CN115085820A - 一种光纤编码矩阵系统及其光纤通道切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤编码矩阵系统及其光纤通道切换方法，涉及光学系统技术领域，其中光纤编码矩阵系统，包括：光纤编码矩阵，包括矩阵式排布的一个输入光纤通道与n个输出光纤通道，n个输出光纤通道皆设置有不同的光纤编码；光纤通道切换模块；光纤编码与通信光波采集模块；核心处理器，分别与光纤通道切换模块、光纤编码与通信光波识别模块连接，用于通过获取n个输出光纤通道的光纤编码，以及根据输入光纤通道或n个输出光纤通道发送的通信光波解析出需要切换的光纤编码信息，并根据需要切换的光纤编码信息控制光纤通道切换模块工作，以使输入光纤通道与光纤编码信息对应的输出光纤通道之间建立通信连接，从而实现光纤通道的自动选择。
Description
技术领域
本发明涉及光学系统技术领域，特别涉及一种光纤编码矩阵系统及其光纤通道切换方法。
背景技术
相关技术中，光纤通信中常使用光纤矩阵进行光纤通道切换和选择，但是现有光纤矩阵阵主要采用人为定义光纤通道进行选择，并依赖于额外的位置识别模块实现具体光纤通道进行切换，造成效率低下且高成本。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种光纤编码矩阵系统，能够自动选择和切换所需的光纤通道。
本发明还提出一种光纤通道切换方法。
根据本发明第一方面实施例的一种光纤编码矩阵系统，包括：光纤编码矩阵，包括矩阵式排布的一个输入光纤通道与n个输出光纤通道，n个所述输出光纤通道皆设置有不同的光纤编码；光纤通道切换模块，设置于所述输入光纤通道与n个输出光纤通道之间，用于切换所述输入光纤通道与n个所述输出光纤通道的其中之一光通信；光纤编码与通信光波采集模块，用于采集所述输入光纤通道与n个所述输出光纤通道发送的通信光波、以及n个所述输出光纤通道的光纤编码；核心处理器，分别与所述光纤通道切换模块、光纤编码与通信光波识别模块连接，用于通过所述光纤编码与通信光波采集模块获取n个所述输出光纤通道的光纤编码，以及根据所述输入光纤通道或n个所述输出光纤通道发送的通信光波解析出需要切换的光纤编码信息，并根据所述需要切换的光纤编码信息控制光纤通道切换模块工作，以使所述输入光纤通道与所述光纤编码信息对应的所述输出光纤通道之间建立通信连接。
根据本发明实施例的一种光纤编码矩阵系统，至少具有如下有益效果：
通过在输出光纤通道设置光纤编码，并采用光纤编码与通信光波采集模块来识别光纤编码与通信光波，可根据通信光波解析出需要切换的光纤编码信息，结合光纤通道切换模块的切换功能将输入光纤通道与光纤编码信息对应的输出光纤通道之间建立通信连接，从而实现光纤通道的自动选择。
根据本发明的一些实施例，所述光纤通道切换模块为电控转镜或电控振镜。
根据本发明的一些实施例，所述光纤编码与通信光波采集模块包括n个脉冲光源、波分复用器、环形器、分光器、光波采集模块和光电探测器，n个所述脉冲光源、所述光波采集模块和所述光电探测器皆与所述核心处理器电性连接，n个所述脉冲光源的输出端连接所述波分复用器，所述波分复用器与所述环形器的第一端连接，所述环形器的第二端与所述输入光纤通道分别连接所述分光器的输入端，所述环形器的第三端连接所述光波采集模块的输入端，所述分光器的第一分光端用于向所述光纤通道切换模块输出光波，所述分光器的第二分光端连接所述光电探测器。
根据本发明的一些实施例，所述分光器的第一分光端连接有准直器，所述准直器的输出端朝向所述光纤通道切换模块。
根据本发明的一些实施例，所述分光器的分光比为99:1。
根据本发明的一些实施例，n个所述不同的光纤编码为不同波长的光纤反射体。
根据本发明的一些实施例，所述不同波长的光纤反射体为不同中心波长的光纤光栅。
根据本发明的一些实施例，n个所述不同的光纤编码为不同间距的光纤反射体。
根据本发明的一些实施例，所述不同间距的光纤反射体为相同中心波长的光纤光栅。
根据本发明第二方面实施例的一种光纤通道切换方法，应用于上述的一种光纤编码矩阵系统，所述光纤通道切换方法包括以下步骤：由核心处理器控制所述光纤编码与通信光波采集模块获取n个所述输出光纤通道的光纤编码；根据所述输入光纤通道或n个所述输出光纤通道发送的通信光波解析出需要切换的光纤编码信息；根据所述需要切换的光纤编码信息控制光纤通道切换模块工作，以使所述输入光纤通道与所述光纤编码信息对应的所述输出光纤通道之间建立通信连接。
根据本发明实施例的光纤通道切换方法，至少具有如下有益效果：
采用第二面实施例的一种光纤通道切换方法，通过在输出光纤通道设置光纤编码，并采用光纤编码与通信光波采集模块来识别光纤编码与通信光波，可根据通信光波解析出需要切换的光纤编码信息，结合光纤通道切换模块的切换功能将输入光纤通道与光纤编码信息对应的输出光纤通道之间建立通信连接，从而实现光纤通道的自动选择。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明一种实施例的一种光纤编码矩阵系统的结构示意图；
图2为本发明一种实施例的一种光纤通道切换方法的结构示意图。
附图标号：
核心处理器100、
输入光纤通道200、
输出光纤通道300、光纤编码301、
旋转体410、反射镜420、
脉冲光源510、波分复用器520、环形器530、分光器540、光波采集模块550、光电探测器560、准直器570。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1所示，为本发明第一方面实施例的一种光纤编码矩阵系统，包括：光纤编码矩阵、光纤通道切换模块、光纤编码与通信光波采集模块550、核心处理器100，光纤编码矩阵的两端分别连接需要相互通信的通信设备A和通信设备B，光纤编码矩阵具有n个光纤通道可供通信设备A与通信设备B之间通信，光纤通道切换模块同于切换n个光纤通道以确定具体的某个光纤通道实现通信设备A与通信设备B之间通信，光纤编码与通信光波采集模块550用于采集光纤编码301与通信光波以供核心处理器100决策，由核心处理器100输出切换指令给光纤通道切换模块。
具体的，如图1所示，光纤编码矩阵包括矩阵式排布的一个输入光纤通道200与n个输出光纤通道300，n个输出光纤通道300皆设置有不同的光纤编码301，光纤编码301具有唯一可识别特性；光纤通道切换模块设置于输入光纤通道200与n个输出光纤通道300之间，用于切换输入光纤通道200与n个输出光纤通道300的其中之一光通信；光纤编码与通信光波采集模块550用于采集输入光纤通道200与n个输出光纤通道300发送的通信光波、以及n个输出光纤通道300的光纤编码；核心处理器100分别与光纤通道切换模块、光纤编码与通信光波识别模块连接，用于通过光纤编码与通信光波采集模块550获取n个输出光纤通道300的光纤编码301，以及根据输入光纤通道200或n个输出光纤通道300发送的通信光波解析出需要切换的光纤编码信息，并根据需要切换的光纤编码信息控制光纤通道切换模块工作，以使输入光纤通道200与光纤编码信息对应的输出光纤通道300之间建立通信连接。
本实施例的光纤编码矩阵系统通过在输出光纤通道300设置光纤编码，并采用光纤编码与通信光波采集模块550来识别光纤编码301与通信光波，可根据通信光波解析出需要切换的光纤编码信息，结合光纤通道切换模块的切换功能将输入光纤通道200与光纤编码信息对应的输出光纤通道300之间建立通信连接，从而实现光纤通道的自动选择。
在本发明的一些实施例中，光纤通道切换模块为电控转镜或电控振镜，如图1所示，以电控转镜为例，电控转镜至少包括电机、旋转体410、反射镜420，电机与核心处理器100电性连接，旋转体410与电机的驱动端连接，反射镜420固定于所述旋转体410上以实现同步转动，工作时，电机根据核心控制器的指令驱动旋转体410与反射镜420同步转动，反射镜420的不同位置代表输入光纤通道200与不同的输出光纤通道300之间的通信连接。同理，电控振镜是根据振动电机来改变振镜的不同位置，实现输入光纤通道200与不同的输出光纤通道300之间的通信连接。此外，反射镜420或振镜也可以是电磁铁来控制具体的位置，在此不再赘述。
在本发明的一些实施例中，光纤编码与通信光波采集模块550包括n个脉冲光源510、波分复用器520、环形器530、分光器540、光波采集模块550和光电探测器560，n个脉冲光源510、光波采集模块550和光电探测器560皆与核心处理器100电性连接，n个脉冲光源510的输出端连接波分复用器520，波分复用器520与环形器530的第一端连接，环形器530的第二端与输入光纤通道200分别连接分光器540的输入端，环形器530的第三端连接光波采集模块550的输入端，分光器540的第一分光端用于向光纤通道切换模块输出光波，分光器540的第二分光端连接光电探测器560。其中，核心处理器100可控制脉冲光源510输出脉冲宽度为k的测试光波，通信设备A和通信设备B输出的通信光波脉冲宽度为r，且k>r；波分复用器520将多个脉冲光源510汇聚成一根纤芯输出到环形器530的第一端，并从环形器530的第二端与输入光纤通道200一起接入分光器540的输入端，光波采集模块550可以实时采集光纤编码反射的光波信息并反馈给核心处理器100，核心处理器100对所采集的光波信息进行自动分析，识别出光纤编码301的编码、能量以及距离等信息；光电探测器560用于获取分光器540输出端分出的通信光波和测试光波，并反馈给核心处理器100进行识别，需要指出的是，光电探测器560是APD光电二极管探测器，能够识别高频通信光波，而光波采集模块550达不到通信光波的采集频率。
进一步，在本发明的一些实施例中，分光器540的第一分光端连接有准直器570，准直器570的输出端朝向光纤通道切换模块，准直器570将光波汇聚射入光纤通道切换模块的反射镜420，从而提高光效。
在本发明的一些实施例中，分光器540的分光比为99:1，即输入光纤通道200的通信光波与环形器530第二端的测试光波为99:1，以及进入准直器570的光波与进入光电探测器560的光波为99:1，从而可尽可能的降低对通信光波的影响。
在本发明的一些实施例中，n个不同的光纤编码301为不同波长的光纤反射体，优选不同波长的光纤反射体为不同中心波长的光纤光栅。
在本发明的一些实施例中，n个不同的光纤编码301为不同间距的光纤反射体，优选不同间距的光纤反射体为相同中心波长的光纤光栅。
如图2所示，为本发明第二方面实施例的一种光纤通道切换方法，应用于上述的一种光纤编码矩阵系统，光纤通道切换方法包括以下步骤：
S100、由核心处理器100控制光纤编码与通信光波采集模块550获取n个输出光纤通道300的光纤编码301；
S200、根据输入光纤通道200或n个输出光纤通道300发送的通信光波解析出需要切换的光纤编码信息；
S300、根据需要切换的光纤编码信息控制光纤通道切换模块工作，以使输入光纤通道200与光纤编码信息对应的输出光纤通道300之间建立通信连接。
工作时，光纤编码矩阵系统需要进行初始化自检，开机后，核心处理器100控制脉冲光源510发送脉冲宽度为k(k>r)的单个脉冲光(测试光波)，经波分复用器520、环形器530输入到分光器540中，分光器540将监测光波和通信光波按照99:1进行混合后，输出到准直器570。核心处理器100控制旋转体410分别按一定角度调整反射镜420角度，实现测试光波射入不同输出光纤通道300，将测试光波射入不同输出光纤通道300，输出光纤通道300内的光纤编码反射光波后，经分光器540、环形器530，将光纤编码反射的光波信息导入到光波采集模块550，再由核心处理器100对所采集的光波信息进行自动分析，识别出光纤编码的编码、能量以及距离等信息，从而识别每个输出光纤通道300对应的光纤编码301，还可建立光纤编码与输出光纤通道300对应表。
核心处理器100控制脉冲光源510发送脉冲宽度为k(k>r)的单个脉冲光，经波分复用器520、环形器530输入到分光器540中，分光器540将监测光波和通信光波按照99:1进行混合后，输出到准直器570和光电探测器560；光电探测器560接受到脉冲宽度为k的光波时识别为监测光波，但是接受到脉冲宽度为r识别为通信光波，即为通信设备A的通信信息，并进行解析，解析出通信设备A需要切换的光纤编码信息，核心处理器100查询光纤编码与输出端口对应表，控制旋转体410带动反射镜420将输入光波射入到指定的输出光纤通道300，并进行自动检验是否正确，其中自动检验即为发送测试光波，获取当前输出光纤通道300的光纤编码信息来进行验证。
核心处理器100控制脉冲光源510发送脉冲宽度为k(k>r)的单个脉冲光，经波分复用器520、环形器530输入到分光器540中，分光器540将监测光波和通信光波按照99:1进行混合后，输出到准直器570。准直器570将光波输出到反射镜420按一定角度反射到任一输出端口，输出端口的光纤编码反射光波后，经分光器540至环形器530至光波采集模块550；光波采集模块550采集到光波信息，先解析光波脉冲宽度，如果为r则为通信设备B的通信数据，对通信数据进行解析，获取通信设备B需要连接到输入端请求，核心处理器100查询光纤编码与输出端口对应表，控制旋转体410带动反射镜420将输入光波射入到指定的输出光纤通道300，并进行自动检验是否正确；如果为k时，即为监测光波，则解释波长信息，并识别出光纤编码信息。
如上所述，采用第二方面实施例的一种光纤通道切换方法，通过在输出光纤通道300设置光纤编码301，并采用光纤编码与通信光波采集模块550来识别光纤编码与通信光波，可根据通信光波解析出需要切换的光纤编码信息，结合光纤通道切换模块的切换功能将输入光纤通道200与光纤编码信息对应的输出光纤通道300之间建立通信连接，从而实现光纤通道的自动选择。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种光纤编码矩阵系统，其特征在于，包括：
光纤编码矩阵，包括矩阵式排布的一个输入光纤通道与n个输出光纤通道，n个所述输出光纤通道皆设置有不同的光纤编码；
光纤通道切换模块，设置于所述输入光纤通道与n个输出光纤通道之间，用于切换所述输入光纤通道与n个所述输出光纤通道的其中之一光通信；
光纤编码与通信光波采集模块，用于采集所述输入光纤通道与n个所述输出光纤通道发送的通信光波、以及n个所述输出光纤通道的光纤编码；
核心处理器，分别与所述光纤通道切换模块、光纤编码与通信光波识别模块连接，用于通过所述光纤编码与通信光波采集模块获取n个所述输出光纤通道的光纤编码，以及根据所述输入光纤通道或n个所述输出光纤通道发送的通信光波解析出需要切换的光纤编码信息，并根据所述需要切换的光纤编码信息控制光纤通道切换模块工作，以使所述输入光纤通道与所述光纤编码信息对应的所述输出光纤通道之间建立通信连接。
2.根据权利要求1所述的光纤编码矩阵系统，其特征在于：所述光纤通道切换模块为电控转镜或电控振镜。
3.根据权利要求1或2所述的光纤编码矩阵系统，其特征在于：所述光纤编码与通信光波采集模块包括n个脉冲光源、波分复用器、环形器、分光器、光波采集模块和光电探测器，n个所述脉冲光源、所述光波采集模块和所述光电探测器皆与所述核心处理器电性连接，n个所述脉冲光源的输出端连接所述波分复用器，所述波分复用器与所述环形器的第一端连接，所述环形器的第二端与所述输入光纤通道分别连接所述分光器的输入端，所述环形器的第三端连接所述光波采集模块的输入端，所述分光器的第一分光端用于向所述光纤通道切换模块输出光波，所述分光器的第二分光端连接所述光电探测器。
4.根据权利要求3所述的一种光纤编码矩阵系统，其特征在于：所述分光器的第一分光端连接有准直器，所述准直器的输出端朝向所述光纤通道切换模块。
5.根据权利要求3所述的光纤编码矩阵系统，其特征在于：所述分光器的分光比为99:1。
6.根据权利要求1所述的光纤编码矩阵系统，其特征在于：n个所述不同的光纤编码为不同波长的光纤反射体。
7.根据权利要求6所述的光纤编码矩阵系统，其特征在于：所述不同波长的光纤反射体为不同中心波长的光纤光栅。
8.根据权利要求1所述的光纤编码矩阵系统，其特征在于：n个所述不同的光纤编码为不同间距的光纤反射体。
9.根据权利要求8所述的一种光纤编码矩阵系统，其特征在于：所述不同间距的光纤反射体为相同中心波长的光纤光栅。
10.一种光纤通道切换方法，应用于权利要求1至9任一所述的一种光纤编码矩阵系统，其特征在于：所述光纤通道切换方法包括以下步骤
由核心处理器控制所述光纤编码与通信光波采集模块获取n个所述输出光纤通道的光纤编码；
根据所述输入光纤通道或n个所述输出光纤通道发送的通信光波解析出需要切换的光纤编码信息；
根据所述需要切换的光纤编码信息控制光纤通道切换模块工作，以使所述输入光纤通道与所述光纤编码信息对应的所述输出光纤通道之间建立通信连接。
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