CN101283301B - 分配在光纤传输线上传播的信号的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了分配在光纤传输线上传播的信号的方法和系统。在一个实施例中，光纤通信系统包括可用于发送光信号的发送器和至少一个可用于接收光信号的接收器。光纤分离器组件包括第一光纤，所述第一光纤被耦接到所述发送器、一个或多个第二光纤，所述第二光纤邻近所述第一光纤并被耦接到所述一个或多个接收器。所述第一光纤和所述一个或多个第二光纤的各自的终端与凹面反光镜隔开，其中所述凹面反光镜可用于接收来自所述第一光纤的光信号并向所述一个或多个第二光纤反射所述光信号。

Description

分配在光纤传输线上传播的信号的系统和方法
技术领域
本发明一般涉及光纤设备，更确切地说，涉及分离在光纤传输线上传播的信号的系统和方法。
背景技术
由于在光纤传输线上能获得通常较高的抗扰性、更大的信号带宽和较低的信号衰减特性，所以光纤传输线经常被用于传播电子系统中的信号。光纤传输线一般也比容量相当的金属导体更细和更轻。因此光纤传输线被广泛地用在电信上，以及用在其他相关领域。
在所选择的光纤系统中，希望允许单独的光纤输入线被耦接到多个光纤输出线，这样在所述光纤输入线上传输的信号可同时被耦接到每一个光纤输出线的光纤设备存取。例如，在使用星形网络拓扑或总线拓扑的局域网系统中，必须从主计算机到多个计算机节点细分和传播光信号。因此，配置成以把输入信号分成多个输出信号的光纤分离器可用来把所述输出信号提供给每一个节点。
在一个已知的光纤分离器中，通过把所述光纤输出线的端部绕所述光纤输入纤维的端部互相缠绕形成所述光纤输入线和多个光纤输出线之间的耦接，把各自的端部热熔在一起形成信号混合区。虽然上述制作方法实施起来相对比较简单，但在制作具有一致水平性能的光纤分离器中会遇到相当大的困难。例如，由于所述信号混合区的长度取决于在热熔过程中发生的纤维的扭拉量，那么在制作期间相当大的变化会被引入所述分离器，这会导致高的废品率，这样增加了所述分离器的单位总成本。
因此需要克服以前工艺系统的缺点的光纤系统和方法。特别是需要避免了以前工艺的光纤分离器的缺点的光纤分离器。
发明内容
本发明包括用于分配在光纤传输线上传播的信号的方法和系统。一方面，光纤通信系统包括可用于发送光信号的发送器和至少一个可用于接收光信号的接收器。光纤分离器组件包括第一光纤，所述第一光纤被耦接到所述发送器、一个或多个第二光纤，所述第二光纤邻近所述第一光纤并被耦接到所述一个或多个接收器。所述第一光纤和所述一个或多个第二光纤的各自的终端与凹面反光镜隔开，其中所述凹面反光镜可用于接收来自所述第一光纤的光信号并向所述一个或多个第二光纤反射所述光信号。
附图说明
下面参照以下附图详细地描述本发明的实施例。
图1是根据本发明的实施例的光纤通信系统的部分立体图；
图2是沿图1的轴2-2看到的光纤分离器组件的光纤束的平面图；
图3是根据本发明的另一实施例的光纤分离器组件的部分立体图；
图4是根据本发明的另一实施例的和图1的光纤分离器组件一起使用的凹面反光镜的平面图；
图5是根据本发明的又一实施例描述分配在光纤传输线上传播的光信号的流程图；和
图6是具有一个或多个本发明的公开实施例的航空器的侧面正视图。
具体实施方式
本发明涉及分配在光纤传输线上传播的信号的系统和方法。在以下描述中和在图1到图6中阐述了本发明的某些实施例的许多特定细节以完全理解这些实施例。然而，本领域内的熟练人员将理解本发明可具有另外的实施例，或在没有以下描述中所描述的一个或多个细节的情况下实施本发明。
图1是根据本发明的实施例的光纤通信系统10的部分立体图。系统10包括光纤分离器组件，所述光纤分离器组件具有包括设置在中心的发射纤维14和定位于邻近发射纤维14的一个或多个接收纤维16。发射纤维14和一个或多个接收纤维16可包括具有石英玻璃核心材料的光纤维，或它们可包括由聚合核心材料或任何其他的合适材料形成的光纤维。在任何情况下，发射纤维14和一个或多个接收纤维16可被合适地包覆覆盖层以在光纤束13中提高所述纤维的内部反射率并使串扰效果降到最低。
光纤分离器组件12也包括凹面反光镜18，凹面反光镜18与发射纤维14和一个或多个接收纤维16的各自终端隔开预定的距离f，所述距离f可是反光镜18的焦距。反光镜18一般沿着光轴20定位，该光轴20沿发射纤维14的轴延伸。在一个特定的实施例中，光轴20是光纤束13的对称轴。
系统10还包括有效耦接到发射纤维14的发送器22。发送器22可被配置成以接收输入信号和调制该输入信号从而产生包括例如调幅(AM)波形、调频(FM)波形或数字脉冲调码(PCM)信号的输出信号。发送器22还包括发射光源，所述发射光源可用于从所述调制信号产生光信号用于输出到发射纤维14。因此，所述发射光源可包括发光二极管(LED)。合适的LED可包括例如在近似大约850纳米(nm)、1310nm和1550nm波长处产生光输出信号的那些LED，这取决于所选择的LED的材料成分。另外，所述发射光源可包括激光二极管，所述激光二极管一般在近似大约1310nm、1550nm和1625nm的波长处产生光输出信号，这取决于所选择的特定激光二极管的结构。其他可被用来产生所述光信号的合适的发射光源也是可以利用的。另外，发射光源的合适的备用实施例是可以利用的，所述发射光源在所述光谱的其他部分是发射的，它可提供宽带或单色的光信号。
系统10也包括一个或多个接收器24，接收器24有效耦接到接收纤维16。接收器24可用于检测从发送器22接收的光信号，并解调所述光信号。虽然有其他合适的光学探测设备，但使用光设备例如P-型本征的n-型(PIN)二极管或雪崩光电二极管可检测所述光信号。被解调的光信号然后可被转化为合适的输出信号。虽然系统10的在前描述包括发送器22和接收器24，发送器22和接收器24可用于发送和接收具有信息量的光信号，但其它的结构也是可能的。例如，在一个特定的实施例中，由发送器22产生的光信号是没有调制的信号，所述没有调制的信号可用于把光能以希望的强度提供给被选择的组件。对应的接收器24然后可被定位在所选择的组件上并可分配所述光能以给所选择的组件提供所希望水平的照明度。例如，发送器22可包括发射光源，例如LED、激光二极管，或其他合适的设备，同时接收器24包括光扩散器、透镜，或其他合适的光分配设备。因此，系统10可被用于从所述发射光源传递光能并把所述光能分配给仪表板、地板照明系统，或其他相似的照明系统。
仍参照图1，现在将描述系统10的操作。调制过或未调制的光能由发送器22产生并被传送到发射纤维14。所述光能从发射纤维14的终端投射被传送的光信号(例如，脉冲、光束等)并使之进入凹面反光镜18。凹面反光镜18反射被传送的光信号26，使得一族被反射的光信号28被指向接收纤维16上。被反射的光信号28然后沿接收纤维16被传送到接收器24。由于这族被反射的光信号28可均匀地照亮接收纤维16，每一个接收纤维16可接收被凹面反光镜18反射的近似相等部分的光能。在一个特定的实施例中，反光镜18适合于提供近似均匀的、近似平行的反射信号28。
图2是沿图1的轴2-2看到的光纤分离器组件12的光纤束13的平面图。发射纤维14和接收纤维16可被布置成密集的构型，使得组件12的各自的光纤14和16形成相对密集阵列的光纤。另外，发射纤维14和接收纤维16可被布置成其他布局，例如矩形密集阵列，或任何其他希望的布局。光纤14和16的表面部分30可被合适地处理以提高通过反光镜18从发射纤维14到接收纤维16的光能传送。例如，可用光学抛光表面部分30以使通过光折射或其他的光学相差引起的损失最小化。
图3是根据本发明的另一实施例的光纤分离器组件40的部分立体图。组件40包括光纤束41，光纤束41包括设置在中心的发射纤维14，设置在中心的发射纤维14把光能向外投向凹面反光镜18(如图1所示)。一个或多个接收纤维被定位于邻近发射纤维14，所述接收纤维可包括接收纤维16，如前所述。在光纤束41内的其他接收纤维可被布置成以提供希望的光信号衰减度。例如，第一接收纤维42配置成具有第一光信号衰减器43，而第二接收纤维44配置成具有第二光信号衰减器45，第二光信号衰减器45提供比第一光信号衰减器43更大的信号衰减。而且，第三接收纤维46可配置成具有第三光信号衰减器47，第三光信号衰减器47甚至提供比第一光信号衰减器43和第二光信号衰减器45更大的信号衰减。在一个特定实施例中，通过用光衰减涂层选择性地处理的第一、第二和第三接收纤维42、44和46的终端形成第一、第二和第三光信号衰减器43、45和47以实现所希望的光信号衰减度。另外，可把光信号衰减器43、45和47可拆卸地耦接到接收纤维42、44和46的终端。虽然图3表示接收第一、第二和第三光信号衰减器43、45和47的三个光纤，但是应当理解少于三个或多于三个的接收纤维可配置成具有光信号衰减器。
图4是根据本发明的另一实施例的和图1的光纤分离器组件12一起使用的凹面反光镜50的平面图。凹面反光镜50包括第一反射部分52，第一反射部分52提供第一光反射率、第二反射部分54，第二反射部分54提供比第一光反射率小的第二光反射率。第二反射部分54被合适地定位于反光镜50上以把大致较小的光能反射到选择的接收纤维16(在图1中也示出)。因此，与由从第一反射部分52接收反射信号的纤维16接收的照明度相比，从第二反射部分54指向所选择的接收纤维16的被反射信号28(也示于图1)通常以减小的水平照亮接收纤维16。虽然单独一个反射部分54被示于图4中，但是应当理解具有不同反射率的附加反射部分也可被定位在凹面反光镜50上。
图5是根据本发明的又一实施例将被用来描述分配在光纤传输线上传播的光信号的方法60的流程图。在程序块62中，光纤束被定位于凹面反光镜附近。所述凹面反光镜一般被沿着发射纤维的对称轴定位于所述光纤束内(这会和所述光纤束自身的对称轴重合)，并与所述光纤的表面部分隔开预定的距离。在程序块64中，光信号被传送到所述光纤束中所选择的发射纤维。所述光信号可以是调制的光信号，或可以是未被调制的光信号，如以前所述。在特定的实施例中，所选择的发射纤维是所述光纤束中设置在中心的纤维。在程序块66中，所述光信号被投射到所述凹面反光镜上。在程序块68中，所述光信号从所述反光镜被反射使得所述光纤束中的一个或更多接收纤维被反射的光能照亮。因此，所述光信号被分配到一个或更多接收纤维。在程序块70中，所分配的光信号被传送到接收器。如果所述光信号被调制了，那么该光信号可被所述接收器合适地检测到和解调。
根据本发明所述方法和仪器的实施例可被并入许多种的不同系统中。现在特别的参照图6，表示具有一个或多个本发明的公开实施例的航空器300的侧面正视图。航空器300一般包括在所述相关的技术中已知的许多组件和子系统，为了简洁将不详细地描述它们。例如，航空器300一般包括一个或更多的推进装置302，推进装置302被耦接到机翼组件304，或另外地被耦接到机身306甚至航空器300的其他部分。另外，航空器300也包括被耦接到机身306的尾翼组件308和着陆组件310、飞行控制系统312(在图6中未示出)以及多个其他的电气、机械和机电系统，所述电气、机械和机电系统共同地实现对航空器300的操作所必需的各种任务。
仍然参照图6，航空器300可包括根据本发明的一个或更多的光信号分配系统314的实施例。例如，所述各种公开实施例可被用在飞行控制系统314、航空器检测系统、照明系统或航空器300的任何其他希望的部分。
航空器300一般代表商业客机，它包括例如可从伊利诺斯州的芝加哥波音公司获得的737、747、757、767和777商业客机。在另一实施例中，本发明也可被并入其他类型的飞行器中。该飞行器的例子包括有人驾驶或无人驾驶的军用航空器、旋转翼航空器，甚至弹道飞行器，这更完全地图示在各种描述性的书籍中，例如从英国的Coulsdon Surrey的简氏信息集团有限公司获得的简氏世界航空器。
通过已经图示和描述了本发明的优选和备用的实施例，如上所述，在不背离本发明的精髓和范围的情况下可做许多改变。因此，本发明的范围不被这些优选和备用的实施例的公开内容所限制。而是，应当通过参照附属的权利要求完全地确定本发明。

Claims (24)

1.一种光纤通信系统，包括：
发送器，所述发送器可用于发送光信号；
至少一个接收器，所述接收器可用于接收光信号；和
光纤分离器组件，所述光纤分离器组件包括凹面反光镜和光纤束，所述光纤束包括第一光纤和多个第二光纤，所述第一光纤被耦接到所述发送器，所述多个第二光纤邻近所述第一光纤并被耦接到至少一个接收器，其中所述第一光纤和所述多个第二光纤的各自的终端与所述凹面反光镜隔开，所述凹面反光镜可用于接收来自所述第一光纤的光信号并向所述多个第二光纤反射所述光信号，
其中所述多个第二光纤的第一部分具有被耦接到它们各自终端的每一个上的衰减器，且所述多个第二光纤的第二部分在它们各自终端处保持未衰减。
2.如权利要求1的系统，其中，被耦接到所述第一部分的每个所述终端上的所述衰减器包括光衰减涂层。
3.如权利要求1的系统，其中，所述光纤束具有对称轴，其中所述第一光纤的终端大约沿所述对称轴设置。
4.如权利要求3的系统，其中，所述光纤束还包括所述第一光纤和所述多个第二光纤的六边形密集布局。
5.如权利要求1的系统，其中，至少一个光信号衰减器具有第一衰减水平，且第二衰减器具有不同于所述第一衰减水平的第二衰减水平。
6.如权利要求1的系统，其中，所述凹面反光镜还包括具有第一光反射率的第一反射部分和具有与所述第一光反射率不同的第二光反射率的第二反射部分。
7.如权利要求1的系统，其中，所述发送器可用于产生调制光信号，所述接收器配置成解调被调制的光信号。
8.一种分配在光纤传输线上传播的信号的方法，包括：
将光纤束定位于凹面反光镜附近，所述光纤束包含第一光纤和多个第二光纤，其中所述多个第二光纤的第一部分具有被耦接到它们各自终端的每一个上的衰减器，且所述多个第二光纤的第二部分在它们各自终端处保持未衰减；
把光信号传送到所述光纤束中的第一光纤；
把所述光信号投射到所述凹面反光镜；和
从所述凹面反光镜反射所述光信号到所述多个第二光纤的至少一部分上。
9.如权利要求8的方法，其中，将光纤束定位于凹面反光镜附近还包括所述凹面反光镜相对于所述光纤束的终端以焦距隔开。
10.如权利要求8的方法，其中，把光信号传送到所述第一光纤还包括把调制的光信号传送到所述第一光纤。
11.如权利要求10的方法，其中，把调制的光信号传送到所述第一光纤还包含传送调幅波形、调频波形和数字脉冲调码波形中的一个。
12.如权利要求10的方法，其中，把调制的光信号传送到所述第一光纤还包括用合适配置的接收器解调被调制的光信号。
13.如权利要求8的方法，其中，把所述光信号投射到所述凹面反光镜上还包括把所述光信号的第一部分投射到具有第一反射率的第一反射部分和把所述光信号的第二部分投射到具有第二反射率的第二反射部分，其中所述第一反射率不同于所述第二反射率。
14.如权利要求8的方法，还包括来自所述多个第二光纤的至少一个光信号衰减器具有第一衰减水平，且第二衰减器具有不同于所述第一衰减水平的第二衰减水平。
15.如权利要求8的方法，其中，将光纤束定位于凹面反光镜附近还包括将具有六边形密集布局的纤维的光纤束定位于所述凹面反光镜附近。
16.一种宇航飞行器，包含：
机身；
可操作地耦接到所述机身的机翼组件和尾翼；和
光纤通信系统，所述光纤通信系统定位在所述机身、所述机翼组件和所述尾翼中的至少一个上，所述系统包括：
发送器，所述发送器可用于发送光信号；
至少一个接收器，所述接收器可用于接收光信号；
光纤分离器组件，所述光纤分离器组件包括凹面反光镜和光纤束，所述光纤束包括第一光纤和多个第二光纤，所述第一光纤被耦接到所述发送器，所述多个第二光纤邻近所述第一光纤并被耦接到至少一个接收器，其中所述第一光纤和所述多个第二光纤的各自的终端与所述凹面反光镜隔开，所述凹面反光镜可用于接收来自所述第一光纤的光信号并向所述多个第二光纤反射所述光信号，
其中所述多个第二光纤的第一部分具有被耦接到它们各自终端的每一个上的衰减器，且所述多个第二光纤的第二部分在它们各自终端处保持未衰减。
17.如权利要求16的宇航飞行器，其中，所述多个第二光纤中的至少一个包括被耦接到其终端上的第一衰减器，该第一衰减器具有第一衰减水平。
18.如权利要求17的宇航飞行器，其中，所述多个第二光纤中的至少一个包括被耦接到其终端上的第二衰减器，该第二衰减器具有不同于所述第一衰减水平的第二衰减水平。
19.如权利要求16的宇航飞行器，其中，所述凹面反光镜还包括具有第一光反射率的第一反射部分和具有不同于所述第一光反射率的第二光反射率的第二反射部分。
20.一种光纤分离器组件，包括：
反光镜；和
光纤束，该光纤束包括发射光纤和邻近所述发射光纤的多个接收光纤，其中所述发射光纤和所述多个接收光纤的各自终端相对于所述反光镜被近似地对齐和可操作地定位，使得从所述发射光纤被发送的光信号从所述反光镜反射到所述多个接收光纤，
其中所述多个接收光纤的第一部分具有被耦接到它们各自终端的每一个上的衰减器，且所述多个接收光纤的第二部分在它们各自终端处保持未衰减。
21.如权利要求20的组件，其中，每一个接收光纤包括接收终端，其中所述发射光纤包括发射终端，其中所述接收终端和发射终端是近似共面的。
22.如权利要求20的组件，其中，所述光纤束包含具有对称轴的六边形密集布局，其中所述发射光纤的终端近似沿所述对称轴设置。
23.如权利要求20的组件，其中，所述反光镜是凹面反光镜。
24.如权利要求23的组件，其中，所述凹面反光镜还包括具有第一光反射率的第一反射部分和具有第二光反射率的第二反射部分，该第二光反射率不同于所述第一光反射率。
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