及び／または水密性の筐体１９２を含みうる。複数の実施形態において、筐体１９２は、アルミニウム、アルミニウム合金、ベリリウム、ベリリウム合金またはステンレス鋼合金またはチタンを用いて製造された筐体などの金属筐体を含みうる。複数の実施形態において、筐体１９２は、熱伝導性セラミック部材１１０と等しい、またはそれより大きな熱伝導率を有しうる。複数の実施形態において、筐体１９２は、約１００ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ）よりも大きな、約１２５Ｗ／ｍＫよりも大きな、約１５０Ｗ／ｍＫよりも大きな、約１７５Ｗ／ｍＫよりも大きな、約２００Ｗ／ｍＫよりも大きな、約２５０Ｗ／ｍＫよりも大きな、または約３００Ｗ／ｍＫよりも大きな熱伝導率を有しうる。本方法６００は、６１６で終了する。
【００３９】
図７は、本明細書で説明される少なくとも１つの実施形態に従う、中空構造１２０を形成するために、熱伝導性セラミック部材１１０の長手方向の縁を取り付ける例示的な方法７００のフロー図である。本方法７００は、図６に詳細に説明された方法６００と組み合わせて使用されうる。本方法は７０２で開始する。
【００４０】
７０４において、複数の熱伝導性セラミック部材１１０は、１つまたは複数の結合構造を使用して物理的に結合されうる。そのような結合構造は、中空構造内部に配置された１つまたは複数のフレームまたは類似の支持要素を含みうる。そのような結合構造は、各熱電ロウ性セラミック部材１１０の長手方向の縁の全てまたは一部に沿って配置された１つまたは複数の接続部材３１０、結合器、または類似のデバイスもしくはシステムを含みうる。複数の実施形態において、接続部材３１０は、中空構造１２０を形成するために、熱伝導性セラミック部材１１０の長手方向の縁に物理的に取り付けられうる。他の実施形態において、接続部材３１０は、熱伝導性セラミック部材１１０の長手方向の縁にフィットされた「プレス」または「抵抗」でありうる。本方法７００は、７０６で完了する。
【００４１】
図８は、本明細書で説明される少なくとも１つの実施形態に従う、中空構造１２０を取り囲む熱伝導性材料１９０内に光ファイバートレイを形成し、中空構造内に配置された光学リピーター１３０へ／から光ファイバーをファイバートレイを介してルーティングする例示的な方法８００のフロー図である。本方法８００は、図６に詳細に説明された方法６００及び／または図７に詳細に説明された方法７００と組み合わせて使用されうる。本方法８００は８０２で開始する。
【００４２】
８０４において、１つまたは複数の光ファイバールーティングトレイは、中空構造１２０を少なくとも部分的に取り囲む熱伝導性材料１９０の内部に、上に、または近傍に形成され、またはそうでなければ配置されうる。複数の実施形態において、ファイバールーティングトレイは、熱伝導性材料１９０内に直接形成されうる。複数の実施形態において、ファイバールーティングトレイは、熱伝導性材料１９０内の凹部または刻み目内にフィットされ得る１つまたは複数のインサートを含みうる。
【００４３】
８０６において、１つまたは複数の光ファイバーは、光学リピーター１３０に結合される。複数の実施形態において、１つまたは複数の光ファイバーは、光学リピーター１３０が取り付けられた熱伝導性セラミック部材１１０内に、周囲に、または通してルーティングされうる。
【００４４】
８０８において、光学リピーター１３０に結合された１つまたは複数の光ファイバーは、ファイバールーティングトレイ内に配置され、位置され、またはそうでなければ置かれる。少なくともいくつかの実施形態において、１つまたは複数の光ファイバーは、例えば複数のファイバーを収容する光学ケーブル内に含まれたファイバーとして、光学リピーターシステム１００の外にルーティングされうる。方法８００は、８１０で完了する。
【００４５】
図９は、本明細書で説明される少なくとも１つの実施形態に従う、図１から４において説明されたような海中光学リピーター１００を使用する例示的な通信方法９００のフロー図である。複数の実施形態において、海中光学リピーター１００Ａから１００ｎは、光通信ケーブル５１０に沿って規則的な、または不規則な間隔で配置されうる。光学通信ケーブル５１０に沿って通信される光学信号は、距離が増大するにつれて減衰しうる。光学通信ケーブル５１０に沿って配置された光学リピーターシステム１００Ａから１００ｎは、信号強度をブーストし、光通信ケーブル５１０によって搬送される光学信号のドロップ及びエラーを最小化する。本方法９００は、９０２で開始する。
【００４６】
９０４において、遠隔電源５４０は、複数の熱伝導性セラミック部材１１０Ａから１１０ｎによって形成された中空構造１２０内に配置された導電性要素１５０に、相対的に高い第１の電圧を提供する。複数の実施形態において、導電性要素１５０は、熱伝導性セラミック部材１１０によって形成された中空構造１２０の内部体積１２２内に配置された電力分配部材１４０によって搬送され、及び／または電力分配部材１４０の内部に、上に、または近傍に配置されうる。複数の実施形態において、導電性要素は、約２５０ボルト（Ｖ）よりも大きな、約５００Ｖよりも大きな、約１ｋＶよりも大きな、約２．５ｋＶよりも大きな、約５ｋＶよりも大きな、または約１０ｋＶよりも大きな第１の電圧でありうる。複数の実施形態において、中空構造１２０の内部体積１２２は、電動要素１５０によって搬送される相対的に高い第１の電圧、またはそれに近い電圧に維持されうる。
【００４７】
９０６において、１つまたは複数の光学信号が、中空構造１２０を形成する熱伝導性セラミック部材の１つの内面１１２に配置された光学リピーター１３０において受信される。
【００４８】
９０８において、光学リピーター１３０は、受信された光学信号を増幅する。光学リピーター１３０によって消費される電力は、熱エネルギーを発生する。
【００４９】
９１０において、光学リピーター１３０は、増幅された光学信号を再送信する。
【００５０】
９１２において、光学リピーター１３０によって発生した熱エネルギーは、光学リピーター１３０を保持する熱伝導性セラミック部材１１０を通して半径方向外側に搬送される。複数の実施形態において、熱伝導性セラミック部材１１０は、第１の熱伝導率を有する１つまたは複数の材料を含みうる。
【００５１】
９１４において、熱伝導性セラミック部材１１０を通って流れる熱エネルギーは、中空構造１２０の外部表面の近傍に少なくとも部分的に配置された熱伝導性材料１９０を通って半径方向外側へ流れる。複数の実施形態において、熱伝導性材料１９０は、熱伝導性セラミック部材１１０の第１の熱伝導率よりも大きな第２の熱伝導率を有する１つまたは複数の材料を含みうる。
【００５２】
９１６において、熱伝導性材料１９０を通って流れる熱エネルギーは、熱伝導性材料１９０の外部表面の近傍に少なくとも部分的に配置された筐体１９２を通って半径方向外側へ流れる。複数の実施形態において、筐体１９２は、熱伝導性セラミック部材１１０の第１の熱伝導率よりも大きな第３の熱伝導率を有する１つまたは複数の材料を含みうる。
【００５３】
９１８において、熱伝導性材料１９０及び／または筐体１９２は、相対的に低い第２の電圧に維持されうる。電力は、導電性要素１５０において維持された相対的に高い第１の電圧から、光学リピーターシステム１００の外部近傍で維持された相対的に低い第２の電圧へ、半径方向外側に流れうる。本方法９００は、９２０で完了する。
【００５４】
図６から９は、１つまたは複数の実施形態に従う例示的な海中光学リピーターの製造および通信方法を示しているが、図６から９に示された動作の全てが、他の実施形態に関して必要でありうるわけではないことは、理解されるべきである。さらに、図６から９に示された動作シーケンスは例示的なものであり、動作のいくつかまたは全ては、交換され、調整され、または再配置されうる。動作のそのような再配置は、自動化の促進及び／または製造効率の改善を支援しうる。そのような再配置された動作は、本開示の範囲に含まれるものとして考えられるべきである。実際に、本開示の他の実施形態において、図６から９に示された動作及び／または本明細書で説明された他の動作は、図のいずれにも具体的に示されていない方法で組み合わされうるが、それでもなお完全に本開示と整合しうることが十分に企図される。そのため、１つの図に正確に示されていない特徴及び／または動作に向けられた請求項は、本開示の範囲及び内容の範囲内であるとみなされる。
【００５５】
本出願及び特許請求の範囲において使用されるように、「及び／または」との用語で結合された項目のリストは、リストされた項目の任意の組み合わせを意味しうる。例えば、「Ａ、Ｂ及び／またはＣ」との語句は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、またはＡ、Ｂ及びＣを意味しうる。本出願及び特許請求の範囲において使用されるように、「少なくとも１つの」との用語で結合された項目のリストは、リストされた用語の任意の組み合わせを意味しうる。例えば、「Ａ、ＢまたはＣの少なくとも１つ」との語句は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、またはＡ、Ｂ及びＣを意味しうる。
【００５６】
本明細書で説明されたシステム及び方法は、海中光学リピーターを提供し、複数の熱伝導性、電気絶縁性のセラミック部材は、中空構造の外部で維持される相対的に低い第２の電圧と比較した場合に相対的に高い第１の電圧で維持される内部体積を有する中空構造を形成する。内部体積内に配置された、第１の電圧にある導電性要素は、中空構造の内面に配置された光学リピーターに電力を提供する。第２の電圧で動作することが可能な、追加的な光学構成要素及び／または回路は、中空構造の外部表面に配置されうる。中空構造の外部表面上に配置された熱伝導性材料及び、熱伝導性材料の近傍に配置された筐体は、第２の電圧に維持される。電力は、熱伝導性要素から光学リピーターへ、そして海中光学リピーターの近傍の周囲の環境に外向きに、半径方向外側へ流れる。熱伝導性セラミック部材は、光学リピーターを第２の電圧から電気的に絶縁する一方で、光学リピーターの動作中に発生した熱を周囲の環境に放散するための熱伝導経路を提供する。
【００５７】
本明細書で使用された用語及び表現は、限定ではなく説明の用語として使用され、そのような用語及び表現の使用において、図示され、説明された特徴の任意の等価物（またはその一部）を排除する意図はなく、様々な改変が特許請求の範囲内で可能であることが認識される。したがって、特許請求の範囲が、そのような等価物の全てをカバーするものと意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１００、１００Ａ−１００ｎ  光学リピーターシステム
１１０、１１０Ａ−１１０Ｄ  熱伝導性セラミック部材
１１２、１１２Ａ−１１２Ｄ  内面
１１４、１１４Ａ−１１４Ｄ  外部表面
１２０  中空構造
１２２  領域
１３０、１３０Ａ−１３０Ｄ  光学リピーター
１４０  電力分配部材
１４２  内部空間
１５０、１５０Ａ−１５０ｎ  導電性要素
１７０、１７０Ａ−１７０Ｄ  光学システム構成要素
１８０、１８０Ａ−１８０Ｃ  電力分配回路
１９０  熱伝導性材料
１９２  筐体
２００  光学リピーターシステム
２１０  中空構造
３００  光学リピーターシステム
３１０、３１０Ａ−３１０Ｃ  コネクター、接続部材
４００光学リピーターシステム
４１０、４１０Ａ−４１０Ｃ  回路基板
４２０Ａ−４２０Ｃ  増幅ブロック
４３０Ａ−４３０Ｃ  光学モジュール
５１０  光学ケーブル
５２０Ａ、５２０Ｂ  光学送受信器
５３０  水の部分
５４０Ａ、５４０Ｂ  電源
【図１】
2021521674.tif 000003
【図２】
2021521674.tif 000004
【図３】
2021521674.tif 000005
【図４】
2021521674.tif 000006
【図５】
2021521674.tif 000007
【図６】
2021521674.tif 000008
【図７】
2021521674.tif 000009
【図８】
2021521674.tif 000010
【図９】
2021521674.tif 000011
【国際調査報告】
2021521674.tif 000012