CN115333628A - 一种单光纤传输装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单光纤传输装置、系统及方法；其中，装置设置有第一光电转换引擎、第一波分复用器、单传输光纤、第二波分复用器和第二光电转换引擎；其中，第一光电转换引擎用于将第一高速差分信号和第一非高速差分信号均转换成多个第一光信号后，通过第一波分复用器进行复用成第一单束光信号通过单传输光纤传输至第二波分复用器，第二波分复用器将接收的第一单束光信号对应解复用成多个第一光信号后，第二光电转换引擎再将多个第一光信号转换回第一高速差分信号和第一非高速差分信号，最后传输至从机设备中；从而实现了通过单传输光纤进行数据信号传输，解决了相关技术中电子设备间进行有线数据信号通信存在的通信距离短、时延高、易失真的技术问题。

Description

一种单光纤传输装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及光电信号传输技术领域，尤其是涉及一种单光纤传输装置、系统及方法。

背景技术

电子设备间的有线数据信号通信通常通过HDMI线、USB线、DisplayPort、USB线、Type-C线或者KVM(Keyboard Video Mouse)等方式实现，这些常规数据信号通信连接方式通常只能够实现较短距离的传输，或者需要对传输的数据信号进行压缩、解压操作，导致数据信号在传输中易发生高时延、易失真。

因此，如何对克服上述有线数据信号无法长距离传输且数据信号传输容易导致的高时延、易失真带来的技术问题，成为本领域技术人员需要面对的难题。

发明内容

本发明实施例提出一种单光纤传输装置，用以解决相关技术中电子设备间进行有线数据信号通信存在的通信距离短、时延高、易失真的技术问题。

第一方面，本发明的一个实施例提供了一种单光纤传输装置，其包括：

第一光电转换引擎，用于分别将第一高速差分信号和第一非高速差分信号均转换为多个第一光信号；

第一波分复用器，与所述第一光电转换引擎连接，用于将多个所述第一光信号进行复用成第一单束光信号并传输；

单传输光纤，所述单传输光纤的一端与所述第一波分复用器连接，用于传输所述第一单束光信号；

第二波分复用器，与所述单传输光纤的另一端连接，用于将所述第一单束光信号解复用成多个所述第一光信号；

第二光电转换引擎，与所述第二波分复用器连接，用于将多个所述第一光信号转换成所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号。

本发明实施例的单光纤传输装置至少具有如下有益效果：

本发明实施例中一种单光纤传输装置，通过设置有第一光电转换引擎、第一波分复用器、单传输光纤、第二波分复用器和第二光电转换引擎；其中，第一光电转换引擎用于将第一高速差分信号和第一非高速差分信号均转换成多个第一光信号后，通过第一波分复用器进行复用成第一单束光信号通过单传输光纤传输至第二波分复用器，第二波分复用器将接收的第一单束光信号对应解复用成多个第一光信号后，第二光电转换引擎再将多个第一光信号转换回第一高速差分信号和第一非高速差分信号，最后传输至从机设备中；从而实现了通过单传输光纤进行数据信号传输，解决了相关技术中电子设备间进行有线数据信号通信存在的通信距离短、时延高、易失真的技术问题，提供了一种能够通过单光纤传输的、时延低且失真率低的单光纤传输装置。

根据本发明的另一些实施例的单光纤传输装置，所述第二光电转换引擎还用于将第二高速差分信号和第二非高速差分信号转换为多个第二光信号；

所述第二波分复用器还用于将多个所述第二光信号复用成第二单束光信号；

所述单传输光纤还用于传输所述第二单束光信号；

所述第一波分复用器还用将所述第二单束光信号解复用成多个所述第二光信号；

所述第一光电转换引擎还用于将多个所述第二光信号转换为所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号。

根据本发明的另一些实施例的单光纤传输装置，所述第一光电引擎包括：

第一信号接口，用于传输所述第一高速差分信号、所述第一非高速差分信号、所述第二高端差分信号和所述第二非高速差分信号；

第一信号转换单元，与所述第一信号接口连接；用于将所述第一非高速差分信号转换为第一串行差分信号，且用于将所述第二串行差分信号转换为第二非高速差分信号；

第一驱动收发单元，分别与所述第一信号接口、所述第一信号转换单元、所述第一波分复用器连接；用于将所述第一高速差分信号和所述第一串行差分信号分别对应转换为多个所述第一光信号，且用于将多个所述第二光信号对应转换为所述第二高速差分信号和所述第二串行差分信号。

根据本发明的另一些实施例的单光纤传输装置，所述第二光电转换引擎包括：

第二驱动收发单元，与所述第二波分复用器连接；用于将多个所述第一光信号转换成所述第一高速差分信号和所述第一串行差分信号，且用于将所述第二高速差分信号和所述第二串行差分信号转换为多个所述第二光信号；

第二信号转换单元，与所述信号接收单元连接；用于将所述第一串行差分信号转换为所述第一非高速差分信号，且用于将所述第二非高速差分信号转换为所述第二串行差分信号；

第二信号接口，分别与所述第二驱动收发单元、所述第二信号转换单元连接，用于传输所述第一高速差分信号、所述第一非高速差分信号、所述第二高端差分信号和所述第二非高速差分信号。

根据本发明的另一些实施例的单光纤传输装置，所述第一信号转换单元包括集成有gearbox功能的第一信号转换IC；所述第一信号转换IC用于将所述第一非高速差分信号转换为所述第一串行差分信号，且用于将所述第二串行差分信号转换为第二非高速差分信号；

所述第二信号转换单元包括集成有gearbox功能的第二信号转换IC；所述第二信号转换IC用于将所述第一串行差分信号转换为所述第一非高速差分信号，且用于将所述第二非高速差分信号转换为所述第二串行差分信号。

根据本发明的另一些实施例的单光纤传输装置，所述第一驱动收发单元包括第一收发驱动IC、第二收发驱动IC、多个第一激光器和多个第一光电二极管；

其中，所述第一收发驱动IC分别与所述第一信号接口、对应的多个所述第一激光器、对应的多个所述第一光电二极管连接；用于将所述第一高速差分信号转换为对应的多个所述第一光信号，且用于将多个所述第二光信号转换为所述第二高速差分信号；

所述第二收发驱动IC分别与所述第一信号转换单元、对应的多个所述第一激光器、对应的多个所述第一光电二极管连接；用于将所述第一串行差分信号转换为对应的多个所述第一光信号，且用于将对应的多个所述所述第二光信号转换为所述第二串行差分信号。

根据本发明的另一些实施例的单光纤传输装置，所述第二驱动收发单元包括第三收发驱动IC、第四收发驱动IC、多个第二光电二极管和多个第二激光器；

其中，多个所述第二光电二极管的一端、多个所述第二激光器的一端均与所述第二波分复用器连接；

所述第三收发驱动IC分别与所述第二信号接口、对应的多个所述第二光电二极管的另一端、对应的多个所述第二激光器连接；用于将对应的多个所述第一光信号转换为所述第一高速差分信号，且用于将所述第二高速差分信号转换为多个所述第二光信号；

所述第四收发驱动IC分别与所述第二信号转换单元、对应的多个所述第二光电二极管的另一端、对应的多个所述第二激光器的另一端连接；用于将对应的多个所述第一光信号转换为所述第一串行差分信号，且用于将所述第二串行差分信号转换为多个所述第二光信号。

根据本发明的另一些实施例的单光纤传输装置，其还包括：

第一外接电源接口，所述第一外接电源接口用于接收外部输入电压，并为所述第一光电转换引擎供电；

第二外接电源接口，所述第二外接电源接口用于接收外部输入电压，并为所述第二光电转换引擎供电。

根据本发明的另一些实施例的单光纤传输装置，其还包括：

第一光纤适配器，所述第一光纤适配器的一端与所述第一波分复用器的一端连接，所述第一光纤适配器的另一端与所述单传输光纤的一端连接；

第二光纤适配器，所述第二光纤适配器的一端与所述单传输光纤的另一端连接，所述第二光纤适配器的另一端与所述第二波分复用器的一端连接。

根据本发明的另一些实施例的单光纤传输装置，所述第一信号接口、所述第二信号接口包括HDMI接口、DisplayPort接口、Type-C接口或USB接口中任一接口对应的两端的接口。

第二方面，本发明的一个实施例提供了一种单光纤传输系统，包括主机设备、从机设备、和如上所述的单光纤传输装置；

其中，所述主机设备、所述单光纤传输装置、所述从机设备依次连接。

根据本发明另一些实施例的单光纤传输系统，所述主机设备包括电脑主机；所述从机设备包括显示器。

第三方面，本发明的一个实施例提供了一种单光纤信号传输方法，其包括：

获取所述主机设备发送的第一高速差分信号和第一非高速差分信号；

将所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号分别转换为对应的多个第一光信号；

将多个所述第一光信号复用成第一单束光信号并传输；

接收所述第一单束光信号，并将所述第一单束光信号解复用成多个所述第一光信号；

将多个所述第一光信号转换成所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号并传输至所述从机设备。

根据本发明另一些实施例的单光纤信号传输方法，所述方法执行同时还包括：

获取所述从机设备发送的第二高速差分信号和第二非高速差分信号；

将所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号分别转换为对应的多个第二光信号；

将多个所述第二光信号复用成第二单束光并传输；

接收所述第二单束光信号，并将所述第二单束光信号解复用成多个所述第二光信号；

将多个所述第二光信号转换成所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号并传输至主机设备。

根据本发明另一些实施例的单光纤信号传输方法，所述将所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号分别转换为对应的多个第一光信号包括：

将所述第一非高速差分信号转换成第一串行差分信号，再分别将所述第一高速差分信号和所述第一串行差分信号分别转换成对应的多个所述第一光信号；

所述将所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号分别转换为对应的多个第二光信号包括：

将所述第二非高速差分信号转换成第二串行差分信号，再分别将所述第二高速差分信号所述第二串行差分信号分别转换成对应的多个所述第二光信号。

根据本发明另一些实施例的单光纤信号传输方法，所述将多个所述第一光信号转换成所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号传输至所述从机设备包括：

将多个所述第一光信号分别转换成对应的多个所述第一高速差分信号和所述第一串行差分信号，再将所述第一串行差分信号转换成所述第一非高速差分信号，最后将所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号传输至所述从机设备；

所述将多个所述第二光信号转换成所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号并传输至主机设备包括：

将多个所述第二光信号分别转换成对应的多个所述第二高速差分信号和所述第二串行差分信号，再将所述第二串行差分信号转换成所述第二非高速差分信号，最后将所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号传输至所述主机设备。

附图说明

图1是本发明实施例一种单光纤传输装置的一具体实施例模块组成示意图；

图2是本发明实施例一种单光纤传输装置的另一具体实施例模块组成示意图；

图3是本发明实施例一种单光纤传输装置中第一光电转换引擎的一具体实施例模块组成示意图；

图4是本发明实施例一种单光纤传输装置中第一驱动收发单元的一具体实施例模块组成示意图；

图5是本发明实施例一种单光纤传输装置中第一驱动收发单元的另一具体实施例模块组成示意图；

图6是本发明实施例一种单光纤传输装置中第二光电转换引擎的一具体实施例模块组成示意图；

图7是本发明实施例一种单光纤传输装置中第二驱动收发单元的一具体实施例模块组成示意图；

图8是本发明实施例一种单光纤传输装置中第二驱动收发单元的另一具体实施例模块组成示意图；

图9是本发明实施例一种单光纤传输装置的一具体实施例结构示意图；

图10是本发明实施例一种单光纤传输装置的另一具体实施例结构示意图；

图11是本发明实施例一种单光纤传输装置的又一具体实施例结构示意图；

图12是本发明实施例一种单光纤传输系统的一具体实施例模块示意图；

图13是本发明实施例一种单光纤信号传输方法的一具体实施例流程图。

具体实施方式

以下将结合实施例对发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，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。

参照图1，本发明实施例提供了一种单光纤传输装置，其包括有第一光电转换引擎、第一波分复用器、单传输光纤、第二波分复用器和第二光电转换引擎；其中，第一光电转换引擎与第一波分复用器连接，用于将接收的第一高速差分信号和第一非高速差分信号均转换为多个第一光信号发送至第一波分复用器，第一波分复用器与单传输光纤的一端连接，用于将多个第一光信号复用成第一单束光信号后，通过单传输光纤进行信号传输。单传输光纤的另一端与第二波分复用器的一端连接，用于将传输的第一单束光信号通过第二波分复用器解复用成对应的多个第一光信号，第二波分复用器的另一端与第二光电转换引擎连接，将解复用后得到的多个第一光信号转换成第一高速差分信号和第一非高速差分信号，最后得到的第一高速差分信号和第一非高速差分信号直接传输至目标设备中。本发明实施例中，通过第一光电转换引擎将第一高速差分信号和第一非高速差分信号均转换成多个第一光信号后，再通过第一波分复用器进行复用成第一单束光信号通过单传输光纤传输至第二波分复用器，第二波分复用器将接收的第一单束光信号对应解复用成多个第一光信号后，第二光电转换引擎再将多个第一光信号转换回第一高速差分信号和第一非高速差分信号，最后传输至目标设备中，避免了在传输过程中对数据信号进行压缩、解压缩的过程，解决了相关技术中电子设备间通过有线数据信号通信存在的传输距离短、时延高、易失真的技术问题。

参照图2，在一些实施例中，基于光路可逆原理，能够实现在同一传输光通道中实现双向通信。本实施例中，第二光电转换引擎还用于将第二高速差分信号和第二非高速差分信号转换为多个第二光信号，第二波分复用器还用于将多个第二光信号复用成第二单束光信号，单传输光纤还用于传输第二单束光信号，第一波分复用器还用于将第二单束光信号解复用成多个第二光信号，第一光电转换引擎还用于将多个第二光信号转换为第二高速差分信号和第二非高速差分信号。因此，当数据信号(第二高速差分信号和第二非高速差分信号)从第二光电转换引擎端传输至第一光电引擎端时，能够在同一单传输光纤中完成，实现了通过本发明实施例的单光纤传输装置连接的两端的电子设备能够实现双向的数据信号通信，同时避免了在传输过程中对数据信号进行压缩、解压缩的过程，解决了相关技术中电子设备间通过有线数据信号通信存在的传输距离短、时延高、易失真的技术问题。

参照图3，在一些实施例中，第一光电转换引擎包括第一信号接口、第一信号转换单元和第一驱动收发单元；其中，第一信号接口分别与第一信号转换单元、第一驱动收发单元连接。在第一光电转换引擎向第二光电转换引擎发送数据信号时：第一信号接口接收到第一高速差分信号和第一非高速差分信号后，将第一非高速差分信号传输至第一信号转换单元，通过第一信号转换单元将第一非高速差分信号转换成第一串行差分信号(根据实际需求，可以转换输出多个第一串行差分信号)；再将第一串行差分信号和第一高速差分信号传输至第一驱动收发单元，第一驱动收发单元将第一高速差分信号和第一串行差分信号分别对应转换成多个第一光信号，并将多个第一光信号传输至后续的第一波分复用器，再经第二波分复用器向第二光电转换引擎发送数据信号。在第一光电转换引擎接收来自第二光电引擎的数据信号时：第一驱动收发单元接收来自第一波分复用器的多个第二光信号，并将多个第二光信号换转换成对应的第二高速差分信号和第二串行差分信号，第二串行差分信号经第一信号转换单元转换成第二非高速差分信号，最后通过第一信号接口将第二高速差分信号和第二非高速差分信号传输至主机设备。

参照图4和图5，在一些实施例中，第一驱动收发单元包括：第一收发驱动IC100、第二收发驱动IC110、多个第一激光器200和多个第一光电二极管300(第一激光器200、第一光电二极管300的数量根据实际设计确定)。其中，第一收发驱动IC100分别与第一信号接口、对应的多个第一激光器200、对应的多个第一光电二极管300连接，第二收发驱动IC110分别与第一信号转换单元、对应的多个第一激光器200、对应的多个第一光电二极管300连接，(本实施例图4中只分别给出对应连接的两个第一激光器，图5中只分别给出对应连接的两个第一光电二极管，但连接的具体数量根据实际设计需求确定)，第一信号转换单元的另一端与第一信号接口连接。参照图4，在第一高速差分信号和第一非高速差分信号由第一光电转换引擎向第二光电转换引擎发送时，多个第一激光器200工作，第一信号接口接收第一高速差分信号和第一非高速差分信号，第一收发驱动IC100与对应的多个第一激光器200连接，用于将第一高速差分信号转换为对应的多个第一光信号；第一信号转换单元与第一信号接口连接，用于将第一非高速差分信号转换为第一串行差分信号并传输至第二收发驱动IC110，第二收发驱动IC110通过与第一激光器200连接后，将第一串行差分信号转换成对应的多个第一光信号，最后再将第一高速差分信号和第一非高速差分信号转换来的多个第一光信号通过第一波分复用器复用成第一单束光信号后进行传输。参照图5，在第一光电转换引擎接收来自第一波分复用器的多个第二光信号时，与第一收发驱动IC100的多个第一光电二极管300工作，用于将对应的多个第二光信号转换成第二高速差分信号，与第二收发驱动IC110连接的多个第一光电二极管300工作，用于将对应的多个第二光信号转换成第二串行差分信号，其中第二串行差分信号经过第一信号转换单元转换成第二非高速差分信号，最后通过第一信号接口将第二高速差分信号和第二非高速差分信号传输至目标设备(主机设备)。

参照图6，在一些实施例中，第二光电转换引擎包括第二驱动收发单元、第二信号转换单元和第二信号接口；其中，第二驱动收发单元分别和第二信号接口、第二信号转换单元连接。本实施例中，在接收来自第二波分复用器的多个第一光信号时，第二驱动收发单元将多个第一光信号转换成第一高速差分信号和第一串行差分信号，第一串行差分信号经过第二信号转换单元转换成第一非高速差分信号，最后通过第二信号接口将第一高速差分信号和第一非高速差分信号传输至目标设备(从机设备)。本实施例中，在向第二光电转换引擎发送数据信息时，第二信号接口接收从机设备的第二高速差分信号和第二非高速差分信号，第二非高速差分信号通过第二信号转换单元进行转换得到第二串行差分信号，第二高速差分信号和第二串行差分信号通过第二驱动收发单元分别对应转换成多个第二光信号，多个第二光信号再经过第二波分复用器复用成第二单束光信号，再通过单传输光纤传输至第一波分复用器，第一波分复用器将第二单束光信号解复用成多个第二光信号至第一光电转换引擎。

参照图7和图8，在一些实施例中，第二驱动收发单元包括第三收发驱动IC120、第四收发驱动IC130，多个第二激光器210、多个第二光电二极管310(第二激光器210、第二光电二极管310的数量根据实际设计需求确定)。其中，第三收发驱动IC120分别与第二信号接口、对应的多个第二光电二极管310、对应的多个第二激光器210连接，第四收发驱动IC130分别与第二信号转换单元、对应的多个第二光电二极管310、对应的多个第二激光器210连接(本实施例中，图7中只分别对应连接的两个第二光电二极管310，图8中只分别给出对应连接的两个第二激光器210，但连接的具体数量可以根据实际设计需求确定)，第二信号转换单元的另一端与第二信号接口连接。参照图7，在第二光电转换引擎接收来自第二波分复用器的多个第一光信号时，多个第二光电二极管310工作，对应的多个第二光电二极管310与第三收发驱动IC120连接，用于将对应的多个第一光信号转换成第一高速差分信号，对应的多个第二光电二极管310与第四收发驱动IC130连接，用于将对应的多个第一光信号转换成第一串行差分信号，第一串行差分信号通过第二信号转换单元转换成第一非高速差分信号，第一高速差分信号和第一非高速差分信号通过第二信号接口传输至目标设备(从机设备)。参照图8，在第二光电转换引擎向第一光电转换引擎传输第二高速差分信号和第二非高速差分信号时，多个第二激光器210工作，第三收发驱动IC120与对应的多个第二激光器210连接，用于将第二高速差分信号转换为对应的多个第二光信号；第二信号转换单元用于将第二非高速差分信号转换为第二串行差分信号并传输至第四收发驱动IC130，第四收发驱动IC130与对应的多个第二激光器210连接，用于将第二串行差分信号转换成多个第二光信号，通过第二波分复用器将第二高速差分信号和第二非高速差分信号转换来的多个第二光信号复用成第二单束光信号后，通过单传输光纤传输至第一波分复用器，再经第一波分复用器将第二单束光信号解复用成多个第二光信号后传输至第一光电转换引擎中。

在一些实施例中，第一信号接口包括HDMI接口、DisplayPort接口、Type-C接口或USB接口中任一接口的公头端接口，第一信号转换单元包括集成有gearbox功能的第一信号转换IC，其中第一信号转换IC用于将第一非高速差分信号转换成第一串行差分信号，且用于将第二串行差分信号转换为第二非高速差分信号。第二信号转换单元包括集成有gearbox功能的第二信号转换IC，其中第二信号转换IC用于将第一串行差分信号转换为第一非高速差分信号，且用于将第二非高速差分信号转换为第二串行差分信号。

在一些实施例中，上述各个实施例中所述的第一非高速差分信号、第二非高速差分信号包括电源信号、热插拔信号和其他低速信号。上述任一实施例的多个第一光信号包括多个不同波长的光信号，多个第二光信号同样为多个不同波长的光信号，且多个第一光信号与多个第二光信号的数量一致，并且两两波长一致。对应的，多个第一激光器和多个第二激光器为数量一致且波长一致的激光器，在一些实施例中，第一激光器和多个第二激光器设置具有820nm、850nm、880nm、910nm、940nm、970nm和1000nm的7种波长的激光器，对应的第一光电二极管和第二光电二极管分别设置有7个，且第一光电二极管和第二光电二极管类型一致。

另外，在一些实施例中，由于第一光电转换引擎中的第一信号接口和第二光电转换引擎中的第二信号接口的供电可能不足以为其中的第一驱动收发单元和第二驱动收发单元等器件供电，因此还设置有第一外接电源接口和第二外接电源接口。其中，第一外接电源接口用于接收外部输入电压，为于第一光电转换引擎中的第一收发驱动IC100、第二收发驱动IC110和第一信号转换IC供电，第二外接电源接口用于接收外部输入电压，用于为第二光电转换引擎中的第三收发驱动IC120、第四收发驱动IC130和第二信号转换IC供电。

在一些实施例中，为了实现单传输光纤与第一波分复用器、第二波分复用器的快速可靠连接，本发明实施例单光纤装置还包括第一光纤适配器和第二光纤适配器；本实施例中，单传输光纤的两端均配置有适应于第一光纤适配器和第二光纤适配器的连接头，其中，第一光纤适配器的一端与第一波分复用器连接，第一光纤适配器的另一端通过设置在单传输光纤上的连接头与单传输光纤的一端连接。第二光纤适配器的一端第二波分复用器连接，第二光纤适配器的另一端通过设置在单传输光纤上的连接头与单传输光纤的另一端连接。其中，第一光纤适配器和第一光纤适配器可以是FC适配器、LC适配器或SC适配器或其他光纤适配器。

参照图9至图11，以下以一具体实施例说明本发明实施例一种单光纤传输装置的具体信号通信过程及其结构设计：

参照图9，本实施例中，第一信号接口500与源端设备连接，获取到第一高速差分信号和第一非高速差分信号，第一高速差分信号通过第一收发驱动IC100和对应数量的第一激光器200转换成对应的多个第一光信号。第一非高速差分信号经过第一信号转换IC400转换成第一串行差分信号后，第一串行差分信号经过第二收发驱动IC110和对应数量的第一激光器200转换成对应的多个第一光信号；由第一高速差分信号转换得到的多个第一光信号和第一串行差分信号转换得到的多个第一光信号均通过第一波分复用器600后，复用成第一单束光信号，第一单束光信号通过和第一波分复用器600连接的单传输光纤700，将第一单束光信号传输至第二波分复用器610，第二波分复用器610将第一单束光信号解复用成多个第一光信号，对应的多个第一光信号通过多个第二光电二极管310和第三收发驱动IC120转换成第一高速差分信号，对应的多个第一光信号在通过多个第二光电二极管310和第四收发驱动IC1300后，转换成第一串行差分信号，第一串行差分信号通过第二信号转换IC410转换成第一非高速差分信号，最后通过第二信号接口510将第一高速差分信号和第一非高速差分信号传输至目标设备(从机设备)。由于不同类型的信号接口(第一信号接口500和第二信号接口510)供电能力不同，为了满足第一收发驱动IC100、第二收发驱动IC110和第一信号转换IC400的供电需求，设置有第一外接电源接口800，用于接入外部输入电压为其提供工作电源。同理，为了满足第三收发驱动IC120、第四收发驱动IC130和第二信号转换IC410的供电需求，设置有第二外接电源接口810为其提供工作电源。本实施例中，电子设备间的有线连接通过单传输光纤700替换相关技术中的多线路连接(例如HDMI线连接、DisplayPort线连接、Type-C和USB线连接等)，不仅能够实现更远的传输距离，而且节省了数据信号的压缩、解压缩过程，保证了数据信号通信的时延低、失真率低。

参照图10，基于光路可逆原理，为了实现双向通信，在数据信号由第一信号接口500向第二信号接口510发送数据信息的同时，第二信号接口510的数据信号同样也能够向第一信号接口发送数据信息。本实施例中，第一光电转换引擎内，与第一收发驱动IC100、第二收发驱动IC110连接工作的是第一光电二极管300；第二光电转换引擎内，与第三收发驱动IC120、第四收发驱动IC130连接工作的是第二激光器210。本实施例中，第二信号接口与从机设备连接后，接收第二高速差分信号和第二非高速差分信号，第二高速差分信号与第二非高速差分信号经第二光电转换引擎、第二波分复用器610、单传输光纤700、第一波分复用器600和第一光电转换引擎的传输过程原理与上述实施例相互参照对应，在此不做赘述。第二高速差分信号和第二非高速差分信号最后经第一信号接口传输至主机设备，从而实现了双向通信。

同时参照图9至图11，图11为本发明实施例一种单光纤传输装置的一具体实施例实际使用结构示意图，需要说明的是，本发明实施例一种单光纤传输装置的具体结构不单单限定于实施例中所提供的具体结构，在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化仍属于本发明的保护范畴。本实施例中，将第一收发驱动IC100、第二收发驱动IC110、第一信号转换IC400、多个第一激光器200、多个第一光电二极管300(图11中多个第一激光器200和多个第一光电二极管300并列排布)、第一波分复用器600、第一外接电源接口800以及第一光纤适配器710同时固定设置在壳体900中，第一信号接口500嵌入设置在壳体900的一端，第一光纤适配器710嵌入设置在壳体1000的另一端。第三收发驱动IC120、第四收发驱动IC130、第二信号转换IC410、多个第二光电二极管310多个第二激光器210(图11中多个第一光电二极管310和多个第二激光器200并列排布)、第二波分复用器610、第二外接电源接口810以及第二光纤适配器720同时固定设置在壳体1000中，第二信号接口510嵌入设置在壳体1000的一端，第二光纤适配器720嵌入设置在壳体1000的另一端。单传输光纤700的两端均设置有跳线，通过两端的跳线分别与第一光纤适配器710和第二光纤适配器720连接。

参照图12，本发明实施例还提供了一种单光纤传输系统，其包括，主机设备、从机设备以及上述任一实施例中所述的单光纤传输装置；其中，主机设备、单光纤传输装置、从机设备依次连接。其传输数据信号的过程原理与上述实施例中单光纤传输装置传输数据信号的过程原理相互参照对应，在此不做赘述。

具体的结合图9至图11，本实施例中，通过第一信号接口500与主机设备连接，将第二信号接口510与从机设备连接。通过采用单光纤传输装置连接主机设备和从机设备，能够实现主机设备到从机设备的数据传输，同时还能实现从机设备到主机设备的数据传输，不仅实现能够长距离连接主机设备和从机设备，而且在数据信号传输过程中，实现了时延低、失真率低的效果。

在一些实施例中，主机设备包括电脑主机，从机设备包括显示器。

参照图13，本发明实施例还提供了一种单光纤信号传输方法，其包括：

主机设备端执行以下步骤：

S100、获取主机设备发送的第一高速差分信号和第一非高速差分信号；

S200、将第一高速差分信号和第一非高速差分信号分别转换为对应的多个第一光信号；

S300、将多个第一光信号复用成第一单束光信号并传输；

S400、接收第一单束光信号，并将第一单束光信号解复用成多个第一光信号；

S500、将多个第一光信号转换成第一高速差分信号和第一非高速差分信号并传输至从机设备。

其中，步骤S100至步骤S300在主机设备端执行，步骤S400和步骤S500在从机设备端执行。

在一些实施例中，在执行上述步骤S100至步骤S500的同时，还包括步骤：

S600、获取从机设备发送的第二高速差分信号和第二非高速差分信号；

S700、将第二高速差分信号和第二非高速差分信号分别转换为对应的多个第二光信号；

S800、将多个第二光信号复用成第二单束光并传输；

S900、接收第二单束光信号，并将第二单束光信号解复用成多个第二光信号；

S1000、将多个第二光信号转换成第二高速差分信号和第二非高速差分信号并传输至主机设备。

在一些实施例中，步骤S200具体包括：将第一非高速差分信号转换成第一串行差分信号，再分别将第一高速差分信号和第一串行差分信号分别转换成对应的多个所述第一光信号。步骤S700具体包括：将第二非高速差分信号转换成第二串行差分信号，再分别将第二高速差分信号第二串行差分信号分别转换成对应的多个第二光信号。

在一些实施例中，步骤S500具体包括：将多个第一光信号分别转换成对应的多个第一高速差分信号和第一串行差分信号，再将第一串行差分信号转换成第一非高速差分信号，最后将第一高速差分信号和第一非高速差分信号传输至所述从机设备。步骤S1000具体包括：将多个第二光信号分别转换成对应的多个第二高速差分信号和第二串行差分信号，再将第二串行差分信号转换成第二非高速差分信号，最后将第二高速差分信号和第二非高速差分信号传输至主机设备

本发明实施例中一种单光纤信号传输方法，其实现的过程原理与上述实施例中单光纤传输装置实现的过程原理相互参照对应，在此不做赘述。

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。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (16)

1.一种单光纤传输装置，其特征在于，包括：

第一光电转换引擎，用于分别将第一高速差分信号和第一非高速差分信号均转换为多个第一光信号；

第一波分复用器，与所述第一光电转换引擎连接，用于将多个所述第一光信号进行复用成第一单束光信号并传输；

单传输光纤，所述单传输光纤的一端与所述第一波分复用器连接，用于传输所述第一单束光信号；

第二波分复用器，与所述单传输光纤的另一端连接，用于将所述第一单束光信号解复用成多个所述第一光信号；

第二光电转换引擎，与所述第二波分复用器连接，用于将多个所述第一光信号转换成所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号。

2.根据权利要求1所述的单光纤传输装置，其特征在于，所述第二光电转换引擎还用于将第二高速差分信号和第二非高速差分信号转换为多个第二光信号；

所述第二波分复用器还用于将多个所述第二光信号复用成第二单束光信号；

所述单传输光纤还用于传输所述第二单束光信号；

所述第一波分复用器还用将所述第二单束光信号解复用成多个所述第二光信号；

所述第一光电转换引擎还用于将多个所述第二光信号转换为所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号。

3.根据权利要求2所述的单光纤传输装置，其特征在于，所述第一光电引擎包括：

第一信号接口，用于传输所述第一高速差分信号、所述第一非高速差分信号、所述第二高端差分信号和所述第二非高速差分信号；

第一信号转换单元，与所述第一信号接口连接；用于将所述第一非高速差分信号转换为第一串行差分信号，且用于将所述第二串行差分信号转换为第二非高速差分信号；

第一驱动收发单元，分别与所述第一信号接口、所述第一信号转换单元、所述第一波分复用器连接；用于将所述第一高速差分信号和所述第一串行差分信号分别对应转换为多个所述第一光信号，且用于将多个所述第二光信号对应转换为所述第二高速差分信号和所述第二串行差分信号。

4.根据权利要求3所述的单光纤传输装置，其特征在于，所述第二光电转换引擎包括：

第二驱动收发单元，与所述第二波分复用器连接；用于将多个所述第一光信号转换成所述第一高速差分信号和所述第一串行差分信号，且用于将所述第二高速差分信号和所述第二串行差分信号转换为多个所述第二光信号；

第二信号转换单元，与所述信号接收单元连接；用于将所述第一串行差分信号转换为所述第一非高速差分信号，且用于将所述第二非高速差分信号转换为所述第二串行差分信号；

第二信号接口，分别与所述第二驱动收发单元、所述第二信号转换单元连接，用于传输所述第一高速差分信号、所述第一非高速差分信号、所述第二高端差分信号和所述第二非高速差分信号。

5.根据权利要求2至4任一项所述的单光纤传输装置，其特征在于，所述第一信号转换单元包括集成有gearbox功能的第一信号转换IC；所述第一信号转换IC用于将所述第一非高速差分信号转换为所述第一串行差分信号，且用于将所述第二串行差分信号转换为第二非高速差分信号；

所述第二信号转换单元包括集成有gearbox功能的第二信号转换IC；所述第二信号转换IC用于将所述第一串行差分信号转换为所述第一非高速差分信号，且用于将所述第二非高速差分信号转换为所述第二串行差分信号。

6.根据权利要求4所述的单光纤传输装置，其特征在于，所述第一驱动收发单元包括第一收发驱动IC、第二收发驱动IC、多个第一激光器和多个第一光电二极管；

其中，所述第一收发驱动IC分别与所述第一信号接口、对应的多个所述第一激光器、对应的多个所述第一光电二极管连接；用于将所述第一高速差分信号转换为对应的多个所述第一光信号，且用于将多个所述第二光信号转换为所述第二高速差分信号；

所述第二收发驱动IC分别与所述第一信号转换单元、对应的多个所述第一激光器、对应的多个所述第一光电二极管连接；用于将所述第一串行差分信号转换为对应的多个所述第一光信号，且用于将对应的多个所述所述第二光信号转换为所述第二串行差分信号。

7.根据权利要求6所述的单光纤传输装置，其特征在于，所述第二驱动收发单元包括第三收发驱动IC、第四收发驱动IC、多个第二光电二极管和多个第二激光器；

其中，多个所述第二光电二极管的一端、多个所述第二激光器的一端均与所述第二波分复用器连接；

所述第三收发驱动IC分别与所述第二信号接口、对应的多个所述第二光电二极管的另一端、对应的多个所述第二激光器连接；用于将对应的多个所述第一光信号转换为所述第一高速差分信号，且用于将所述第二高速差分信号转换为多个所述第二光信号；

所述第四收发驱动IC分别与所述第二信号转换单元、对应的多个所述第二光电二极管的另一端、对应的多个所述第二激光器的另一端连接；用于将对应的多个所述第一光信号转换为所述第一串行差分信号，且用于将所述第二串行差分信号转换为多个所述第二光信号。

8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的单光纤传输装置，其特征在于，还包括：

第一外接电源接口，所述第一外接电源接口用于接收外部输入电压，并为所述第一光电转换引擎供电；

第二外接电源接口，所述第二外接电源接口用于接收外部输入电压，并为所述第二光电转换引擎供电。

9.根据权利要求8所述的单光纤传输装置，其特征在于，还包括：

第一光纤适配器，所述第一光纤适配器的一端与所述第一波分复用器的一端连接，所述第一光纤适配器的另一端与所述单传输光纤的一端连接；

第二光纤适配器，所述第二光纤适配器的一端与所述单传输光纤的另一端连接，所述第二光纤适配器的另一端与所述第二波分复用器的一端连接。

10.根据权利要求4、6或7所述的单光纤传输装置，其特征在于，所述第一信号接口、所述第二信号接口包括HDMI接口、DisplayPort接口、Type-C接口或USB接口中任一接口对应的两端的接口。

11.一种单光纤传输的系统，其特征在于，包括主机设备、从机设备、和如权利要求1至10任一项所述的单光纤传输装置；

其中，所述主机设备、所述单光纤传输装置、所述从机设备依次连接。

12.根据权利要求11所述的应用于单光纤传输的系统，其特征在于，所述主机设备包括电脑主机；所述从机设备包括显示器。

13.一种单光纤信号传输方法，其特征在于，包括：

获取所述主机设备发送的第一高速差分信号和第一非高速差分信号；

将所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号分别转换为对应的多个第一光信号；

将多个所述第一光信号复用成第一单束光信号并传输；

接收所述第一单束光信号，并将所述第一单束光信号解复用成多个所述第一光信号；

将多个所述第一光信号转换成所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号并传输至所述从机设备。

14.根据权利要求13所述的单光纤信号传输方法，其特征在于，所述方法执行同时还包括：

获取所述从机设备发送的第二高速差分信号和第二非高速差分信号；

将所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号分别转换为对应的多个第二光信号；

将多个所述第二光信号复用成第二单束光并传输；

接收所述第二单束光信号，并将所述第二单束光信号解复用成多个所述第二光信号；

将多个所述第二光信号转换成所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号并传输至主机设备。

15.根据权利要求14所述的单光纤信号传输方法，其特征在于，所述将所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号分别转换为对应的多个第一光信号包括：

将所述第一非高速差分信号转换成第一串行差分信号，再分别将所述第一高速差分信号和所述第一串行差分信号分别转换成对应的多个所述第一光信号；

所述将所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号分别转换为对应的多个第二光信号包括：

将所述第二非高速差分信号转换成第二串行差分信号，再分别将所述第二高速差分信号所述第二串行差分信号分别转换成对应的多个所述第二光信号。

16.根据权利要求15所述的单光纤信号传输方法，其特征在于，所述将多个所述第一光信号转换成所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号传输至所述从机设备包括：

将多个所述第一光信号分别转换成对应的多个所述第一高速差分信号和所述第一串行差分信号，再将所述第一串行差分信号转换成所述第一非高速差分信号，最后将所述第一高速差分信号和所述第一非高速差分信号传输至所述从机设备；

所述将多个所述第二光信号转换成所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号并传输至主机设备包括：

将多个所述第二光信号分别转换成对应的多个所述第二高速差分信号和所述第二串行差分信号，再将所述第二串行差分信号转换成所述第二非高速差分信号，最后将所述第二高速差分信号和所述第二非高速差分信号传输至所述主机设备。

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