CN111224307A - 同波长激光信号与能量双传输系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种同波长激光信号与能量双传输系统,顺次设置包括:激光器、调制器、掺铒光纤放大器、隔离器、光纤耦合器;对所述激光器产生的光信号进行调制、放大、反向隔离以及分束;探测器对进入信号信道的光信号进行探测并读取信号;扩束器对进入能量信道的光信号进行扩束;光电转换器接收通过所述扩束器扩束后的光信号,将光能转换成电能,并驱动所述探测器。本公开基于同一束激光的信号与能量双传输系统,利用光纤进行信号与能量的同时传输,实现接收端能量的自给自足,使在电能传输不便的场合进行长时间探测活动成为可能。
Description
技术领域
本公开涉及通信及光电转换领域,尤其涉及一种同波长激光信号与能量双传输系统。
背景技术
近年来,光纤通信技术发展迅速。一方面,低损光纤的成功研制及应用普及,使长距离通信成为可能;另一方面,激光器和光放大器制造技术的改善,显著提高了传输光的功率和光束质量,使光纤通信技术成为当今主流通信手段之一。
激光传能是指利用激光的高能量、高光密度等特点,利用光电转换设备将激光光能转换为电能加以利用的过程。在海底、山区、低空甚至太空等电能传输不便的场合,有着广泛的应用前景。
由于大功率掺铒光纤放大器(EDFA)的研制成功和应用普及,以及探测器灵敏度的提高,在光纤通信系统中有可能出现光功率的剩余,降低了系统的效率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种同波长激光信号与能量双传输系统,以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面,提供了一种同波长激光信号与能量双传输系统,顺次设置包括:激光器、调制器、掺铒光纤放大器、隔离器、光纤耦合器;所述调制器用于对所述激光器产生的光信号进行调制;所述掺铒光纤放大器接收所述调制器调制后的光信号并进行放大;所述隔离器接收所述掺铒光纤放大器放大后的光信号,用于防止反射光反向传输;所述光纤耦合器与隔离器通过传输光纤相连,所述光纤耦合器用于将光信号进行分束分别进入信号信道和能量信道;还包括:
探测器,探测进入所述光纤耦合器的信号信道的光信号,并读取信号;
扩束器,接收进入所述光纤耦合器的能量信道的光信号,并对光信号进行扩束;
光电转换器,接收通过所述扩束器扩束后的光信号,所述光电转换器用于将光能转换成电能,并驱动所述探测器。
在本公开的一些实施例中,所述激光器的发射波长为1525~1560nm。
在本公开的一些实施例中,所述调制器为强度调制器。
在本公开的一些实施例中,所述掺铒光纤放大器,其饱和输出功率为3w~5w,噪声为3~5dB。
在本公开的一些实施例中,所述传输光纤的损光率为0.18~0.20dB/km。
在本公开的一些实施例中,所述光纤耦合器的分光比为能量信道:信号信道=99∶1。
在本公开的一些实施例中,所述探测器的相应波段为1525~1560nm。
在本公开的一些实施例中,所述扩束器对光信号进行扩束后的光束面积为50~100μm2。
在本公开的一些实施例中,所述光电转换器的相应波段为1525~1560nm,所述光电转换器的光电转换效率为30%~50%,所述光电转换器的接受面面积为50~100μm2。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出,本公开同波长激光信号与能量双传输系统至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分:
本公开基于同一束激光的信号与能量双传输系统,利用光纤进行信号与能量的同时传输,实现接收端能量的自给自足,使在电能传输不便的场合进行长时间探测活动成为可能。
附图说明
图1为本公开实施例同波长激光信号与能量双传输系统的结构示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-激光器;
2-调制器;
3-掺铒光纤放大器;
4-隔离器;
5-传输光纤;
6-光纤耦合器;
7-探测器;
8-扩束器;
9-光电转换器。
具体实施方式
本公开提供了一种同波长激光信号与能量双传输系统,顺次设置包括:激光器、调制器、掺铒光纤放大器、隔离器、光纤耦合器;对所述激光器产生的光信号进行调制、放大、反向隔离以及分束;探测器对进入信号信道的光信号进行探测并读取信号;扩束器对进入能量信道的光信号进行扩束;光电转换器接收通过所述扩束器扩束后的光信号,将光能转换成电能,并驱动所述探测器。本公开基于同一束激光的信号与能量双传输系统,利用光纤进行信号与能量的同时传输,实现接收端能量的自给自足,使在电能传输不便的场合进行长时间探测活动成为可能。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述,其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上,本公开的各种实施例可以许多不同形式实现,而不应被解释为限于此数所阐述的实施例;相对地,提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的提供了一种同波长激光信号与能量双传输系统。图1为本公开实施例同波长激光信号与能量双传输系统的结构示意图。如图1所示,本公开同波长激光信号与能量双传输系统包括:激光器1、调制器2、掺铒光纤放大器3、隔离器4、光纤耦合器6、探测器7、扩束器8和光电转换器9。
以下分别对本实施例同波长激光信号与能量双传输系统的各个组成部分进行详细描述。
激光器1,用于产生光信号。激光器1的发射波长为1525~1560nm。优选波长为1550nm。
调制器2,用于对激光器1产生的光信号进行调制。调制器2为强度调制器。
掺铒光纤放大器3,接收调制器2调制后的光信号并进行放大,以便进行长距离信号与能量的传输。其中,掺铒光纤放大器3的饱和输出功率为3w~5w,噪声为3~5dB。
隔离器4,接收掺铒光纤放大器3放大后的光信号,用于防止反射光反回对光源产生影响,造成输出光不稳定的问题。需要说明的是,隔离器4与偏振无关。
光纤耦合器6,与隔离器4通过传输光纤5相连,光纤耦合器6用于将光信号进行分束分别进入信号信道和能量信道。其中,光纤耦合器6的分光比为能量信道:信号信道=99∶1。传输光纤5的损光率为0.18~0.20dB/km。
探测器7,探测进入光纤耦合器6的信号信道的光信号,并读取信号。其中,探测器7的相应波段为1525~1560nm,最优选波段为1550nm。
扩束器8,接收进入光纤耦合器6的能量信道的光信号,并对光信号进行扩束,以便光电转换器9能进行更高效率的光电转换。扩束器8对光信号进行扩束后的光束面积为50~100μm2。
光电转换器9,接收通过扩束器8扩束后的光信号,光电转换器9用于将光能转换成电能,并驱动探测器7工作。其中,光电转换器9的相应波段为1525~1560nm,最优选波段为1550nm,光电转换器9的光电转换效率为30%~50%,光电转换器9的接受面面积为50~100μm2。
在一个具体实施例中,提供一种同波长激光信号与能量双传输系统,包括激光器1,调制器2,掺铒光纤放大器3,隔离器4,传输光纤5,光纤耦合器6,探测器7,扩束器8,光电转换器9,其中:
激光器1的工作波长为1550nm,由调制器2加载信号,经过掺铒光纤放大器3放大后增大功率,以便进行长距离传输以及能量传输。由于大功率的光在光纤中传输时会引起受激拉曼散射、受激布里渊散射等非线性效应,产生发射光,若进入激光器1和掺铒光纤放大器3,会影响光源的稳定性以及信号的质量,使信噪比增加或误码率增加,于是加入隔离器4隔绝此部分反射光,保护光源。光在光纤中传输一段距离后,在接收端由99∶1的光纤耦合器6分开,1%的光进入信号信道,由探测器7接收,输出信号;99%的光进入能量信道,经扩束器8扩束后由光电转换器9将光能转换为电能,为接收端工作提供能量,从而实现信号与能量的同时传输,使接收端实现自给自足。
至此,已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是,在附图或说明书正文中,未绘示或描述的实现方式,均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式,并未进行详细说明。此外,上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式,本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述,本领域技术人员应当对本公开同波长激光信号与能量双传输系统有了清楚的认识。
综上所述,本公开提供一种基于同一束激光的信号与能量双传输系统,利用光纤进行信号与能量的同时传输,实现接收端能量的自给自足,使在电能传输不便的场合进行长时间探测活动成为可能。
还需要说明的是,实施例中提到的方向用语,例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等,仅是参考附图的方向,并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图,相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时,将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例,而仅示意本公开实施例的内容。另外,在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意,本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值,能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言,所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字,应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下,其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10%的变化、在一些实施例中±5%的变化、在一些实施例中±1%的变化、在一些实施例中±0.5%的变化。
再者,单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
类似地,应当理解,为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个,在上面对本公开的示例性实施例的描述中,本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如下面的权利要求书所反映的那样,公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例,对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本公开的具体实施例而已,并不用于限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种同波长激光信号与能量双传输系统,顺次设置包括:激光器、调制器、掺铒光纤放大器、隔离器、光纤耦合器;所述调制器用于对所述激光器产生的光信号进行调制;所述掺铒光纤放大器接收所述调制器调制后的光信号并进行放大;所述隔离器接收所述掺铒光纤放大器放大后的光信号,用于防止反射光反向传输;所述光纤耦合器与隔离器通过传输光纤相连,所述光纤耦合器用于将光信号进行分束分别进入信号信道和能量信道;还包括:
探测器,探测进入所述光纤耦合器的信号信道的光信号,并读取信号;
扩束器,接收进入所述光纤耦合器的能量信道的光信号,并对光信号进行扩束;
光电转换器,接收通过所述扩束器扩束后的光信号,所述光电转换器用于将光能转换成电能,并驱动所述探测器。
2.根据权利要求1所述的同波长激光信号与能量双传输系统,其中,所述激光器的发射波长为1525~1560nm。
3.根据权利要求1所述的同波长激光信号与能量双传输系统,其中,所述调制器为强度调制器。
4.根据权利要求1所述的同波长激光信号与能量双传输系统,其中,所述掺铒光纤放大器,其饱和输出功率为3w~5w,噪声为3~5dB。
5.根据权利要求1所述的同波长激光信号与能量双传输系统,其中,所述传输光纤的损光率为0.18~0.20dB/km。
6.根据权利要求1所述的同波长激光信号与能量双传输系统,其中,所述光纤耦合器的分光比为能量信道∶信号信道=99∶1。
7.根据权利要求1所述的同波长激光信号与能量双传输系统,其中,所述探测器的相应波段为1525~1560nm。
8.根据权利要求1所述的同波长激光信号与能量双传输系统,其中,所述扩束器对光信号进行扩束后的光束面积为50~100μm2。
9.根据权利要求1所述的同波长激光信号与能量双传输系统,其中,所述光电转换器的相应波段为1525~1560nm,所述光电转换器的光电转换效率为30%~50%,所述光电转换器的接受面面积为50~100μm2。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20200602 |