(57)【要約】温度安定化パッケージ（１０）は、断熱材料の中空外部ハウジング（１２）を具備している。中空外部ハウジング（１２）は、ホルダ（１４）およびホルダ（１４）を覆う蓋（３２）を具備している。ホルダは、少なくとも１つの突出部（２８）および突出部の周囲の分離壁（２４）を有する床（２８）を具備している。蓋の内面は、その中に形成された少なくとも１つのポスト（３１）を有する。ハウジングは、ベース（１８）およびベースの上方のカバー（２２）を具備するコンテナ（１６）を包囲して、コンテナの内部に内部キャビティを形成する。ベースの外面は、少なくとも１つの下部ソケット（２７）を有する。カバーは少なくとも１つの上部カラー（３０）を具備し、コンテナが突出部と下部ソケットの嵌合およびポストと上部カラーの嵌合によって、コンテナを壁および中空外部ハウジングによって離隔されるが実質的に包囲するために、中空外部ハウジングの中で結合されるように構成されている。内部キャビティは、その中に温度の実質的に均一な領域を維持し、温度安定化パッケージの中空外部ハウジングの外側の不安定な温度状態から遮蔽される。
2004526208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材料を含んで構成される中空ハウジングと、
内部キャビティを有するように形成されるコンテナとを備える温度安定化パッケージであって、
前記コンテナが前記中空ハウジングの内部にあり、前記内部キャビティがその中に、温度安定化パッケージの外側の不安定な温度状態から遮蔽される実質的均一温度領域を有する、温度安定化パッケージ。
【請求項２】
前記中空ハウジングが、前記コンテナおよび前記中空ハウジングを実質的離隔関係で保持する少なくとも１つの接続要素をさらに有する外部ハウジングである、請求項１に記載の温度安定化パッケージ。
【請求項３】
前記断熱材料が、０．５Ｗ／ｍ−Ｋ未満の熱伝導率を有するプラスチック樹脂である、請求項１に記載の温度安定化パッケージ。
【請求項４】
前記コンテナが、１００Ｗ／ｍ−Ｋを上回る熱伝導率を有する熱伝導性材料を含んで構成される、請求項１に記載の温度安定化パッケージ。
【請求項５】
低い熱伝導率を有する材料を含んで構成される中空外部ハウジングであって、ホルダと、少なくとも１つの突出部を有する床および該突出部の周囲の分離壁を備えて前記ホルダを覆う蓋とを具備し、前記蓋が、その中に形成される少なくとも１つのポストを有する内面を備えて構成される中空外部ハウジングと、
ベースおよび該ベースを覆うカバーを有して、コンテナの内部キャビティを形成するように構成されるコンテナであって、前記ベースがその外面に少なくとも１つの下部ソケットを有し、前記カバーが少なくとも１つの上部カラーを有し、コンテナが、前記少なくとも１つの突出部と前記少なくとも１つの下部ソケットとの嵌合および前記少なくとも１つのポストと前記少なくとも１つの上部カラーとの嵌合により、前記中空外部ハウジングの内部に結合されて、前記分離壁および前記中空外部ハウジングによって相互離隔状態で実質的に包囲され、前記内部キャビティがその中に、温度安定化パッケージの前記中空外部ハウジングの外側の不安定な温度状態から遮蔽される実質的均一温度領域を維持するように構成されるコンテナと、
を具備する温度安定化パッケージ。
【請求項６】
中空ハウジングと、内部キャビティを有するように形成されるコンテナとを備える温度安定化パッケージであって、前記コンテナが前記中空ハウジング内部にあり、前記内部キャビティがその中に、温度安定化パッケージの外側の不安定な温度状態から遮蔽される実質的均一温度領域を有する温度安定化パッケージと、
前記コンテナの前記実質的均一温度領域に位置するブラッグ格子をその中に有する光ファイバコイルと、
を具備する温度安定化色分散補償モジュール。
【請求項７】
前記中空ハウジングが、前記コンテナおよび前記中空ハウジングを実質的離隔関係で保持する少なくとも１つの接続要素を有する外部ハウジングである、請求項６に記載の温度安定化色分散補償モジュール。
【請求項８】
前記中空ハウジングが断熱材料を含んで構成される、請求項６に記載の温度安定化色分散補償モジュール。
【請求項９】
前記コンテナが熱伝導性材料を含んで構成される、請求項６に記載の温度安定化色分散補償モジュール。
【請求項１０】
光ファイバブラッグ格子の出力を安定化するための方法であって、
少なくとも１つの接続要素を有する中空ハウジングと、内部キャビティを有するように形成されるコンテナとを備える温度安定化パッケージであって、前記コンテナが前記少なくとも１つの接続要素に結合されて、前記コンテナおよび前記中空ハウジングが実質的離隔関係で保持され、前記内部キャビティがその中に、温度安定化パッケージの外側の不安定な温度状態から保護される実質的均一温度領域を有してなる温度安定化パッケージを用意するステップと、
光ファイバブラッグ格子を前記実質的均一温度領域に配置するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラッグ格子を含む光ファイバコイルの付近で実質的に均一な温度を提供することによって、色分散補償ブラッグ格子の性能を改善する温度安定化パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバネットワークを用いる遠距離通信システムは、光の短パルスの連続を基にして、遠方に離隔された場所の間で符号化された情報を送信する。光パルスは、一定の範囲の波長を含む。光のパルスが光ファイバに沿って伝播するとき、光速は波長の関数として変化することは公知である。この現象は、色分散として公知である。この現象は、長い方の波長の光は短い方の波長の光より遅く進むために生じる。パルスが長くなると、次の光パルスと干渉し始め、あるパルスの終わりと次のパルスの始まりを識別することが困難になる。一般に、信号が長い光ファイバケーブルを伝播するとき、信号が混ざり始める。
【０００３】
ブラッグ格子を用いて色分散を補償して、パルスを元の長さに再圧縮することは公知である。短い方の波長の光は、反射前に、長い方の波長より格子にさらに深くに達する。長い方の反射経路は、短い方の波長を実質的に長い方の反射波長と一致させ、すべての反射波長を元の送信されたパルスの時間間隔に圧縮するために遅延させる。
【０００４】
ブラッグ格子の反射特性は、温度と共に変化することで公知である。したがって、均一な温度環境に分散補償ブラッグ格子を配置することが好ましい。光ファイバコイルの付近の温度均一性の必要性については、既に検討されている。たとえば、米国特許第６，２２６，４３８号明細書は、ブラッグ格子を含む光ファイバの閉じ込めのためのパッケージについて述べている。保持部材より低い伝導率のハウジングは、光ファイバおよび保持部材を閉じ込める。ハウジングの絶縁材料は、パッケージの、均一でない加熱に対する主要な防御手段を提供する。ゲルの形の充填剤は、ハウジング内部の温度安定性を改善する。ブラッグ格子の実質的な全長と保持部材の表面との間の接触を維持する必要性は、厳しい要件である。
【０００５】
温度に関連する出力のドリフトを受ける他の光ファイバ装置としては、光学ジャイロスコープが挙げられる。光ファイバブラッグ格子とは異なるが、光ファイバジャイロスコープは、温度が安定した環境で最もうまく動作する。たとえば、米国特許第４，７０２，５９９号明細書は、光ファイバコイルを用いる回転速度測定機器について述べている。周囲温度の変動は、測定誤差を誘発する。導電性封止用コンパウンドに光ファイバを埋め込み、きわめて良好な熱導体から構成されたハウジング内部に封止したコイルを配置することは、このような誤差を著しく軽減する。ハウジングの外壁に当たる熱放射線は、ハウジングの熱伝導率のために急速に分散する。熱の再分配は、温度によって誘発される測定誤差を補償するための手段を提供する。この参考文献は、光ファイバコイルを熱伝導性コンパウンドと密接に結合するように配置し、しかる後に封止されたコイルを壁の間にエアギャップを有する二重壁ハウジングの内壁と接触するように包囲する必要性を教示している。熱ブリッジは、高い熱伝導率の材料を含む比較的な複雑な構造物の壁を連結する。
【０００６】
温度安定エンクロージャは、米国特許第５，２０８，６５２号明細書において見られるように、熱伝導性材料および断熱材料の両方を含むことができる。この明細書は、ジャイロスコープの出力における温度の影響を抑制する熱緩衝箱を具備する光ファイバジャイロスコープ用の光分岐／結合装置について記載している。伝熱ケースは、高い熱伝導率の材料から構成されたスプールに巻き付けられた光ファイバループを包囲する。伝熱ケースは、熱緩衝箱の最外層を形成する伝熱ケーシングの内部に含まれる絶縁ケースの内部に存在する。温度の外面的な変化は、別の熱伝導材料および断熱材料からなる交互の層を通る熱の通過中に加減される。その結果、光ファイバコイルの付近における任意の温度変化はわずかであり、均一である。緩衝箱は、熱伝導材料および断熱材料からなる交互の層を複数必要とする。
【０００７】
断熱材料のみを用いた温度補償が試みられた。この場合には、米国特許第５，２４５，６８７号明細書は、本質的に熱シンクである比較的嵩があって重い支持板に載っている環状ケースに収容されるボビンに巻き付けられた光ファイバジャイロ用の光ファイバコイルについて述べている。ボビンおよびケースの熱伝導率は、ファイバコイルの熱伝導率と実質的に同一である。コイルもケースもいずれも、周囲温度における急激な変化にゆっくり反応し、コイルから構成されたファイバジャイロの出力におけるドリフトを緩和する。このような構成は、光ファイバコイル全体が低い熱伝導率で包囲または本質的にカプセル化されることを教示している。その結果、低い熱伝導率のボビンの使用は、周囲温度変化の影響によるジャイロの出力におけるドリフトを抑制する。
【０００８】
米国特許第５，４１６，５８５号明細書は、温度の変化による光ファイバジャイロのドリフト速度誤差を補正するための比較的複雑な取り組みについて述べている。スプールを保持する光ファイバコイルとスプール用のハウジングとの間の温度差の検知は、ドリフト速度誤差を補償するために用いられることができる。ハウジングおよび／またはコイルにおけるセンサによって測定される温度差は、センサに接続された関連電子回路に入力を供給する。電子回路はジャイロハウジングセンサとコイルスプールセンサとの間の温度差を算出し、光ファイバジャイロの出力に補正係数を適用する。時間に関するジャイロの出力における任意のドリフトは電子回路を用いる外部監視機器による検出および補償を必要とするため、この場合のコイルを包囲する構造物は均一な温度を提供するとは思えない。詳細は定められていないが、ハウジングは金属ハウジングであることが指摘されている。
【０００９】
前述の議論は、均一な温度環境における光ファイバの閉じ込めのための比較的簡素な装置の必要性を示唆している。適切な装置は、少数の部品を有し、均一な温度で光ファイバ、特に光ファイバブラッグ格子を入れるパッケージとして組み立てやすいことが必要である。これにより、遠距離通信ネットワークのために用いられる電源および他の熱生成素子を収容するエンクロージャにおいて存在するような温度勾配にパッケージを曝している間中、実質的に変化を生じることなく格子を動作させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、長い光ファイバブラッグ格子を含むことが好ましい光ファイバ用のコンテナの内部で実質的に金に綱温度を維持する簡素で組み立てやすいパッケージの必要性を満たす。本発明によるコンテナの構成は、銅またはアルミニウムなどの熱伝導率の高い材料を必要とする。長さが長いために、光ファイバブラッグ格子は、コンテナの中に適合するように輪になっていてもよい。パッケージは、光ファイバブラッグ格子のコンテナに結合されるハウジングを含む。材料の選択は必ずしも限定されるわけではないが、本発明によるハウジングはプラスチック樹脂などの熱の不良伝導体であることが好ましい。「ハウジングへのコンテナの固着のために結合される」なる語の使用は、両者の間に存在する可能性がある介在構造物を指している。結合手段は、高い伝導率のコンテナにわたる温度勾配を最小限に抑えると同時に、コンテナ内部の実質的に均一な温度領域に光ファイバブラッグ格子を配置する手段を含む。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による好ましい実施形態は、両者の間の接触の弱い領域を用いてハウジングに結合されるコンテナを含む。これは、ハウジングからコンテナに流れる熱の量を低減し、本願明細書では「等温線」と呼ぶ均一な温度の領域がコンテナ内部に広がるように作用する。結合点を除き、エアギャップがハウジングの内壁をコンテナの外面から離隔する。ハウジングとコンテナとの間の最小の接触により、さらに断熱を提供する。
【００１２】
ハウジング内部のコンテナの結合は、コンテナの外面またはハウジングの内壁のいずれかと一体に形成される嵌合部品を有する噛合ハブ構造を用いることが好ましい。伝熱を最小限に抑えるために、ハブの直径はコンテナとハウジングとの間の結合の分離または破損を防止するために必要な本質的に最小の直径であってもよい。ハウジングの一側面が他方の側面に比べて加熱されている場合には、温度勾配がハウジングの対向する外面の間に存在する。ハウジングの外側からの熱は、主にハブ構造物を介してコンテナに達する。大部分の熱は、より温かいハブから熱伝導コンテナに向かい、より温かいハブから外側に放射状にコンテナの縁を介してハウジングのより冷たい側にハブ構造物の内部に放射状に流れる。これは、ハブおよび平面等温線からコンテナの厚さを示す外縁を通って外側に放射する円形等温線を形成する。実質的に平坦な光ファイバコイルの光ファイバブラッグ格子は、コンテナの縁に近いことが好ましい円形等温線に対応する温度の均一な領域に存在する。格子の大部分が実際にコンテナに接触しているかどうかに関係なく、温度はブラッグ格子に沿って比較的一定のままである。
【００１３】
本発明による別の実施形態は、ハブ構造物が不要である。ハウジングの内壁はコンテナの外面に接触することができるため、断熱エアギャップの利点が失われる。この実施形態において均一な温度の領域は、前述の好ましい実施形態の円形等温線とは異なる輪郭を有する。円形等温線がない場合には、円形に巻き付けられた光ファイバは、特に温度勾配があるときには、温度の均一な領域に対応する部分を選択することはできない。コンテナおよびハウジングのための伝導性材料および比較的非伝導性材料の選択は、温度勾配の影響を低減するパッケージを作製するが、別の実施形態は光ファイバブラッグ格子の長さにわたって均一な温度を維持するためにはあまり効果的ではない。熱伝導性材料または断熱材料からなる追加層は、温度勾配に対するさらなる遮蔽のために、ハウジングの外側に位置してもよい。
【００１４】
さらに詳細には、本発明は、内部キャビティを含むように作製されたコンテナを結合するための少なくとも１つの接続要素を具備する中空ハウジングを具備する温度安定化パッケージを提供する。接続要素は、実質的に離隔された関係でコンテナおよび中空ハウジングを維持する。また、内部キャビティは、その中に温度の実質的に均一な領域を有し、温度安定化パッケージの外部の不安定な温度状態から保護される。ハウジングは、コンテナとハウジングとの間に実質的に離隔された関係を保持するために、一体形成される分離壁を有する床をさらに具備している。
【００１５】
別の実施形態において、本発明による温度安定化パッケージは、断熱材料を含む中空外部ハウジングと、熱伝導性材料を用いて内部キャビティを含むように作製されたコンテナと、を含む。コンテナは中空外部ハウジングの中に存在し、内部キャビティは温度の実質的に均一な領域を維持し、温度安定化パッケージの中空外部ハウジングの外側の不安定な温度状態から遮蔽される。
【００１６】
好ましい温度安定化パッケージは、熱伝導率の低い材料を含む中空外部ハウジングを具備している。中空外部ハウジングは、ホルダと、少なくとも１つの突出部を有する床および突出部の周囲の分離壁を具備するホルダを覆うための蓋と、を具備している。また、蓋は、その中に形成される少なくとも１つのポストを有する内面を具備している。温度安定化パッケージに含まれるコンテナは、コンテナの内部キャビティを形成するために、ベースおよびベースの上のカバーを有する。ベースはその外面に少なくとも１つの下部ソケットを有し、カバーは少なくとも１つの上部カラーを具備している。中空外部ハウジングの中のコンテナの結合により、少なくとも１つの下部ソケットを少なくとも１つの突出部と嵌合し、少なくとも１つの上部カラーを少なくとも１つのポストと嵌合する結果となる。これは、分離壁および中空外部ハウジングから離隔されているが、それらによって実質的に包囲されるコンテナを保持する。内部キャビティは、その中に温度の実質的に均一な領域を維持し、温度安定化パッケージの中空外部ハウジングの外側の不安定な温度状態から遮蔽される。
【００１７】
本発明は、断熱材料を含む中空外部ハウジングを含み、少なくとも１つの接続要素を任意に含む温度安定化色分散補償モジュールをさらに提供する。熱伝導性材料を用いて、内部キャビティを含むように作製されたコンテナは、少なくとも１つの接続要素（存在する場合には）に結合された中空外部ハウジングの内部に適合する。これは、実質的に離隔された関係でコンテナおよび中空外部ハウジングを保持する。内部キャビティは、その中に温度の実質的に均一な領域を維持し、温度安定化パッケージの中空外部ハウジングの外側の不安定な温度状態から遮蔽される。コンテナの内部キャビティの中にある温度の均一な領域に配置されるその中のブラッグ格子を有する光ファイバコイルは、光ファイバコイルを通過する光の色分散補償を提供する。
【００１８】
本発明によれば、少なくとも１つの接続要素を有する中空ハウジングと、内部キャビティを有するコンテナと、を具備する温度安定化パッケージを最初に作製するステップを含む方法を用いて、光ファイバブラッグ格子の出力を安定化することができる。ハウジングへのコンテナの結合は、コンテナおよび中空ハウジングを実質的に離隔された関係で保持するために、少なくとも１つの接続要素を用いる。内部キャビティは、その中に温度の実質的に均一な領域を有し、温度安定化パッケージの外側の不安定な温度状態から保護される。温度の実質的に均一な領域に光ファイバブラッグ格子を配置することは、温度に関連する出力変動に対して格子を安定させる。
【００１９】
定義
以下の定義は、本願明細書で用いられる用語の説明を提供する。
【００２０】
「ハウジング」は、「中空」なる語または「外部」なる語または他の類似の形容詞と結合されることができ、任意の多数の公知の作製方法によって、断熱材料すなわち熱伝導率の低い材料から作製されるエンクロージャを示す。ハウジングは、熱成形および射出成形をはじめとする従来の成形技術によって形成されるプラスチック樹脂を含むことが好ましい。
【００２１】
「コンテナ」は、本願明細書で用いられるとき、熱伝導性であり、１００Ｗ／ｍ−Ｋを超える熱伝導率の銅またはアルミニウムまたは類似の金属または金属合金などの金属を用いて形成されることが好ましい。本発明によるコンテナを形成するために、注型、機械加工および打抜きなどの一般的な金属成形方法を用いることができる。
【００２２】
「分離壁」はハウジング内部の構造物を指し、ハウジングと一体形成されていることが好ましく、本発明による温度安定化光ファイバパッケージのコンテナとハウジングとの間を離隔された関係に維持するために役立つ。
【００２３】
「アクセスポート」なる語は、コンテナのキャビティに存在するブラッグ格子から先端をハウジングの外側の光学素子に接続するためにハウジングから延在させることができるように、ハウジングを通る通路を指す。別法として、光ファイバコネクタは、他の光学素子へのブラッグ格子の接続を容易にするために、アクセスポートに配置されてもよい。
【００２４】
「接続要素」は、ハウジングの中でコンテナを保持し、比較的一定の、好ましくは離隔された関係で両者を結合するために用いられるさまざまな永久接続構造物または着脱可能な接続構造物の任意の１つを意味する。適切な接続要素としては、リベット、スタッド、突出部、ポスト、ソケット、カラー、機械的固着具およびフックアンドループファスナなどの締め固着具および類似の形態の着脱可能なコネクタが挙げられる。
【００２５】
上述の有益な効果は、光ファイバ用の温度安定化パッケージの本願明細書に開示された例示の装置および機構に概ね適用される。これらの利点が供給される特定の構造物については、以下に詳細に述べる。
【００２６】
ここで、本発明は、添付の図面を参照してさらに詳細に述べられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
必要に応じて、本発明の詳細な実施形態が本願明細書に開示されるが、開示された実施形態はさまざまな形態および代替形態を具現することができる本発明の例示に過ぎないことを理解すべきである。図面は必ずしも一定の率で職尺される必要はなく、一部の図面は特定の素子の詳細を示すために拡大または最小限に示されている可能性がある。したがって、本願明細書に開示された構造の詳細および機能の詳細は、限定するものと解釈すべきではなく、特許請求の範囲のための基準および本発明をさまざまに利用する当業者に教示するための代表的な基準に過ぎないと解釈すべきである。
【００２８】
さらに、要素については、「結合」されていると述べられているが、この用語の使用は特定の要素の間に介在するように位置する他の素子であってもよく、そのように特定された素子が他方の要素に対して固定関係または可動関係で接続されてもよいように、共に接続されている要素を想定している。
【００２９】
ここで、図面を参照すると、類似の参照符号は複数の図にわたって類似の部分を表す。図１は、本発明による光ファイバブラッグ格子用の温度安定化パッケージ１０の分解斜視図を示している。図２は、組み立てられたパッケージ１０の断面図を示している。パッケージ１０は、光ファイバ２０が通常コイルの形で収容されるベース１８を含むコンテナ１６用のホルダ１４を有するハウジング１２を具備している。コンテナ１６のベース１８に配置した後、ベース１８の上方にカバー２２を配置することによって、光ファイバ２０をコンテナ１６に閉じ込めることができる。
【００３０】
ホルダ１４は、分離壁２４の内面とコンテナ１６の周縁部との間に空間を残し、コンテナ１６を実質的に包囲するように成された分離壁２４を具備している。コンテナ１６のベース１８の下面にある下部カラー２７と嵌合するために、突出部２６はホルダ１４の床２８から突出している。下部カラー２７と突出部２６との間の嵌合により、コンテナ１６をホルダ１４に結合する下部ハブを形成する。カバー２２は、ホルダ１４用の蓋３２の下面にあるポスト３１と嵌合するために、類似の上部カラー３０を有する。
【００３１】
完全に組み立てられたパッケージ１０は、コンテナ１６内部に光ファイバ２０を有する。コンテナ１６は蓋３２によって覆われるホルダ１４の分離壁２４の内部に位置するため、突出部２６は下部カラーまたはソケット２７に入って下部ハブを形成し、ポスト３１は上部カラー３０に入って上部ハブを形成する。好ましいハブとしては、上述のように着脱可能な接続要素が挙げられるが、リベットまたはスタッドなどの剛性の永久接続要素も本発明によるハウジング１２へのコンテナ１６の有効な接続を提供する。本願明細書におけるカラーへの言及から、ソケットを含む接続要素を設けることが分かる。上部ハブおよび下部ハブは、ハウジング１２内部の比較的一定の位置にコンテナ１６を保持し、コンテナ１６とハウジング１２との間に間隔を提供するため、エアギャップがハウジング１２内部の平面とコンテナ１６の外面との間に存在する。上述のように、壁２４からコンテナ１６の周縁部までの間隔を加えたこのエアギャップにより、上部ハブおよび下部ハブによって表されるハウジング１２におけるコンテナ１６の懸架点を除き、空気の断熱効果による恩恵を受ける状態にコンテナ１６を配置する。上部ハブによる接続に加えて、ハウジング１２の蓋３２は、ファスナ、ヒンジをはじめとする好都合な手段によってホルダ１４への接着することができる。
【００３２】
コンテナ１６は、光ファイバコイル２０の自由端をコンテナ１６から抜け出すことができるようにするための第１の開口部３４および第２の開口部３６をさらに具備している。壁２４は、第１のブレーク３８および第２のブレーク４０を通ってファイバ先端を通過させることができる。温度等化パッケージ１０の外側の装置にファイバ先端を接続するためには、ホルダ１４に光ファイバ端部および関連するケーブルを入れたりホルダ１４から光ファイバ端部および関連するケーブルを出したりするための複数のアクセスポート４２が必要である可能性がある。アクセスポートは、外部装置への光ファイバブラッグ格子の接続をさらに容易にするために、ファイバコネクタおよびケーブルコネクタ用の保持装置として機能することができる。
【００３３】
本発明によるパッケージ１０を用いた温度安定化は、実質的に均一な温度環境において光ファイバコイル２０を隔離することを含む。コイル２０は、光ファイバ２０を通過する光のパルスの波長のドリフトを生じる温度の変化に影響を受けやすい光ファイバブラッグ格子を含む。本発明によれば、コンテナ１６およびハウジング１２を含む比較的簡素な二部品構造物を用いて、少なくとも二つの方式で均一な温度を実現することができる。コンテナ１６およびハウジング１２のための材料の選択は、温度安定化パッケージ１０を用いる温度安定化の一態様を提供する。コンテナ１６用の材料は銅またはアルミニウムなどの導体全体にわたって温度を加減するために熱を急速に伝導する金属であることが好ましい。比較的低い熱伝導率のハウジング１２の内部に配置されるため、コンテナ１６は加減するための比較的少量の熱のみを有する。低い熱伝導率のハウジング１２および高い熱伝導率のコンテナ１６を用いれば、ハウジング１２の外側の比較的高温の環境が、ハウジング１２内部の空間に浸透することは困難である。ハウジング１２に入る任意の熱は、金属コンテナ１６の外面に達する前に、エアギャップを横切らなければならない。伝導性コンテナ１６は、コンテナ内部に実質的に均一な温度環境を生成するために、その外面に作用する熱を分散する。ハウジング１２のための適切な低い伝導性材料としては、「クエストラ」（ＱＵＥＳＴＲＡ（商標））という商品名で、ミシガン州ミッドランドのダウ・ケミカル・カンパニー（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ））から入手可能なポリスチレン／ポリプロピレンブレンドまたは合金などの市販の断熱プラスチック樹脂が挙げられる。他の適切な樹脂としては、ノースカロライナ州グリーンズボロのチバ−ガイギー・コーポレーション（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｇｒｅｅｎｓｂｏｒｏ，ＮＣ））から市販されている「チバツール」（ＣＩＢＡＴＯＯＬ（登録商標））、マサチューセッツ州ピッツフィールドのＧＥプラスチックス（ＧＥ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ（Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，ＭＡ））から市販されている「バロックス３５７」（ＶＡＬＯＸ  ３５７）が挙げられる。好ましい材料を用いて、金属コンテナ１６は、１００Ｗ／ｍ−Ｋを超える熱伝導率を有する。参考のため、一般的な金属の熱伝導率値を挙げると、鉄＝７０Ｗ／ｍ−Ｋ、アルミニウム＝２１０Ｗ／ｍ−Ｋ、銅＝４００Ｗ／ｍ−Ｋ、銀＝４１０Ｗ／ｍ−Ｋである。プラスチックハウジング１２は、０．５Ｗ／ｍ−Ｋ未満の熱伝導率を有することが好ましい。
【００３４】
温度安定化の第２の態様は、温度安定化パッケージ１０の幾何構成、特にハウジング１２へのコンテナ１６の結合に左右される。コンテナ１６とハウジング１２との間には２つの接点のみ、すなわち本発明による温度安定化パッケージ１０の上部ハブおよび下部ハブが存在する。各ハブの断面が狭くなると、ハウジング１２からコンテナ１６に直接伝播する熱の量も減少する。さらに、このように伝播される熱は、ハブの位置からコンテナ１６の周縁部に向かって円形の帯または等温線に放射する傾向にある。円形等温線は、コンテナ１６の内部に温度の実質的に均一な領域を提供する。円形等温線と本質的に一致する光ファイバコイル２０の位置決めにより、コイル２０および関連するブラッグ格子を実質的に均一な温度に配置して、格子の動作特性をさらに維持する。光ファイバコイル２０が均一な温度領域にあるとき、光ファイバブラッグ格子の長さとそれが存在するコンテナ１６の伝導面との間の接触は必要ではない。
【００３５】
本発明による温度安定化パッケージ１０の内部にある均一な温度領域の材料選択および制御は、パッケージ１０の外側の環境に関係なく、光ファイバ２０に形成されるブラッグ格子の温度が実質的に均一であることを保証する。ハウジング１２の材料は、ハウジング１２の外側の非均一な加熱状態からその中身を断熱する。これは、比較的少量の熱のみがハウジング１２を通過することを意味する。コンテナ１６の内部へのこのような熱の伝播は、ハブ構造物を介して実質的に均一な温度の放射状の帯を形成するコンテナ１６に向かって伝播する必要がある。分散補正ブラッグ格子の有効な動作は、正確な温度の作用よりむしろ温度の均一性に左右される。
【００３６】
容易に組み立てられる温度安定化パッケージ１０は、以下のように、著しい温度勾配がある場合でも、実質的に均一な内部温度環境を維持する。コイル状の光ファイバブラッグ格子がプラスチックハウジングの中に配置され、装置の分散が測定された。プラスチックハウジングにわたって２０℃の温度勾配が適用された後、分散補償測定が繰り返された。温度勾配は、遠距離通信におけるさまざまな用途では、装置を不適当とすることになる装置分散における変動を生じる。このことは、プラスチックハウジングのみが温度勾配に対する不適切な防御手段を提供することを示唆している。
【００３７】
本発明による温度安定化パッケージの別の実施形態と同一の格子の利用によって、２０℃と９０℃の温度勾配にパッケージを曝している間、誤差の兆候は見られなかった。図３および図４は、ハウジング１２の位置付けと、温度勾配に温度安定化パッケージを曝している間にコンテナ１６内部の温度を測定するために用いられた熱電対の位置を示している。
【００３８】
図３は、温度勾配を適用するための適切な位置付けにおける温度安定化パッケージ１０の概略図を提供する。氷浴５０中の水がパッケージ１０の一方の側を約０．７５インチの深さまで包囲する。これは、周囲温度に比してパッケージ１０の一部を冷却するか、またはパッケージ１０の他方の側に熱を加える。パッケージ１０の温かい側は周囲温度または加熱用ブランケット５２を用いた加熱によって選択された高温のいずれかに曝されることができる。２〜８の番号が付けられた黒丸によって識別される熱電対は、温度安定化パッケージの内側および外側のさまざまな位置の温度のフィードバックを提供する。図４は、熱電対の位置のさらなる説明を提供する。
【００３９】
図３は、断熱ハウジング１２の内側の伝導性コンテナ１６の相対的な位置決めを示している。温度安定化パッケージ１０の第１の実施形態は、ハウジング１２へのコンテナ１６のハブ結合を利用していない。結果は、ハウジング１２の内部の平面と浅い中空のコンテナ１６の平坦な上面および底面の接触と、ハウジング１２からコンテナ１６への熱の放出のためのより広い接触領域と、に関する。この実施形態は、上述し図１および図２によって示されたハブによる結合を含む好ましい実施形態より温度安定化に関する効果が幾分弱い。
【００４０】
【表１】
2004526208.tif 000003
【００４１】
表１のデータは、コンテナ１６がハブを用いてハウジング１２に結合されるときの低い方の全体の温度差を示している。表１の熱電対４および５を参照すると、ハブがない場合には、コンテナ１６は空気（１９．３℃）と氷（０．５℃）との間の１８．８℃の温度勾配の最も温かい位置と最も冷たい位置に隣接する位置では温度差が２℃（１１．８℃−９．８℃）であることが確認される。温度安定化パッケージ１０はハブ結合を含む場合には、同熱電対間の温度差は０．９℃（１３．２℃−１２．３℃）にすぎない。ハウジング１２の上部に配置された加熱用ブランケット５２を用いた場合には、ハブ結合されたコンテナ１６内部の最大温度差は３．８℃（２３．１℃−１９．３℃）であった。温度勾配は、パッケージ１０の一方の側にある０℃で冷却された氷から他方の側にある加熱用ブランケット５２の８９．３℃までであった。８９℃の温度差は、現在の遠距離通信ネットワークの任意の部分で予想される温度差を超えている。熱電対２〜５の測定値を参照すると、コンテナ１６内部の温度が比較的均一であることが示されている。これは、コンテナ１６内部に位置するブラッグ格子を含む光ファイバ２０によって得られた温度である。既に述べたように、ブラッグ格子色分散補償性能は、特定温度の影響より温度の均一性により左右される。
【００４２】
本発明による温度安定化パッケージ１０の第２のテストは、図５に示されたようなパッケージ１０の位置付けにおける変更を含む。示されているように、ハウジング１２のホルダ１４の平坦な下面のみが、氷で冷却された水槽５０の水と接触している。蓋３２の外面に相当するパッケージ１０の温かい側が、周囲温度または加熱用ブランケット５２を用いた加熱によって選択された高温のいずれかに曝されることができる。２〜８の番号が付けられた黒丸によって識別される熱電対は、温度勾配の上の温度と下の温度とコンテナ１６周囲の温度を比較する。表２に示された熱電対測定値は、好ましいハブを結合した温度安定化装置１０を基にしたテスト結果を示している。
【００４３】
【表２】
2004526208.tif 000004
【００４４】
表１および表２に示された測定値において反映された温度安定化は、遅延誤差にほとんど影響しない色分散補償ブラッグ格子の出力を維持する。温度安定化パッケージ１０を上記に概略を示した温度勾配に曝す実験は、本発明によるこのようなパッケージが、ブラッグ格子の周囲に温度の均一な領域を提供し、遠距離通信ネットワークに必要な正確な色分散補償を提供することを実証している。
【００４５】
本願明細書には温度安定化パッケージおよびその素子について記載されている。これらを含む他の変形は、当業者によって十分に理解され、以下の特許請求の範囲に記載されているように、本発明の所期の範囲内に包含される、
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による温度安定化パッケージの分解斜視図である。
【図２】本発明による温度安定化パッケージの断面図を示している。
【図３】本発明による温度安定化パッケージがどのように温度勾配に曝されることができるかを示す概略断面側面図を示している。
【図４】パッケージがどのように温度勾配に曝されることができるかを示す概略断面端面図である。
【図５】本発明による温度安定化パッケージに温度勾配を適用するための別の構成を示すための概略断面図を示している。
【国際公開パンフレット】
2004526208.tif 000005
2004526208.tif 000006
2004526208.tif 000007
2004526208.tif 000008
2004526208.tif 000009
2004526208.tif 000010
2004526208.tif 000011
2004526208.tif 000012
2004526208.tif 000013
2004526208.tif 000014
2004526208.tif 000015
2004526208.tif 000016
2004526208.tif 000017
2004526208.tif 000018
2004526208.tif 000019
2004526208.tif 000020
2004526208.tif 000021
2004526208.tif 000022
2004526208.tif 000023
2004526208.tif 000024
2004526208.tif 000025
【国際調査報告】
2004526208.tif 000026
2004526208.tif 000027
2004526208.tif 000028