專利名稱：分配在光纖傳輸線上傳播的信號的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及光纖設備，更確切地說，涉及分離在光纖傳輸線上傳 播的信號的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
由于在光纖傳輸線上能獲得通常較高的抗擾性、更大的信號帶寬和較 低的信號衰減特性，所以光纖傳輸線經常被用于傳播電子系統(tǒng)中的信號。 光纖傳輸線一般也比容量相當的金屬導體更細和更輕。因此光纖傳輸線被 廣泛地用在電信上，以及用在其他相關領域。在所選擇的光纖系統(tǒng)中，希望允許單獨的光纖輸入線被耦接到多個光 纖輸出線，這樣在所述光纖輸入線上傳輸的信號可同時被耦接到每一個光 纖輸出線的光纖設備存取。例如，在使用星形網絡拓樸或總線拓樸的局域 網系統(tǒng)中，必須從主計算機到多個計算機節(jié)點細分和傳播光信號。因此， 配置成以把輸入信號分成多個輸出信號的光纖分離器可用來把所述輸出信 號提供給每一個節(jié)點。在一個已知的光纖分離器中，通過把所述光纖輸出線的端部繞所述光 纖輸入纖維的端部互相纏繞形成所述光纖輸入線和多個光纖輸出線之間的 耦接，把各自的端部熱熔在一起形成信號混合區(qū)。雖然上述制作方法實施 起來相對比較簡單，但在制作具有 一致水平性能的光纖分離器中會遇到相 當大的困難。例如，由于所述信號混合區(qū)的長度取決于在熱熔過程中發(fā)生 的纖維的扭拉量，那么在制作期間相當大的變化會被引入所述分離器，這 會導致高的廢品率，這樣增加了所述分離器的單位總成本。因此需要克服以前工藝系統(tǒng)的缺點的光纖系統(tǒng)和方法。特別是需要避 免了以前工藝的光纖分離器的缺點的光纖分離器。發(fā)明內容本發(fā)明包括用于分配在光纖傳輸線上傳播的信號的方法和系統(tǒng)。 一方面，光纖通信系統(tǒng)包括可用于發(fā)送光信號的發(fā)送器和至少一個可用于接收 光信號的接收器。光纖分離器組件包括第一光纖，所述第一光纖被耦接到 所述發(fā)送器、 一個或多個第二光纖，所述第二光纖鄰近所述第一光纖并被 耦接到所述一個或多個接收器。所述第一光纖和所述一個或多個第二光纖 的各自的終端與凹面反光鏡隔開，其中所述凹面反光鏡可用于接收來自所 述第一光纖的光信號并向所述一個或多個第二光纖反射所述光信號。
下面參照以下附圖詳細地描述本發(fā)明的實施例。圖1是根據本發(fā)明的實施例的光纖通信系統(tǒng)的部分立體圖； 圖2是沿圖1的軸2-2看到的光纖分離器組件的光纖束的平面圖； 圖3是根據本發(fā)明的另 一實施例的光纖分離器組件的部分立體圖； 圖4是根據本發(fā)明的另一實施例的和圖1的光纖分離器組件一起使用的凹面反光鏡的平面圖；.圖5是根據本發(fā)明的又一實施例描述分配在光纖傳輸線上傳播的光信號的流程圖；和圖6是具有 一個或多個本發(fā)明的公開實施例的航空器的側面正視圖。
具體實施方式
本發(fā)明涉及分配在光纖傳輸線上傳播的信號的系統(tǒng)和方法。在以下描 述中和在圖1到圖.6中闡述了本發(fā)明的某些實施例的許多特定細節(jié)以完全 理解這些實施例。然而，本領域內的熟練人員將理解本發(fā)明可具有另外的 實施例，或在沒有以下描述中所描述的一個或多個細節(jié)的情況下實施本發(fā) 明。圖1是根據本發(fā)明的實施例的光纖通信系統(tǒng)10的部分立體圖。系統(tǒng) 10包括光纖分離器組件，所述光纖分離器組件具有包括設置在中心的發(fā)射 纖維14和定位于鄰近發(fā)射纖維14的一個或多個接收纖維16。發(fā)射纖維 14和一個或多個接收纖維16可包括具有石英玻璃核心材料的光纖維，或 它們可包括由聚合核心材料或任何其他的合適材料形成的光纖維。在任何 情況下，發(fā)射纖維14和一個或多個接收纖維16可被合適地包覆覆蓋層以 在光纖束13中提高所述纖維的內部反射率并使串擾效果降到最低。光纖分離器組件12也包括凹面反光鏡18，凹面反光鏡18與發(fā)射纖維 14和一個或多個接收纖維16的各自終端隔開預定的距離f，所述距離f可 是反光鏡18的焦距。反光鏡18 —般沿著光軸20定位，該光軸20沿發(fā)射 纖維14的軸延伸。在一個特定的實施例中，光軸20是光纖束13的對稱 軸。系統(tǒng)10還包括有效耦接到發(fā)射纖維14的發(fā)送器22。發(fā)送器22可被 配置成以接收輸入信號和調制該輸入信號從而產生包括例如調幅(AM ) 波形、調頻(FM)波形或數字脈沖調碼(PCM)信號的輸出信號。發(fā)送 器22還包括發(fā)射光源，所述發(fā)射光源可用于從所述調制信號產生光信號 用于輸出到發(fā)射纖維14。因此，所述發(fā)射光源可包括發(fā)光二極管 (LED)。合適的LED可包括例如在近似大約850納米(nm)、 1310nm和 1550nm波長處產生光輸出信號的那些LED,這取決于所選擇的LED的材 料成分。另外，所述發(fā)射光源可包括激光二極管，所述激光二極管一般在 近似大約1310nm、 1550nm和1625nm的波長處產生光輸出信號，這取決 于所選擇的特定激光二極管的結構。其他可被用來產生所述光信號的合適 的發(fā)射光源也是可以利用的。另外，發(fā)射光源的合適的備用實施例是可以 利用的，所述發(fā)射光源在所述光譜的其他部分是發(fā)射的，它可提供寬帶或 單色的光信號。系統(tǒng)10也包括一個或多個接收器24，接收器24有效耦接到接收纖維 16。接收器24可用于檢測從發(fā)送器22接收的光信號，并解調所述光信 號。雖然有其他合適的光學探測設備，但使用光設備例如P-型本征的n-型 (PIN) 二極管或雪崩光電二極管可檢測所述光信號。被解調的光信號然 后可被轉化為合適的輸出信號。雖然系統(tǒng)10的在前描述包括發(fā)送器22和 接收器24，發(fā)送器22和接收器24可用于發(fā)送和接收具有信息量的光信 號，但其它的結構也是可能的。例如，在一個特定的實施例中，由發(fā)送器 22產生的光信號是沒有調制的信號，所述沒有調制的信號可用于把光能以 希望的強度提供給被選擇的組件。對應的接收器24然后可被定位在所選 擇的組件上并可分配所述光能以給所選擇的組件提供所希望水平的照明 度。例如，發(fā)送器22可包括發(fā)射光源，例如LED、激光二極管，或其他 合適的設備，同時接收器24包括光擴散器、透鏡，或其他合適的光分配 設備。因此，系統(tǒng)10可被用于從所述發(fā)射光源傳遞光能并把所述光能分配給4義表板、地板照明系統(tǒng)，或其他相似的照明系統(tǒng)。仍參照圖1，現在將描述系統(tǒng)10的操作。調制過或未調制的光能由發(fā)送器22產生并被傳送到發(fā)射纖維14。所述光能從發(fā)射纖維14的終端投射 被傳送的光信號(例如，脈沖、光束等)并使之進入凹面反光鏡18。凹面 反光鏡18反射被傳送的光信號26，使得一族被反射的光信號28被指向接 收纖維16上。被反射的光信號28然后沿接收纖維16被傳送到接收器 24。由于這族被反射的光信號28可均勻地照亮接收纖維16，每一個接收 纖維16可接收被凹面反光鏡18反射的近似相等部分的光能。在一個特定 的實施例中，反光鏡18適合于提供近似均勻的、近似平行的反射信號 28。圖2是沿圖1的軸2-2看到的光纖分離器組件12的光纖束13的平面 圖。發(fā)射纖維14和接收纖維16可被布置成密集的構型，使得組件12的 各自的光纖14和16形成相對密集陣列的光纖。另外，發(fā)射纖維14和接 收纖維16可被布置成其他布局，例如矩形密集陣列，或任何其他希望的 布局。光纖14和16的表面部分30可被合適地處理以提高通過反光鏡18 從發(fā)射纖維14到接收纖維16的光能傳送。例如，可用光學拋光表面部分 30以使通過光折射或其他的光學相差引起的損失最小化。圖3是根據本發(fā)明的另一實施例的光纖分離器組件40的部分立體 圖。組件40包括光纖束41，光纖束41包括設置在中心的發(fā)射纖維14, 設置在中心的發(fā)射纖維14把光能向外投向凹面反光鏡18 (如圖1所示)。 一個或多個接收纖維被定位于鄰近發(fā)射纖維14，所述接收纖維可包括接收 纖維16，如前所述。在光纖束41內的其他接收纖維可被布置成以提供希 望的光信號衰減度。例如，第一接收纖維42配置成具有第一光信號衰減 器43,而第二接收纖維44配置成具有第二光信號衰減器45，第二光信號 衰減器45提供比第一光信號衰減器43更大的信號衰減。而且，第三接收 纖維46可配置成具有第三光信號衰減器47,第三光信號衰減器47甚至提 供比第一光信號衰減器43和第二光信號衰減器45更大的信號衰減。在一 個特定實施例中，通過用光衰減涂層選擇性地處理的第一、第二和第三接 收纖維42、 44和46的終端形成第一、第二和第三光信號衰減器43、 45 和47以實現所希望的光信號衰減度。另外，可把光信號衰減器43、 45和 47可拆卸地耦接到接收纖維42、 44和46的終端。雖然圖3表示接收第一、第二和第三光信號衰減器43、 45和47的三個光纖，但是應當理解少 于三個或多于三個的接收纖維可配置成具有光信號衰減器。圖4是根據本發(fā)明的另一實施例的和圖1的光纖分離器組件12 —起 使用的凹面反光鏡50的平面圖。凹面反光鏡50包括第一反射部分52，第 一反射部分52提供第一光反射率、第二反射部分54,第二反射部分54提 供比第一光反射率小的第二光反射率。第二反射部分54被合適地定位于 反光鏡50上以把大致較小的光能反射到選擇的接收纖維16 (在圖1中也 示出)。因此，與由從第一反射部分52接收反射信號的纖維16接收的照 明度相比，從第二反射部分54指向所選擇的接收纖維16的被反射信號28 (也示于圖1 )通常以減小的水平照亮接收纖維16。雖然單獨一個反射部 分54被示于圖4中，但是應當理解具有不同反射率的附加反射部分也可 被定位在凹面反光鏡50上。圖5是根據本發(fā)明的又一實施例將被用來描述分配在光纖傳輸線上傳 播的光信號的方法60的流程圖。在程序塊62中，光纖束被定位于凹面反 光鏡附近。所述凹面反光鏡一般被沿著發(fā)射纖維的對稱軸定位于所述光纖 束內(這會和所述光纖束自身的對稱軸重合)，并與所述光纖的表面部分 隔開預定的距離。在程序塊64中，光信號被傳送到所述光纖束中所選擇 的發(fā)射纖維。所述光信號可以是調制的光信號，或可以是未被調制的光信 號，如以前所述。在特定的實施例中，所選擇的發(fā)射纖維是所述光纖束中 設置在中心的纖維。在程序塊66中，所述光信號被投射到所述凹面反光 鏡上。在程序塊68中，所述光信號從所述反光鏡被反射使得所述光纖束 中的一個或更多接收纖維被反射的光能照亮。因此，所述光信號被分配到 一個或更多接收纖維。在程序塊70中，所分配的光信號被傳送到接收 器。如果所述光信號被調制了，那么該光信號可被所述接收器合適地檢測 到和解調。根據本發(fā)明所述方法和儀器的實施例可被并入許多種的不同系統(tǒng)中。 現在特別的參照圖6，表示具有一個或多個本發(fā)明的公開實施例的航空器 300的側面正視圖。航空器300 —般包括在所述相關的技術中已知的許多 組件和子系統(tǒng)，為了筒潔將不詳細地描述它們。例如，航空器300 —般包 括一個或更多的推進裝置302，推進裝置302被耦接到機翼組件304，或 另外地被耦接到機身306甚至航空器300的其他部分。另外，航空器300也包括被耦接到機身306的尾翼組件308和著陸組件310、飛行控制系統(tǒng) 312 (在圖6中未示出)以及多個其他的電氣、^U成和機電系統(tǒng)，所述電 氣、機械和機電系統(tǒng)共同地實現對航空器300的操作所必需的各種任務。仍然參照圖6,航空器300可包括根據本發(fā)明的一個或更多的光信號 分配系統(tǒng)314的實施例。例如，所述各種^^開實施例可被用在飛行控制系 統(tǒng)314、航空器檢測系統(tǒng)、照明系統(tǒng)或航空器300的任何其他希望的部 分。航空器300 —般代表商業(yè)客機，它包括例如可從伊利諾斯州的芝加哥 波音公司獲得的737、 747、 757、 767和777商業(yè)客機。在另一實施例 中，本發(fā)明也可被并入其他類型的飛行器中。該飛行器的例子包括有人駕 駛或無人駕駛的軍用航空器、旋轉翼航空器，甚至彈道飛行器，這更完全 地圖示在各種描述性的書籍中，例如從英國的Coulsdon Surrey的簡氏信息 集團有限公司獲得的簡氏世界航空器。通過已經圖示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選和備用的實施例，如上所述，在 不背離本發(fā)明的精髓和范圍的情況下可做許多改變。因此，本發(fā)明的范圍不被這些優(yōu)選和備用的實施例的公開內容所限制。而是，應當通過參照附 屬的權利要求完全地確定本發(fā)明。
權利要求
1.一種光纖通信系統(tǒng)，包括發(fā)送器，所述發(fā)送器可用于發(fā)送光信號；至少一個接收器，所述接收器可用于接收光信號；和光纖分離器組件，所述光纖分離器組件包括凹面反光鏡和光纖束，所述光纖束包括第一光纖，所述第一光纖被耦接到所述發(fā)送器、一個或多個第二光纖，所述第二光纖鄰近所述第一光纖并被耦接到至少一個接收器，其中所述第一光纖和所述一個或多個第二光纖的各自的終端與所述凹面反光鏡隔開，所述凹面反光鏡可用于接收來自所述第一光纖的光信號并向所述一個或多個第二光纖反射所述光信號。
2. 如權利要求1的系統(tǒng)，其中，所述凹面反光鏡還包括焦距，所述 第一光纖被定位于鄰近所述焦距。
3. 如權利要求1的系統(tǒng)，其中，所述光纖束具有對稱軸，其中所述 第 一光纖的終端大約沿所述對稱軸設置。
4. 如權利要求3的系統(tǒng)，其中，所述光纖束還包括所述第一光纖和 一個或多個第二光纖的密集布局。
5. 如權利要求1的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個第二光纖的至少一 些終端還包括光信號衰減器。
6. 如權利要求1的系統(tǒng)，其中，所述凹面反光鏡還包括具有第一光 反射率的第一反射部分和具有不同于所述第一光反射率的第二光反射率的 第二反射部分。
7. 如權利要求1的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)送器可用于產生調制光信 號，所述接收器配置成以解調被調制的光信號。
8. —種分配在光纖傳輸線上傳播的信號的方法，包括 將光纖束定位于凹面反光鏡附近，所述光纖束包含第一光纖和至少一個第二光纖；:fc光信號傳送到所述光纖束中的第一光纖；把所述光信號投射到所述凹面反光鏡；和從所述凹面反光鏡反射所述光信號到所述至少一個第二光纖的至少一 部分上。
9.如權利要求8的方法，其中，將光纖束定位于凹面反光鏡附近還士4
10. 如權利要求8的方法，其中，把光信號傳送到所述第一光纖還包 括把調制的光信號傳送到所述第 一光纖。
11. 如權利要求10的方法，其中，把調制的光信號傳送到所述第一 光纖還包含傳送調幅(AM)波形、調頻(FM)波形和數字脈沖調碼(PCM)波形中的一個。
12. 如權利要求10的方法，其中，把調制的光信號傳送到所述第一 光纖還包括用合適配置的接收器解調被調制的光信號。
13. 如權利要求8的方法，其中，把所述光信號投射到所述凹面反光 鏡上還包括把所述光信號的第 一部分投射到具有第 一反射率的第 一反射部 分和把所述光信號的第二部分投射到具有第二反射率部分，其中所述第一 反射率不同于所述第二反射率。
14. 如權利要求8的方法，還包括選擇性地衰減從所述凹面反光鏡反 射的光信號。
15. 如權利要求8的方法，其中，將光纖束定位于凹面反光鏡附近還 包括將具有密集布局的纖維的光纖束定位于凹面反光鏡附近。
16. —種宇航飛行器，包含 機身；可操作地耦接到所述機身的機翼組件和尾翼；和 光纖通信系統(tǒng)，所述光纖通信系統(tǒng)定位在機身、所述機翼組件和尾翼 中的至少一個，所述系統(tǒng)包含發(fā)送器，所述發(fā)送器可用于發(fā)送光信號； 至少一個接收器，所述接收器可用于接收光信號；和 光纖分離器組件，所述光纖分離器組件包括凹面反光鏡和光纖束，所 述光纖束包括第一光纖，所述第一光纖被耦接到所述發(fā)送器、 一個或多個 第二光纖，所述第二光纖鄰近所述第一光纖并被耦接到至少一個接收器，其中所述第一光纖和所述一個或多個第二光纖的各自的終端與所述凹面反 光鏡隔開，所述凹面反光鏡可用于接收來自所述第一光纖的光信號并向所 述一個或多個第二光纖反射所述光信號。
17. 如權利要求16的宇航飛行器，其中，所述光纖束具有對稱軸，其中所述第 一光纖的終端大約沿所述對稱軸設置。
18. 如權利要求16的宇航飛行器，其中，至少一個或多個第二光纖的一些終端還包含光信號衰減器。
19. 如權利要求16的宇航飛行器，其中，所述凹面反光鏡還包括具 有第 一光反射率的第 一反射部分和具有不同于所述第 一光反射率的第二光 反射率的第二反射部分。
20. —種光纖分離器組件，包括 反光鏡；和光纖束，該光纖束包括發(fā)射光纖和鄰近所述發(fā)射光纖的一個或多個接 收光纖，其中所述發(fā)射光纖和一個或多個接收光纖的各自終端相對于所述 反光鏡被近似地對齊和可操作地定位，使得從所述發(fā)射光纖被發(fā)送的光信 號從所述反光鏡反射到所述一個或多個接收光纖。
21. 如權利要求20的組件，其中，每一個接收光纖包括接收終端， 其中所述發(fā)射光纖包括發(fā)射終端，所述接收終端和發(fā)射終端是近似共面 的。
22. 如權利要求20的組件，其中，所述光纖束具有對稱軸，其中所 述發(fā)射光纖的終端近似沿所述對稱軸設置。
23. 如權利要求20的組件，其中，所述反光鏡是凹面反光鏡。
24. 如權利要求20的組件，其中，所述凹面反光鏡還包括具有第一光反射率的第 一反射部分和具有第二光反射率的第二反射部分，該第二光 反射率不同于所述第一光反射率。
全文摘要
本發(fā)明公開了分配在光纖傳輸線上傳播的信號的方法和系統(tǒng)。在一個實施例中，光纖通信系統(tǒng)包括可用于發(fā)送光信號的發(fā)送器和至少一個可用于接收光信號的接收器。光纖分離器組件包括第一光纖，所述第一光纖被耦接到所述發(fā)送器、一個或多個第二光纖，所述第二光纖鄰近所述第一光纖并被耦接到所述一個或多個接收器。所述第一光纖和所述一個或多個第二光纖的各自的終端與凹面反光鏡隔開，其中所述凹面反光鏡可用于接收來自所述第一光纖的光信號并向所述一個或多個第二光纖反射所述光信號。
文檔編號G02B6/28GK101283301SQ200680037574
公開日2008年10月8日 申請日期2006年7月26日 優(yōu)先權日2005年8月9日
發(fā)明者弗蘭克·T·錢喬托 申請人:波音公司