CN111381322A - 一种单模光纤自动耦合系统及其耦合方法 - Google Patents

一种单模光纤自动耦合系统及其耦合方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单模光纤自动耦合系统及其耦合方法，该系统包括电源模块、光纤长度需求模块、核心控制模块、配置文件模块及光纤耦合模块；所述的电源模块连接核心控制模块；所述的光纤长度需求模块连接核心控制模块，用于存储测试长度需求统计；所述的配置文件模块连接核心控制模块，用于保存不同光纤长度的配置参数；所述的核心控制模块根据测试需求，调用配置文件模块，下发对应的参数到光纤耦合模块；所述的光纤耦合模块根据下发的参数执行任务，实现光纤耦合。

Description

一种单模光纤自动耦合系统及其耦合方法
技术领域
本发明涉及光电通讯技术领域，具体涉及一种单模光纤自动耦合系统及其耦合方法。
背景技术
在光纤使用过程中，光纤线路的耦合对于其中光功率的传输至关重要，光纤耦合器是光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件，是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使其介入光链路从而对系统造成的影响减到最小，也是目前光纤耦合最常用的一种装置。然而随着长距离传输光纤需求的增加，手动或者步进式的光纤耦合系统不能满足实际需求。
授权公告号为CN206004667U中专利文献中提到一种光纤切换器，具体构造见图1，包括稳压电源模块、遥控器、用于接收所述遥控器所发出红外线信号的红外线接收模块、用于控制电器元件且型号为SN8P2711AS的单片机控制器模块、用于接收控制信号接收或发送代码或数据给所述单片机控制器模块型号为AT24C04的存储芯片、包含四个光纤数据接收通道和一个光纤数据发送通道型号为74HC4052的双路四通道逻辑开关、四个光纤信号输入接口以及四个光纤信号输出接口，利用遥控器控制切换光纤输出信号，进行四个光纤信号源切换，避免了手动拔线对光纤接口造成的损坏。其存在的缺点为：只能做到4个输入端任选一个，只是单独的光路切换；仅仅只能通过遥控器来控制光路切换，无法编程及设置；无法做到光纤与光纤之间自动耦合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何对不同距离下的光纤之间进行任意自动的耦合。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种单模光纤自动耦合系统，该系统包括电源模块、光纤长度需求模块、核心控制模块、配置文件模块及光纤耦合模块；所述的电源模块连接核心控制模块；所述的光纤长度需求模块连接核心控制模块，用于存储测试长度需求统计；所述的配置文件模块连接核心控制模块，用于保存不同光纤长度的配置参数；所述的核心控制模块根据测试需求，调用配置文件模块，下发对应的参数到光纤耦合模块；所述的光纤耦合模块根据下发的参数执行任务，实现光纤耦合。
进一步地，所述的耦合系统还包括状态指示灯，所述的状态指示灯连接核心控制模块，用于反馈光纤耦合链路连通结果。
进一步地，所述的光纤耦合模块包括输入端、多个光纤盘、多个耦合接口、输出端以及分布在耦合接口上方，并与耦合接口一一对应的多个45°反射镜，所述的输入端用于入射光的输入，所述的光纤盘中光纤的两端均分别与一个耦合接口连接，与相邻的前一个光纤盘的输出端连接的耦合接口及与后一个光纤盘的输入端连接的耦合接口也相邻，所述的输出端用于输出耦合后的入射光，所述的45°反射镜用于建立输入端、耦合接口、光纤盘中光纤及输出端之间的光学耦合链路。
进一步地，所述的45°反射镜依次按照左倾、右倾的顺序排列。
进一步地，所述的输入端、多个耦合接口、多个45°反射镜以及输出端集成在一个耦合盒子中。
进一步地，所述的输入端与输出端分别位于耦合盒子同一水平面上相对应的两侧。
进一步地，所述的45°反射镜能够在初始位置和终点位置之间上下运行，所述的初始位置位于输入端上方，所述的终点位置为反射镜将入射光反射到耦合接口中时的位置或将从耦合接口输出的入射光反射到输出端时的位置。
进一步地，所述的45°反射镜搭载在固定导轨上滑动。
本发明还公开了一种采用所述系统进行光纤耦合的方法，包括以下步骤：
(1)根据测试需求统计光纤长度需求，输入光纤长度需求模块中；
(2)保存不同光纤长度时的配置参数到配置文件模块中；
(3)核心控制模块根据光纤长度需求模块发出的测试需求，调用配置文件模块，通过核心控制模块进行对应的参数下发，再通过光纤耦合模块完成光纤耦合。
进一步地，所述系统还包括状态指示灯，所述的状态指示灯连接核心控制模块，所述方法还包括步骤(4)若光纤链路连通存在异常，通过状态指示灯反馈。
进一步地，所述步骤(3)的具体步骤如下：
步骤1：根据光纤长度需求模块发出的光纤长度测试需求，调用配置文件模块中相应的配置文件；
步骤2：核心控制模块下发调用的配置文件参数到光纤耦合模块；
步骤3：光纤耦合模块开始执行命令；
步骤4：光纤耦合模块根据下发的配置文件参数进行光纤耦合；
步骤5：光纤耦合模块反馈光纤链路是否连通情况到核心控制模块，若光纤链路处于连通状态，则进入步骤6，否则，进入步骤8；
步骤6：光纤耦合模块反馈光纤连通正常信号到核心控制模块，然后进入步骤7；
步骤7：核心控制模块启动实时监测模式，实时监测光纤链路是否连通，若光纤链路连通，返回步骤6，继续实时监测光纤链路是否连通，若光纤链路不连通，则进入步骤8；
步骤8：核心控制模块调用配置文件模块中新的配置文件，下发相应的新的配置文件参数到光纤耦合模块，并返回步骤3。
进一步地，所述步骤4中光纤耦合模块根据下发的配置文件参数进行光纤耦合的工作过程为：耦合前45°反射镜都置于初始位置，当需要耦合单个光纤盘时，光纤耦合模块根据下发的参数调动与此光纤盘对应的一组45°反射镜从初始位置运行到终点位置，建立输入端、耦合接口、光纤盘中光纤及输出端之间的光学耦合链路，实现单个光纤盘中光纤的耦合；当需要同时耦合多个光纤盘时，则将多个光纤盘形成的光纤链路的始端所对应的一个45°反射镜与末端所对应的一个45°反射镜向下运行到终点位置或同时向下运行每个光纤盘所对应的一组45°反射镜到终点位置，建立输入端、耦合接口、光纤盘中光纤及输出端之间的光学耦合链路，实现多个光纤盘中光纤的耦合。
进一步地，光纤耦合模块中进行光纤切换时的工作过程为：当耦合链路出现异常需要切换光纤盘时，光纤耦合模块根据下发的参数将异常光纤盘对应的一组45°反射镜运行到初始位置，将需要耦合的光纤盘所对应的一组45°反射镜运行到终点位置，实现光纤切换。
本发明采用的耦合系统相比现有技术具有以下优点：
(1)使用核心控制模块作为控制及通讯模块，测试需求可配置在核心控制中，人员既可以本地登录也可以远程登录进行参数配置及管理，通过手动控制软件或软件自动调取配置文件模块，进行光纤长度耦合；
(2)光纤耦合流程加入多级判断条件，可实时根据测试需求进行实时的光纤距离调节，且流程处理中加入灾备处理机制，既做到了光纤耦合又做到了光纤切换，减少人员手动搭建光纤的时间和动作；
(3)光纤耦合方案采用可上下运行的多个45°反射镜对不同光纤盘中的光纤进行传输方向调节，由于每个45°反射镜的运行都是相互独立的，从而实现了光纤的自动切换，不需要多次插拔，减少了光纤接头磨损，增加光纤使用寿命。
附图说明
图1为现有技术中一种光纤切换器结构示意图。
图2为本发明实施例中的单模光纤自动耦合系统的框架图。
图3为本发明实施例中的核心控制模块工作流程图。
图4为本发明实施例中的光纤耦合模块结构示意图；图中：A，输入端；B1、B2…Bn，1-n个光纤盘；C1、C2、C3…C2n，1-2n个耦合接口；D，输出端；E1、E2…E2n，1-2n个固定导轨；F，耦合盒子；1#、2#…2n#，1-2n个45°反射镜。其中n为正整数。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
首先参照图2，图2为本发明单模光纤自动耦合系统的框架图。由图2可见，本发明单模光纤自动耦合系统包括核心控制模块、电源模块、光纤长度需求模块、配置文件模块、光纤耦合模块及状态指示灯。
所述的电源模块连接核心控制模块，为核心控制模块供电。
所述的光纤长度需求模块连接核心控制模块，用于存储测试长度需求统计。
所述的配置文件模块连接核心控制模块，用于保存不同光纤长度时的配置参数。
所述的核心控制模块根据光纤长度需求模块发出的测试需求，调用配置文件模块，下发对应的参数到光纤耦合模块。本发明单模光纤自动耦合系统中的核心控制模块可采用ARM、FPGA、DSP等可编程芯片来实现。
所述的光纤耦合模块根据下发的参数进行模块联动，实现光纤耦合。
所述的状态指示灯连接核心控制模块，用于反馈光纤耦合链路连通结果。
所述的核心控制模块工作流程见图3，包括下述步骤：
步骤1：根据光纤长度需求模块发出的光纤长度测试需求，调用配置文件模块中相应的配置文件；
步骤2：核心控制模块下发调用的配置文件参数到光纤耦合模块；
步骤3：光纤耦合模块开始执行命令；
步骤4：光纤耦合模块根据下发的配置文件参数进行光纤耦合；
步骤5：光纤耦合模块反馈光纤链路是否连通情况到核心控制模块，若光纤链路处于连通状态，则进入步骤6，否则，进入步骤8；
步骤6：光纤耦合模块反馈光纤连通正常信号到核心控制模块，然后进入步骤7；
步骤7：核心控制模块启动实时监测模式，实时监测光纤链路是否连通，若光纤链路连通，返回步骤6，继续实时监测光纤链路是否连通，若光纤链路不连通，则进入步骤8；
步骤8：核心控制模块调用配置文件模块中新的配置文件，下发相应的新的配置文件参数到光纤耦合模块，并返回步骤3。
通过以上步骤循环，使得光纤链路自动耦合。
作为本发明的一个具体的实施例，所述的光纤耦合模块具体结构见图4，包括输入端A、多个光纤盘B1、B2…Bn、多个耦合接口C1、C2、C3…C2n、输出端D、与耦合接口一一对应的45°反射镜1#、2#…2n#以及用于搭载45°反射镜上下滑动的固定导轨E1、E2…E2n，搭载在固定导轨E1、E2…E2n上的45°反射镜依次按照左倾、右倾、左倾、右倾的顺序排列；输入端A、耦合接口C1、C2、C3…C2n、输出端D、45°反射镜1#、2#…2n#、固定导轨E1、E2…E2n集成在一个耦合盒子F中。其中n为正整数。
输入端A与输出端D分别位于耦合盒子F同一水平面上相对应的两侧，所述的输入端A用于入射光的输入，所述的输出端D用于输出耦合后的入射光。
所述的光纤盘B1、B2…Bn中每根光纤的输入端和输出端分别与一个耦合接口连接，与相邻的前一个光纤盘的输出端连接的耦合接口及与后一个光纤盘的输入端连接的耦合接口也相邻。
所述的45°反射镜1#、2#…2n#用于建立输入端A、耦合接口C1、C2、C3…C2n、光纤盘B1、B2…Bn中光纤及输出端D之间的光学耦合链路，45°反射镜位于相应的耦合接口C1、C2、C3…C2n的上方，45°反射镜的镜面正对耦合接口C1、C2、C3…C2n，且该45°反射镜可以上下滑动，用于对光纤传输方向进行调节，实现不同距离光纤的耦合。
所述的固定导轨E1、E2…E2n底部固定在耦合盒子F的内底面上，用于搭载45°反射镜1#、2#…2n#在相应的位置上下滑动。
结合图4，光纤耦合模块中进行光纤耦合时的工作过程为：
1、初始时45°反射镜都置于输入端A上方的初始位置，入射光可直接通过输入端A连通到输出端D，此耦合为空气耦合，耦合的光纤距离为0km；
2、当需要耦合第一个光纤盘B1时，1#镜子沿着固定导轨E1向下运行到终点位置，所述终点位置为反射镜将入射光反射到耦合接口中时的位置或将从耦合接口输出的入射光反射到输出端时的位置；2#镜子也沿着固定导轨E2向下运行到终点位置，这样入射光经过1#镜子反射后，到达与光纤盘B1输入端连接的耦合接口C1，并进入光纤盘B1，从与光纤盘B1输出端连接的耦合接口C2出来，经2#镜子反射到输出端D，从而实现光纤盘B1的耦合；
3、同理当需要同时耦合光纤盘B1和光纤盘B2时，只需1#镜子、4#镜子分别沿着固定导轨E1和E 4向下运行到终点位置即可，即当同时需要耦合光纤盘Bd和光纤盘Bk，d、k为1至n中的一个正整数，且d小于k，则只需要将与光纤盘Bd的输入端连接的耦合接口上方的(2d-1)#镜子以及与光纤盘Bk的输出端连接的耦合接口上方的2k#镜子向下运行到终点位置即可。
结合图4，光纤耦合模块中进行光纤切换时的工作过程为：
1、若初始光纤盘B1耦合后发现链路连通异常，此时系统可切换至光纤盘B2，切换方式为1#及2#镜子上移，3#及4#镜子下移；
2、切换后的光路为：光纤经过3#镜子反射后，到达与光纤盘B2的输入端连接的耦合接口C3，从与光纤盘B2的输出端连接的耦合接口C4出来，经4#镜子反射到输出端D，从而实现光纤切换。
利用该系统进行光纤耦合的方法，完整的具体步骤如下：
(1)根据测试需求统计光纤长度需求，输入光纤长度需求模块中；
(2)保存不同光纤长度的配置参数到配置文件模块中；
(3)核心控制模块根据测试需求，调用配置文件模块，通过核心控制模块进行对应的参数下发，再通过光纤耦合模块完成光纤耦合，具体步骤如下：
步骤1：根据光纤长度需求模块发出的光纤长度测试需求，调用配置文件模块中相应的配置文件；
步骤2：核心控制模块下发调用的配置文件参数到光纤耦合模块；
步骤3：光纤耦合模块开始执行命令；
步骤4：光纤耦合模块根据下发的配置文件参数进行光纤耦合；
步骤5：光纤耦合模块反馈光纤链路是否连通情况到核心控制模块，若光纤链路处于连通状态，则进入步骤6，否则，进入步骤8；
步骤6：光纤耦合模块反馈光纤连通正常信号到核心控制模块，然后进入步骤7；
步骤7：核心控制模块启动实时监测模式，实时监测光纤链路是否连通，若光纤链路连通，返回步骤6，继续实时监测光纤链路是否连通，若光纤链路不连通，则进入步骤8；
步骤8：核心控制模块调用配置文件模块中新的配置文件，下发相应的新的配置文件参数到光纤耦合模块，并返回步骤3；
(4)若光纤链路连通存在异常，通过状态指示灯亮或者灭反馈，当然也可以使用蜂鸣器连接到核心控制模块，则光纤链路连通存在异常时，蜂鸣器发出声音报警信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种单模光纤自动耦合系统，其特征在于，该系统包括电源模块、光纤长度需求模块、核心控制模块、配置文件模块及光纤耦合模块；所述的电源模块连接核心控制模块；所述的光纤长度需求模块连接核心控制模块，用于存储测试长度需求统计；所述的配置文件模块连接核心控制模块，用于保存不同光纤长度的配置参数；所述的核心控制模块根据测试需求，调用配置文件模块，下发对应的参数到光纤耦合模块；所述的光纤耦合模块根据下发的参数执行任务，实现光纤耦合。
2.根据权利要求1所述的一种单模光纤自动耦合系统，其特征在于，还包括状态指示灯，所述的状态指示灯连接核心控制模块，用于反馈光纤耦合链路连通结果。
3.根据权利要求1所述的一种单模光纤自动耦合系统，其特征在于，所述的光纤耦合模块包括输入端、多个光纤盘、多个耦合接口、输出端以及分布在耦合接口上方，并与耦合接口一一对应的多个45°反射镜，所述的输入端用于入射光的输入，所述的光纤盘中光纤的两端均分别与一个耦合接口连接，与相邻的前一个光纤盘的输出端连接的耦合接口及与后一个光纤盘的输入端连接的耦合接口也相邻，所述的输出端用于输出耦合后的入射光，所述的45°反射镜用于建立输入端、耦合接口、光纤盘中光纤及输出端之间的光学耦合链路。
4.根据权利要求3所述的一种单模光纤自动耦合系统，其特征在于，所述的45°反射镜依次按照左倾、右倾的顺序排列。
5.根据权利要求3所述的一种单模光纤自动耦合系统，其特征在于，所述的输入端、多个耦合接口、多个45°反射镜以及输出端集成在一个耦合盒子中。
6.根据权利要求5所述的一种单模光纤自动耦合系统，其特征在于，所述的输入端与输出端分别位于耦合盒子同一水平面上相对应的两侧。
7.根据权利要求3至6任一所述的一种单模光纤自动耦合系统，其特征在于，所述的45°反射镜能够在初始位置和终点位置之间上下运行，所述的初始位置位于输入端上方，所述的终点位置为反射镜将入射光反射到耦合接口中时的位置或将从耦合接口输出的入射光反射到输出端时的位置。
8.根据权利要求7所述的一种单模光纤自动耦合系统，其特征在于，所述的45°反射镜搭载在固定导轨上滑动。
9.一种采用如权利要求1至8任一所述的系统进行光纤耦合的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据测试需求统计光纤长度需求，输入光纤长度需求模块中；
(2)保存不同光纤长度时的配置参数到配置文件模块中；
(3)核心控制模块根据光纤长度需求模块发出的测试需求，调用配置文件模块，通过核心控制模块进行对应的参数下发，再通过光纤耦合模块完成光纤耦合。
10.根据权利要求9所述的一种光纤耦合的方法，其特征在于，所述系统还包括状态指示灯，所述的状态指示灯连接核心控制模块，所述方法还包括步骤(4)若光纤链路连通存在异常，通过状态指示灯反馈。
11.根据权利要求9所述的一种光纤耦合的方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体步骤如下：
步骤1：根据光纤长度需求模块发出的光纤长度测试需求，调用配置文件模块中相应的配置文件；
步骤2：核心控制模块下发调用的配置文件参数到光纤耦合模块；
步骤3：光纤耦合模块开始执行命令；
步骤4：光纤耦合模块根据下发的配置文件参数进行光纤耦合；
步骤5：光纤耦合模块反馈光纤链路是否连通情况到核心控制模块，若光纤链路处于连通状态，则进入步骤6，否则，进入步骤8；
步骤6：光纤耦合模块反馈光纤连通正常信号到核心控制模块，然后进入步骤7；
步骤7：核心控制模块启动实时监测模式，实时监测光纤链路是否连通，若光纤链路连通，返回步骤6，继续实时监测光纤链路是否连通，若光纤链路不连通，则进入步骤8；
步骤8：核心控制模块调用配置文件模块中新的配置文件，下发相应的新的配置文件参数到光纤耦合模块，并返回步骤3。
12.根据权利要求11所述的一种光纤耦合的方法，其特征在于，所述步骤4中光纤耦合模块根据下发的配置文件参数进行光纤耦合的工作过程为：耦合前45°反射镜都置于初始位置，当需要耦合单个光纤盘时，光纤耦合模块根据下发的参数调动与此光纤盘对应的一组45°反射镜从初始位置运行到终点位置，建立输入端、耦合接口、光纤盘中光纤及输出端之间的光学耦合链路，实现单个光纤盘中光纤的耦合；当需要同时耦合多个光纤盘时，则将多个光纤盘形成的光纤链路的始端所对应的一个45°反射镜与末端所对应的一个45°反射镜向下运行到终点位置或同时向下运行每个光纤盘所对应的一组45°反射镜到终点位置，建立输入端、耦合接口、光纤盘中光纤及输出端之间的光学耦合链路，实现多个光纤盘中光纤的耦合。
13.根据权利要求11所述的一种光纤耦合的方法，其特征在于，光纤耦合模块中进行光纤切换时的工作过程为：当耦合链路出现异常需要切换光纤盘时，光纤耦合模块根据下发的参数将异常光纤盘对应的一组45°反射镜运行到初始位置，将需要耦合的光纤盘所对应的一组45°反射镜运行到终点位置，实现光纤切换。
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