CN113507316B - 单纤双向无源光纤音频传输系统及光纤传输网络 - Google Patents

单纤双向无源光纤音频传输系统及光纤传输网络 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单纤双向无源光纤音频传输系统及其传输网络，包括音频上行光纤传输系统及音频下行光纤传输系统；音频上行光纤传输系统用于将外部的声信号转换为光信号，并对获取的光信号进行处理；音频下行光纤传输系统用于输出光信号，且输出的光信号中包括光能量信号和光传输信号，光能量信号用于为终端负载供电，光传输信号由终端负载转换为声信号；音频上行光纤传输系统及音频下行光纤传输系统具有共用的处理单元、共用单模光纤、合光单元及分光单元。本发明能够在同一根光纤上点对点或者点对多的上下传输音频信号；还能够实现音频光网络的无源化；还能够与光通信网络以及光传感网络相结合，实现音频，业务和传感的单纤多网合一。

Description

单纤双向无源光纤音频传输系统及光纤传输网络
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，尤其是涉及一种单纤双向无源光纤音频传输系统及光纤传输网络。
背景技术
利用光纤来传输声音信号，可以应用在一些特殊场合中。例如在可能存在甲烷和其它易燃易爆气体的煤矿领域，利用绝缘性较高且无电火花特性的石英光纤来传输声音和数据信号，无疑是一种最佳的选择；另外在国家安全领域，利用光纤的绝缘特性和低损耗传输特性，也可以实现在特定场合对特定目标的全无源测听。
现有技术中，也存在一些声音信号通过光纤传输的方案。然而，现有的方案通常存在以下问题：网络架构复杂，只能实现单向上行或下行传输，无法实现双向传输，不能和当前网络进行组网等。并且，在光纤音频信号传输中，针对音频信号的光纤双向传输，由于终端音频解调设备需要额外供电，因此往往还只能采取有源线缆对终端设备供电后再进行信号的传输，这就使得需要数条线路分别进行供电和通信，一方面供电/通信线路复杂，另外一方面在诸如煤矿等存在瓦斯爆炸而无法使用存在电火花风险的特殊应用场合无法直接使用。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种单纤双向无源光纤音频传输系统及光纤传输网络。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种单纤双向无源光纤音频传输系统，包括音频上行光纤传输系统及音频下行光纤传输系统；
所述音频上行光纤传输系统用于将外部的声信号转换为光信号，并对获取的光信号进行解调还原处理成声信号；
所述音频下行光纤传输系统用于输出光信号，且输出的光信号中包括光能量信号和光传输信号，光能量信号用于为终端负载供电，光传输信号由终端负载转换为声信号输出；
所述音频上行光纤传输系统及音频下行光纤传输系统具有共用的处理单元、共用单模光纤、合光单元及分光单元；
所述合光单元用于将音频上行光纤传输系统与音频下行光纤传输系统中的不同波段的光信号合并到共用单模光纤中；
所述分光单元用于根据波段将共用单模光纤中的不同波段的光信号分解到音频上行光纤传输系统与音频下行光纤传输系统中的不同的通道中；
所述处理单元用于对系统中的各个元件进行电气控制，还用于对音频上行光纤传输系统获取的光信号进行解调和音频还原处理，并对音频下行光纤传输系统输出的光信号进行音频载波调制。
按以上方案，所述音频上行光纤传输系统还包括上行光源、光处理单元、滤波阵列单元、上行信号光汇集单元及若干个声音探测单元；
所述光处理单元用于使得输入光透射而返回光从另外的通道传输；
所述上行光源提供的输入光经过光处理单元后，依次经过合光单元、共用单模光纤、分光单元及上行信号光汇集单元后，到达若干个声音探测单元；
所述声音探测单元用于将外部的声音振动信号转换成光信号，实现对上行光源提供的输入光的调制；
若干个声音探测单元提供的调制后的返回光，经过上行信号光汇集单元的汇集后，依次经过分光单元、共用单模光纤及合光单元后，到达光处理单元，所述光处理单元将该返回光传输至滤波阵列单元，滤波阵列单元用于将返回光分解到不同波长上，分解后的返回光经过光电转换后传输至处理单元进行解调；
所述音频上行光纤传输系统能够通过波分复用技术实现上行点对点或者点对多的广播方式音频传输。
按以上方案，所述上行光源采用一个宽谱光源或者多个不同波长的窄带光源；
所述光处理单元采用光环形器；
所述滤波阵列单元包括多个光滤波器；
所述上行信号光汇集单元采用光合束器或者光耦合器；
所述声音探测单元采用无源光学法布里-珀罗探头。
按以上方案，所述音频下行光纤传输系统还包括下行光源、光放大单元、下行信号光分配单元及若干个负载单元；
所述下行光源及光放大单元均受到所述处理单元的控制；
所述下行光源输出调制后的光信号，并经过光放大单元，实现光强放大，然后依次经过合光单元、共用单模光纤及分光单元，再由下行信号光分配单元根据波长或功率分配给若干个负载单元；
每个负载单元均包括光电转换器、分离单元、交流负载及直流负载；
所述光电转换器用于将光能量转换为电能量；
所述分离单元用于将转换后的电能量分为交流信号和直流信号，直流信号用于为直流负载供电，交流信号用于加载到交流负载上以输出声信号；
所述音频下行光纤传输系统能够通过波分复用技术或者功率分配技术实现下行点对点或者点对多的广播方式音频传输。
按以上方案，所述下行光源采用可调谐半导体激光器或者固定波长大功率DFB激光器；
所述光放大单元采用半导体光放大器或者光纤放大器；
所述分离单元采用Bias-tee电路分离交流信号和直流信号；
所述直流负载可作为电源为需供电元件提供电源；
所述交流负载为音频输出元件。
一种光纤传输网络，包括上述的单纤双向无源光纤音频传输系统构成的音频光纤传输网络(109)，还包括与该音频光纤传输网络(109)组网的光通信网络；
所述光通信网络包括光线路终端、光分配单元及若干个光网络终端，用于承载传统光业务数据网络；
所述光线路终端与合光单元连接，光分配单元分别与分光单元及若干个光网络终端连接，光分配单元用于将光信号分配给若干个光网络终端；
所述光通信网络中的光信号的波段与音频光纤传输网络中的上行光信号及下行光信号的波段均不同，利用波分复用技术同时组网实现多网合一；
所述合光单元及分光单元还用于对光通信网络中的光信号进行合束和分束。
按以上方案，还包括与音频光纤传输网络(109)及光通信网络组网的光传感网络；
所述光传感网络中的光信号的波段与音频光纤传输网络(109)及光通信网络中的光信号的波段均不同，利用波分复用技术同时组网实现多网合一；
所述光传感网络中的光传感终端采用OTDR或者φ-OTDR监测技术对网络状态进行监测。
与现有技术相比，本发明所提供的单纤双向无源光纤音频传输系统，能够在同一根光纤上点对点或者点对多的上下传输音频信号；还能够实现音频光网络的无源化，即上下行光路网络均无需外部供电即可实现音频信号的上下行；还能够与业务光网络以及光传感网络相结合，共同组成光纤传输网络，实现音频，业务和传感的单纤三网合一。
附图说明
图1为本发明提供的单纤双向无源光纤音频传输系统的网络架构图；
图2为现有技术中光纤对音频信号上下行传输的示意图；
图3a和图3b为光电转换器芯片的结构示意图；
图4为声音探测单元的结构示意图；
图5为光纤音频信号下行传输的示意图；
图6为光纤音频信号多路下行传输的示意图；
图7为光纤音频信号多路上行传输的示意图；
图8为图1中的单纤双向无源光纤音频传输系统与光通信网络相配合的网络架构图；
图9为图1中的单纤双向无源光纤音频传输系统与光通信网络及光传感网络相配合的网络架构图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
煤矿行业的安全性一直是最为关键的问题，在矿井出现意外情况时，需要能够及时对矿井下方的人员进行联系沟通，这就需要音频传输技术。由于煤矿内发生事故时，往往还可能存在大量的易燃易爆危险气体，这就使得依靠存在电火花风险的传统线缆供电模式的通信模式无法直接使用在上述场合中，另一方面，由于通常矿井深度往往达到数十公里，因此还需要长跨距低损耗的声音双向传输技术。因此迫切需要一种技术能够实现远距离高安全性的音频信号双向传输。
针对上述问题，利用光纤作为信息传输载体无疑是最好的选择。波长为1310nm或者1550nm附近的光信号在单模光纤中传输时，具有每公里接近0.2dB的超低传输损耗。在矿井领域应用中，利用该波长的光信号可以轻易实现数十公里的超低损耗信号传输。另一方面，声音信号转换成光信号再通过光纤传输，也已经在诸如光纤麦克风和光纤扩音器中有一些应用。如图2所示，为现有技术中通过光纤对音频信号上下行传输的示意图，通常这些应用中，声音探测单元可以设计成无源探头，仅依靠声音振动信号转换成光信号的强度或者相位变化后回传到处理终端设备中进行解调即可还原音频信号。因此对于这样的声音传输还可以实现声音探测单元的无源化，而不需要额外供电电源。正是因为声音探测单元本身的无源特性，因此这样的技术特别适合诸如煤矿等存在瓦斯爆炸的场合中的声音上行传输。
图2中也给出了光纤声音下行传输原理，即处理终端设备向声音解调发射单元传送语音信号。通常声音解调发射单元由解调模块配合外部扬声器等装置构成，需要经过光电转换并解调后才能输出音频信号，而通常这部分处理都需要外部提供电源，而外部供电可能存在电火花，因此在诸如煤矿等存在瓦斯爆炸的场合无法提供外部额外电源进行供电。利用蓄电池为声音解调发射单元供电或许可以缓解这个问题，但是始终存在电量耗尽和环境污染的风险。并且，图2中的方式，信号的上下行传输需要完全不同的光纤，光纤利用率低。
为了解决上述问题，参照图1所示，本发明提供了一种单纤双向无源光纤音频传输系统，包括音频上行光纤传输系统及音频下行光纤传输系统；音频上行光纤传输系统用于将外部的声信号转换为光信号，并对获取的光信号进行处理；音频下行光纤传输系统用于输出光信号，且输出的光信号中包括光能量信号和光传输信号，光能量信号用于为终端负载供电，光传输信号由终端负载转换为声信号。
音频上行光纤传输系统及音频下行光纤传输系统具有共用的处理单元1、共用单模光纤2、合光单元3及分光单元4；合光单元3用于将音频上行光纤传输系统与音频下行光纤传输系统中的不同波段的光信号合并到共用单模光纤2中；分光单元4用于根据波段将共用单模光纤2中的光信号分解到音频上行光纤传输系统与音频下行光纤传输系统中的不同的通道中；处理单元1用于对系统中的各个元件进行电气控制，还用于对音频上行光纤传输系统获取的光信号进行解调和音频还原处理，并对音频下行光纤传输系统输出的光信号进行音频载波调制。
可见，针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供的单纤双向无源光纤音频传输系统，能够在一根光纤上同时双向传输声音信号，并且下行终端设备无额外供电要求，能够实现点对点通信或者点对多的群发广播语音传递模式。本发明将光能量信号和光传输信号在同一根光纤上传输，实现光能量和光信号的同纤传输。该技术可以应用在同时需要光纤供能和光信号传输的领域，为传感器或者负载同时提供能量和数据信号，从而减少光纤使用量，提高光纤使用效率。
可以理解的是，除共用单模光纤2外，音频上行光纤传输系统及音频下行光纤传输系统还分别包括各自的若干根传输光纤。本发明采用的单根单模光纤，能够承载激光器出光波长和光强，其截止波长远小于传输激光波长，从而保证光纤功率的稳定性。
优选地，音频上行光纤传输系统还包括上行光源9、光处理单元5、滤波阵列单元6、上行信号光汇集单元7及若干个声音探测单元8；光处理单元5用于使得输入光透射而返回光从另外的通道传输；上行光源9提供的输入光经过光处理单元5后，依次经过合光单元3、共用单模光纤2、分光单元4及上行信号光汇集单元7后，到达若干个声音探测单元8；声音探测单元8用于将外部的声音振动信号转换成光信号，实现对上行光源9提供的输入光的调制；若干个声音探测单元8提供的调制后的返回光，经过上行信号光汇集单元7的汇集后，依次经过分光单元4、共用单模光纤2及合光单元3后，到达光处理单元5，光处理单元5将该返回光传输至滤波阵列单元6，滤波阵列单元6用于将返回光分解到不同波长上，分解后的返回光传输至处理单元1。
在一个具体实施例中，上行光源9采用一个宽谱光源或者多个不同波长的窄带光源；宽谱光源可以采用LED光源、ASE光源和SLED光源等，窄带光源可以采用DFB光源；上行光源9波长至少包含一个或者几个不同的波长用来解调不同相位的声音信号。
光处理单元5能够使得正向输入光以较小损耗从一端口输出,而使返回光从另一个端口输出，光处理单元5优选光具有单向性的环形器或者其他具有类似性能的元件。
滤波阵列单元6能够将携带有声音信息的光强信号分离到不同波长上，滤波阵列单元6可包括多个光滤波器或者其他具有类似性能的元件相级联；处理单元可以采用强度解调或者相位解调算法来对滤波阵列单元6滤波后的信号进行解调。
上行信号光汇集单元7可以将多个声音探测单元探测得到携带音频信号的光信号合并，优选光合束器或者光耦合器，能够将处于不同位置的声音探测单元8所收集的光信号合并到共用单模光纤2中并返回给光处理单元5。
声音探测单元8优选无源光学探头，能够将声音振动信号转换成光信号的强度或者相位信息；声音探测单元8可以进一步采用MEMS工艺制备超薄硅基薄膜或者金属薄膜来构成法布里-珀罗传感器或者采用光纤光栅传感器；超薄硅基薄膜还可以进一步表面加工成金属或者微结构从而构成音频低通/带通/高通滤波器，用来对特定频率的音频信号进行选择性收集。在一个具体实施例中，法布里-珀罗的无源光学探头的结构如图4所示，其两个反射腔面由光纤端面91和微纳光学膜92构成，腔长距离93可以调节声音探测单元8的灵敏度；微纳光学膜92可以采用MEMS工艺制作的硅基膜或者采用石墨烯膜或者采用金属膜，通过在膜上制备不同滤波器，可以只针对部分有效频率的信号产生反应。
整个音频上行光纤传输系统可以在不同长度的单模光纤中传输，其传输波长在λ1波段，该波段为防止和音频下行光纤冲突传输网络，优选光纤传输第二窗口或者其它不被其他业务所使用波段，优选1310nm波段。
优选地，另一方面，音频下行光纤传输系统还包括下行光源10、光放大单元11、下行信号光分配单元12及若干个负载单元；下行光源10及光放大单元11均受到处理单元1的控制；下行光源10输出调制后的光信号，并经过光放大单元11，实现光强放大，然后依次经过合光单元3、共用单模光纤2及分光单元4，再由下行信号光分配单元12根据波长分配给若干个负载单元；每个负载单元均包括光电转换器13、分离单元14、交流负载15及直流负载16；光电转换器13用于将光能量转换为电能量；分离单元14用于将转换后的电信号分为交流信号和直流信号，直流信号用于为直流负载16供电，交流信号用于加载到交流负载15上以输出声信号。
在一个具体实施例中，下行光源10可采用可调谐半导体激光器，如SG-DBR可调谐激光器或者外腔可调谐激光器，也可以采用固定波长的大功率DFB激光器。用来实施点对点或者点对多语音信号传输。半导体激光器的输出波长可以是在传输损耗最低的第2窗口或第3窗口；半导体激光器能够通过直接调制方式或者外部调制方式加载音频信号；音频信号可以通过模拟信号加载或者通过数字信号加载；模拟信号可以是通过麦克风将音频信号输入直接转换成等效的模拟音频信号并加载于激光器上；数字信号可以是通过麦克风将音频模拟信号通过SPDIF总线数字化后将数据加载到激光器上；半导体激光器能够输出超过链路需要的功率并且能够支持超过音频信号的最小2倍调制速率。
光放大单元11采用半导体光放大器或者光纤放大器，用来实施对下行光源10输入的光强进行放大，以保证下行光路中每个信道的信号光强足够提供供电和信号发送。光放大单元13在实际应用中，如果前级输出功率满足要求，可以不设置。
下行信号光分配单元12可以均分输入光信号的功率，从而能够将输入激光能量同时分配给不同信道，从而实现点对多下行通信功能；下行信号光分配单元12还可以根据输入光的波长进行分配，即按照输入光信号波长分别分配到不同信道，从而实现点对点下行通信功能；下行信号光分配单元12采用功率分配时可以是光分束器或者光束耦合器；下行信号光分配单元12采用波长分配时优选阵列波导光栅（AWG）或者波长滤波器（WDM）。
光电转换器13用来将各个信道中传递的光强信号进行光电转换，同时光电转换器13具有一定带宽速率，因而可以同时对输入光信号的直流部分和交流部分进行光电变化输出，考虑到光纤传输距离，光电转换器13优选基于铟镓砷（InGaAs）材料，能够对光纤传输第二和第三窗口的波长敏感。光电转换器13通常由多个子电池串联并提供高压输出，可以采用平面微串联结构（如图3a所示）或者纵向串联结构（如图3b所示）实现多个子电池微串联来提供高压；光电转换器13还能够针对输入激光波长具有较高的外量子光电转换效率，特别的针对前述半导体激光器输出激光波长在光纤传输第2和第3窗口，光电转换器13结构为铟镓砷（InGaAs）材料构成的多个PN结平面或者纵向微串联而成；光电转换器13还能够保证其传输带宽至少大于所需传输音频信号速率的两倍。多个光电转换器13形成的阵列能够分别收集不同信道的光强能量和光调制信号；光电转换器13应该具有较高的波长相应效率；光电转换器13还应该具有至少下传音频信号的2倍带宽，以便支持下行音频信号恢复和还原。
分离单元14具有交直流分离功能，可包括直流通路电路和交流滤波电路，能够将光电转换器13输出的直流和交流信号进行分离，直流信号可以提供后续直流负载16进行供电，而交流信号可以加载到交流负载15上输出，进一步转换为音频信号。多个分离单元14形成的阵列还可以针对交流音频信号设置合适的电滤波器用来选择分离不同频率的音频信号。
交流负载15为音频输出元件，例如低功耗耳机、音响或者其它音频输出元件。直流负载16可以是音频解调处理单元，利用分离单元输出的直流信号进行供电。
整个音频下行光纤传输系统可以在不同长度的单模光纤中传输，其传输波长在λ2波段，该波段结合光纤传输损耗考虑优选第三窗口，即1550nm波段，为了防止与光通信网络103波长冲突，可以优选C+或者L波段以及其他未上业务波段。
另外，合光单元3可采用光合束器，分光单元4可采用光分束器；处理单元1可以做成标准机架类产品，成为整个音频光纤网络管控系统的核心设备。
本发明能够实现上下行语音传输的点对点或者点对多模式，具体如下：上行音频信号的点对点模式可以通过对上行信号光汇集单元7增加信道选择功能，使得任意声音探测单元8可以对处理单元1发起点对点通信应用，信道选择功能可以优选多路光开关进行通信信道切换。上行音频信号的点对多模式可以通过安置多个声音探测单元8实现多场景音频同步上行传输；下行音频信号的点对点模式可以通过设置下行光源10中的可调波长激光器配合下行信号光分配单元12中的AWG来实现，可以实现对任意通道的点对点下行通信。下行音频信号的点对多模式，可以通过对下行信号光分配单元12添加无色散功能实现，无色散功能可以优选1分N多路光功率分配器实现。上下行音频的传输链路均可以选择无源器件，从而构成一个无源网络，安装在无法外部供电的特殊应用场合中实现双向点对点或者点对多的音频双向通信。
可以理解的是，根据实际情况，当不需要进行单纤双向传输时，可以对图1中的方案进行拆分。参照图5-图7所示，为图5为光纤音频信号下行传输的示意图；图6为光纤音频信号多路下行传输的示意图，图6与图5的区别在于，增加了光放大但也11与下行信号光分配单元12，从而能够实现光纤音频信号多路下行传输；图7为光纤音频信号多路上行传输的示意图。图5-图7中的方案均为单向的传输系统，显然是可以根据图1中的方案拆分得到的，图1中的方案在图6和图7的基础上，增加了合光元件3、分光元件4等结构，使上行和下行的传输系统具有共用单模光纤2，从而实现了单纤双向无源光纤音频传输系统。
进一步地，如图8所示，该单纤双向无源光纤音频传输系统还可与光通信网络103相配合，以形成组网后的光纤传输网络；图8与图1的区别在于，增加了光通信网络103，光通信网络103包括光线路终端17、光分配单元18及若干个光网络终端19；光线路终端17与合光单元3连接，光分配单元18分别与分光单元4及若干个光网络终端连接，光分配单元18用于将光信号分配给若干个光网络终端19；光通信网络103中的光信号的波段与音频上行光纤传输系统及音频下行光纤传输系统中的光信号的波段均不同；合光单元3及分光单元4还用于对光通信网络103中的光信号进行合束和分束。
光线路终端17和光分配单元18可以采取EPON或者GPON网络业务组网方式。光线路终端17可以广播方式或者点对点发送业务；光线路终端17可以采用成熟的OLT技术，并构成EPON或者GPON网络。光网络终端18可以收集或相应光线路终端的广播信号；光网络终端18可以采用成熟的ODN技术，并构成EPON或者GPON网络。光通信网络103所选择波长为λ3波段，优选为C波段，和上行音频传输λ1波段以及下行音频传输λ2波段不重叠，因此利用这样的波分技术可以让音频传输网络融合到整个光通信网络中。
另外，如图9所示，该单纤双向无源光纤音频传输系统还可进一步与光传感网络104相配合；图9与图8的区别在于，增加了光传感网络104的光传感终端，光传感终端可与合光单元3连接。光传感网络104中的光信号的波段与音频上行光纤传输系统、音频下行光纤传输系统及光通信网络103中的光信号的波段均不同；合光单元3及分光单元4还用于对光传感网络104中的光信号进行合束和分束。
光传感网络104优先采用φ-OTDR监测技术，能够对传输信道的异常状态或者扰动进行监测，其选择的载波波长λ4波段，和音频光传输网上下行波长λ1和λ2波段及业务光传输网载波波长为λ3波段互不重叠，利用这样的波分技术可以让音频传输网络和现有光通信传输网络以及光传感网络相结合，实现音频，业务和传感的单纤三网合一。
可见，利用本发明所提供的技术，能够简化光纤布线难度，增加光纤复合效率，从而能够降低系统成本和简化网络架构，最终能够实现在单根光纤上进行双向点对点通信或者点对多的群发广播语音传递模式，从而能够解决在危险敏感应用场合中语音信号双向传输的问题。该技术还可以和当前光纤业务通信网络以及光纤传感网络在同一根光纤上进行组网，实现音频，业务和传感的单纤三网合一。
综上，本发明所提供的单纤双向无源光纤音频传输系统，能够在同一根光纤上点对点或者点对多的上下传输音频信号；还能够实现音频光网络的无源化，即上下行光路网络均无需外部供电即可实现音频信号的上下行；还能够与业务光网络以及光传感网络相结合，共同组成光纤传输网络，实现音频，业务和传感的单纤三网合一。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (5)

1.一种单纤双向无源光纤音频传输系统，其特征在于，包括音频上行光纤传输系统及音频下行光纤传输系统；
所述音频上行光纤传输系统用于将外部的声信号转换为光信号，并对获取的光信号进行解调还原处理成声信号；
所述音频下行光纤传输系统用于输出光信号，且输出的光信号中包括光能量信号和光传输信号，光能量信号用于为终端负载供电，光传输信号由终端负载转换为声信号输出；
所述音频上行光纤传输系统及音频下行光纤传输系统具有共用的处理单元(1)、共用单模光纤(2)、合光单元(3)及分光单元(4)；
所述合光单元(3)用于将音频上行光纤传输系统与音频下行光纤传输系统中的不同波段的光信号合并到共用单模光纤(2)中；
所述分光单元(4)用于根据波段将共用单模光纤(2)中的不同波段的光信号分解到音频上行光纤传输系统与音频下行光纤传输系统中的不同的通道中；
所述处理单元(1)用于对系统中的各个元件进行电气控制，还用于对音频上行光纤传输系统获取的光信号进行解调和音频还原处理，并对音频下行光纤传输系统输出的光信号进行音频载波调制；
所述音频上行光纤传输系统还包括上行光源(9)、光处理单元(5)、滤波阵列单元(6)、上行信号光汇集单元(7)及若干个声音探测单元(8)；
所述光处理单元(5)用于使得输入光透射而返回光从另外的通道传输；
所述上行光源(9)提供的输入光经过光处理单元(5)后，依次经过合光单元(3)、共用单模光纤(2)、分光单元(4)及上行信号光汇集单元(7)后，到达若干个声音探测单元(8)；
所述声音探测单元(8)用于将外部的声音振动信号转换成光信号，实现对上行光源(9)提供的输入光的调制；
若干个声音探测单元(8)提供的调制后的返回光，经过上行信号光汇集单元(7)的汇集后，依次经过分光单元(4)、共用单模光纤(2)及合光单元(3)后，到达光处理单元(5)，所述光处理单元(5)将该返回光传输至滤波阵列单元(6)，滤波阵列单元(6)用于将返回光分解到不同波长上，分解后的返回光经过光电转换后传输至处理单元(1)进行解调；
所述音频上行光纤传输系统能够通过波分复用技术实现上行点对点或者点对多的广播方式音频传输；
所述音频下行光纤传输系统还包括下行光源(10)、光放大单元(11)、下行信号光分配单元(12)及若干个负载单元；
所述下行光源(10)及光放大单元(11)均受到所述处理单元(1)的控制；
所述下行光源(10)输出调制后的光信号，并经过光放大单元(11)，实现光强放大，然后依次经过合光单元(3)、共用单模光纤(2)及分光单元(4)，再由下行信号光分配单元(12)根据波长或功率分配给若干个负载单元；
每个负载单元均包括光电转换器(13)、分离单元(14)、交流负载(15)及直流负载(16)；
所述光电转换器(13)用于将光能量转换为电能量；
所述分离单元(14)用于将转换后的电能量分为交流信号和直流信号，直流信号用于为直流负载(16)供电，交流信号用于加载到交流负载(15)上以输出声信号；
所述音频下行光纤传输系统能够通过波分复用技术或者功率分配技术实现下行点对点或者点对多的广播方式音频传输；
所述光电转换器(13)基于铟镓砷材料制成，且光电转换器(13)由多个子电池串联而成，采用平面微串联结构或者纵向串联结构。
2.根据权利要求1所述的单纤双向无源光纤音频传输系统，其特征在于，所述上行光源(9)采用一个宽谱光源或者多个不同波长的窄带光源；
所述光处理单元(5)采用光环形器；
所述滤波阵列单元(6)包括多个光滤波器；
所述上行信号光汇集单元(7)采用光合束器或者光耦合器；
所述声音探测单元(8)采用无源光学法布里-珀罗探头。
3.根据权利要求1所述的单纤双向无源光纤音频传输系统，其特征在于，所述下行光源(10)采用可调谐半导体激光器或者固定波长大功率DFB激光器；
所述光放大单元(11)采用半导体光放大器或者光纤放大器；
所述分离单元(14)采用Bias-tee电路分离交流信号和直流信号；
所述直流负载(16)可作为电源为需供电元件提供电源；
所述交流负载(15)为音频输出元件。
4.一种光纤传输网络，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一项所述的单纤双向无源光纤音频传输系统构成的音频光纤传输网络(109)，还包括与该音频光纤传输网络(109)组网的光通信网络(103)；
所述光通信网络(103)包括光线路终端(17)、光分配单元(18)及若干个光网络终端(19)，用于承载传统光业务数据网络；
所述光线路终端(17)与合光单元(3)连接，光分配单元(18)分别与分光单元(4)及若干个光网络终端(19)连接，光分配单元(18)用于将光信号分配给若干个光网络终端(19)；
所述光通信网络(103)中的光信号的波段与音频光纤传输网络(109)中的上行光信号及下行光信号的波段均不同，利用波分复用技术同时组网实现多网合一；
所述合光单元(3)及分光单元(4)还用于对光通信网络(103)中的光信号进行合束和分束。
5.根据权利要求4所述的光纤传输网络，其特征在于，还包括与音频光纤传输网络(109)及光通信网络(103)组网的光传感网络(104)；
所述光传感网络(104)中的光信号的波段与音频光纤传输网络(109)及光通信网络(103)中的光信号的波段均不同，利用波分复用技术同时组网实现多网合一；
所述光传感网络(104)中的光传感终端采用OTDR或者φ-OTDR监测技术对网络状态进行监测。
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