本發(fā)明涉及通信，并且更具體地涉及用于經(jīng)由光纖來(lái)傳送信號(hào)的裝置和方法。

背景技術(shù)：

光通信是可以用以使用光纖將數(shù)據(jù)信號(hào)從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌鞯囊阎夹g(shù)。典型地，光發(fā)送器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，光信號(hào)形成載波。載波利用調(diào)制信號(hào)(即數(shù)據(jù))來(lái)調(diào)制，并然后沿著光纖傳輸?shù)浇邮掌鳎邮掌鲗⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換回電信號(hào)并恢復(fù)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

單根光纖可以被用來(lái)通過(guò)經(jīng)由光纖傳輸具有一定波長(zhǎng)范圍的輻射(如，寬帶輻射)，并且使用波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)將輻射劃分成離散的波長(zhǎng)或波段來(lái)傳輸大量的個(gè)體數(shù)據(jù)流或信道。單獨(dú)的數(shù)據(jù)流然后可以在每個(gè)波段內(nèi)傳輸。

為了恢復(fù)在光纖內(nèi)的一個(gè)數(shù)據(jù)流中(即，在一個(gè)波段中)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，有必要將來(lái)自光纖的數(shù)據(jù)流路由到接收器。一種已知的實(shí)現(xiàn)這個(gè)的方法是通過(guò)使用光分插復(fù)用器(OADM)，光分插復(fù)用器(OADM)將一個(gè)數(shù)據(jù)流路由離開(kāi)光纖，并且將另一個(gè)數(shù)據(jù)流路由到光纖中以利用空的波段。

使用已知的光分插復(fù)用器(OADM)102的系統(tǒng)100的示例被示意性地示于圖1中。在示例性的系統(tǒng)100中，波分復(fù)用被用來(lái)將通過(guò)光纖104的輻射劃分成四個(gè)離散的波段λ1、λ2、λ3和λ4。每個(gè)波段能夠攜帶單個(gè)數(shù)據(jù)流。

光纖光柵被形成于光纖104內(nèi)，在這個(gè)示例中，光纖光柵是光纖布拉格光柵(FBG)106。光纖布拉格光柵是可以被配置成反射特定波長(zhǎng)(或特定波段中)的輻射并且傳輸全部其它波長(zhǎng)的輻射的光學(xué)儀器。在圖1所示的示例中，F(xiàn)BG 106被配置成反射具有在波段λ4內(nèi)的波長(zhǎng)的輻射，并且傳輸全部其它輻射，包括具有在波段λ1、λ2和λ3內(nèi)的波長(zhǎng)的輻射。因此，當(dāng)在波段λ1、λ2和λ3中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流可以通過(guò)FBG 106沿著光纖104行進(jìn)時(shí)，在波段λ4中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流由FBG在數(shù)據(jù)流來(lái)的方向上沿著光纖反射回去。

所反射的輻射被饋送到第一光環(huán)行器108中，第一光環(huán)行器108將來(lái)自光纖104的所反射的輻射路由至接收器(未示出)。由OADM 102路由離開(kāi)光纖104的輻射被稱(chēng)為“下”路(“dropped”path)。因?yàn)樵诓ǘ桅?中的數(shù)據(jù)流已經(jīng)被從光纖104中去除，所以有可能將待傳輸?shù)男碌臄?shù)據(jù)流添加到波段λ4中(即，“上路(added path)”)。這通過(guò)調(diào)制在波段λ4中的載波并在FBG 106之后將其饋送入光纖104中來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了提供期望波長(zhǎng)(即，在波段λ4中)的載波，已知的系統(tǒng)100使用激光器(未示出)。來(lái)自激光器的期望波長(zhǎng)λ4的輻射被饋送到光纖104中，并且第二光環(huán)行器110在原傳輸方向上沿著光纖來(lái)路由輻射。

系統(tǒng)(諸如示例性的系統(tǒng)100)可以被定位在光纖通信網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處。這樣的通信網(wǎng)絡(luò)可以被安裝在飛機(jī)中，在飛機(jī)內(nèi)光纖網(wǎng)絡(luò)由于與電纜相比它們對(duì)電磁干擾的恢復(fù)力并且由于光纖一般比屏蔽電纜重量輕的事實(shí)而優(yōu)于電纜網(wǎng)絡(luò)。但是，為了讓網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠傳輸數(shù)據(jù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)需要本身耗電量就很大的激光源，并且可能需要主動(dòng)冷卻系統(tǒng)。將激光源安裝于飛機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處會(huì)抵消由較輕的線纜提供的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一方面提供了通信裝置，包括：光纖，沿著光纖能夠傳輸輻射；形成于光纖內(nèi)的光纖光柵，光纖光柵具有結(jié)構(gòu)并被配置成反射特定波長(zhǎng)的輻射；以及儀器，與光柵耦接并且被配置成可控地修改光柵的結(jié)構(gòu)，由此改變光柵反射輻射的波長(zhǎng)。

本發(fā)明的一方面提供了通信裝置，包括：光纖，沿著光纖能夠傳輸輻射；形成于光纖內(nèi)的光纖光柵，光纖光柵具有結(jié)構(gòu)并被配置成反射特定波長(zhǎng)的輻射；以及儀器，與光柵耦接并且被配置成接收數(shù)據(jù)信號(hào)并響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)信號(hào)可控地修改光柵的結(jié)構(gòu)，由此改變光柵反射輻射的波長(zhǎng)，從而響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)信號(hào)將信號(hào)編碼于特定波長(zhǎng)的輻射中。

通信裝置還可以包括：接收器，被配置成檢測(cè)由光纖光柵反射的特定波長(zhǎng)的輻射并且解譯在由光纖光柵反射的特定波長(zhǎng)的輻射中的編碼信號(hào)。

通信裝置還可以包括：接收器，被配置成檢測(cè)傳輸通過(guò)光纖光柵的特定波長(zhǎng)的輻射并且解譯在傳輸通過(guò)光纖光柵的特定波長(zhǎng)的輻射中的編碼信號(hào)。

儀器可以被配置成可控地調(diào)制光柵的結(jié)構(gòu)以調(diào)制光柵反射輻射的波長(zhǎng)，使得生成編碼信號(hào)。

裝置可以形成光纖網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。

節(jié)點(diǎn)還可以包括下列項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：被配置成將輻射引導(dǎo)離開(kāi)光纖的傾斜的光纖光柵和長(zhǎng)周期的光纖光柵。

節(jié)點(diǎn)還可以包括接收模塊，被配置成檢測(cè)被引導(dǎo)離開(kāi)光纖的輻射并且解譯在被引導(dǎo)離開(kāi)光纖的輻射中的通信信號(hào)。

由儀器接收的數(shù)據(jù)信號(hào)可以是通信信號(hào)。

通信信號(hào)的波長(zhǎng)和/或波長(zhǎng)帶可以不同于編碼信號(hào)的波長(zhǎng)和/或波長(zhǎng)帶。

儀器可以包括被配置成可控地對(duì)光纖光柵施加應(yīng)變的機(jī)械儀器。容納光纖光柵的光纖可以包括磁約束涂層，并且儀器可以被配置成生成能夠與涂層交互的可控磁場(chǎng)，由此修改光柵的結(jié)構(gòu)。

儀器可以包括與光纖光柵耦接的線圈，線圈被配置成響應(yīng)于施加于線圈的電流在光柵中引起應(yīng)變。

儀器可以包括被配置成可控地對(duì)光纖光柵施加壓力或振動(dòng)，或者可控地改變光纖光柵的和/或容納光柵的光纖的溫度的儀器。

可控地修改光柵的結(jié)構(gòu)可以包括可控地修改光纖光柵的光柵間距或光柵周期。

光纖光柵可以包括光纖布拉格光柵。

裝置可以被安裝于諸如飛機(jī)之類(lèi)的交通工具中。

本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了經(jīng)由光纖來(lái)傳輸信號(hào)的方法，所述方法包括：提供具有形成于其中的第一光纖光柵的光纖，第一光纖光柵具有結(jié)構(gòu)并被配置成反射特定波長(zhǎng)的輻射；以及操作與光柵耦接的儀器以操縱光柵的結(jié)構(gòu)，由此改變第一光柵反射輻射的波長(zhǎng)。光纖光柵可以包括光纖布拉格光柵。

本發(fā)明的一個(gè)方面提供了經(jīng)由光纖來(lái)傳輸信號(hào)的方法，所述方法包括：提供具有形成于其中的第一光纖光柵的光纖，第一光纖光柵具有結(jié)構(gòu)并被配置成反射特定波長(zhǎng)的輻射；接收數(shù)據(jù)信號(hào)，操作與光柵耦接的儀器以響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)操縱光柵的結(jié)構(gòu)，由此改變第一光柵反射輻射的波長(zhǎng)，從而響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)信號(hào)將信號(hào)編碼在特定波長(zhǎng)的輻射中。

該方法還可以包括：操作光源以沿著光纖朝第一光纖光柵傳輸輻射；并且在接收器處接收由第一光纖光柵反射的特定波長(zhǎng)的輻射。

該方法還可以包括：基于由光柵反射的輻射的波長(zhǎng)來(lái)解譯在接收器處接收自第一光纖光柵的信號(hào)。

該方法還可以包括：操作儀器以可控地調(diào)制光柵的結(jié)構(gòu)，從而調(diào)制光柵反射輻射的波長(zhǎng)以使得編碼信號(hào)被生成。

該方法還可以包括：操作光源以沿著光纖朝第一光纖光柵傳輸輻射；并且在接收器處接收傳輸通過(guò)第一光纖光柵的特定波長(zhǎng)的輻射。

該方法還可以包括：基于傳輸通過(guò)第一光纖光柵的輻射的波長(zhǎng)來(lái)解譯在接收器處接收自第一光纖光柵的信號(hào)。

該方法還可以包括：在第二光纖光柵處接收經(jīng)由光纖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)；其中對(duì)第一光纖光柵的結(jié)構(gòu)的操縱響應(yīng)于接收到所述數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)進(jìn)行。

本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了通信系統(tǒng)，包括：

如上所述的裝置；用于生成要沿著光纖傳輸?shù)妮椛涞墓庠?；以及接收器，被配置成接收由光纖柵極反射的輻射。該系統(tǒng)可以包括多于一個(gè)的裝置和/或多于一個(gè)的光源和/或多余一個(gè)的接收器。

光源和接收器可以位于光纖的第一端部處。光源可以是掃描波長(zhǎng)激光器，或者可以被配置成生成寬帶輻射。

使用光纖而不是屏蔽電纜來(lái)形成通信系統(tǒng)具有眾多優(yōu)點(diǎn)。光纖一般比屏蔽電纜小或輕。因此，在光通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)也可以更小和更輕。而且，可以在不使用用于生成特定波長(zhǎng)的輻射的激光源的情況下傳輸信號(hào)的節(jié)點(diǎn)可以比包括激光源的節(jié)點(diǎn)以更低的成本來(lái)生產(chǎn)。這樣的節(jié)點(diǎn)與需要激光源的節(jié)點(diǎn)相比還更輕且耗電量更小。如果在光網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)失效，則網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)工作，因?yàn)閭鬏斶M(jìn)出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)以不同的離散波段來(lái)攜帶。因而，本發(fā)明的實(shí)施例提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的其它特征根據(jù)下面的描述將會(huì)變得清楚。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1是包括已知的光分插復(fù)用器的光學(xué)系統(tǒng)的示例；

圖2是安裝在飛機(jī)中的光通信系統(tǒng)的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在光通信系統(tǒng)中被配置成用作接收器的節(jié)點(diǎn)的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的在光通信系統(tǒng)中被配置成用作接收器的節(jié)點(diǎn)的示意圖；

圖5A和圖5B是示出對(duì)光纖布拉格光柵施加應(yīng)變的效果的圖表；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在光通信系統(tǒng)中被配置成用作發(fā)送器的節(jié)點(diǎn)的示意圖；

圖7是用來(lái)操縱光柵的儀器的示意圖；

圖8是包括形成光通信系統(tǒng)的一部分的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的光纖的示意圖；

圖9A、圖9B和圖9C示出了用作發(fā)送器的節(jié)點(diǎn)的示例響應(yīng)；以及

圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的用于傳輸數(shù)據(jù)的方法的步驟的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的某些實(shí)施例在飛機(jī)上的光通信系統(tǒng)的背景下進(jìn)行描述。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，所描述的通信裝置、方法及系統(tǒng)可以安裝于飛機(jī)以外的系統(tǒng)中。例如，所描述的系統(tǒng)可以用于建筑物或其它交通工具中，諸如，機(jī)動(dòng)車(chē)。

參照附圖，圖2示出了安裝有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)構(gòu)造的光通信系統(tǒng)的飛機(jī)200。飛機(jī)200具有機(jī)身202及機(jī)翼204a和204b。駕駛艙206位于機(jī)身202的前端，并且尾翼(tail)208位于機(jī)身的后端。航空電子系統(tǒng)(示意性地示為210)位于駕駛艙206之內(nèi)或附近，并且被配置成與飛機(jī)200中的構(gòu)件通信并控制它們。

飛機(jī)200包括光通信系統(tǒng)，通過(guò)該光通信系統(tǒng)航空電子系統(tǒng)210能夠經(jīng)由光纖216和218與位于飛機(jī)200上的不同位置的節(jié)點(diǎn)212a-e和214a-c通信。在圖2所示的示例中，航空電子系統(tǒng)210經(jīng)由光纖216與節(jié)點(diǎn)212a-e通信，并且經(jīng)由光纖218與節(jié)點(diǎn)214a-c通信。在這個(gè)示例中，節(jié)點(diǎn)212a-e沿著機(jī)翼204a的長(zhǎng)度間隔開(kāi)，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，以測(cè)量諸如像機(jī)翼前緣的溫度、壓力或應(yīng)變之類(lèi)的參數(shù)。類(lèi)似地，在這個(gè)示例中，節(jié)點(diǎn)214a-c位于機(jī)身202的后端附近，并且可以各自包括被配置成測(cè)量與飛機(jī)相關(guān)的各種參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)傳感器，這些參數(shù)包括例如氣溫、燃油溫度、燃油液位、壓力、旋轉(zhuǎn)位置、線性位置、起落架載荷值及起落架應(yīng)變。節(jié)點(diǎn)212a-e和214a-c中的一個(gè)或多個(gè)可以包括個(gè)體傳感器，或者被用作用于傳輸數(shù)據(jù)的通信節(jié)點(diǎn)，這將在下文討論。

應(yīng)當(dāng)清楚，雖然圖2中所示的示例性通信系統(tǒng)包括2根光纖216和218以及8個(gè)節(jié)點(diǎn)212a-e和214a-c，但是安裝在飛機(jī)中的典型的通信系統(tǒng)很可能包括更多的節(jié)點(diǎn)和更多的光纖。但是，還應(yīng)當(dāng)清楚，這樣的系統(tǒng)可以包括更少的光纖和更少的節(jié)點(diǎn)。

圖2中所示的示例性通信系統(tǒng)被配置成通過(guò)將數(shù)據(jù)流調(diào)制到載波上而經(jīng)由光纖212、214來(lái)傳送數(shù)據(jù)流，這將在下文解釋。

調(diào)制是按照使得編碼信號(hào)可以在介質(zhì)(例如，輻射)中的另一個(gè)點(diǎn)處被提取或檢索的方式將信號(hào)(例如，圖案、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)流或信息)編碼到介質(zhì)上。

在這個(gè)示例中，輻射源(諸如，光源220)位于飛機(jī)200中的航空電子系統(tǒng)210附近。在某些實(shí)施例中，光源220是經(jīng)由光纖212和214兩者將寬帶光供應(yīng)給節(jié)點(diǎn)212a-e、214a-c的寬帶光源。在某些實(shí)施例中，輻射源220可以包括不同類(lèi)型的光源，諸如掃描波長(zhǎng)激光源，但是，一般地，通信系統(tǒng)需要能夠生成多個(gè)波長(zhǎng)的輻射的輻射源。還應(yīng)當(dāng)清楚，在這個(gè)示例中，雖然光源220位于飛機(jī)200的前部附近，靠近或者形成航空電子系統(tǒng)210的一部分，但是作為選擇，光源可以位于飛機(jī)上的其它地方。

可以設(shè)置單個(gè)光源220以生成用于通信系統(tǒng)內(nèi)的全部光纖的光。作為選擇，可以設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)光源，并且一起位于飛機(jī)200上，或者單獨(dú)位于飛機(jī)上的不同位置。有利的是，本文所描述的通信系統(tǒng)使得光源220或其它光源可以位于遠(yuǎn)離節(jié)點(diǎn)212、214的位置。因此，光源220可以位于例如飛機(jī)的保護(hù)區(qū)中，諸如航空電子設(shè)備艙(avionics bay)。通過(guò)將光源220安置于飛機(jī)200的其它電子系統(tǒng)所處的區(qū)域中，可以使用單個(gè)冷卻系統(tǒng)來(lái)冷卻多個(gè)電子構(gòu)件，而不是為每個(gè)電子構(gòu)件安裝冷卻系統(tǒng)。

在通信系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)212、214可以被配置成用作原始無(wú)源傳感器(被布置成測(cè)量例如溫度或壓力)、接收器、發(fā)送器，或者傳感器和/或接收器和/或發(fā)送器。現(xiàn)在將參照?qǐng)D3至圖9來(lái)討論可能在節(jié)點(diǎn)內(nèi)的傳輸和接收功能，圖3至圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例來(lái)構(gòu)造的通信系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)。

圖3和圖4示出了節(jié)點(diǎn)可以用作接收器的布置。圖3示出了具有纖芯(core)304和包層306的光纖302的一部分。光源308位于光纖302的端部，并且被配置成生成沿光纖傳輸?shù)膶拵Ч?白光)。光源308可以與圖2中所示的光源220相同。由光源308發(fā)射的寬帶光使用已知的波分復(fù)用(WDM)技術(shù)劃分成多個(gè)波段。在某些實(shí)施例中，可以使用粗WDM技術(shù)將寬帶光劃分成大約16至20個(gè)波段或信道。在其它實(shí)施例中，可以使用細(xì)WDM技術(shù)將寬帶光劃分成大約30個(gè)波段或信道。作為選擇，可以使用不同的WDM技術(shù)將光線劃分成不同數(shù)量的波段或信道。應(yīng)當(dāng)清楚，通過(guò)使用不同的WDM技術(shù)，來(lái)自光源308的寬帶光可以根據(jù)需要被劃分成更多的或更少的波段。為了清楚起見(jiàn)，在本實(shí)施例中，由光源308發(fā)射的光被劃分成4個(gè)波段。在每個(gè)個(gè)體波段內(nèi)的光可以充當(dāng)經(jīng)其可以傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的載波。

待沿著光纖302傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)調(diào)制到載波上。所產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)制的數(shù)據(jù)流然后可以沿著光纖302傳輸。在圖3和圖4所討論的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)流沿著光纖302在標(biāo)記為λ1和λ2的兩個(gè)波段內(nèi)傳輸，并且圖3和圖4所示的節(jié)點(diǎn)被配置為用作接收器。

在圖3所示的實(shí)施例中，示出了其中形成光纖光柵的節(jié)點(diǎn)300。在本實(shí)施例中，光柵是形成于光纖302的纖芯304內(nèi)的傾斜的光纖布拉格光柵(FBG)310。FBG可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)(諸如激光蝕刻或刻寫(xiě))創(chuàng)建于光纖中。一般地，F(xiàn)BG被配置成反射特定波長(zhǎng)(或特定波段)的輻射并且傳輸全部其它波長(zhǎng)的輻射。因此，當(dāng)白光沿著光纖在一個(gè)方向上行進(jìn)并到達(dá)FBG時(shí)，該白光的分量沿著光纖在相反的方向上反射回去。傾斜的FBG 310將光的分量(在該例中，在波段λ2中的光)反射離開(kāi)纖芯304并通過(guò)光纖302的包層306。在光纖302的相鄰處、附近或周?chē)慕邮掌?12接收反射的光，并且可以被用來(lái)從數(shù)據(jù)流中恢復(fù)數(shù)據(jù)。接收器312可以是用來(lái)檢測(cè)從例如飛機(jī)的航空電子設(shè)備艙或駕駛艙傳輸?shù)男盘?hào)的諸如光電二極管之類(lèi)的光電探測(cè)器。例如，所傳輸?shù)男盘?hào)可以是到特定構(gòu)件的指令，諸如打開(kāi)或關(guān)閉構(gòu)件。例如，作為選擇，所傳輸?shù)男盘?hào)可以被用來(lái)激活線內(nèi)開(kāi)關(guān)(in-line switch)。

圖4示出了根據(jù)替代實(shí)施例構(gòu)造的節(jié)點(diǎn)400，在該實(shí)施例中長(zhǎng)周期的FBG 402形成于光纖302的纖芯304內(nèi)。長(zhǎng)周期的FBG 402僅影響具有在特定波段內(nèi)的波長(zhǎng)的輻射(在該例中，在波段λ1中的光的分量)，并且傳輸全部其它波長(zhǎng)的輻射。來(lái)自光纖302的纖芯304的某些模式(“纖芯模式”)與來(lái)自包層306的模式(“包層模式”)耦接。結(jié)果，在波段λ1中的光的分量以及因此在該波段中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流被耦合到纖芯304之外，并且因此行進(jìn)到光纖302的包層306中。在光纖302的相鄰處、附近或周?chē)慕邮掌?04接收反射的光，并且可以被用來(lái)從數(shù)據(jù)流中恢復(fù)數(shù)據(jù)。如同接收器312那樣，接收器404可以是用來(lái)檢測(cè)從例如飛機(jī)的航空電子設(shè)備艙或駕駛艙傳輸?shù)男盘?hào)的諸如光電二極管或光電晶體管之類(lèi)的光電探測(cè)器。為了輔助輻射傳輸通過(guò)光纖302的包層306，涂層可以被施加于光纖的至少一部分。作為選擇，光纖302可以按照某種別的方式來(lái)處理，或者包層306的一部分可以被去除。

圖3和圖4中所示的布置展示了使用FBG如何允許光通信系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)被用作接收器。本發(fā)明還提供了節(jié)點(diǎn)可以借以用作發(fā)送器，使得數(shù)據(jù)可以在不使用激光源的情況下從節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臋C(jī)制。

FBG反射輻射的波長(zhǎng)由光柵的結(jié)構(gòu)或者更具體地由光柵的間距或周期來(lái)確定。例如通過(guò)增大或減小光柵間距來(lái)改變FBG的結(jié)構(gòu)改變了FBG反射輻射的波長(zhǎng)。FBG的結(jié)構(gòu)可以按照許多方式來(lái)改變或操縱。例如，改變FBG的溫度可以導(dǎo)致光柵間距改變，其結(jié)果是不同波長(zhǎng)的輻射將會(huì)被FBG反射。改變FBG的結(jié)構(gòu)的另一種方式是對(duì)FBG施加力或應(yīng)變，例如，通過(guò)使用機(jī)械設(shè)備施加拉伸或壓縮力來(lái)使光柵變形。通過(guò)這種方式，光柵間距被改變，導(dǎo)致光柵反射輻射的波長(zhǎng)改變。

改變FBG中的光柵間距對(duì)由FBG反射的輻射的波長(zhǎng)的影響示意性地示于圖5A和圖5B中。在圖5A中，F(xiàn)BG 502處于無(wú)應(yīng)變的形式，并且在該形式中，F(xiàn)BG反射具有波長(zhǎng)λ_a的輻射。圖5B示出了應(yīng)變下的FBG 502。在這種形式中，F(xiàn)BG 502反射具有與λ_a不同的波長(zhǎng)λ_b的輻射。因而，通過(guò)控制施加于FBG的應(yīng)變量，可以精確地控制由FBG反射的輻射的波長(zhǎng)。

圖6示出了本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)600可以被用來(lái)傳輸信號(hào)的實(shí)施例。在圖6所示的實(shí)施例中，F(xiàn)BG 602形成于光纖302的纖芯304內(nèi)。FBG 602被配置成反射具有在波段λ3內(nèi)的波長(zhǎng)的輻射，并且傳輸全部其它輻射，包括具有落在波段λ1、λ2和λ4之內(nèi)的波長(zhǎng)的輻射。

接收器604位于在光纖302的端部處的光源308的相鄰處或附近。如同以上所討論的，這種布置的優(yōu)點(diǎn)在于：光源308和接收器604可以位于彼此附近，例如，在遠(yuǎn)離節(jié)點(diǎn)的飛機(jī)的航空電子設(shè)備艙內(nèi)。

如同上述實(shí)施例一樣，在本實(shí)施例中的光源308被配置成生成寬帶光(例如，白光)。具有落在用來(lái)將數(shù)據(jù)流傳輸?shù)接米鹘邮掌鞯墓?jié)點(diǎn)的波段內(nèi)的波長(zhǎng)的光可以用數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)制。但是，具有落在波段λ3內(nèi)的波長(zhǎng)的光不用數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)制。相反，白光沿著光纖302傳輸?shù)紽BG 602，在FBG 602中，白光的在波段λ3內(nèi)的分量被反射。

用于操縱、修改或調(diào)制FBG 602的結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)或儀器606與FBG耦接。儀器606可以是適用于可控地修改或調(diào)制FBG 602的光柵間距的任何裝置，包括，但不限定于，機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備、電流感生線圈、馬達(dá)(諸如線性電磁馬達(dá))，或者用于生成磁場(chǎng)以與施加于光纖的含有FBG的部分的磁約束涂層交互的磁場(chǎng)源(諸如線圈、射頻(RF)發(fā)送器或微波發(fā)送器)。合適儀器606的示例在下文參照?qǐng)D7來(lái)討論。但是，一般地，儀器606及其對(duì)FBG 602的影響可以被精確地控制，并因此，可以精確地控制由FBG沿著光纖302反射回到接收器604的輻射的波長(zhǎng)。

使用圖6中所示的布置，具有特定波長(zhǎng)的信號(hào)可以由節(jié)點(diǎn)600傳輸?shù)浇邮掌?04。接收器604或者與接收器關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)或處理器可以用波長(zhǎng)的閾值或離散的波長(zhǎng)帶來(lái)編程，使得如果從節(jié)點(diǎn)600接收到在特定的閾值以上的或者落在特定的波長(zhǎng)帶內(nèi)的信號(hào)，則它可以被相應(yīng)地解譯。例如，具有落在閾值以上的波長(zhǎng)的所接收的信號(hào)可以被解譯為“1”或“ON”響應(yīng)，指示與該節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的特定構(gòu)件處于“ON”或活動(dòng)狀態(tài)。具有落在閾值以下的波長(zhǎng)的所接收的信號(hào)可以被解譯為“0”或“OFF”響應(yīng)，指示與該節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的特定構(gòu)件處于“OFF”或非活動(dòng)狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，可以使用一個(gè)或多個(gè)儀器來(lái)改變光柵的參數(shù)，或者以不同的方式來(lái)影響光柵。例如，在一種實(shí)施例中，儀器被配置成可控地對(duì)FBG施加壓力，由此調(diào)制光柵的結(jié)構(gòu)。在另一種實(shí)施例中，儀器被配置成可控地對(duì)FBG施加振動(dòng)，以調(diào)制光柵的結(jié)構(gòu)。在又一種實(shí)施例中，儀器被配置成可控地改變FBG的和/或容納FBG的光纖的溫度。改變FBG的溫度可以改變光柵的結(jié)構(gòu)。

圖7示出了本發(fā)明的儀器606是能夠?qū)?yīng)變施加于FBG 602的機(jī)械儀器的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，儀器606包括與FBG 602的一個(gè)端部處的光纖機(jī)械耦接的第一端部702以及與FBG的另一端部處的光纖機(jī)械耦接的第二端部704。儀器606包括與數(shù)據(jù)源(例如，電流源708)連接的線圈706。該布置與揚(yáng)聲器線圈布置類(lèi)似。當(dāng)電流被施加于線圈時(shí)，在儀器中感生出動(dòng)力，導(dǎo)致儀器的第一及第二端部702、704彼此相對(duì)移動(dòng)。這種移動(dòng)導(dǎo)致應(yīng)變被施加于FBG 602，由此修改光柵間距。

在另一種實(shí)施例中(未示出)，磁約束涂層被施加于FBG，或者被施加于光纖的容納FBG的部分。磁約束材料在它們經(jīng)受磁場(chǎng)時(shí)改變它們的形狀或尺寸。儀器包括用于生成磁場(chǎng)的裝置，諸如射頻(RF)發(fā)送器或微波發(fā)送器?？煽卮艌?chǎng)被生成，并且在FBG被定位在磁場(chǎng)中時(shí)，磁約束涂層改變它的形狀，導(dǎo)致FBG的結(jié)構(gòu)被修改。通過(guò)精確地控制磁場(chǎng)的強(qiáng)度(例如，通過(guò)控制供應(yīng)的電壓或電流)，可以精確地控制在FBG上引起的應(yīng)變，并因此控制FBG的光柵間距的變化。

圖8示出了本發(fā)明的光源308連同接收器800一起位于光纖302的一端的實(shí)施例。4個(gè)FBG被形成于光纖302的纖芯304內(nèi)。FBG 802和FBG 804與上述的FBG 602類(lèi)似之處在于:它們的結(jié)構(gòu)可以分別通過(guò)儀器806和808可控地操縱。FBG 802被配置成反射具有落在波段λ4內(nèi)的波長(zhǎng)的光，并且FBG 804被配置成反射具有落在波段λ3內(nèi)的波長(zhǎng)的光。傾斜的FBG 810與上述的傾斜的FBG 310類(lèi)似，并且被配置成使具有落在波段λ2內(nèi)的波長(zhǎng)的光朝接收器812反射。長(zhǎng)周期的FBG 814與上述的長(zhǎng)周期的FBG 402類(lèi)似，并且被配置成使具有落在波段λ1內(nèi)的波長(zhǎng)的光朝接收器816反射。在本實(shí)施例中，F(xiàn)BG 802和傾斜的FBG 810彼此鄰近地位于第一節(jié)點(diǎn)上，并且FBG 804和長(zhǎng)周期的FBG 814彼此鄰近地位于第二節(jié)點(diǎn)上。因而，在第一節(jié)點(diǎn)處，信號(hào)可以由接收器812接收，并且響應(yīng)于所接收的信號(hào)，使用儀器806來(lái)控制FBG 802的光柵間距，響應(yīng)信號(hào)可以從FBG 802傳輸?shù)浇邮掌?00。類(lèi)似地，在第二節(jié)點(diǎn)處，信號(hào)可以由接收器816接收，并且響應(yīng)于所接收的信號(hào)，使用儀器808來(lái)控制FBG 804的光柵間距，響應(yīng)信號(hào)可以從FBG 804傳輸?shù)浇邮掌?00。作為選擇，在接收器812、816處接收到的信號(hào)可以是對(duì)通過(guò)儀器806、808進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生的從FBG 802、FBG 804傳輸?shù)浇邮掌?00的信號(hào)的響應(yīng)。

通過(guò)使用上述的裝置和系統(tǒng)，可以在不使用激光源或電驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的情況下從光纖內(nèi)的節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)二者。圖9A、圖9B和圖9C示出了來(lái)自如上所述的用作發(fā)送器的節(jié)點(diǎn)的可能響應(yīng)的示例。

圖9A示出了第一組響應(yīng)。在這個(gè)示例中，由二值節(jié)點(diǎn)(binary node)生成的數(shù)據(jù)信號(hào)可以呈現(xiàn)“ON”狀態(tài)或“OFF”狀態(tài)。接收器將響應(yīng)902(該響應(yīng)902具有落在波段λ_a內(nèi)的波長(zhǎng))解譯為意指“ON”，并且將響應(yīng)904(該響應(yīng)904具有落在波段λ_b內(nèi)的波長(zhǎng))解譯為意指“OFF”。具有任意其它波長(zhǎng)的響應(yīng)可以被解譯為錯(cuò)誤消息，暗示在該節(jié)點(diǎn)處已經(jīng)發(fā)生了某種意外，諸如短路或功率劇變(power surge)。

圖9B示出了第二組響應(yīng)。在這個(gè)示例中，接收器掃描落在單個(gè)波段λ_c內(nèi)的響應(yīng)908。在波段λ_c內(nèi)的響應(yīng)會(huì)被解譯為意指“ON”，而具有落在波段λ_c之外的波長(zhǎng)的響應(yīng)(諸如響應(yīng)906)或者完全沒(méi)有響應(yīng)會(huì)被解譯為意指“OFF”。

圖9C示出了第三組響應(yīng)。在這個(gè)示例中，更寬的波段被掃描，并且實(shí)際的響應(yīng)波長(zhǎng)按照模擬的方式被確定在最小值λ_{d_min}與最大值點(diǎn)λ_{d_max}之間。因此，響應(yīng)910和912呈現(xiàn)連續(xù)尺度上的模擬點(diǎn)，并且可以呈現(xiàn)非二值數(shù)據(jù)，諸如電流測(cè)量結(jié)果或在音頻信號(hào)中的樣本。這樣的音頻信號(hào)可以是模擬的無(wú)源構(gòu)件和/或能量收集技術(shù)的結(jié)果，從而允許從該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行零功率數(shù)據(jù)通信。

本發(fā)明還提供了用于經(jīng)由光纖來(lái)傳送信號(hào)的方法。圖10是詳細(xì)說(shuō)明方法1000的步驟的流程圖。

在步驟1002處，提供光纖。光纖包括光纖光柵。在本實(shí)施例中，光柵是形成于光纖的纖芯內(nèi)的光纖布拉格光柵(FBG)。在步驟1004處，光源可以被用來(lái)沿著光纖朝FBG傳輸寬帶輻射。在步驟1006處，與FBG耦接的儀器被操作以可控地操縱FBG的結(jié)構(gòu)。在步驟1008處，具有特定波長(zhǎng)的輻射被FBG反射，由儀器調(diào)制，并且沿著光纖傳輸回接收器。

光通信領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，本文所描述的裝置、方法和系統(tǒng)可以被用來(lái)傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)或模擬數(shù)據(jù)信號(hào)。還應(yīng)當(dāng)清楚，雖然在某些具體的實(shí)施例中已經(jīng)提到了光纖布拉格光柵(FBG)，但是可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它類(lèi)型的光纖光柵。

盡管本發(fā)明已經(jīng)在上文參照一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)清楚，在不脫離所附的權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變或修改。而且，本發(fā)明的實(shí)施例可以相互組合，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下個(gè)體實(shí)施例的特征可以與其它實(shí)施例的特征組合。