JPS598441A - 耐水圧光電変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ファイバからの光信号を電気信号に変換して
電線セ取出す。又は電線からの電気信号を光信号として
、光ファイバで取り出す光電変換器で特に深海中の高水
圧下で使用される耐水圧光電変換器に関するものである
。

光ファイバによる信号伝送方式（光フアイバ伝送システ
ムと称される）は光ファイバが軽量である、誘導による
ノイズがない信号の減衰が小さいさらには大容量の信号
伝送が可能等、従来の電線による伝送方式と比較して秀
れた特徴を有するため、各方面で利用されつつある。光
フアイバ電送システムにおいては、情報信号の発生機構
（例えばＩＴＶカメラ）や処理機構（例えばＴＶ　ブラ
ウン管やコンピュータ）が電気信号を扱うために光電変
換器はシステムを構成する上で不可欠なものである。こ
のため光フアイバ伝送システム用光電変換器は各種のも
のが開発され、実用化されているが、いずれも常圧、常
温といった通常の環境下での使用を前提としており、従
来、大きな水圧のかかる深海での使用に耐え得るものは
なく、例えば深海探査艇と母船の信号伝送に光フアイバ
伝送システムを利用する場合などの深海で使用できる耐
水圧光電変換器の開発が切望されていた。

本発明はかかる要請に応じてなされたもので、その特徴
とするところは通常の光電変換器を小型かつ軽量の保護
容器中に樹脂の充填固化による埋込み構造とし、深海の
高水圧下での使用に耐え得るために光電変換器の周囲に
高水圧により生じる歪を吸収する空間、又は柔軟なりッ
ション層を設けることにある。

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

図１は一般的な光電変換器の構造例を示すもので、（ａ
）の０／Ｅユニツトでは１対の電極（１）から入る電気
信号はセラミック基盤（２）上に置かれた発光ダイオー
ドチップ（３）で光信号に変換され固定金具（４）とス
リーブ（５）で固定されている光ファイバ（６）の端面
に入射される。（ｂ）のＥ１０ユニットでは光ファイバ
（６）中を透過してくる光信号はフォトダイオードチッ
プ（３）上に放射され、電気信号に変換されて、電極（
１）から取出される。ファイバ（６）の端面とダイオー
ドチップ（３）との位置関係は厳密な精度を要求される
もので、例えばコネクタ（７）による挿入方式を用いる
場合でも固定金具（４）とコネクタ（７）には高度の位
置決め精度が必要である。かかる構成の光電変換器を深
海中で使用する場合の致命的な問題点としては、ダイオ
ードチップ（３）や電極（１）が海水により絶縁不良を
生じることと、深海の強大な水圧により固定金具（４）
や変換器全体に歪を生じ、光ファイバ（６）の端面とダ
イオードチップ（３）の位置関係が変化するために端面
とチップ間の光の結合効率が悪化し、正常な機能を果さ
なくなり、さらに水圧が大きくなると破壊されることが
予想される。

発明者らはかかる問題点を解決するために光ファイバと
電線を貫通させる口金部を有する金属製の保護容器中に
光電変換器を収納し、保護容器内を樹脂で充填固化する
構造を創案し、検討を重ねた結果、保護容器や光ファイ
バ及び電線等との接着性が良い樹脂を選択することで、
２．ｏｏｏｙｙｉ以上の深海下でも防水性は確保される
ことを確認したが光電変換器に生じる歪を伝送特性上問
題とならない程度に小さくするためには、例えばステン
レス製保護容器を使用し、深海２，０００ｍに相当する
２００に９／ａｎ”の圧力下では容器の肉厚が１０ｍ以
上も必要であり、重く大きい物とならざるを得ないとの
結論に達したため、さらに開発活動を行った結果、第２
図に示す軽量、かつ小型の耐水圧光電変換器を発明する
に至つに０ 第２図は本発明の一実施例を示す構造断面図であって、
光ファイバ（６）は樹脂との接着性のよい、例えばナイ
ロン等の被覆を施された状態（６ｙで、又光電゛変換器
（８）の電極（１）に接続されている電線（９）もエナ
メル線やナイロン被覆線等が用いられ、それぞれ貫通口
金σＱを介して外部に導かれている。０１）は円筒状の
耐圧容器であり、本例では貫通口金ａａｉとで保護容器
を形成しており、内部の補助容器亜は隙間なく充填固化
された熱硬化性樹脂α３中に埋込まれている。補助容器
μｓは光電変換器（８）の周辺に空間又は柔軟なりッシ
ョン材からなる歪吸収層０４）を形成している。かかる
構成の耐水圧光電変換器は深海の大きな耐水圧下におい
て保護容器は水圧により破壊しないだけの強度を有して
ふ・ればよく、水圧による歪は歪吸収層０褐があるため
、内部の光電変換器（８）には何ら影響を及ぼすことが
ないのが大きな特徴である。このため耐圧容器ＯＢの肉
厚は歪吸収層を設けない場合と比較して非常に薄いもの
とすることが可能で、全体の軽量、小型化が実現される
ものである。

耐圧容器θ心は均一に応力が加わる円筒状のものが良い
ことは言うまでもないが、その材質として、例えばカー
ボン繊維やガラス繊維などの軽量で圧縮応力に対する高
ヤング率の繊維強化プラスチックを用いると、金属製の
ものと比較して、より軽量化が可能で海水に対する耐食
性もよく、かつ内部の充填樹脂との接着力も向」ユして
より安定した構造のものが得られるため、非常に望まし
いことである。貫通部の貫通孔ＯＱは充填樹脂０３に直
接水圧がかかる部分であり、貫通孔ｏＱの内面は積榛的
に樹脂との接着強度を向上させる工夫が望ましく、実施
例ではネジ切加工を施している。充填樹脂ｏＪは一般的
に熱硬化性のエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の低粘度液体樹脂が好
ましい。又、選択の基準としては保護容器の材質及び光
ファイバ（６ｙや電線（９）との接着力の大きいことが
望ましい。

歪吸収層０弔の厚さと、材質は保護容器の強度と使用水
深との関係で決まるものであって、歪吸収層（搏の外面
に生じる歪量具」−の厚さを有する空間又は歪量を吸収
しうる厚さの発泡プラスチック等の柔軟なりッション材
が選ばれる。

補助容器曽は樹脂充填の際の歪吸収層αΦの形成及び保
護が主たる役割であるが、薄肉金属製の場合、繊維強化
プラスチックの耐圧容器０９と充填樹脂０３を透過して
くる水蒸気の遮蔽層として働く効果もある。

以上、詳しく細部の構成について説明したが、深海２，
０００ｍでの使用を前提として設計したものの具体的な
実施例を紹介すると、耐圧容器に３Ｂ厚のカーボンファ
イバ繊維強化プラスチック製の薄肉円筒を用いたもので
、３００に９／ｃ＋ｙ＋”の水圧テスト及び１，０００
回の圧力サイクルテスト（２００ＫＰ／ｃ１ｎ２　　と
常圧間〕を実施し、設計通り２，０００ｍの深海におい
て十分な伝送特性を有することが確認されている。

以上、紹介した実施例の他にも、耐圧容器と貫通口金を
一体のものとしたり、全体を繊維強化プラスチック製と
したり、光ファイバと電線をひとつの貫通孔に収納する
等の構造例が考えられるが、本発明の要点は、保護容器
中に光電変換器を樹脂の充填固化により埋込むことによ
り、防水性を得、さらに光電変換器の周辺に歪吸収層を
設けることにより、強大な深海の水圧で保護容器に生じ
る歪を吸収することにあって、以上の如き構造例も本発
明の一実施態様にすぎないことは言うまでもない。

本発明は数ミクロンの組立精度を要求される精密な光電
変換器を強大な水圧下で簡便に使用し得る軽量かつ小型
の耐水圧光電変換器とするもので、あらゆる種類の光電
変換器に適用が可能であるなどの大きな利点を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な光電変換器の構造例で、（ａ）はＥ１
０ユニット、　（ｂ）は０／Ｅユニツト、第２図は本発
明の一実施例を示す縦断面図である。 ■、・・・電　極 ３、・・・ダイオードチップ ６、・・・光ファイバ ８、・・・光電変換器 第１頁の続き ０発　明　者　日比野豊 大阪市此花区島屋１丁目１番３ 号住友電策工業株式会社大阪製 作所内 ０発　明　者　吉相三部 大阪市此花区島屋１丁目１番３ 号住友電気工業株式会社大阪製 作所内 （参発　明　者　池宮敏之 鹿沼型さつき町３番の３住友電 気工業株式会社関東製作所内 ■出　願　人　住友電気工業株式会社 大阪市東区北浜５丁目１５番地

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐圧容器部と貫通口金部とで構成される保護容器
   中に光電変換器を樹脂の充填同化により埋込む構造であ
   って、光電変換器の周辺に空間又は柔軟なりッション材
   による歪吸収層を有することを特徴とする耐水圧光電変
   換器。
2. （２）保護容器の全体又は一部を繊維強化プラスチック
   にて構成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の耐水圧光電変換器。