[發明專利]光纖光學系統、數據通信系統及安裝光混合器的方法

有效

• 申請號: 201710316961.7
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107544112B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 埃里克·Y·錢;丹尼斯·G·科申斯;祥·K·張;亨利·B·龐
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/02;G02B6/38;G02B6/43;H04B10/40
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;王紅艷

本發明涉及光纖光學系統、數據通信系統及安裝光混合器的方法。一種具有至少一個星形耦合器的光網絡包括發射光混合器和接收光混合器，發射光混合器和接收光混合器分別光耦合至多個光電介質轉換器的發射器和接收器。每個光電介質轉換器包括通過塑料光纖光耦合至接收光混合器的相應的接收器以及通過塑料光纖光耦合至發射光混合器的相應的發射器。附接至接收光混合器的輸出面的輸出塑料光纖的直徑小于附接至接收光混合器的輸入面的輸入塑料光纖的直徑。

技術領域

本文公開的技術主要涉及使得能夠在電氣部件之間進行通信的光網絡。

背景技術

使用塑料光纖的光網絡可提供優于使用銅或其他金屬布線的網絡的優點。塑料光纖的類別包括塑料包層硅光纖、單芯塑料光纖或多芯塑料光纖。塑料光纖網絡可具有較低的安裝和維護成本。此外，由于塑料光纖比攜帶等量數據所需的金屬布線更輕，所以使用塑料光纖可導致明顯的重量節省。對于運載工具(例如飛機，重量節省會導致減少燃料消耗和降低排放)載有的網絡，重量節省會是重要的。

在某些情況下，希望將多個線路可更換單元彼此連接。例如，在運載工具(例如飛機)前部的多個線路可更換單元可能需要附接至在運載工具后部的多個線路可更換單元。將每個線路可更換單元附接至每個其他線路可更換單元，會導致在線路可更換單元之間不合理的大量連接。另外，線路可更換單元之間的很多連接可能很長，導致光損耗。如果所有這些連接都以銅線的形式，則連接導致的空間和重量將會是運載工具的負擔。電氣數據總線已經用于連接線路可更換單元。單個光學數據總線可以消除線路可更換單元之間的電氣連接的一些重量和尺寸。通常，諸如玻璃光纖和塑料光纖的光通信光纖可以比電氣布線更輕并且容納在更小的空間中。然而，實現光通信系統并不像用光纖替代所有電氣布線那么簡單。

塑料光纖具有高傳輸能力、對電磁干擾引起的噪聲具有優異的免疫力、重量輕、高機械強度、優異的柔韌性。由于這些特性，塑料光纖被用于數據通信以及裝飾、照明和相似的工業應用中。與玻璃光纖相比，塑料光纖的直徑也更大。由于其直徑較大，塑料光纖比玻璃光纖具有更大的光纖失配容差(misalignment tolerance)。由于這種大的失配容差，基于塑料光纖的網絡具有更低的維護和安裝成本。在航空航天平臺上，塑料光纖還大大降低了在航空電子網絡中使用的連接器和收發器部件的成本。

目前，飛機中使用的一些光數據總線架構(例如，ARINC 629塑料光纖(POF)數據總線)需要用于每個通道的單獨封裝的光電介質轉換器。它們還需要單獨封裝的無源光學星形耦合器。這些單獨封裝的單元通過完全夾套的POF電纜互連在一起。

如本文所使用的，術語“星形耦合器”包括一種類型的一個或多個裝置，該類型的裝置在輸入面處經由相應的輸入光纖接收多個光信號并將每個接收的光信號的相應部分輸出到光耦合至裝置的輸出面的多個輸出光纖中的每一個。因此，每個輸出光纖從所有輸入光纖接收相應的輸入光信號。已知將這種類型的兩個裝置組合，以形成星形耦合器，該星形耦合器可光耦合至多個光電介質轉換器的發射器和接收器，以使分別電附接至光電介質轉換器的多個電子部件(例如，線路可更換單元)能夠彼此通信。

現有的解決方案使用輸入和輸出面耦合至1mm直徑的塑料光纖光的雙對稱星形耦合器，這些塑料光纖還附接至相應光電介質轉換器的發射器和接收器。在已知情況下，光電介質轉換器的每個接收器包括直徑小于1mm(例如，0.4mm)的光電檢測器。由于光耦合至接收器光的1mm直徑的輸出塑料光纖大于光電檢測器，所以這種失配產生光耦合損耗。

需要一種解決方案，如果不消除，則會減少由于包含在光電介質轉換器的接收器中的POF端面和光電檢測器的尺寸不匹配而導致的光耦合損耗。

發明內容